有機合成課件章

有機合成課件章第1頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五課程要求

一.按時上課二.不聽課者無考試資格三.閉卷考試

第2頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第一章有機合成化學的地位和任務

一，有機合成化學的地位和任務：1，有機合成化學的歷史：⑴1828年維勒由無機物氰酸銨合成出了物尿素，提出了有機化學概念；⑵1857年凱庫和古柏爾提出了碳原子的四價概念，奠定了有機結構理論；⑶19世紀末范特何甫和勒貝爾成功分離了酒石酸的異構體，解開了立體化學的序幕；⑷二十世紀初發(fā)展了電子效應，二十世紀四十年代提出了有機結構空間效應，為后來的有機合成奠定了理論基礎。第3頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第一章有機合成化學的地位和任務

⑸有機合成化學中的幾次重大突破：

1948年從生物體中提取出了維生素B12,7年后確定了它的結構，再過18年后，經95步合成出來，共有512個立體異構體；

1948年，英國生物化學家桑格選擇了一種分子量小，但具有蛋白質全部結構特征的牛胰島素，于1952年確定了結構，1958年獲諾貝爾化學獎。

1958年我國確定合成該物質，1965年我國成功合成出了胰島素，是我國極有希望得到諾貝爾獎的成就。

第4頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第一章有機合成化學的地位和任務第5頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第一章有機合成化學的地位和任務1989年哈佛大學合成了海葵毒素，分子式為C129H223N3O54，該分子有64個不對稱碳和7個骨架內雙鍵,

異構體數目多達271個，其毒性比河豚毒素還要大10倍。這是至今認為通過化學合成的最大的天然產物分子。

到目前為止，可以說，只要理論上存在的有機化合物，均可合成出來，除非你的操作技術有問題。第6頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五?？舅亟Y構河豚毒素結構KCN？！第7頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第一章有機合成化學的地位和任務2，有機合成化學的歷史：⑴十九世紀上半葉，有機合成只是一般新學科的出現；⑵十九世紀下半葉開始，英國等老牌資本主義工業(yè)的發(fā)展，大大促進了有機合成技術的發(fā)展：如染料、炸藥、合成橡膠、醫(yī)藥，等開始進入工業(yè)化。⑶二十世紀開始，有機合成技術進一步得到重視，真正進入工業(yè)化。各國的技術開始進行競爭。⑷工業(yè)和人們日常生活的需要，產生經濟效益，反過來有大大促進有機合成化學的發(fā)展。如1965年開始，美國開始收錄全世界所報道的化合物。最初5年，每年平均報道26.2萬個，而最近每年有2650萬個，35年增加了近100倍，可見有機合成化學發(fā)展之快。第8頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五

第一章有機合成化學的地位和任務3、新世紀有機合成化學的任務：1）合成化學與生命科學的結合---化學生物學2）合成化學與材料科學的結合---分子工程3）合成化學與環(huán)境科學的結合---綠色化學二、有機合成的要點1、鍵結種類：有機化合物中的化學鍵可以分為碳-碳（—C—C—）和碳-非碳原子（—C—Y—）鍵。C—Y即為我們常說的官能團，而官能團的引入是有機合成的根本問題。第9頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第一章有機合成化學的地位和任務

2、鍵結的極性

有機合成就是研究各類鍵的結合。在有機合成設計實際操作中，以邏輯逆推的方式，將鍵折分成兩個極性部分，來構思鍵的形成，如—C—N—鍵可設想為和二部分，可通過如下反應實現其連接：第10頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第一章有機合成化學的地位和任務

3、對等性合成團（synthon）是有機合成的術語，是指一般反應可結合的單位，如與CH3-相當的合成團可以是CH3MgI、CH3Li等。和CH3C=O相當的合成團可以是CH3COO，CH3CO2OR等。合成團的對等用或表示。

要注意：對等表示作用上的相似，但在反應活性，立體因素等方面的可能有差異（后面會討論）。第11頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五三、有機合成反應中的選擇性和控制因素1、反應的選擇性1）化學特性選擇性：不同基團有不同的化學活性，如：第一章有機合成化學的地位和任務第12頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第一章有機合成化學的地位和任務2）位置(區(qū)域)選擇性：如：

由于位置不同，這三個羥基被氧化的速率不同，選擇MnO2氧化劑使3-OH氧化，可達到位置選擇的目的。葫蘆素第13頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第一章有機合成化學的地位和任務3）立體選擇性：在反應過程中產生非對映異構，其一異構體遠遠超過另一異構體，稱為立體選擇性。如：4）鏡像選擇性：在反映過程中產生一對對映體，一個對映體超過另一個對映體的百分數叫鏡象超越，簡稱ee(Enantionmericexcess)。第14頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第一章有機合成化學的地位和任務表示為：如反應：生物體中酶的特異性，往往將非手性化合物轉變?yōu)閱我皇中曰衔?。?5頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第一章有機合成化學的地位和任務2、控制因素有機反應控制因素分為熱力學控制和動力學控制，某些有機反應是平衡可逆的，反應過程中往往受這兩種因素的影響。如：第16頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第二章氧化反應

有機化合物的氧化反應是指作用部位的碳原子氧化數(即氧化狀態(tài))增加而言。如：一般有機物僅需0-0.6伏特的電位即可被氧化，通常的無機試劑氧化還原電位為1.0伏特，有些氧化劑可以氧化多種官能團，氧化能力較強，選擇性差；有些氧化劑氧化能力弱，選擇性好。第17頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第二章氧化反應

