烯醇、烯醇负离子与α-碳化学
羟醛反应(aldol reaction)
/ AL-dol /
羟醛反应是把两个羰基分子连接在一起的主力反应。一个分子被变成烯醇负离子(或烯醇),成为碳亲核试剂;另一个分子保留完整的羰基,充当亲电试剂。第一个分子那个亲核的α-碳去攻击第二个分子的羰基碳,于是出现一根新的碳-碳键。产物里同时含有一个醇(来自被攻击的羰基)和一个醛或酮(原来那个)——这正是它被叫做 'aldol'(aldehyde 醛 + alcohol 醇 的缩合词)的原因。
在碱性条件下一步步看:氢氧根拿走一个α-氢生成烯醇负离子;烯醇负离子的碳端攻击第二个分子的羰基碳,就像任何亲核加成那样,打开 C=O 的π键,把负电荷放到氧上;最后这个烷氧负离子从水中抢一个质子,变成中性的醇。结果是一个β-羟基羰基化合物:β-碳上带一个羟基,羰基依然保留。这个反应也能用酸催化、经由烯醇进行。
为什么这很重要?因为自然界和实验室都要从小碳骨架搭出大碳骨架,而羟醛反应正是在α-β结合处缝合它们的首要工具。最简单的情形是一个醛和它自己反应;更强大的情形是交叉羟醛(两个不同的搭档)和分子内羟醛(用来关环)。新生成的β-羟基羰基化合物常常接着脱水变成共轭烯酮——那个后续步骤就是羟醛缩合。
两分子乙醛(CH3CHO)在稀碱中反应,生成 3-羟基丁醛 CH3-CH(OH)-CH2-CHO。一个乙醛变成了烯醇负离子(亲核试剂),另一个提供被攻击的羰基。
羟醛产物是β-羟基羰基化合物——同一分子里有醇也有羰基。
普通的羟醛反应停在β-羟基羰基化合物(属于加成)。只有当这个产物脱水变成烯酮时,才得到羟醛缩合——加成和缩合是两个不同的阶段。
又称
另见