醛酮羧酸及衍生物部分人名反应

2024年3月14日发(作者：土建施工)

关于醛、酮、羧酸及其衍生物部分学过的人名反应

付玉状

引文：熟记有机人名反应不仅是期末考试的要求，也是考研的重要内

容，更是对化学先驱们的尊重与缅怀。接下来，我将对有机化学课堂

上讲解过的关于醛、酮、羧酸及其衍生物部分学过的人名反应进行总

结。

摘要：按照首字母排列顺序，依次介绍相关人名反应的主要化学反应

方程式，反应机理，应用以及发现过程中的一些小故事进行简介，醛、

酮、羧酸及其衍生物部分学过的人名反应主要包括Baeyer-Villigery氧

化、Beckmann重排、Cannizzaro反应、Clain酯缩合、 Clemmenn

还原、Dieckmann分子内缩合、Friedel-Crafts反应、 Hofman降级反

应、Mannich反应、Michael加成反应、Perkin反应、 Reformatsky反

应、Reimer-Timann反应、Witig反应和Wolff-Kishner-Huang还原反

应。

关键词：有机反应 人名 醛 酮 羧酸及其衍生物

正文：

1． Baeyer-Villigery氧化重排反应——拜耳－维立格氧化重排反应

Baeyer-Villigery氧化重排反应是酮在过氧化物氧化下，在羰基和一个

邻近烃基之间引入一个氧原子，得到相应的酯的化学反应。醛可以进行同

样的反应，氧化的产物是相应的羧酸。

常用的氧化剂包括间氯过氧化苯甲酸、过氧化乙酸、过氧化三氟乙酸

等，其中过氧化三氟乙酸是较好的催化剂，反应温度一般在10℃~40℃之

间，产率高。

为避免生成的酯在酸性条件下发生酯交换反应，常在反应物中加入磷

酸氢二钠，以保持溶液接近中性。

1

需要注意的是环酮发生反应得到的主要产物是内酯

Baeyer-Villigery氧化重排反应机理：

从表面上看来，该反应仅是一个

氧原子对碳-碳键进行的插入反应。事实上，该反应是一个典型的1,2-迁移反应，

其机制与霍夫曼重排、频纳醇重排等是类似的。

首先，反应物的羰基被质子活化(反应1)，从而易于接受过氧酸的亲核进攻

（反应2）。亲核加成的产物中带有一个氧鎓离子，其质子将较容易转移到邻近

的氧原子上，并通过正电荷与羰基共轭而获得额外的稳定性（反应3）。随后，与

原来过氧酸对应的羧酸从中间体离去，留下一个缺电子的氧正离子（反应4）。由

于氧具有很高的电负性，缺电子的氧是不稳定的，一个烃基（这里是R2）就通

过1,2-迁移反应使整个分子再度处于稳定状态，得到一个质子化的酯（反应5），

并很快脱去质子而得到最终产物（反应6）。由于反应4的产物极不稳定，通常

认为(4)、(5)两步是同时发生的，即羧酸的离去与烃基的迁移是同时进行，相互促

进的。

Baeyer-Villigery氧化重排反应在合成上的应用——主要用来合成酯

类化合物（特别是内酯）

2． Beckmann重排——贝克曼重排反应

贝克曼重排反应（Beckmann rearrangement）是一个由酸催化的重排反

应，反应物肟在酸的催化作用下重排为酰胺。若起始物为环肟，产物则为

内酰胺。此反应是由德国化学家恩斯特·奥托·贝克曼发现并由此得名。

2

Beckmann重排反应机理（了解）：

目前Beckmann重排的反应机理尚未

确定，工人的可能机理有三种，这里仅简单介绍第三种。

根据推测，贝克曼重排的反应机理首先是烷基的迁移并推走羟基形成腈基基团，

接下来该中间体被水解，形成产物酰胺。反应式如下：

Beckmann重排的应用：

贝克曼溶剂被广泛用来催化重排反应，其实际成

分为乙酸，盐酸和乙酸酐。也可以其他种类的酸催化，例如硫酸和多磷酸。在实

际工业制造酰胺的流程中，通常使用的是硫酸，因为用氨进行中和处理后可以得

到硫酸铵，后者是一种重要的化肥，能为土壤提供氮和硫。

3． Cannizzaro反应——坎尼扎罗反应

