有機(jī)反應(yīng)成環(huán)反應(yīng)

有機(jī)反應(yīng)成環(huán)反應(yīng)第1頁(yè)/共153頁(yè)第2頁(yè)/共153頁(yè)單邊環(huán)化：1.陰離子環(huán)化

最常用的成環(huán)的方法：分子內(nèi)的親核反應(yīng)：

取代；縮合2．陽(yáng)離子環(huán)化：分子內(nèi)的親電反應(yīng)。3．自由基的環(huán)化：酯偶聯(lián)反應(yīng)4．有機(jī)金屬化合物催化的環(huán)化反應(yīng)

第3頁(yè)/共153頁(yè)(1)鈀催化的環(huán)化反應(yīng)

過(guò)渡金屬催化的環(huán)化反應(yīng)是一類(lèi)應(yīng)用前景廣闊的環(huán)化反應(yīng)，鈀、鋯、鈷、銠、釘、銀、汞等過(guò)渡金屬配合物均可催化這類(lèi)環(huán)化。因?yàn)樵S多分子間反應(yīng)可發(fā)展成為分子內(nèi)反應(yīng)，從而用于環(huán)的合成。最常見(jiàn)的反應(yīng)是鈀催化的分子內(nèi)Heck反應(yīng)

第4頁(yè)/共153頁(yè)第5頁(yè)/共153頁(yè)分子內(nèi)Stille反應(yīng)

第6頁(yè)/共153頁(yè)分子內(nèi)Suzuki反應(yīng)

第7頁(yè)/共153頁(yè)有機(jī)鈀化合物也可催化烯炔、二炔和聯(lián)烯的環(huán)化反應(yīng)

第8頁(yè)/共153頁(yè)（2）烯烴的復(fù)分解反應(yīng)烯烴的復(fù)分解反應(yīng)（olefinmetatheses）是近年發(fā)展起來(lái)的一種獨(dú)特的碳骨架中C＝C雙鍵在金屬卡賓配合物催化下重新排布的反應(yīng)，現(xiàn)已成為形成C雙鍵的有力工具，是近年來(lái)最成功的一個(gè)新反應(yīng)。該反應(yīng)在制備航天飛機(jī)上獲得廣泛應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)是副產(chǎn)物是揮發(fā)性的烯烴，如乙烯

第9頁(yè)/共153頁(yè)反應(yīng)類(lèi)型:烯烴復(fù)分解反應(yīng)包括：

開(kāi)環(huán)復(fù)分解聚合(ROMP，用于合成聚合物)；第10頁(yè)/共153頁(yè)

閉環(huán)復(fù)分解反應(yīng)(RCM，用于成環(huán))；

第11頁(yè)/共153頁(yè)開(kāi)環(huán)復(fù)分解反應(yīng)(ROM，用于合成鏈狀烯烴)

第12頁(yè)/共153頁(yè)交叉復(fù)分解反應(yīng)(用于合成鏈狀烯烴

第13頁(yè)/共153頁(yè)前三種反應(yīng)容易進(jìn)行，后一種變化的關(guān)鍵是避免兩種原料烯烴的自身解反應(yīng)。最近的發(fā)展已使之可以選擇性地進(jìn)行，成為有合成價(jià)值的反應(yīng)。

第14頁(yè)/共153頁(yè)所用的催化劑有Ru，Mo等

第15頁(yè)/共153頁(yè)第16頁(yè)/共153頁(yè)第17頁(yè)/共153頁(yè)第18頁(yè)/共153頁(yè)二、單邊、雙邊環(huán)化與環(huán)加成反應(yīng)

1．三元環(huán)衍生物（1）1，3－消去反應(yīng)g-鹵代酮，g-鹵代酸酯，g-鹵代腈，g-鹵代硫醚，g-鹵代砜這些含活潑氫化合物進(jìn)行g(shù)-消去

