有机合成化学-第六章 2
有机合成化学6—反合成分析法
第六章逆合成分析
有机合成设计基础知识
有机合成：利用化学反应，将简单的有机化合物制成比较复杂的有机物的过程。
有机反应是合成的基础，路线设计是合成的关键
要做好有机合成设计，除了对有机单元反应和有机合成技术要熟练掌握外，还要有科学的逻辑思维方法
有机合成路线设计基本原则：
u廉价易得的原料、尽可能少的反应步骤、好的选择性、尽可能高的
产率、温和的反应条件和原子经济性等。
u在工业规模的合成上，尽可能地减少环境污染，采用温和的反
应条件以及易于产品分离的路线等。
Me a a
7.2 逆向切断技巧
在逆合成分析中，简化目标分子的最有效手段是切断，不同的切断方式和切断顺序都将导致不同的合成路线。
1. 优先考虑骨架的形成
2. 碳-杂键优先切断
3. 官能团部位先切断
4. 添加辅助基团后切断
5. 逆推到适当阶段再切断
6. 利用分子的对称性
O
O O
H
H
Ph。
第六章氧化反应
第六章氧化反应从广义上来讲，凡是有机物分子中碳原子失去电子，碳原子总的氧化态增高的反应均称为氧化反应；从狭义上讲，凡使反应物分子中的氧原子数增加，氢原子数减少的反应称为氧化反应。
利用氧化反应除了可以得到各类有机化合物如醇、醛、酮、酸、酯、环氧化物和过氧化物等，还可以制备有机腈和二烯烃等。
有机物的氧化反应都是强放热反应，因此，氧化反应中及时移除反应热是一个很关键的问题。
烃类和其它有机物的氧化反应几乎都是不可逆反应，反应都能进行到底。
有机合成中氧化方法主要有三种，即催化氧化和催化脱氢、化学氧化、电解氧化。
此外，生物氧化在有机合成中的应用也日益受到人们的重视。
生物氧化是一种较缓和的氧化过程。
人类在很早以前就利用微生物进行氧化反应来进行酿酒、制醋。
生物氧化具有高度的选择性，收率高，反应条件温和，三废少等特点。
因此，生物氧化是一种很有发展前景的氧化合成方法。
第一节催化氧化和催化脱氢一、催化氧化在没有催化剂的情况下，有机物在室温下与空气接触，就能发生缓慢的氧化反应，这种现象称为自动氧化。
在实际生产中常常需要使用催化剂，以提高反应的速度和选择性。
在催化剂存在下进行的氧化反就应称为催化氧化。
催化氧化法生产能力大，对环境污染小，且作为氧化剂的空气和氧来源广泛，无腐蚀性。
因此，工业上大吨位产品多采用空气催化氧化法。
氧化反应根据反应温度和反应物聚集状态不同，又可分为液相催化氧化和气相催化氧化反应。
液相催化氧化多在100︒C左右进行反应；气相催化氧化则常在200~400︒C下进行反应。
(一)液相空气氧化液相空气氧化是液态有机物在催化剂存在下，通入空气进行的催化氧化反应。
液相空气氧化反应的实质是在气液两相间进行的，大多采用鼓泡型反应器。
1．反应历程液相空气氧化属于自由基反应历程，其反应历程包括链的引发，链的传递和链的终止三个步骤，其中决定性步骤是链的引发。
下面以烃的氧化为例：(1)链引发 烃类R-H 在光照、热及可变价金属盐或自由基引发剂的作用下发生C-H 键的均裂而生成自由基R ⋅。
第六章 有机化学课后习题答案
第六章卤代烃1.回答下列问题(1).在CH3CH2Cl(I),CH2═CHCl(II),CH≡CCl(III),C6H5Cl(IV)四种一氯代烃中，按C-X键键长次序排列，并讨论其理由。
解: IV< II < III <I(2).将四种化合物(A) CH3CH2CH2F，(B) CH3CH2CH2I ，(C) CH3CH2CH2Br ，(D) CH3CH2CH2Cl的沸点从最高到低排列，并讨论其理由。
解: B> C> D> A(3).四种化合物(A) CH3CHClCH2OH，(B) CH3CHNH2CH2Br ，(C) HC≡CCH2Cl，(D) CH3CONHCH2CH2Cl中，哪些能生成稳定的格氏试剂？为什么？解: D(4).比较(A) CH3CH2CH2CH2Cl，(B) (CH3)2CHCH2Cl，(C)实用文档CH3CH2CH(Cl)CH3，(D) (CH3)3CCl四个氯代烃，它们发生S N2反应情况如何。