Cannizzaro反应是无α活泼氢的醛在强碱作用下发生分子间氧化还原反应，

生成一分子羧酸和一分子醇的有机歧化反应。[1][2]意大利化学家斯坦尼斯

劳·坎尼扎罗通过用草木灰处理苯甲醛，得到了苯甲酸和苯甲醇，首先发现了这

个反应，反应名称也由此得来。

3

常用的醛有芳香醛（如苯甲醛）和甲醛。对于有活泼氢的醛来说，碱会夺取

活泼氢，从而发生羟醛反应，降低坎尼扎罗反应的收率。

分子内的坎尼扎罗反应也是可以发生的，有时产物羟基酸可以进一步失水环

化生成内酯。

反应机理：

首先发生碱对羰基的亲核加成，四面体型中间体再与强碱作用，失去一个质

子变为双负离子（坎尼扎罗中间体）。由于氧原子带有负电荷，具有供电性，使

得邻位碳原子排斥电子的能力大大增强。两个负离子中间体都可与醛作用，碳

上的氢带着一对电子以氢负离子的形式转移到醛的羰基碳上，形成一个醇盐负

离子和一个羧酸根负离子。坎尼扎罗反应中的水可以参与反应，生成氢气，也

证实了负氢转移的过程。

需要注意的是交叉Cannizzaro反应

混合两个不同的不含α氢的醛，使其在碱性条件下发生交叉氧化还原反应，称

为交叉坎尼扎罗反应。这样的反应常会产生多种产物，没有制备价值。但如果其

中一个醛为甲醛，则其总是自身被氧化为甲酸（因为甲醛还原性最强），而另一

个反应物被还原为醇，这样的反应有制备价值。

4

此反应可应用与季戊四醇的制备。

4． Clain酯缩合——克莱森缩合反应

Clain酯缩合是指两分子羧酸酯在强碱（如乙醇钠）催化下，失去一分子醇

而缩合为一分子β-羰基羧酸酯的反应。参与反应的两个酯分子不必相同，但其中

一个必须在酰基的α-碳上连有至少一个氢原子。简单的说，该反应是一个酯分子

的酰基对另一酯分子的酰基α-碳原子进行的酰化反应。

Clain酯缩合反应机理：

克莱森缩合反应的核心步骤是一个亲核取代反应，

它的具体步骤如下：

1. 一分子羧酸酯在强碱的进攻下失去酰基的一个α-氢原子，这是一个E2消除

反应，并得到碳负离子A。

2. A对另一分子羧酸酯的羰基进行亲核进攻，得到中间体B，B随后脱去醇负

离子而得到产物β-羰基羧酸酯。

3. 产物的α-氢与两个羰基邻近，因而有较强的酸性，会与反应物中的强碱反应

而以共轭碱的形式存在。

5

Clain酯缩合反应应用：

1．乙酰乙酸乙酯的合成

两分子乙酸乙酯可以通过该反应缩合成为3-羰基丁酸乙酯（通常称为乙酰乙

酸乙酯），该化合物是有机合成的重要中间体。

2.乙酰丙酮的合成

在乙醇钠的催化下，一分子乙酸乙酯和一分子丙酮可缩合为2,4-戊二酮（通

常称为乙酰丙酮）。乙酰丙酮的共轭碱在配位化学中是重要的配体。

3.脂肪酸的合成

主条目：脂肪酸合成

在酶的催化下，通过克莱森缩合反应不断地将丙二酰辅酶A中的二碳单元添

加到延伸中的碳链上，最终生成脂肪酸。

5． Clemmenn还原——克莱门森还原反应

Clemmenn还原是在浓盐酸溶液中加热回流，用锌汞齐将醛或酮中的羰基还

原为亚甲基的化学反应。

该反应必须在强酸性条件下进行。对酸敏感的羰基化合物不可使用该方法还原，

但可考虑采用沃尔夫-凯惜纳-黄鸣龙法，或者先生成缩硫醛或缩硫酮，再用兰尼

镍还原。

注意，仅适用于对酸稳定的体系，仅还原醛、酮，不能还原羧酸、酰胺，酯等。

合成应用：可应用于长链烷基苯的合成。

6． Dieckmann分子内缩合——狄克曼缩合反应

狄克曼缩合反应（Dieckmann缩合，或狄克曼反应）是二酯在碱作用下发生分

子内缩合生成β-酮酯的反应，即分子内的Clain缩合反应。

6

Dieckmann分子内缩合反应机理：

碱夺取酯羰基的α-氢，生成碳负，进

攻另一个羰基碳，发生加成，烷氧负离子离去。碱再夺取一个α-氢，不可逆

地

生成稳定的烯醇负离子，最后经酸处理得到产物

7． Friedel-Crafts反应——傅里德-克拉夫茨反应，简称傅-

克反应