第19頁(yè)/共153頁(yè)g-鹵代酮第20頁(yè)/共153頁(yè)除蟲(chóng)菊酯的制備：

第21頁(yè)/共153頁(yè)（2）[1+2]環(huán)加成卡賓與烯鍵的加成卡賓：鹵仿/堿(HCX3

或H2CX2/B:),重氮化合物/銠或銅催化劑（R1R2C＝N2/cat.）二碘甲烷/鋅銅齊（CH2I2/Zn—Cu）。

第22頁(yè)/共153頁(yè)第23頁(yè)/共153頁(yè)鹵仿/堿

HCX3

第24頁(yè)/共153頁(yè)重氮化合物/銠或銅催化劑

第25頁(yè)/共153頁(yè)二碘甲烷/鋅銅齊

第26頁(yè)/共153頁(yè)2.四元環(huán)衍生物前面學(xué)過(guò)用丙二酸與1，3－二溴丙烷制備環(huán)丁烷衍生物。

第27頁(yè)/共153頁(yè)I．[2＋2]環(huán)加成（1）烯烴與烯烴（2）烯烴與累積二烯（烯酮CH2＝CH2＋R2C＝C＝O；異腈酸酯（RN＝C=O）反應(yīng)條件：光照

第28頁(yè)/共153頁(yè)產(chǎn)物混和，丙烯腈容易聚合

第29頁(yè)/共153頁(yè)與烯酮環(huán)加成得到環(huán)丁酮，反應(yīng)可在加熱的條件下進(jìn)行，碳碳雙鍵受到酮基的活化。

第30頁(yè)/共153頁(yè)II.電環(huán)化加熱：順旋允許光照：對(duì)旋允許

第31頁(yè)/共153頁(yè)III.二酯用Na核非質(zhì)子溶劑的成環(huán)，可用于四元環(huán)

第32頁(yè)/共153頁(yè)5．五元環(huán)衍生物（1）雙官能團(tuán)化合物縮合

第33頁(yè)/共153頁(yè)茚二酮的制備

第34頁(yè)/共153頁(yè)（2）四元環(huán)擴(kuò)環(huán)通過(guò)重氮鹽的重排第35頁(yè)/共153頁(yè)（3）Heck反應(yīng)制備五元環(huán)

第36頁(yè)/共153頁(yè)（4）Sakurai反應(yīng)的副反應(yīng)烯丙基三甲基硅烷可以作為1，3－偶極化合物與烯烴進(jìn)行[2+3]偶極成環(huán)反應(yīng)第37頁(yè)/共153頁(yè)這一反應(yīng)是從Sakurai反應(yīng)(烯丙基共軛加成)分離到“2+3”環(huán)加成副產(chǎn)物的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。烯丙基三甲基硅烷對(duì)a,b—不飽和酮的加成首先形成硅穩(wěn)定化的陽(yáng)正離子中間體，此時(shí)，若氯離子進(jìn)攻硅原子，將導(dǎo)向正常的Sakurai反應(yīng)產(chǎn)物；而當(dāng)使用位阻大的硅烷取代基時(shí)，可以減緩氯離子的進(jìn)攻速度，而有利于烯醇負(fù)離子以5—exo—tet環(huán)化方式進(jìn)攻硅鎓，形成環(huán)化產(chǎn)物。

第38頁(yè)/共153頁(yè)第39頁(yè)/共153頁(yè)第40頁(yè)/共153頁(yè)4．六元環(huán)衍生物環(huán)己烯(烯鍵的共軛位沒(méi)有羰基)：常用Diels-Alder反應(yīng)a,b-不飽和的環(huán)己烯酮：常用Robinson環(huán)化反應(yīng)第41頁(yè)/共153頁(yè)(1)D-A反應(yīng)（[4+2]環(huán)加成反應(yīng)雙烯體：含有供電子基有利親雙烯體：含有吸電子基有利反之也可

第42頁(yè)/共153頁(yè)第43頁(yè)/共153頁(yè)反電子需求的D－A反應(yīng)

第44頁(yè)/共153頁(yè)維生素D3A環(huán)的不對(duì)稱(chēng)合成

第45頁(yè)/共153頁(yè)內(nèi)型為主

第46頁(yè)/共153頁(yè)條件與結(jié)果：a.反應(yīng)需要加熱b.順式加成c.橋環(huán)化合物以?xún)?nèi)型為主d.優(yōu)先形成“鄰、對(duì)為產(chǎn)物”

