有機合成基本反應(yīng)（課堂PPT）

1、1 有機合成基本反應(yīng)有機合成基本反應(yīng) 現(xiàn)代有機合成化學現(xiàn)代有機合成化學 研究生課程研究生課程2現(xiàn)代有機合成化學現(xiàn)代有機合成化學 研究生課程研究生課程 一、分子骨架的形成一、分子骨架的形成 碳碳單鍵的形成碳碳單鍵的形成 碳碳雙鍵的形成碳碳雙鍵的形成 碳碳叁鍵的形成碳碳叁鍵的形成 碳環(huán)的形成碳環(huán)的形成 雜環(huán)的形成雜環(huán)的形成 二、官能團的引入和轉(zhuǎn)換二、官能團的引入和轉(zhuǎn)換 官能團的引入官能團的引入 官能團的轉(zhuǎn)換官能團的轉(zhuǎn)換3一、分子骨架的形成一、分子骨架的形成 （一）、碳碳單鍵的形成（一）、碳碳單鍵的形成 （二）、碳碳雙鍵的形成（二）、碳碳雙鍵的形成 （三）、碳碳叁鍵的形成（三）、碳碳叁鍵的形成 （四

2、）、碳環(huán)的形成（四）、碳環(huán)的形成 （五）、雜環(huán)的形成（五）、雜環(huán)的形成現(xiàn)代有機合成化學現(xiàn)代有機合成化學 研究生課程研究生課程4（一）碳碳單鍵的形成（一）碳碳單鍵的形成 碳碳單鍵的形成是有機合成中極為重要的碳碳單鍵的形成是有機合成中極為重要的 一一 部部分內(nèi)容。分內(nèi)容。 主要包括主要包括FriedelFriedelCraftsCrafts反應(yīng)、反應(yīng)、 活潑亞甲基化合物的烴基化與?；磻?yīng)、活潑亞甲基化合物的烴基化與酰基化反應(yīng)、 縮合反應(yīng)及其他碳碳單鍵的形成有關(guān)的反應(yīng)縮合反應(yīng)及其他碳碳單鍵的形成有關(guān)的反應(yīng)現(xiàn)代有機合成化學現(xiàn)代有機合成化學 研究生課程研究生課程5催化劑主要為金屬鹵化物，它們的催化活性

3、大致如下：催化劑主要為金屬鹵化物，它們的催化活性大致如下：現(xiàn)代有機合成化學現(xiàn)代有機合成化學 研究生課程研究生課程6原子不同反應(yīng)活性次序為：原子不同反應(yīng)活性次序為：現(xiàn)代有機合成化學現(xiàn)代有機合成化學 研究生課程研究生課程78現(xiàn)代有機合成化學現(xiàn)代有機合成化學 研究生課程研究生課程9（2） FriedelCrafts反應(yīng)酰基化反應(yīng)反應(yīng)?；磻?yīng)?；磻?yīng)是不可逆的，?；磻?yīng)是不可逆的，也不發(fā)生重排，因此酰也不發(fā)生重排，因此酰基化反應(yīng)在合成上很有基化反應(yīng)在合成上很有價值。價值。現(xiàn)代有機合成化學現(xiàn)代有機合成化學 研究生課程研究生課程10現(xiàn)代有機合成化學現(xiàn)代有機合成化學 研究生課程研究生課程112、氯甲基

4、化反應(yīng)、氯甲基化反應(yīng)現(xiàn)代有機合成化學現(xiàn)代有機合成化學 研究生課程研究生課程123、炔烴的烴基化反應(yīng)、炔烴的烴基化反應(yīng)現(xiàn)代有機合成化學現(xiàn)代有機合成化學 研究生課程研究生課程134、金屬有機化合物的反應(yīng) (1)有機鎂化合物有機鎂化合物 (2)有機鋰化合物有機鋰化合物 (3)有機銅化舍物有機銅化舍物與醛酮加與醛酮加成反應(yīng)：成反應(yīng)：現(xiàn)代有機合成化學現(xiàn)代有機合成化學 研究生課程研究生課程14與羧酸衍生物的反應(yīng)現(xiàn)代有機合成化學現(xiàn)代有機合成化學 研究生課程研究生課程15與環(huán)氧化合物的反應(yīng)與環(huán)氧化合物的反應(yīng)與與CO2反應(yīng)反應(yīng)與不飽和與不飽和羰基化合羰基化合物的反應(yīng)物的反應(yīng)現(xiàn)代有機合成化學現(xiàn)代有機合成化學 研究

