经典增加碳原子的合成方法

在有机化合物的合成过程中，经常会遇到增长一个碳-碳键的反应。按照反应底物的不同，这类反应可以分为由芳环增加碳原子和由直链烷烃延长碳链；按照反应产物的不同，这类反应可以分为生成羧酸或者酯，生成醛基，生成氰基，生成多一个碳原子的氨基，生成多一个碳原子的羟基等反应类型。这类反应的常用试剂有：CO2，CO，DMF-DMA，氰化物，甲醛或者多聚甲醛，硝基甲烷，重氮甲烷等。

1. 插羰反应

1.1 与CO2 插羰

用强碱拔掉芳环上的卤素，然后与CO2 反应生成芳基甲酸。例如：

该反应的大概历程是：i-PrMgBr 先与芳香卤代物生成芳基格式试剂，然后芳基格式试剂再和CO2 反应。

1.2 与CO 插羰

芳香卤代物在钯催化下可以与CO 发生类似于Buchwald 的反应，生成甲酸酯。例如：

该反应的大致机理如下：

2. 芳环上的甲酰化反应

2.1 强碱，DMF 法

用强碱拔掉芳环上的卤素，然后与DMF 反应生成醛基，这个反应需要低温, 无水无氧操作。例如：

2.2 Vilsmeier-Haack 反应

用DMF 和POCl3 使芳环甲酰化的反应。例如：

2.3 Reimer-Tiemann 反应

该反应只适合在酚羟基的邻位上醛基。例如：

以上介绍了三种常用甲酰化方法，这三种方法分别适应于含不同取代基的底物的甲酰化, 应该根据底物的不同选用合适的方法。

3. 与氰化物反应

利用直链卤代物与氰化物反应是合成增长一个碳链的伯胺的常用方法。例如：

芳香卤代物也可以和氰化物反应，生成的芳基乙腈可以水解成酸或者还原成胺。例如：

4. Henry 反应

在微量碱的存在下，伯或仲硝基烷的α-活泼亚甲基可与醛类发生类似羟醛缩合的反应，生成硝基醇类化合物，然后脱水生成双键。该反应也可以合成增长一个碳链的伯胺。例如：

5. DMF-DMA 或者HC(OEt)3 参与的反应

亲核试剂与DMF-DMA 或者HC(OEt)3 反应以后，生成的与双键相连的N,N 二甲基或者甲氧基，是一个很好的离去基团，被广泛的用来做芳香杂环。例如：

6. 与甲醛或多聚甲醛反应

用亲核试剂与甲醛或者多聚甲醛反应是合成增长一个碳链的伯醇的常用方法。例如：

7. HCOOMe 或者碳酸二甲酯参与的反应

含有α-活泼亚甲基的化合物可以与甲酸甲酯或者碳酸二甲酯发生类似于Claisen Condensation 的反应，生成的产物可以用来构建芳香杂环。例如：

8. Arndt-Eistert Synthesis（Wolff Rearrangement）

该反应是一类羧酸的同系化反应，是一种非常有用的增长羧酸碳链的合成方法。羧酸首先转化为酰氯，再与重氮甲烷反应形成重氮酮，重氮酮在适当试剂和催化剂的作用下重排，失去氮气而形成乙烯酮类（该步反应被称为Wolff Rearrangement），乙烯酮与水、醇、氨或胺类反应即得到比原来的羧酸多一个亚甲基的羧酸或其衍生物。