Friedel-Crafts反应是一类芳香族亲电取代反应，1877年由法国化学家查尔斯·傅

里德（Friedel C）和美国化学家詹姆斯·克拉夫茨（Crafts J）共同发现。[1] 该反

应主要分为两类：烷基化反应和酰基化反应。

具体包括：a 傅-克烷基化反应

b 傅-克去烷基化反应

c 傅-克酰基化反应

d 傅-克羟基烷基化

a.

傅-克烷基化反应在强路易斯酸的催化下使用卤代烃对一个芳环进行烷基

化。假设使用无水氯化铁作为催化剂，在氯化铁的作用下，卤代物产生碳正离子，

碳正离子进攻苯环并取代环上的氢，最后产生烷基芳香族化合物和氯化氢。

7

b．

傅-克烷基化是一个可逆反应。在 逆向傅-克反应或者称之为傅-克去烷基

化反应当中烷基可以在质子或者路易斯酸的存在下去除。

例如,在用溴乙烷对苯的多重取代当中，由于烷基是一个活化基团，原来期待

能够得到邻对位 取代的产物。然而真正的反应产物是1,3,5-三乙基苯，即所有

烷基取代都是间位取代。[8] 热力学反应控制使得该反应产生了热力学上更稳定

的间位产物。通过化学平衡，间位产物比起邻对位产物降低了空间位阻。因此

反应最终的产物是一系列烷基化与去烷基化共同作用的结果。

c.

傅-克酰基化反应是在强路易斯酸做催化剂条件下，让酰氯与苯环进行酰化

的反应。此反应还可以使用羧酸酐作为酰化试剂，反应条件类似于烷基化反应

的条件。酰化反应比起烷基化反应来说具有一定的优势：由于羰基的吸电子效

应的影响（钝化基团），反应产物（酮）通常不会像烷基化产物一样继续多重酰

化。而且该反应不存在碳正离子重排，这是由于酰基正离子可以共振到氧原子

上从而稳定碳离子（不同于烷基化形成的烷基碳正离子，正电荷非常容易重排

到取代基较多的碳原子上）。生成的酰基可以用克莱门森还原反应、沃尔夫－凯

惜纳－黄鸣龙还原反应或者催化氢化等反应转化为烷基。

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反应机理：第一步是在路易斯酸的条件下，氯的解离形成酰基碳正离子：

第二步是接下来的芳环亲电试剂进攻酰基正离子：

最后一步，电荷转移至氯原子形成HCl,而AlCl3催化剂重新形成：

如果需要的话产生的芳香酮可以接着被还原形成相应的芳环烷基侧链，见：

沃尔夫－凯惜纳－黄鸣龙还原反应或者Clemmenn还原，两者的区别在于溶

剂的酸碱性。

d．

芳环和一定的醛酮形成相应的羟基取代的烷基化产物：

Friedel-Crafts反应的应用：

Friedel–Crafts反应可应用于很多染料的合

成，例如三苯基甲烷和氧杂蒽染料等。还利用傅-克反应进行芳香烃类的检测。

8． Hofman降级反应——霍夫曼降解反应

霍夫曼降解反应，又称霍夫曼重排反应，是指一级酰胺在溴（或氯）和碱的作

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用下转变为少一个碳原子的伯胺的有机化学反应。

反应过程为溴和氢氧化钠混合后有部分生成次溴酸钠，次溴酸钠将一级酰胺转

化为中间产物异氰酸酯，异氰酸酯水解，放出二氧化碳，同时生成比反应物少一

个碳原子的伯胺。

Hofman降级反应机理：

酰胺氮原子上的氢原子先被溴原子取代，生成N-

溴代酰胺，这时氮原子上连接的两个吸电子基使得氮原子上的氢在碱性条件下被

解离去，形成负离子，继而重排为异氰酸酯，后者水解并脱羧，得到伯胺。

Hofman降级反应应用：

在工业上制备邻氨基苯甲酸

9． Mannich反应——曼尼希反应

曼尼希反应（Mannich反应，简称曼氏反应），也称作胺甲基化反应，是含有活

泼氢的化合物（通常为羰基化合物）与甲醛和二级胺或氨缩合，生成β-氨基（羰

基）化合物的有机化学反应。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。反应的产物β-氨基（羰基）化合物称为“曼尼希碱”（Mannich碱），

