1、第 3 章 酸催化縮合與分子重排主講人：劉環宇第1頁 普通來說，縮合系指兩個或兩個以上分子經由失去某一簡單分子(如H2O, HX, ROH, NH3, N2等)形成較大單一分子反應。酸催化縮合反應包含芳烴、烯烴、醛、酮和醇等在催化劑無機酸或路易士酸催化下，生成正離子并與親核試劑作用，從而生成碳碳或碳氮等鍵反應。主講人：劉環宇第2頁3.1 酸催化縮合反應 1. Friedel-Crafts 烷基化反應芳烴烷基化能夠用鹵代烴、烯烴、醇、醚、醛和酮等作烷基化試劑，慣用催化劑是無機酸(如硫酸，鹽酸等)和Lewis酸(如無水AlCl3、BF3、FeCl3、ZnCl2、SnCl4等)，該反應常稱為芳環上親

2、電取代反應。 3.1.1 FriedelCrafts 反應 主講人：劉環宇第3頁 Friedel-Carfts烷基化反應易生成多取代物。當所用烷基化試劑碳原子數為3個以上時，烷基往往發生異構化，其原因是碳正離子發生重排結果。另外，當芳環上連有吸電子基團(如NO2、CN、COCH3等)時，烷基化反應極難發生甚至不發生。 3.1 酸催化縮合反應 3.1.1 FriedelCrafts 反應 1. Friedel-Crafts 烷基化反應主講人：劉環宇第4頁分子內FC烴基化反應可用于芳環稠合 3.1 酸催化縮合反應 3.1.1 FriedelCrafts 反應 1. Friedel-Crafts 烷

3、基化反應主講人：劉環宇第5頁類似于芳烴，烯烴也能發生FC烴基化反應 反應機理可能為3.1 酸催化縮合反應 3.1.1 FriedelCrafts 反應 1. Friedel-Crafts 烷基化反應主講人：劉環宇第6頁類似于芳烴，烯烴也能發生FC烴基化反應 制備高辛烷值汽油一個較廉價方法 反應首先經過異丁烯二聚，最終一步是碳正離子從叔丁烷奪取負氫離子 3.1 酸催化縮合反應 3.1.1 FriedelCrafts 反應 1. Friedel-Crafts 烷基化反應主講人：劉環宇第7頁2. FC酰基化反應1) 用FriedelCrafts反應合成酮 3.1 酸催化縮合反應 3.1.1 Frie

4、delCrafts 反應 主講人：劉環宇第8頁1) 用FriedelCrafts反應合成酮 2. FC酰基化反應3.1 酸催化縮合反應 3.1.1 FriedelCrafts 反應 主講人：劉環宇第9頁1) 用FriedelCrafts反應合成酮 2. FC酰基化反應3.1 酸催化縮合反應 3.1.1 FriedelCrafts 反應 主講人：劉環宇第10頁1) 用FriedelCrafts反應合成酮 2. FC酰基化反應3.1 酸催化縮合反應 3.1.1 FriedelCrafts 反應 主講人：劉環宇第11頁1) 用FriedelCrafts反應合成酮 2. FC酰基化反應3.1 酸催化縮

5、合反應 3.1.1 FriedelCrafts 反應 主講人：劉環宇第12頁2) FreidelCrafts反應合成醛 一氧化碳和氯化氫等摩爾混合物可由甲酸和氯磺酸作用制得 2. FC酰基化反應3.1 酸催化縮合反應 3.1.1 FriedelCrafts 反應 主講人：劉環宇第13頁2) FreidelCrafts反應合成醛 2. FC酰基化反應3.1 酸催化縮合反應 3.1.1 FriedelCrafts 反應 主講人：劉環宇第14頁2) FreidelCrafts反應合成醛 2. FC酰基化反應3.1 酸催化縮合反應 3.1.1 FriedelCrafts 反應 主講人：劉環宇第15頁3

