經典增加碳原子的合成方法

在有機化合物的合成過程中，經常會遇到增長一個碳-碳鍵的反應。按照反應底物的不同，這類反應可以分為由芳環增加碳原子和由直鏈烷烴延長碳鏈；按照反應產物的不同，這類反應可以分為生成羧酸或者酯，生成醛基，生成氰基，生成多一個碳原子的氨基，生成多一個碳原子的羥基等反應類型。這類反應的常用試劑有：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. 插羰反應

1.1 與CO2 插羰

用強堿拔掉芳環上的鹵素，然后與CO2 反應生成芳基甲酸。例如：

該反應的大概歷程是：i-PrMgBr 先與芳香鹵代物生成芳基格式試劑，然后芳基格式試劑再和CO2 反應。

1.2 與CO 插羰

芳香鹵代物在鈀催化下可以與CO 發生類似于Buchwald 的反應，生成甲酸酯。例如：

該反應的大致機理如下：

2. 芳環上的甲酰化反應

2.1 強堿，DMF 法

用強堿拔掉芳環上的鹵素，然后與DMF 反應生成醛基，這個反應需要低溫, 無水無氧操作。例如：

2.2 Vilsmeier-Haack 反應

用DMF 和POCl3 使芳環甲酰化的反應。例如：

2.3 Reimer-Tiemann 反應

該反應只適合在酚羥基的鄰位上醛基。例如：

以上介紹了三種常用甲酰化方法，這三種方法分別適應于含不同取代基的底物的甲酰化, 應該根據底物的不同選用合適的方法。

3. 與氰化物反應

利用直鏈鹵代物與氰化物反應是合成增長一個碳鏈的伯胺的常用方法。例如：

芳香鹵代物也可以和氰化物反應，生成的芳基乙腈可以水解成酸或者還原成胺。例如：

4. Henry 反應

在微量堿的存在下，伯或仲硝基烷的α-活潑亞甲基可與醛類發生類似羥醛縮合的反應，生成硝基醇類化合物，然后脫水生成雙鍵。該反應也可以合成增長一個碳鏈的伯胺。例如：

5. DMF-DMA 或者HC(OEt)3 參與的反應

親核試劑與DMF-DMA 或者HC(OEt)3 反應以后，生成的與雙鍵相連的N,N 二甲基或者甲氧基，是一個很好的離去基團，被廣泛的用來做芳香雜環。例如：

6. 與甲醛或多聚甲醛反應

用親核試劑與甲醛或者多聚甲醛反應是合成增長一個碳鏈的伯醇的常用方法。例如：

7. HCOOMe 或者碳酸二甲酯參與的反應

含有α-活潑亞甲基的化合物可以與甲酸甲酯或者碳酸二甲酯發生類似于Claisen Condensation 的反應，生成的產物可以用來構建芳香雜環。例如：

8. Arndt-Eistert Synthesis（Wolff Rearrangement）

該反應是一類羧酸的同系化反應，是一種非常有用的增長羧酸碳鏈的合成方法。羧酸首先轉化為酰氯，再與重氮甲烷反應形成重氮酮，重氮酮在適當試劑和催化劑的作用下重排，失去氮氣而形成乙烯酮類（該步反應被稱為Wolff Rearrangement），乙烯酮與水、醇、氨或胺類反應即得到比原來的羧酸多一個亞甲基的羧酸或其衍生物。