5、生課程研究生課程16偶合反應(yīng)偶合反應(yīng)格氏試劑與鹵代烴發(fā)生偶合反應(yīng)，可以制各碳鏈增長的烴。格氏試劑與鹵代烴發(fā)生偶合反應(yīng)，可以制各碳鏈增長的烴。現(xiàn)代有機合成化學現(xiàn)代有機合成化學 研究生課程研究生課程17有機鋰化合物的反應(yīng)有機鋰化合物的反應(yīng) 鎂化合物能夠發(fā)生的反應(yīng)有機鋰化合物都鎂化合物能夠發(fā)生的反應(yīng)有機鋰化合物都能夠發(fā)生，而且有機鋰化合物更活潑。能夠發(fā)生，而且有機鋰化合物更活潑?，F(xiàn)代有機合成化學現(xiàn)代有機合成化學 研究生課程研究生課程18與鹵代烴反應(yīng)：與鹵代烴反應(yīng)：有機銅化合物的有機銅化合物的反應(yīng)反應(yīng)現(xiàn)代有機合成化學現(xiàn)代有機合成化學 研究生課程研究生課程19有機銅化合物的反應(yīng)有機銅化合物的反應(yīng)現(xiàn)代有機

6、合成化學現(xiàn)代有機合成化學 研究生課程研究生課程20與酰氯作用與酰氯作用與環(huán)氧化合物反應(yīng)與環(huán)氧化合物反應(yīng)現(xiàn)代有機合成化學現(xiàn)代有機合成化學 研究生課程研究生課程215、活潑亞甲基化合物的反應(yīng)、活潑亞甲基化合物的反應(yīng) 活潑亞甲基化合物由于吸電子基的吸電子誘導效應(yīng)，使得活潑亞甲基化合物由于吸電子基的吸電子誘導效應(yīng)，使得2碳上的氫具有一定的酸性可以解離而生成碳負離子，碳上的氫具有一定的酸性可以解離而生成碳負離子，這類碳負離子通常稱為烯醇負離子，此碳負離子因離域而這類碳負離子通常稱為烯醇負離子，此碳負離子因離域而穩(wěn)定。下面是一些常見的活潑亞甲基化合物：穩(wěn)定。下面是一些常見的活潑亞甲基化合物：現(xiàn)代有機合成化

7、學現(xiàn)代有機合成化學 研究生課程研究生課程22活潑亞甲基化合物在堿活潑亞甲基化合物在堿(有有時在酸時在酸)的作用下作為親核的作用下作為親核試劑參與反應(yīng)，重要的親試劑參與反應(yīng)，重要的親核取代反應(yīng)是活潑亞甲基核取代反應(yīng)是活潑亞甲基化合物的烴基化反應(yīng)和?；衔锏臒N基化反應(yīng)和?；磻?yīng)基化反應(yīng)烴基化反應(yīng)烴基化反應(yīng): 活潑亞甲基化合物的烴基化具有廣泛的用途，可用來合成許多類型化合物?；顫妬喖谆衔锏臒N基化具有廣泛的用途，可用來合成許多類型化合物。常用的烴基化試劑的相對常用的烴基化試劑的相對反應(yīng)活性次序如下：反應(yīng)活性次序如下：現(xiàn)代有機合成化學現(xiàn)代有機合成化學 研究生課程研究生課程23被被1個硝基或個硝基或