解: A> B> C> D(5).将①苄溴，②溴苯，③1–苯基–1–溴乙烷，④1–溴–2–苯基乙烷四个化合物按S N 1 反应的反应活性顺序排列，并讨论其理由。
解: ③>①>④>②(6).不活泼的乙烯型卤代烃能否生成格氏试剂？为什么？解:由于卤原子与双键间的p-π共轭效应,使C-X键之间的键能增加,难以断裂。
(7).化合物：(A)正溴戊烷，(B)叔溴戊烷，(C)新戊基溴，(D)异戊基溴分别与水反应生成相应的醇，讨论它们的反应速率的差异？解: A> D> C> B(8).用极性溶剂代替质子溶剂对(A) S N1，(B) S N2，(C) 烯的亲电加成，(D) 醇的失水反应有何影响?实用文档解: 极性溶剂有利于S N1反应和烯的亲电加成反应的进行,不利于S N2反应和醇的失水反应的发生。
(9). 2–氯环己醇的反式异构体可以跟碱反应转化成环氧化物, 但顺式异构体却不能, 为什么?解: 2–氯环己醇的反式异构体跟碱反应时,进行反式消除,热力学能量低,反应速率快, 顺式异构体则不能。
有机化学-第六章
按与烯烃加成的试剂不同，可把加成反应分成若 干类型进行研究。
一、催化加氢反应
烯烃与氢作用生成烷烃的反应称为加氢反应，又 称氢化反应。
加氢反应的活化能很大，即使在加热条件下也难 发生，而在催化剂的作用下反应能顺利进行，故 称催化加氢。
4.应用 用硼氢化、碱性氧化水解制备醇的另一优点是烯烃的碳 架不发生重排，这在有机合成中很有意义：
5.反应的特点 气体的硼烷和高挥发性的低碳烷基硼对空气极敏感，在 空气中自燃，硼氢化反应需在惰性气体保护下进行。 烯烃硼氢化反应是间接水合生成反马氏产物，是高区域 选择性、高立体选择性、不发生碳架重排的反应。烷基硼 对氧很敏感，遇氧燃烧，但对水很稳定，可以用水洗的方 法纯化烷基硼。
3．质子酸酸性的影响
酸性越强加成反应越快，卤化氢与烯烃加成反应 的活性： HI > HBr > HCl
酸是弱酸如H2O和ROH，则需要强酸做催化剂，如
四、加次卤酸反应
烯烃与卤素的水溶液反应生成β-卤代醇。例：
丙烯与氯的水溶液反应，生成1-氯代-2-丙醇， 又称β-氯醇。后者脱HCl，是工业上制备环氧丙 烷的方法。
写成通式：
三、烯烃与质子酸反应的立体化学——碳原子 的构型
在前面讨论了烯烃与溴的加成反应中，讨论了C原 子的构型，在烯烃与质子酸加成反应中，C原反应得到的活泼中间体及产物的 构型。
烯烃的硼氢化反应
一、硼氢化反应
烯烃与硼烷加成反应生成烷基硼的反应称为烯烃的硼氢 化反应。 这个反应是美国化学家布朗发现的，因此布朗获1979年 Noble化学奖。最简单的硼烷应是甲硼烷（BH3），但硼和 铝一样是缺电子的，甲硼烷很不稳定，两个甲硼烷结合生 成乙硼烷：
精细有机合成化学以及工艺学 第六章 硝化以及亚硝化
15
6.3.6硝化副反应 （1）主要的硝化副反应：氧化、去烃基、置换、 脱羧、开环、聚合等。其中氧化影响最大，生成 硝基酚。 （2）烷基苯硝化时，硝化液颜色发黑变暗，说明 硝酸用量不足或硝化温度过高。 因 为 形 成 了 络 合 物 （C6H5CH3· 2ONOSO3H· 2SO4）。 3H 破坏方法：45～55℃时补加HNO3或混酸 （3）大多数副反应，与体系中存在的氮的氧化物 有关。
－8
1.210
－8
10
结论：苯环上有给电子基，硝化反应速度快，产物 主要是邻、对位 苯环上有吸电子基，硝化速度减慢，产物主要 是间位。 2.芳烃硝化异构产物 带有吸电子的取代芳烃硝化邻位异构体 的生成量比对位异构体多。原因是硝基易同 邻位取代基中带负电荷的原子形成络合物。
CHO 19 72 9 1.3 COOH 18.5 80.5 2.2 CN 17.1 80.7 1 NO 2 9 90 8.2 40.8 NO 2 51 OCH 3
F . N . A. D.V .S . 1 F . N . A. D.V .S . F . N . A. 100 % 1 D.V .S .