第47頁(yè)/共153頁(yè)區(qū)域選擇性

具有取代基的反應(yīng)物，在二烯加成中有兩種可能的定向。1-取代的二烯與1-取代的親二烯體可以生成鄰和間位加合物，同樣的1-取代親二烯體與2-取代的二烯能夠產(chǎn)生間和對(duì)位加合物。實(shí)際上，1-取代二烯優(yōu)先生成鄰位加合物，而2-取代衍生物則有利于對(duì)位加合物的生成。第48頁(yè)/共153頁(yè).優(yōu)先形成“鄰、對(duì)為產(chǎn)物”第49頁(yè)/共153頁(yè)二烯合成的過(guò)渡態(tài)是一個(gè)π電子體系，類(lèi)似于苯。在鄰位和對(duì)位的取代基比其在間位時(shí)共軛效應(yīng)更好，故在加合物中，1-取代二烯所生成的加合物，雖然可以生成鄰位和間位兩種異構(gòu)體，但在鄰位加合物的過(guò)渡態(tài)中，由于共軛效應(yīng)的影響而優(yōu)生生成（2-取代二烯與此相似）

第50頁(yè)/共153頁(yè)橋環(huán)化合物以?xún)?nèi)型為主

第51頁(yè)/共153頁(yè)S-順式

S-反式

第52頁(yè)/共153頁(yè)雖然S-反式構(gòu)象比S-順式穩(wěn)定，但在進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，S-反式需轉(zhuǎn)變成S-順式才能進(jìn)行反應(yīng)。如果S-順式不能形成，則反應(yīng)不能進(jìn)行。這就說(shuō)明了為什么下列二烯（I）和（II）在D-A反應(yīng)中不能作為二烯進(jìn)行反應(yīng)，而（III）則可進(jìn)行反應(yīng)。

（I）

（II）

（III）第53頁(yè)/共153頁(yè)對(duì)于D-A反應(yīng)，順式環(huán)狀二烯比鏈狀快。因?yàn)殒湢疃┰谶M(jìn)行反應(yīng)時(shí)，需要把一般比較穩(wěn)定的反式構(gòu)象通過(guò)兩個(gè)雙鍵之間的單鍵旋轉(zhuǎn)才能得到所需要的順式構(gòu)象，這種旋轉(zhuǎn)需要一定的能量（盡管所需要的能量較少）。環(huán)戊二烯很活潑，通過(guò)D-A反應(yīng)能自身二聚成三環(huán)化合物：---此反應(yīng)有時(shí)被用來(lái)由二聚體加熱獲得環(huán)戊二烯。對(duì)于鏈狀二烯，這種情況較難發(fā)生。

第54頁(yè)/共153頁(yè)常見(jiàn)的具有代表性二烯化合物有：鏈狀二烯及其衍生物，如丁二烯及其衍生物；環(huán)內(nèi)二烯和某些環(huán)外二烯及其衍生物，如環(huán)戊二烯和1-乙烯基環(huán)已烯等；稠環(huán)芳烴，如蒽等。

親二烯體的活性

親二烯體的活性依賴(lài)于反應(yīng)的電子要求。在親二烯體中，有吸電基時(shí)，使反應(yīng)加速進(jìn)行。例如，四氰基乙烯作為親二烯體比環(huán)戊二烯要快4.6×108倍。親二烯體中最活潑的是：苯醌、順丁烯二酸酐、硝基取代的烯烴、α、β-不飽和酯（酮和腈）。但是，當(dāng)二烯體本身缺乏電子時(shí)，則親二烯體中有供電基反而對(duì)加成有利。例如，六氯環(huán)戊二烯與苯乙烯的加成，當(dāng)苯乙烯分子中有供電基時(shí)，加速反應(yīng)的進(jìn)行。最常見(jiàn)的親二烯體有烯烴衍生物和炔烴衍生物等。

第55頁(yè)/共153頁(yè)立體化學(xué)

D-A反應(yīng)具有高度的立體選擇性。二烯體和親二烯體的立體化學(xué)特征被保留在加合物的結(jié)構(gòu)中。

順式加成規(guī)則：在D-A反應(yīng)中，兩個(gè)反應(yīng)物取代基的定向被保留在生成的加合物中。即親二烯體是反式二取代乙烯的衍生物時(shí)，在加合物中，兩個(gè)取代基仍處于反式；如果在親二烯體中兩個(gè)取代基處于順式，則在加合物中它們?nèi)砸皂樖酱嬖?。?6頁(yè)/共153頁(yè)環(huán)戊二烯與互為異構(gòu)體的順丁烯二酸酯和反丁烯二酸酯進(jìn)行反應(yīng)，則分別生成順和反式加合物：第57頁(yè)/共153頁(yè)順式加成