8、2個以上羰基、酯基、氰基等活化的亞甲基個以上羰基、酯基、氰基等活化的亞甲基都具有較強的酸性，可以在溫和條件下實現(xiàn)烴基化。都具有較強的酸性，可以在溫和條件下實現(xiàn)烴基化。 丙二酸二乙酯的烴基化丙二酸二乙酯的烴基化 以乙醇鈉作為堿性試劑，在乙醇溶液中進行。以乙醇鈉作為堿性試劑，在乙醇溶液中進行?，F(xiàn)代有機合成化學現(xiàn)代有機合成化學 研究生課程研究生課程24乙酰乙酸乙酯的烴基化乙酰乙酸乙酯的烴基化 酸式分解酸式分解酮式分解酮式分解現(xiàn)代有機合成化學現(xiàn)代有機合成化學 研究生課程研究生課程25縮合反應(yīng)縮合反應(yīng)縮合反應(yīng)的涵義很廣泛，凡是兩個或兩個以上的分子通過反縮合反應(yīng)的涵義很廣泛，凡是兩個或兩個以上的分子通過反

9、應(yīng)生成一個較大分子同時失去一個小分子應(yīng)生成一個較大分子同時失去一個小分子( (如水、醇、鹽如水、醇、鹽) )的的反應(yīng)，或在同一個分子內(nèi)部發(fā)生分子內(nèi)反應(yīng)形成一個新的分反應(yīng)，或在同一個分子內(nèi)部發(fā)生分子內(nèi)反應(yīng)形成一個新的分子的反應(yīng)，都可稱為縮合反應(yīng)。子的反應(yīng)，都可稱為縮合反應(yīng)?，F(xiàn)代有機合成化學現(xiàn)代有機合成化學 研究生課程研究生課程26 Claisen縮合反應(yīng)縮合反應(yīng)交叉縮合交叉縮合含有含有-氫的酯在醇鈉等堿性縮合劑作用下發(fā)生縮合作用，失去一分子醇氫的酯在醇鈉等堿性縮合劑作用下發(fā)生縮合作用，失去一分子醇得到得到-酮酸酯。如兩分子乙酸乙酯在金屬鈉和少量乙醇作用下發(fā)生縮合酮酸酯。如兩分子乙酸乙酯在金屬鈉和

10、少量乙醇作用下發(fā)生縮合得到乙酰乙酸乙酯。得到乙酰乙酸乙酯。27Claisen縮合反應(yīng)機理縮合反應(yīng)機理 28Michael 加成反應(yīng)加成反應(yīng) 一個親電的共軛體系和一個親核的碳負離子進行共軛加成，一個親電的共軛體系和一個親核的碳負離子進行共軛加成，稱為稱為Micheal加成：加成：反應(yīng)機理反應(yīng)機理反應(yīng)實例反應(yīng)實例29反應(yīng)實例反應(yīng)實例Mannich 反應(yīng)反應(yīng) 含有含有a-活潑氫的醛、酮與甲醛及胺活潑氫的醛、酮與甲醛及胺(伯胺、仲胺或伯胺、仲胺或氨氨)反應(yīng)，結(jié)果一個反應(yīng)，結(jié)果一個a-活潑氫被胺甲基取代，此反應(yīng)活潑氫被胺甲基取代，此反應(yīng)又稱為胺甲基化反應(yīng)，所得產(chǎn)物稱為又稱為胺甲基化反應(yīng)，所得產(chǎn)物稱為Ma

11、nnich堿。堿。30Mannich 反應(yīng)機理反應(yīng)機理反應(yīng)實例反應(yīng)實例31（二）、碳碳雙鍵的形成（二）、碳碳雙鍵的形成 消除反應(yīng) Wittig反應(yīng) (1)鹵代烴脫鹵化氫脫脫HX的活性順序為：的活性順序為：叔鹵代烷、仲鹵代烷、伯鹵代烷叔鹵代烷、仲鹵代烷、伯鹵代烷32(2)醇的脫水醇的脫水33鄰二鹵化物脫鹵鄰二鹵化物脫鹵羧酸酯的熱解羧酸酯的熱解34Wittig反應(yīng)反應(yīng) Wittig 試劑與醛、酮的羰基發(fā)生親核加成反應(yīng)，形成烯烴：反應(yīng)實例：反應(yīng)實例：35ClaisenSchmidt 縮合反應(yīng)縮合反應(yīng) 一個無一個無a-a-氫原子的醛與一個帶有氫原子的醛與一個帶有a-a-氫原子的脂肪族醛或酮在稀氫氧化氫

