有机合成的艺术,Aldol Condensation羟醛缩合反应精讲

Aldol Condensation羟醛缩合反应,是烯醇负离子和羰基化合物形成β-羟基羰基化合物(β-羟基醛酮)的反应。

醛酮在碱性条件下得到烯醇盐和另一个羰基化合物缩合得到β-羟基醛酮。有时β-羟基醛酮会脱水得到α,β-不饱和羰基化合物。将烯醇盐加成到醛(aldehyde)上得到醇(alcohol)。

反应定义

名称:Aldol condensation(A simple case is addition of an enolate to an aldehyde to afford an alcohol,thus the name aldol.);Aldol反应;羟醛缩合;醛醇缩合

反应类型:亲核加成

反应中间体:Zimmerman–Traxler transition state 齐默曼-特拉克斯勒模型

反应物类型:有α-H的醛或酮

反应条件:酸或碱催化剂

反应产物:β-羟基醛(酮),受热脱水生成α,β-不饱和醛(酮);形成新的碳碳键,并增长碳链。

反应机理

碱催化下:

在碱性催化剂作用下,α-碳原子失去氢原子形成碳负离子共振杂化物,达到平衡后生成烯醇盐。烯醇盐与另一分子醛或酮的羰基进行亲核加成,形成新的碳碳单键,得到β-羟基醛或酮:

催化下:

在酸性催化剂作用下,羰基氧原子质子化,增强了羰基的诱导作用,促进α-氢解离生成烯醇。

由于α-氢原子比较活泼,含有α-氢原子的β-羟基醛或酮容易失去一分子水形成具有更加稳定共轭双键结构的α,β-不饱和醛或酮。

用Zimmerman-Traxler六元环过渡态模型(J. Am. Chem. Soc. 1957, 79, 1920.)能够较好的解释说明底物与产物立体化学见得关系。

因为醛的取代基equatorial处在平伏位置的过渡态稳定,有烯醇的立体特异性决定产物的立体化学。也就是说,由Z-烯醇盐得到syn构型羟醛产物、由E-烯醇盐得到anti构型产物。

一般而言,使用M-O键强的金属(硬酸,络合能较大的金属)六元环过渡态的环足够稳固,立体选择性会提高。加入HMPA等与锂等金属配位能力较强的配位性溶剂、可使金属烯醇盐得到极化,提高反应性能。另一方面,因它不可能采取六元环过渡态,会使选择性反转,就变得依赖于底物。

反应实例

反应实例1:【1】

反应实例2:【2】

反应实例3:对映选择性Mukaiyama羟醛缩合反应【3】

反应实例4:有机催化剂催化的分子间羟醛缩合反应【4】

反应实例5:分子内羟醛缩合反应【5】

反应实例6:分子内乙烯类似物羟醛缩合反应【6】

反应实例7:罕见的立体选择性可逆羟醛缩合反应【7】

反应实例8:罕见的分子间乙烯类似物羟醛缩合反应【8】

总结

Aldol反应是由查尔斯·阿道夫·武兹和亚历山大·波菲里耶维奇·鲍罗丁于1872年分别独立发现,反应连接了两个羰基化合物(最初反应使用醛)来合成新的β-羟基酮化合物。

此类产物称作“羟醛”(Aldol),一个烯醇化合物对一个醛(Aldehyde)加成而给出一个醇(Alcohol),所以称为Aldol缩合反应。

Aldol反应发现至今将近150年,至今仍是非常有用的反应,尤其是不对称Aldol反应的研究,还是近年来研究的热点与难点。在全合成方面,Aldol反应也是一个非常实用的反应。近年来聚焦于不对称Aldol反应的研究,也有非常多高水平的研究成果。


参考文献

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2.Yang, Z.; He, Y.; Vourloumis, D.; Vallberg, H.; Nicolaou, K. C. Angew. Chem. Int. Ed. 1997, 36, 166-168.

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来源:碳氢数科

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