第58頁(yè)/共153頁(yè)內(nèi)向加成（endoaddition）規(guī)則：在D-A反應(yīng)中，當(dāng)二烯是環(huán)狀共軛二烯如環(huán)戊二烯時(shí)，將生成剛性的二環(huán)化合物。如果親二烯體是取代的乙烯，可能生成兩種構(gòu)型異構(gòu)體。當(dāng)加合物中的取代基與最短的二環(huán)橋（在這里是亞甲基）處于分子的相反兩側(cè)時(shí)，這類(lèi)化合物稱(chēng)為具有內(nèi)向構(gòu)型(endoconfiguration)。如果最短的橋和取代基在分子的同側(cè)，稱(chēng)為外向構(gòu)型（exocofiguration）。雖然外向構(gòu)型通常是更穩(wěn)定的異構(gòu)體，但D-A反應(yīng)的加合物一般是內(nèi)向構(gòu)型。例如：

第59頁(yè)/共153頁(yè)

內(nèi)向76%

外向24%內(nèi)向（主要產(chǎn)物）

外向24%第60頁(yè)/共153頁(yè)內(nèi)向產(chǎn)物優(yōu)先的原因，認(rèn)為是二烯體和親二烯體的π軌道之間相互作用的結(jié)果。在過(guò)渡態(tài)中一個(gè)π軌道完全處于另一個(gè)π軌道之上，故導(dǎo)致內(nèi)向產(chǎn)物。這種定向內(nèi)向比外向立體異構(gòu)體需要略低的活化能。因而生成的速度較大。（次級(jí)軌道效應(yīng)）第61頁(yè)/共153頁(yè)第62頁(yè)/共153頁(yè)由于外向產(chǎn)生是熱力學(xué)上更穩(wěn)定的異構(gòu)體，在某些時(shí)候它能夠生成，甚至是唯一產(chǎn)物，這將依賴(lài)于反應(yīng)條件，在此條件下加成物在動(dòng)力學(xué)上將是可逆的。例如呋喃與順丁烯二酰亞胺的反應(yīng)：第63頁(yè)/共153頁(yè)在25℃，穩(wěn)定性差的內(nèi)向異構(gòu)體很快生成，并且占優(yōu)勢(shì)，此時(shí)反應(yīng)是不可逆的；在90℃，產(chǎn)物和反應(yīng)物之間很快建立平衡，更穩(wěn)定的外向產(chǎn)物雖然生成較慢，但可逐漸積累。由引可以看出，反應(yīng)溫度低時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物取決于反應(yīng)速度，容易生成內(nèi)向構(gòu)型的加合物。

第64頁(yè)/共153頁(yè)(2)Robinson增環(huán)反應(yīng)(3)Heck反應(yīng)第65頁(yè)/共153頁(yè)三、雜環(huán)化合物的合成1．五元雜環(huán)化合物（1）含一個(gè)雜原子的化合物的制備第66頁(yè)/共153頁(yè)第67頁(yè)/共153頁(yè)第68頁(yè)/共153頁(yè)第69頁(yè)/共153頁(yè)

（一）雜環(huán)化合物的分類(lèi)和命名

分類(lèi)命名：?jiǎn)坞s環(huán)化合物：五元雜環(huán)含一個(gè)雜原子

含兩個(gè)雜原子

六元雜環(huán)含一個(gè)雜原子

含兩個(gè)雜原子稠雜環(huán)化合物雜環(huán)與苯環(huán)稠合

兩個(gè)雜環(huán)稠合

兩個(gè)苯環(huán)與一個(gè)雜環(huán)稠合

第70頁(yè)/共153頁(yè)糧食發(fā)酵

第71頁(yè)/共153頁(yè)第72頁(yè)/共153頁(yè)P(yáng)aal-Knorr反應(yīng)

第73頁(yè)/共153頁(yè)b.吡咯Knorr反應(yīng)

