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官能团衍生——有机合成中酮类化合物的反应性

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羰基化合物主要包含醛、、、、、、,在之前的文章中,大部分都有所涉及。

众所周知,羰基衍生物中,单论羰基亲核加成活性排序为:

酰氯 > 酸酐 > 醛 > 酮 > 酯 > 羧酸 > 酰胺;

而换个方向,若考虑α-H 酸性,则有以下排序:

β- 二羰基 > 醛 > 酮 > 酯 > 羧酸 > 酰胺

这是这篇文章的基础。

酮类化合物细分有三种:①没有 α-H的酮;②有一种等价 α-H的酮;③有两种不等价 α-H的酮。因为第一种反应的惰性,且反应性基本被第二第三种所涵盖,所以此处不表。

酮类化合物参与的反应理论上体现在两个方面:一个是羰基 α位的反应,一个是羰基本身的反应。也会因为共轭的引入有所延伸。

以有一种等价 α-H的酮为例:

羰基 α位的反应源于羰基吸电子,使 α-C 上 C-H 键极化,α-H 具有酸性,pKa≈19~21;后生成 烯醇负离子,以此作为亲核试剂进行进攻亲电中心,涉及到反应常见于α- 卤代,α- 烷基化,,,,Gewald 噻吩合成,烯胺生成,烯醇硅醚制备等。

羰基本身的反应源于羰基碳带部分形式正电荷,容易被外来亲核试剂进攻,发生 亲核加成,常见于与格式试剂、,胺,醇的加成,以及还原反应,

当酮参与共轭后,如与双键的π 共轭,也就是所谓的Michael 受体,化学反应性会递增一层维度,这就是众所周知的1,4 - 共轭加成。


有两种不等价 α-H的酮即所谓的不对称酮,这种酮的特殊之处是会在羰基 α 位反应和羰基本身的反应的基础上,叠加不对称酮的烯醇选择性。


以图示底物为例,甲基侧α-C是伯碳,3个H,空间位阻小,要做相关位点的反应必须在低温(通常-78℃),非质子性溶剂中,用无质子源的强碱(LDA,NaHMDS等)处理,反应快且不可逆,所得到的亲核性烯醇称之为 动力学烯醇( kinetic product)。

而异丙基侧α-C 仲碳,取代多,生成的烯醇双键取代度更高,所以会更稳定(即烷基给电子,和Zaitsev 消除规则本质也是同一套原理),反应一般在质子溶剂中,用中强度碱不断交换,反应慢且可逆,通常加热甚至回流。

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