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交叉羟醛缩合

(2020-01-30 09:42:16) 百科综合
交叉羟醛缩合

交叉羟醛缩合

有机合成中套用最多的是交叉羟醛缩合,即利用两个不同的醛或酮进行混合羟醛缩合反应,可得到α,β-不饱和醛酮。

基本介绍

  • 中文名:交叉羟醛缩合
  • 外文名:Clareson-schmidt condensation reaction
  • 别名:克莱森-斯密特缩合反应

背景知识

羟醛缩合:具有α-H的醛或酮,在硷催化下生成碳负离子,然后碳负离子作为亲核试剂对醛或酮进行亲核加成,生成β-羟基醛,β-羟基醛受热脱水生成α-β不饱和醛或酮。在稀硷或稀酸的作用下,两分子的醛或酮可以互相作用,其中一个醛(或酮)分子中的α-氢加到另一个醛(或酮)分子的羰基氧原子上,其余部分加到羰基碳原子上,生成一分子β-羟基醛或一分子β-羟基酮。这个反应叫做羟醛缩合或醇醛缩合。通过醇醛缩合,可以在分子中形成新的碳碳键,并增长碳链。

交叉羟醛缩合定义

有机合成中套用最多的是交叉羟醛缩合,即利用两个不同的醛或酮进行混合羟醛缩合反应,可得到α,β-不饱和醛酮。如果两反应物都有活泼的α-氢,将得到四种混合产物,若产物难以分离,这就没有多大的利用价值。一些不带α-氢原子的醛、酮不发生羟醛缩合反应(如HCHO、RCCHO、RCCOCR等),可它们能够同带有α-氢原子的醛、酮发生交叉羟醛缩合,其中主要是苯甲醛和甲醛的反应。并且产物种类减少,可以主要得到一种缩合产物,产率高。反应完成之后的产物中,必然是原来带有α-氢原子的醛基被保留。在反应时始终保持不含α-氢原子的甲醛过量,便能得单一产物。

典型反应——克莱森-斯密特缩合反应

芳香醛与含有α-氢原子的醛、酮在硷催化下所发生的羟醛缩合反应,脱水得到产率很高的α,β-不饱和醛、酮,这一类型的反应,叫做克莱森-斯密特(Claisen-Schmidt)缩合反应。在硷催化下,苯甲醛也可以和含有α-氢原子的脂肪酮或芳香酮发生缩合。另外,还有些含活泼亚甲基的化合物,例如丙二酸、丙二酸二甲酯、α-硝基乙酸乙酯等,都能与醛、酮发生类似于羟醛缩合的反应。为了解决这个问题,一般是使其中一种不含有活泼的α氢。
交叉羟醛缩合

机理

机理即为羟醛缩合的机理。羟醛缩合反应历程,以乙醛为例说明如下:
第一步,硷与乙醛中的α-氢结合,形成一个烯醇负离子或负碳离子:
第二步是这个负离子作为亲核试剂,立即进攻另一个乙醛分子中的羰基碳原子,发生加成反应后生成一个中间负离子(烷氧负离子)。
第三步,烷氧负离子与水作用得到羟醛和OH。
稀酸也能使醛生成羟醛,但反应历程不同。酸催化时,首先因质子的作用增强了碳氧双键的极化,使它变成烯醇式,随后发生加成反应得到羟醛。
生成物分子中的α-氢原子同时被羰基和β-碳上羟基所活化,因此只需稍微受热或酸的作用即发生分子内脱水而生成,α,β-不饱和醛。
凡是α-碳上有氢原子的β-羟基醛、酮都容易失去一分子水。这是因为α-氢比较活泼,并且失水后的生成物具有共轭双键,因此比较稳定。
交叉羟醛缩合

重要套用

丙烯醛的製备
丙烯醛是一种最简单的不饱和醛, 化学性质活 泼, 是一种重要的有机化工中间体。最大的市场套用是製备动物饲料添加剂蛋氨酸, 还可合成 甲基吡啶、吡啶、戊二醛、甘油和丙烯酸等重要的化 工产品, 此外还可作为合成 1,3-丙二醇(1,3-PDO) 的 重要原料。(1,3-PDO) 是生产聚对苯二甲酸丙二酯 (PTT) 的主要原料之一, 也可用作合成增塑剂、洗涤 剂、防腐剂、乳化剂的原料, PTT 纤维性能优异, 极 具市场前景, 但却严重受制于 1,3-PDO 生产量少价 高, 因此 1,3-PDO 生产技术的研究开发已成为当前 的一个热点。以下介绍甲醛乙醛气相法製备丙烯醛
甲醛水溶液和稍 微过量的乙醛通过管式反应器中的催化剂床层, 反 应温度 300~320 ℃, 收率以甲醛计约65%, 以乙醛计为75%。
苄叉丙酮的製备
在苯甲醛和丙酮的交叉羟醛缩合反应中,通过改变反应物的投料比可得到两种不同产物:苯甲醛和丙酮的交叉羟醛缩合反应中,得到苄叉丙酮。

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