R1＝H、烷基、芳基

第74頁(yè)/共153頁(yè)Hantzsch反應(yīng)

第75頁(yè)/共153頁(yè)第76頁(yè)/共153頁(yè)第77頁(yè)/共153頁(yè)Hantzschsynthesis1,2,3,5-tetrasubstitutedpyrrole(主)第78頁(yè)/共153頁(yè)1，3－偶極環(huán)加成[2＋3]第79頁(yè)/共153頁(yè)c.[1+4]型第80頁(yè)/共153頁(yè)d.呋喃、吡咯、噻吩相互轉(zhuǎn)化

第81頁(yè)/共153頁(yè)（2）化學(xué)反應(yīng)活性

第82頁(yè)/共153頁(yè)親電反應(yīng)活性：芳香性：第83頁(yè)/共153頁(yè)親電反應(yīng)二取代位置：

第84頁(yè)/共153頁(yè)僅有呋喃容易發(fā)生D－A反應(yīng)。

第85頁(yè)/共153頁(yè)糠醛可以進(jìn)行CANNIZZAROreactionPERKINreactionKNOEVENAGELcondensationacyloincondensation保護(hù)醇，THP－

第86頁(yè)/共153頁(yè)吡咯具有弱酸性堿性:

第87頁(yè)/共153頁(yè)吡咯鉀鹽可以制備很多N取代的化合物

:親核取代第88頁(yè)/共153頁(yè)（3）相關(guān)的天然產(chǎn)物

a..呋喃的衍生物

糠醛糠酸甘薯根黑斑菌感染分泌物，自身產(chǎn)生的抗毒素第89頁(yè)/共153頁(yè)主要是四氫呋喃的衍生物呋喃糖，果糖a-（－）呋喃果糖

第90頁(yè)/共153頁(yè)多醚抗生素：monensin莫能菌素，17個(gè)不對(duì)稱(chēng)中心。第91頁(yè)/共153頁(yè)b.噻吩類(lèi)化合物煤焦油中含噻吩：與苯混和，可用濃H2SO4在室溫下除去。三噻嗯，殺線(xiàn)蟲(chóng)活性第92頁(yè)/共153頁(yè)香料，噻吩二硫醚第93頁(yè)/共153頁(yè)聚噻吩，強(qiáng)度超過(guò)鋁的導(dǎo)電聚合物石高全，薛奇：1995年2月science第94頁(yè)/共153頁(yè)c.吡咯類(lèi)化合物

吡咯本身是于1858年第一次從骨焦油中分餾出來(lái)的．吡咯的各種形式的衍生物廣泛地存在于整個(gè)自然界．在生物體的發(fā)育、生長(zhǎng)、能量貯存和轉(zhuǎn)換、生物之間的各種信息傳遞和自身防御，乃至死亡腐爛等各個(gè)過(guò)程的化學(xué)作用物質(zhì)中，幾乎無(wú)不有吡咯衍生物參與．吡咯衍生物，是生命過(guò)程的一個(gè)重要要素．

第95頁(yè)/共153頁(yè)單吡咯環(huán)化合物

在自然界和生物體中發(fā)現(xiàn)的活性單吡咯環(huán)化合物，幾乎涉及到各種類(lèi)型的取代吡咯，如烷基取代吡咯、鹵代吡咯、吡咯醛、酮、吡咯羧酸及其酯，以及羥甲基、羥乙基吡咯等．這些化合物般都是比較小的分子，但卻具有很強(qiáng)的生物活性或自特殊用途，如有特殊的藥效或可作為香料等等。第96頁(yè)/共153頁(yè)(1)卟吩膽色素原(porphobilinogen)是迄今為止人們所知道的最重要的天然存在的單吡咯化合物在生物體中，通過(guò)各種專(zhuān)門(mén)酶的作用，卟吩膽色素原能轉(zhuǎn)變成為卟啉、葉綠素、維生素B12等。金屬配合物Fe,Co,Mg等。