简称曼氏碱。

反应中的胺一般为二级胺，如哌啶、二甲胺等。如果用一级胺，反应后的缩合

产物在氮上还有氢，可以继续发生反应，故有时也可根据需要使用一级胺。如果

用三级胺或芳香胺，反应中无法生成亚胺离子，停留在季铵离子一步。

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Mannich反应机理：

反应的机理如下图所示。羰基质子化，胺对羰基发生

亲核加成，去质子，氮上的电子转移，水离去，可以得到一个亚胺离子中间

体。以二甲胺作原料，这个中间体为N,N-二甲基-亚甲基氯化铵，在70年代由

Kinact等人首先发现。它具有很强的反应性，可以使很多在通常条件下难以进

行的反应得以顺利进行。

亚胺离子作为亲电试剂，进攻含活泼氢化合物的烯醇型结构，失去质子，便

得到产物。

产物曼氏碱比较稳定，以它作原料，经甲基化与Hofmann消除反应，或在蒸

馏时和碱作用下发生的分解反应，可以得到α,β-不饱和酮。后者可以与亲核试

剂发生麦克尔加成等反应，是很有用的合成前体，但由于它一般不稳定，容易

聚合，故通常采用曼氏碱分解生成不饱和酮，并使其在原位与其它试剂发生反

应。

10． Michael加成反应——麦克尔加成反应

麦克尔加成（Michael reaction），最有价值的有机合成反应之一，是构筑碳-碳

键的最常用方法之一。有时也称为1，4-加成、共轭加成。是亲核试剂对α,β-不

饱和羰基化合物发生的β位碳原子发生的加成反应。

Michael加成反应机理：

麦克尔加成在立体化学上属于区域选择性反应。亲

核试剂2优先进攻β-的碳原子，生成一个烯醇盐中间体4，后者在后处理步骤中

被质子化，生成一个新的饱和的羰基化合物。

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Michael加成反应的应用：

在有机合成中利用不同的亲核试剂，可以方便

的生成碳碳键，碳氧键，碳氮键，碳硫键，碳硒键，等等。当麦克尔加成与羟醛

反应串联起来的时候就产生了有机合成上著名的“罗宾逊成环反应”。后者最大的

用处是用来合成维兰德-米歇尔酮。这个酮则是类固醇类药物人工合成的基础，

也是近现代许许多多萜类天然产物人工合成的重要原料。比如可以用来合成抗癌

药物紫杉醇。

11． Perkin反应——珀金反应

Perkin反应又称珀金反应、浦尔金反应是芳香醛与酸酐在碱性催化剂存在下，

发生类似羟醛缩合反应得到 β-芳基-α,β-不饱和羧酸的反应。通常使用与酸酐对

应的羧酸盐作催化剂。

Perkin反应机理：

羧酸盐的负离子作为质子接受体，与酸酐作用，产生羧酸，

同时生成一个羧酸酐的α-负离子，该负离子与醛发生亲核加成产生烷氧负离子，

然后向分子内的羰基进攻，关环，从另一侧开环，得到羧酸根负离子，与酸酐反

应产生混酐，这个混酐发生E2消除，失去质子及酰氧基，产生一个不饱和的酸

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酐，它受亲核试剂进攻发生加成-消除，再经酸化，最后得到芳基不饱和羧酸，主

要是反式羧酸。

Perkin反应应用：

苯甲醛与乙酸酐在乙酸钠催化下在 170～180°C 沸腾加热

5小时，这个反应常用于合成肉桂酸及其同系物。

12． Reformatsky反应——雷福尔马茨基反应

雷福尔马茨基反应（Reformatsky反应、Reformatskii反应）是醛或酮与α-卤代

酸酯和锌在惰性溶剂中作用，发生缩合得到β-羟基酸酯的反应。

Reformatsky反应机理：

13． Reimer-Timann反应——瑞穆尔－悌曼反应

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瑞穆尔－悌曼反应（英语：Reimer–Tiemann reaction）是苯酚类化合物和氯仿在