6、.1.2 醛或酮及其衍生物反應 1. 本身縮合 3.1 酸催化縮合反應 主講人：劉環宇第16頁3.1.2 醛或酮及其衍生物反應 1. 本身縮合 3.1 酸催化縮合反應 主講人：劉環宇第17頁3.1.2 醛或酮及其衍生物反應 1. 本身縮合 3.1 酸催化縮合反應 主講人：劉環宇第18頁2. 交叉縮合 3.1.2 醛或酮及其衍生物反應 3.1 酸催化縮合反應 主講人：劉環宇第19頁X: CF3, MeO, F, Cl X: CN, CONH2 2. 交叉縮合 3.1.2 醛或酮及其衍生物反應 3.1 酸催化縮合反應 主講人：劉環宇第20頁3. 酮與酰鹵或酸酐縮合 3.1.2 醛或酮及其衍生物反應

7、 3.1 酸催化縮合反應 主講人：劉環宇第21頁3. 酮與酰鹵或酸酐縮合 3.1.2 醛或酮及其衍生物反應 3.1 酸催化縮合反應 主講人：劉環宇第22頁1. Mannich reaction3.1.3 Mannich reaction3.1 酸催化縮合反應 含有烯醇式或潛在烯醇式結構化合物(如一些炔類化合物)與醛(通常為甲醛)，在酸催化下，與第一、第二胺反應，生成胺甲基化衍生物反應，叫做Mannich reaction或曼氏反應。該反應廣泛用于有機合成。 主講人：劉環宇第23頁1. Mannich reaction3.1.3 Mannich reaction3.1 酸催化縮合反應 主講人：劉

8、環宇第24頁1. Mannich reaction3.1.3 Mannich reaction3.1 酸催化縮合反應 主講人：劉環宇第25頁1. Mannich reaction3.1.3 Mannich reaction3.1 酸催化縮合反應 主講人：劉環宇第26頁2. Mannich Reaction在合成上應用3.1.3 Mannich reaction3.1 酸催化縮合反應 (1) 制備，不飽和羰基化合物 主講人：劉環宇第27頁2. Mannich Reaction在合成上應用3.1.3 Mannich reaction3.1 酸催化縮合反應 (2) 曼尼希堿或季銨鹽轉換 主講人：劉環

9、宇第28頁2. Mannich Reaction在合成上應用3.1.3 Mannich reaction3.1 酸催化縮合反應 (2) 曼尼希堿或季銨鹽轉換 主講人：劉環宇第29頁2. Mannich Reaction在合成上應用3.1.3 Mannich reaction3.1 酸催化縮合反應 (3) 合成生物堿主講人：劉環宇第30頁2. Mannich Reaction在合成上應用3.1.3 Mannich reaction3.1 酸催化縮合反應 (3) 合成生物堿主講人：劉環宇第31頁1. 烯胺生成3.1.4 烯胺 3.1 酸催化縮合反應 烯胺(enamines)是分子中氨基直接與雙鍵碳

10、原子相連化合物。烯胺也叫，-不飽和胺，烯胺分子中氮原子上有氫原子時輕易轉變為亞胺，與烯醇輕易轉變為羰基化合物相同。 主講人：劉環宇第32頁1. 烯胺生成3.1.4 烯胺 3.1 酸催化縮合反應 制備烯胺慣用醛或酮與仲胺在脫水劑(如無水碳酸鉀)存在下反應，加苯、或甲苯、二甲苯把生成水帶出，并加入對甲基苯磺酸等作催化劑加熱，用共沸蒸餾法除去生成水即可很輕易制得。近年來，在制備烯胺時，加一個強失水劑如四氯化鈦，以迫使反應進行完全。在烯胺形成中，仲胺常為環狀化合物，它們反應活性降低次序為：吡咯烷、嗎啉和哌啶。它們結構式以下 主講人：劉環宇第33頁1. 烯胺生成3.1.4 烯胺 3.1 酸催化縮合反應

11、主講人：劉環宇第34頁2. 烯胺在有機合成中應用3.1.4 烯胺 3.1 酸催化縮合反應 烯胺在有機合成中應用在于它-碳原子(即初始羰基化合物碳原子)上帶有部分負電荷。所以，可作為親核試劑與鹵代烷、酰鹵或親電性烯烴反應。 主講人：劉環宇第35頁2. 烯胺在有機合成中應用3.1.4 烯胺 3.1 酸催化縮合反應 主講人：劉環宇第36頁2. 烯胺在有機合成中應用3.1.4 烯胺 3.1 酸催化縮合反應 主講人：劉環宇第37頁3.1.5 -皮考啉反應（Picoline）3.1 酸催化縮合反應 主講人：劉環宇第38頁3.1.5 -皮考啉反應（Picoline）3.1 酸催化縮合反應 主講人：劉環宇第3