第97頁(yè)/共153頁(yè)卟啉類(lèi)porphyrin第98頁(yè)/共153頁(yè)P(yáng)yrrolnitrin：硝吡咯菌素，抗生素第99頁(yè)/共153頁(yè)食品香料：第100頁(yè)/共153頁(yè)昆蟲(chóng)激素：追蹤激素第101頁(yè)/共153頁(yè)氫化吡咯，吡咯烷類(lèi)化合物氨基酸：脯氨酸南瓜籽氨酸，抗血吸蟲(chóng)第102頁(yè)/共153頁(yè)2．苯并五元雜環(huán)indole（1）吲哚的合成：第103頁(yè)/共153頁(yè)Fischersynthesis醛與酮的腙在酸性催化劑（PPA、三氟化硼，氯化鋅等）的影響下，縮合，重排得到吲哚。

第104頁(yè)/共153頁(yè)（2）吲哚的化學(xué)性質(zhì)：與吡咯類(lèi)似，親電取代主要發(fā)生在b-位第105頁(yè)/共153頁(yè)（3）天然產(chǎn)物：b-吲哚乙酸色氨酸：5－羥基色胺第106頁(yè)/共153頁(yè)利血平長(zhǎng)春堿第107頁(yè)/共153頁(yè)3．含兩個(gè)雜原子的五元雜環(huán)化合物（1）咪唑imidazole制備：

第108頁(yè)/共153頁(yè)第109頁(yè)/共153頁(yè)性質(zhì)：弱堿性和弱酸性

天然產(chǎn)物：Histidine組氨酸

Histamine組胺

第110頁(yè)/共153頁(yè)多菌靈：抗植物真菌第111頁(yè)/共153頁(yè)?；噭?acylatingagents第112頁(yè)/共153頁(yè)（2）吡唑Pyrazole

制備：第113頁(yè)/共153頁(yè)衍生物：銳勁特：殺蟲(chóng)劑酸性，堿性第114頁(yè)/共153頁(yè)噻唑thiazole：合成：HANTZSCHsynthesis

第115頁(yè)/共153頁(yè)天然產(chǎn)物：維生素B1第116頁(yè)/共153頁(yè)氫化噻唑：

Penam

第117頁(yè)/共153頁(yè)4．含三個(gè)雜原子的五元雜環(huán)化合物Cu緩蝕劑Bt－在合成中應(yīng)用，與活潑的亞甲基連接，使其活性增加。

第118頁(yè)/共153頁(yè)（二）六元雜環(huán)化合物1．吡啶Pyridine（1）反應(yīng)活性：親電取代主要發(fā)生在b－位

第119頁(yè)/共153頁(yè)反應(yīng)條件比較強(qiáng)烈，親電取代反應(yīng)較難，不發(fā)生F－C烷基、酰基反應(yīng)。

第120頁(yè)/共153頁(yè)對(duì)氧化劑穩(wěn)定，支鏈可氧化。第121頁(yè)/共153頁(yè)親核取代在a-位第122頁(yè)/共153頁(yè)（2）制備縮合：

第123頁(yè)/共153頁(yè)Hantzsch反應(yīng)第124頁(yè)/共153頁(yè)（3）天然產(chǎn)物：nicotine煙堿R＝CH3，煙堿R＝Hnornicotine降煙堿植物殺蟲(chóng)劑

煙酰胺煙酸

維生素B6

第125頁(yè)/共153頁(yè)2．苯并吡啶喹啉Quinoline反應(yīng)活性親電反應(yīng)

主要發(fā)生在苯環(huán)上，5，8位第126頁(yè)/共153頁(yè)43％

47％

第127頁(yè)/共153頁(yè)第128頁(yè)/共153頁(yè)親核反應(yīng)主要發(fā)生在吡啶環(huán)上第129頁(yè)/共153頁(yè)喹啉的制備：Skraup合成法

R1＝R2＝H，等

第130頁(yè)/共153頁(yè)取代甲基喹啉第131頁(yè)/共153頁(yè)天然產(chǎn)物cinchonabark金雞納樹(shù)皮quinine奎寧

金雞納堿弱金雞納堿第132頁(yè)/共153頁(yè)喜樹(shù)堿Camptothecin

第133頁(yè)/共153頁(yè)

R.F.Heck,J.P.Nolley,Jr.,J.Org.Chem.

37,2320(1972).烯烴與鹵代烴的偶聯(lián)：第134頁(yè)/共153頁(yè)合成雜環(huán)方法：Feist-BénarySynthesisF.Feis