缩合反应是有机化学中一类非常重要的反应。将分子间或分子内不相连的两个碳原子连接起来的反应统称为缩合反应。在缩合反应中,有新的碳碳键形成,同时通常伴随着水或其它比较简单的有机或无机分子形成。缩合反应通常需要在缩合剂的作用下进行,无机酸、碱、盐或醇钠、醇钾等是常用的缩合剂。这种反应在有机合成领域有着广泛的应用,能够帮助我们构建各种复杂的有机化合物结构。
(1)羟醛缩合
有α-H的醛或酮在酸或碱的作用下,缩合生成β-羟基醛或β-羟基酮的反应称为羟醛缩合。
Aldol Condensation反应机理|来源:摩熵化学
(2)酯缩合反应
含有α-活泼氢的酯,在碱的作用下,两分子酯相互作用,生成β-羰基酯,同时失去一分子醇的反应称为酯缩合反应也称为克莱森缩合反应。
Claisen Condensation反应机理|来源:摩熵化学
与醛醇缩合(Aldol缩合)的比较
(3)瑞弗尔马斯基(Reformatsky) 反应
醛或酮、α-溴(卤)代酸酯、锌在惰性溶剂中互相作用,得到β-羟基酸酯的反应称为瑞弗尔马斯基反应。
Reformatsky Reaction反应机理|来源:摩熵化学
反应特点
① 溴代酸酯的α-碳上有烷基或芳基均可反应,芳香醛酮也可反应,但空间位阻过大的底物除外;
② 有机锌中间体活泼性不强,因此不与酯羰基发生亲核加成,酯基得以保留;
③ 相比格氏试剂,有机锌试剂活性较低,对官能团的兼容性更高,但反应速率通常较慢;
④ 该反应通常表现出良好的立体选择性,并且反应速度快、产率高。
⑤ α-卤代酯不能与镁反应生成格氏试剂,但易与锌形成有机锌化合物,因此该反应是合成 β-羟基酯的有效方法。
反应实例
Synthesis, 2000 , # 4 p. 561 – 564
图源:摩熵化学(MolAid)
Journal of Organic Chemistry, 2003 , vol. 68, # 2 p. 360 – 366

图源:摩熵化学(MolAid)
Journal of Chemical Research, Synopses, 2003 , # 6 p. 374 – 376
图源:摩熵化学(MolAid)
(4)曼尼期反应——氨甲基化反应
含有α-活泼氢的酮与甲醛(或其他醛)以及氨或胺(伯、仲胺)脱水缩合,活泼氢原子被氨甲基或取代氨甲基所取代,生成含β-氨基(或取代氨基)的羰基化合物的反应,称为Mannich反应,又称为氨甲基化反应。反应的产物β-氨基酮称为“曼尼希碱”(Mannich碱),简称曼氏碱。一般醛亚胺与α-亚甲基羰基化合物的反应也被看做曼尼希反应。
Mannich Aminomethylation反应机理|来源:摩熵化学
(5)麦克尔加成反应
在碱催化下,能提供亲核负碳离子的化合物(给体)和一个亲电共轭体系(受体)发生的共轭加成反应,称为麦克尔加成(Michael, A.)反应,也被称为1,4 – 加成、共轭加成。常见的给体有活性亚甲基如丙二酸和硝基烷烃,受体则包括α,β – 不饱和羰基化合物等。
Michael Addition反应机理|来源:摩熵化学
1.碱夺取碳上的活泼氢。由于羰基是强吸电子基团,致使亚甲基中的碳原子的电子云密度降低,在碱(如乙醇钠)的作用下,容易失去质子而形成比较稳定的碳负离子。
2.碳负离子与受体发生1,4 – 共轭加成。碳负离子作为亲核试剂进攻受体的β位碳原子,形成的加成物从溶剂中夺取一个质子形成烯醇,再通过互变异构形成最终产物。
在这个过程中,碳负离子有1,2加成和1,4加成两种进攻方式。但1,2加成得到的产物中无共轭效应,氧负离子不能分散,不稳定;而1,4加成得到的产物有共轭体系,负电荷能被很好地分散,生成比较稳定的碳负离子,所以Michael加成反应实际上是不饱和醛、酮的1,4 – 加成反应。
反应应用:
①药物合成:如抗抑郁药帕罗西汀(Paroxetine)的合成中,Michael Addition构建关键骨架
②天然产物全合成:紫杉醇(Taxol)、维生素A等复杂分子增长碳链的步骤也依赖此反应
③材料科学:用于制备高分子材料的功能性单体
(6)Wittig(维蒂希)反应
在磷叶立德中,磷可以利用其3d轨道与碳的p轨道重叠形成pd-π键,这个π键有很强的极性,可以和醛或酮的羰基进行亲核加成,形成烯烃,这个反应称为Wittig反应,磷叶立德称为Wittig试剂。
Wittig Olefination反应机理|来源:摩熵化学
(7) 达参反应
Darzens反应(Darzens condensation或Darzens reaction)又称Darzens缩合或Darzens环氧酸酯缩合。醛、酮与α-卤代酸酯在强碱(RONa, NaNH2, (CH3)3COK)催化作用下互相作用,生成α,β-环氧酸酯的反应称为达参(Darzen, G.)反应。
反应机理
图源:摩熵化学(MolAid)
(8) 安息香缩合反应
芳香醛在氰化钾的作用下,发生双分子缩合,生成α-羟基酮的反应称为安息香缩合反应。
反应机理
图源:摩熵化学(MolAid)
首先氰基亲核加成醛基得到α-氰基醇负离子,醇氧负离子夺取α-氢(部分机理认为是分子间反应夺取氢)得到α-氰基碳负离子,该碳负离子存在上图中的一个共振式。α-氰基碳负离子进攻另一分子芳香醛,质子转移后踢走氰基即可得到最终产物α-羟基酮。
原先醛基碳为δ+,被氰基作用后变成碳负离子,这种极性相反变化的反应被称为极性翻转(Umpolung)反应。
该反应的缺点是氰化物为剧毒品,易对人体危害,操作困难,且“三废”处理困难。采用维生素B,(Thiamine)盐酸盐可代替氰化物辅酶催化安息香缩合反应,其优点是无毒,反应条件温和,产率较高。亦可用N-烷基噻唑鎓盐作为催化剂。
反应实例
图源:摩熵化学(MolAid)
图源:摩熵化学(MolAid)
图源:摩熵化学(MolAid)
缩合反应作为有机化学中一类至关重要的反应类型,其研究价值与应用意义远超表面认知。这类反应通过两个或多个分子间的碳-碳或碳-异种原子键形成过程,不仅构建了复杂有机分子的骨架,更深刻揭示了有机反应中亲核与亲电相互作用、中间体稳定性控制以及官能团兼容性等核心矛盾,因此深入理解缩合反应是十分必要的。希望这篇文章对大家理解缩合反应有所帮助!