12、原子的脂肪族醛或酮在稀氫氧化鈉水溶液或醇溶液存在下發(fā)生縮合反應(yīng)鈉水溶液或醇溶液存在下發(fā)生縮合反應(yīng), ,并失水得到并失水得到a,b-a,b-不飽和醛或不飽和醛或酮酮: : 36Knoevenagel 反應(yīng)反應(yīng) 含活潑亞甲基的化合物與含活潑亞甲基的化合物與醛或酮在弱堿性催化劑醛或酮在弱堿性催化劑(氨、氨、伯胺、仲胺、吡啶等有機伯胺、仲胺、吡啶等有機堿堿)存在下縮合得到存在下縮合得到a,b-不不飽和化合物。飽和化合物。反應(yīng)實例：反應(yīng)實例：37（三）、碳碳叁鍵的形成（三）、碳碳叁鍵的形成 二鹵代烴脫鹵化氫二鹵代烴脫鹵化氫38（四）、碳環(huán)的形成（四）、碳環(huán)的形成 環(huán)加成反應(yīng)環(huán)加成反應(yīng)39卡賓及卡賓類對烯

13、鍵的加成卡賓及卡賓類對烯鍵的加成 卡賓是電中性的含有2價碳的活性中間體，2價碳原子上有兩個未成對的價電子。當兩個價電子自旋方向相反時稱為單線態(tài)卡賓，兩個價電子自旋方向相同時稱為三線態(tài)卡賓。40卡賓的形成及反應(yīng)卡賓的形成及反應(yīng) 在不同條件下可得到不同電在不同條件下可得到不同電子狀態(tài)的卡賓，從而得到不同子狀態(tài)的卡賓，從而得到不同構(gòu)型的環(huán)丙烷衍生物。例如：構(gòu)型的環(huán)丙烷衍生物。例如：41酮醇縮合酮醇縮合分子內(nèi)縮合分子內(nèi)縮合42Robinson 縮環(huán)反應(yīng)縮環(huán)反應(yīng) 含活潑亞甲基的環(huán)酮與含活潑亞甲基的環(huán)酮與a,b-不飽和羰基化合物在不飽和羰基化合物在堿存在下反應(yīng)，形成一個二并六員環(huán)的環(huán)系：堿存在下反應(yīng)，形成

14、一個二并六員環(huán)的環(huán)系：分子內(nèi)羥醛縮合：分子內(nèi)羥醛縮合：43分子內(nèi)的親核取代反應(yīng)分子內(nèi)的親核取代反應(yīng)44（五）、雜環(huán)的形成（五）、雜環(huán)的形成 一個雜原子的五元雜環(huán)化合物的合成一個雜原子的五元雜環(huán)化合物的合成 Paal-Knorr 反應(yīng)反應(yīng) 1,4-二羰基化合物在無水的酸性條件下脫水，生成呋喃及其二羰基化合物在無水的酸性條件下脫水，生成呋喃及其衍生物。衍生物。1,4-二羰基化合物與氨或硫化物反應(yīng)，可得吡咯、二羰基化合物與氨或硫化物反應(yīng)，可得吡咯、噻吩及其衍生物。噻吩及其衍生物。反應(yīng)實例反應(yīng)實例45含一個雜原子的六元雜環(huán)化合物含一個雜原子的六元雜環(huán)化合物吡啶的合成吡啶的合成46二、官能團的引入和轉(zhuǎn)換二、官能團的引入和轉(zhuǎn)換 （一）、官能團的引入（一）、官能團的引入1、飽和碳原于上官能團的引入(1)飽和烴的鹵代反應(yīng)飽和烴的鹵代反應(yīng)(2)烯丙基化合物烯丙基化合物N-溴代丁二酰亞溴代丁二酰亞胺（胺（NBS）472、芳環(huán)上官能團的引入、芳環(huán)上官能團的引入 苯的親電取代反應(yīng)是在苯環(huán)上引入官能團的重要方法苯的親電取代反應(yīng)是在苯環(huán)上引入官能團的重要方法從苯開始從苯開始合