强碱水溶液中反应，在酚基的邻位引入一个醛基（-CHO）的过程。这个反应是

一个典型的亲电芳香取代反应，亲电试剂是二氯卡宾（:CCl2），但仅有苯环上富

电子的酚类（实际上是酚基负离子）才可发生此类反应。

Reimer-Timann反应机理：

氯仿（1）与强碱溶液反应产生氯仿碳负离子（2），

该阴离子会立即发生α-消去反应（alpha-eliminate）形成二氯碳烯（3）。二氯碳烯

能与苯酚（4）酚羟基邻位（5）的碳原子反应，使该次甲基上的氢原子被新形成

的基团取代（7）。碱水解后，便能获得期望产物（9）。

14． Witig反应——维蒂希反应

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维蒂希反应（Wittig反应）是醛或酮与三苯基磷鎓内盐（维蒂希试剂）作用生

成烯烃和三苯基氧膦的一类有机化学反应，以发明人德国化学家格奥尔格·维蒂

希的姓氏命名。

Witig反应机理：

该反应有两种，第一种是经典机理，另一种是通过近期研

究结果推测出的另一种机理。

维蒂希反应的经典机理为：

近期研究：

最近的研究表明，以上的机理并不能解释所有的实验数据。目前

主要用核磁共振谱来研究活泼维蒂希试剂的反应中间体。但是对于偶极中间体

（3a和3b）是否存在及它们之间的相互转换，现在仍有争议。[6] 有证据显示

磷叶立德1可以与羰基化合物2发生π²s/π²a [2+2]环加成反应，直接生成含氧的

四元环4a和4b，并且产物5的立体化学与叶立德1和2羰基的加成以及4a和

4b中间体之间的平衡有关。[7][8][9]布鲁斯·玛丽安诺夫（Bruce Maryanoff）和

Reitz研究了它们之间的平衡，将其称为“立体化学移动”（Stereochemical

drift）。

多年以来，维蒂希反应的立体选择性一直被认为与产物烯烃的Z/E标记有

关，然而有一些反应物却不遵守这样简单的规律。而且锂盐对反应的立体化学

似乎也有复杂的影响。

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Witig反应的应用：

Wittig反应的主要用于合成各种含烯键的化合物、Wittig

反应可用于制备醛和酮：采用α—卤代醚制成Wittig试剂,然后与醛或酮反应得

烯醚化合物,再经水解生成醛,提供了合成醛、酮的一个新方法。Wittig反应还可

用于酯环烃，芳烃，炔类衍生物，亚氨基化合物，偶氮化合物，杂环化合物等的

合成

15． Wolff-Kishner-Huang还原反应——沃尔夫－凯惜纳－

黄鸣龙还原反应

沃尔夫－凯惜纳－黄鸣龙还原反应（Wolff-Kishner-Huang还原反应）是一个有

机还原反应，羰基化合物（醛或酮）在高沸点溶剂如一缩二乙二醇中与肼和氢氧

化钾一起加热反应，羰基还原为亚甲基。

原来的反应过程是用醛酮、肼与金属钠或钾在高温加压或封管中进行，而后黄

鸣龙将方法作了改进，[3][4]用高沸点溶剂代替封管，碱金属单质也被其他碱（如

甲醇钠）所替代，使得反应的操作变得更加方便。

Wolff-Kishner-Huang还原反应机理：

反应的可能机理如下

首先肼与羰基缩合生成腙，然后碱作用下氮上的质子脱去，双键位移，氮气离

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去，生成的碳负离子从水中夺取质子。氮气离去一步在热力学上推动了反应进行。

Wolff-Kishner-Huang还原反应中黄鸣龙改良法的背景故事：

此改进

纯属偶然。黄鸣龙当时从中央研究院跑美国做访问学者。跟随费塞（Loui Fier）

做研究。费塞让黄做一个Wolff-Kishner实验， 黄开始反应后临时有事去纽约，

临行前让隔壁一个黎巴嫩籍的同学帮忙照看反应。黄走后数日，处在回流中的烧

瓶软木塞逐渐松动，开了个口子。黎巴嫩同学因为只答应照看反应，从而没有帮

忙把软木塞扶正。其结果是反应物中的肼和生成的水全跑光了。黄回来一看非常

意外，但很快他发现产率很高。在他给费塞的实验报告上写道：反应未正常完成，

但产率很好。于是黄鸣龙改进法就这样被发现了。这个改进的意义在于使所需时

间从50个小时缩短至3小时，产率从40%提高到90%，论文发表以后迅速成为

标准方法。

主要参考文献：维基百科

《基础有机化学（第三版）》，刑其毅

有机化学（高占先）

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