一、醇的氧化1、二級醇氧化成酮，很多氧化劑均可被選擇。如：K2CrO7、KMnO4—OH-、MnO2、催化脫氫等。2、一級醇氧化成醛，醛進一步氧化成酸。醇氧化成醛在有機合成中常被涉及到。常用的氧化劑為：sarett(CrO3/吡啶)和PCC(CrO3/HCl，吡啶)。其實sarett和PCC二者的組成均為CrO3/吡啶，sarett為弱堿性試劑，而PCC為酸性試劑。PDC(H2Cr2O7，吡啶)為中性試劑，Ag2CO3、MnO2催化脫氫等。第18頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第二章氧化反應如：選用PDC時，由于溶劑極性的改變可得到不同產物：第19頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第二章氧化反應

3、高碘酸可使下列單元結構發(fā)生C—C鍵斷裂，并可用于結構鑒定。

如：注意：MnO2氧化選擇在烯丙位第20頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第二章氧化反應4、酚的氧化過硫酸鉀堿性溶液把酚氧化成對苯二酚：

Fremy‘s鹽（(KSO3)2NO

）可把酚氧化成醌：第21頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第二章氧化反應用(NH4)2Co(NO3)6(CAN)可將一些Ar-OCH3氧化成鄰二醌。用Pb(OCOCH3)4、NaIO4、Ag2O、MnO2、KMnO4等可把二元酚氧化成醌：第22頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第二章氧化反應第23頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第二章氧化反應FeCl3，K3Fe(CN)6可在堿性條件下，可進行氧化偶聯。第24頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第二章氧化反應5、DMSO

DMSO是一種溫和的氧化劑。分子中的C=C、—CO2R、NH2不受影響。可以把醇轉變?yōu)榛撬狨?，再用DMSO氧化。第25頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第二章氧化反應鹵代烷不能被DMSO氧化，轉化為磺酸酯后即可。6、oppenauer氧化反應伯醇和仲醇在叔丁醇鋁(或異丙醇鋁)存在下，用過量的丙酮(或環(huán)己酮)氧化成醛或酮。第26頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第二章氧化反應二、醛酮的氧化1、醛易被KMnO4氧化成酸，脂肪酮被酸性KMnO4氧化成酸。第27頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五2、MnO2、Ag2O可把醛氧化成酸：第二章氧化反應第28頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五3、H2O2可以把鄰羥基苯甲醛或酮氧化成酚：第二章氧化反應第29頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第二章氧化反應4、NaOX可以把甲基酮變成酸：5、過氧酸可以氧化醛或酮，在羰基處斷裂。這種反應較慢。

第30頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第二章氧化反應酸性條件下可促使反應加快，這類物質的氧化能力順序為：

CF3CO3H>PhCO3H>CH3CO3H第31頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第二章氧化反應三、羧酸的氧化羧酸與過氧化物作用得過氧酸：第32頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第二章氧化反應四、烯烴的氧化1、形成環(huán)氧化合物：環(huán)氧化反應存在空間位阻影響，在位阻小的一面形成環(huán)氧物，有羥基時則在羥基同邊形成環(huán)：第33頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第二章氧化反應2、形成二羥基化合物1）形成反式鄰二羥基化合物：二個羥基在反側第34頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第二章氧化反應2）形成順式二醇：把烯烴雙鍵氧化為順式二醇有如下幾種方法：A：KMnO4：稀、冷的KMnO4水，濃和溫度高會進一步反應。二個羥基在同側第35頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第二章氧化反應B：OsO4：該方法產率高，條件溫和(二個羥基在同側)。第36頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第二章氧化反應C：I2+AgOCOCH33、烯烴的氧化裂解：1）濃KMnO4第37頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第二章氧化反應2）KMnO4+NaIO4KMnO4首先把-C=C—氧化成鄰二醇，NaIO4把鄰二醇切斷，KMnO4再進一步氧化為羧酸，反應生成的MnO2可被NaIO4氧化為MnO4-，所以KMnO4

只要催化劑量即可。第38頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第二章氧化反應3）OsO4—NaIO4：

OsO4先把-C=C—氧化成鄰二醇，NaIO4把鄰二醇切斷，OsO4和NaIO4不再把切斷的產物繼續(xù)氧化，產物停留在二個羰基階段。產物和下面的臭氧化－還原斷裂產物相同。IO4-可把OsO4的還原產物再氧化為OsO4，OsO4只需催化量就夠了。第39頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第二章氧化反應4）O3氧化氧化產物用H2O2

處理得到酸或酮。氧化物用還原劑處理得到醛和酮：第40頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五第二章氧化反應上分子側鏈中雙鍵電子云密度大，首先被氧化。凡是分子內如含OH、NH2、CHO臭氧化前要先保護。第41頁，共48頁，2023年，2月20日，星期五五．α—氫的氧化（官能團α—碳原子上的氫）1．SeO2是一種選擇性氧化劑，價格昂貴，劇毒，需要新鮮制備，但操作簡單，產物容易純化。其氧化情況分為：①羰基鄰位活潑亞甲基：第二章氧化反應第42頁，共48頁，2023年，2月2