12、9頁3.1.6 Prins reaction 3.1 酸催化縮合反應 主講人：劉環宇第40頁3.2 酸催化分子重排 分子重排反應（molecular rearrangement reaction）是分子中一個基團或原子從一個原子轉移到另一個原子上，形成一個新分子反應。分子重排可分為分子間重排和分子內重排。在重排中，遷移原子或基團完全游離并脫離原來分子，然后再與其它部分相連接，這種重排稱為分子間重排。在這種重排中，遷移基團也可能來自不一樣分子。而分子內重排則與其它分子無關，遷移基團自始至終沒能脫離原來分子，僅從分子一部分遷移至分子另一部分。重排是一個復雜有機化學現象。在有機合成中，一些重排經常是

13、所需反應競爭反應，合成中應以防止，一些重排可提供巧妙合成路徑，應盡可能加以利用。 主講人：劉環宇第41頁3.2.1 頻哪醇頻哪酮重排3.2 酸催化分子重排 主講人：劉環宇第42頁3.2.2 Beckmann重排3.2 酸催化分子重排 主講人：劉環宇第43頁3.2.3 烯丙基重排3.2 酸催化分子重排 主講人：劉環宇第44頁3.2.4 聯苯胺重排3.2 酸催化分子重排 聯苯胺（Benzidine）重排是指氫化偶氮苯化合物重排成4，4-二氨基聯苯反應。 反應速度=k氫化偶氮苯H+2主講人：劉環宇第45頁3.2.4 聯苯胺重排3.2 酸催化分子重排 已經知道，兩種不一樣氫化偶氮苯在同一體系中發生重排

14、時，反應不發生交叉重排，這說明聯苯胺重排是分子內重排過程： 當對位有取代基封閉時，重排能夠發生在氨基鄰位。假如其中苯環只有一個對位被封閉，重排產物叫做對半聯苯胺，假如兩個對位都被封閉，產物叫做鄰半聯苯胺。 主講人：劉環宇第46頁3.2.4 聯苯胺重排3.2 酸催化分子重排 主講人：劉環宇第47頁3.2.5 Schmidt重排3.2 酸催化分子重排 在強酸存在下，羧酸、酮、醛等與疊氮酸作用，生成伯胺、酰胺或腈反應稱為施密特（Schmidt）重排反應。主講人：劉環宇第48頁3.2.5 Schmidt重排3.2 酸催化分子重排 Schmidt重排反應歷程為： 主講人：劉環宇第49頁3.2.5 Sch

15、midt重排3.2 酸催化分子重排 重排反應速率為：二烷基酮烷基芳基酮二芳基酮主講人：劉環宇第50頁3.2.5 Schmidt重排3.2 酸催化分子重排 芳基烷基酮重排，普通是芳基移位至氮原子上 若HN3過量(2個物質量以上)，則生成“四唑”產物 主講人：劉環宇第51頁3.2.5 Schmidt重排3.2 酸催化分子重排 醛發生Schmidt重排反應生成腈 若HN3過量(2個物質量以上)，則生成“四唑”產物 主講人：劉環宇第52頁3.2.6 氫過氧化物重排3.2 酸催化分子重排 烴類化合物用空氣或H2O2氧化得到氫過氧化物。氫過氧化物在酸或Lewis酸作用下，發生OO鍵斷裂同時，烴基從碳原子轉移到氧原子上重排反應，稱為氫過氧化物重排反應。其反應歷程為：R為烷基或芳基 烷基之間移位次序為： 叔R仲RPrHEtMe 主講人：劉環宇第53頁3.2.6 氫過氧化物重排3.2 酸催化分子重排 主講人：劉環宇第54頁3.2.7 Fries重排3.2 酸催化分子重排 酚酯類(包含脂肪和芳香酸酯類)，在Lewi