22
6.4.2 混算配制 配酸工艺：水、硫酸、硝酸如何混合？ 先将浓硫酸先缓慢、后渐快加入到水中， 在40度以下先慢后快加入硝酸。
23
6.4.3硝化操作
（4）非均相混酸硝化
被硝化物和硝化产物在反应温度下都呈液态，且 难溶于混酸时，常采用非均相的混酸硝化。这时 需剧烈搅拌，使有机相充分地分散到酸相中以完 成硝化反应。
（5）有机溶剂中硝化
可避免大量使用硫酸作溶剂。 （6）气相硝化 NO2与苯于80～190℃通过分子筛处理便转化为 硝基苯。
5
6.2硝化理论解释
有机合成：第六章 开环和关环
14
例如：
CH3
(1)
132 C
戊烷
CH3
H CH3 CH3
H
[加热反应，对旋成键（有机化学P479表19-1）]
15
6.4 开环反应 开环反应在有机合成中主要有以下两个方面的应用：
（1）在开环的产物中，被打破的键的每一端的原子上都 带有官能团。即通过开环反应合成双官能团分子； （2）在一个双环或多环分子中，破裂的两个环共用的键 可导致一个中环或大环分子的产生，而这个环难以用其它 方法制备。即通过开环反应合成中环或大环化合物。
反应特点：
（a）在单环化合物的合成中，闭环步骤常包括碳－杂 原子键的形成；
（b）如果系统中含有2个相邻的杂原子，则在闭环步骤 中很少涉及杂原子－杂原子键的形成；
（c）如果目标分子是双环的，并具有与苯环稠合的杂原 子，则原料几乎总是预先形成苯的衍生物。分有： （I）单环化合物的形成； （Ⅱ）苯并稠环化合物的形成。
位或对位二取代为主。
9
6.2.2 1,3-偶极环加成 1,3-偶极环加成也是一个[4π+2π]的过程，故与Diels－
Alder反应有关， 但4π电子不是二烯而是1,3-偶极，四个 电子分布在三个原子上，如重氮烷和叠氮化合物：
重氮烷： RHC N N
RHC N N
RHC N N
RHC N N
叠氮化合物： RN N N
第六章 开环和关环
关环和开环 涉及关环和开环的反应很多.
关环反应主要分三类 1. 分子内的变型：n个原子的链环化成n元环或n-1元环状化 合物，如Dieckmann反应（分子内Claisen酰基化反应）； 2. 环加成反应：涉及两个不同分子间的反应，同时形成两 个键，如Diels-Alder反应； 3. 电环化反应：它是分子内反应，但其机理与环加成反应 有关。
有机合成化学：第六章 缩合反应
第六章 缩合反应
上例是由于选择不同的起始原料，而选择不同的合成路线，使 产品成本大大降低。如果没有很好的路线选择时，可以通过优化 反应条件，提高产物的收率，降低成本。从产品收率上讲，能提 高1-5%。我们可能认为没什么意义，可对企业讲，产品成本会降 低2-8%左右。如果一个产品产值上亿时，可估算一下其价值了。 所以，一个化工产品刚上市时价格较高，随着生产时间延长，价 格逐渐降低，很大可能是由于生产工艺和生产条件的改变所致。
-CO2
CH3CH CH2CO2H
H3C
O O O
60~76%
CH3NO2 + H3CCH
C H
CO2C2H5
NaOC2H5 CH3CH CH2CO2C2H5
55%
CH2NO2
第六章 缩合反应 CH3
CN
PhCH CO2C2H5 + H2C
C H
CN
KOH 83%
CN
PhC CH2CH2CN CO2C2H5
LDA
H3C
CH3
第六章 缩合反应
羰基化合物烷基化最大负反应是O-烷基化产物。如：
副产物
第六章 缩合反应
LDA CH3(CH2)3CO2CH3 BrCH2CH
CH2
CH3CH2CH2CH CO2CH3 CH2CH CH2
LDA
CH2CH3
C2H5Br CH3CH2Байду номын сангаас CO2CH3
可以分步引入
90%
5. Knoevenagel反应:
这类反应的特点是一个亚甲基上连接两个吸电子基团，使
得其氢活性明显提高，反应较易进行。一般使用弱碱 (有机胺)
有机化学 第六章 卤代烃
第六章卤代烃卤代烃是一种简单的烃的衍生物，它是烃分子中的一个或多个氢原子被卤原子（F, CL, Br，I）取代而生成的化合物。
一般可以用R-X表示，X代表卤原子。
由于卤代烃的化学性质主要有卤原子决定，因而X是卤代烃的官能团。
根据卤代烃分子中烃基的不同，可以将卤代烃分为卤代烷烃、卤代烯烃、卤代炔烃和卤代芳烃等。
第一节卤代烷烃一．卤代烷烃的分类和命名（一）卤代烷烃的分类1.根据卤代烷烃分子中所含卤原子的种类，卤代烷烃分为：氟代烷：如CH3-F氯代烷：如：CH3-CL溴代烷：如：CH3-Br碘代烷：如：CH3-I2.根据卤代烷烃分子中所好卤原子的数目的多少，卤代烷烃分为：一卤代烷：如：CH3CL, CH3-CH2-Br二卤代烷：如：CH2CL2，多卤代烷：CHCL33. 根据卤代烷烃分子中与卤原子直接相连的碳原子的类型的不同，卤代烷烃可以分为： 伯卤代烷(一级卤代烷) R-CH 2-Br 仲卤代烷(二级卤代烷)CHXR 1R 2叔卤代烷(三级卤代烷)CXR 1R 2R 3（二） 卤代烷烃的命名 1. 普通命名使用范围：结构比较简单的卤代烷常采用普通命名法 命名：原则：根据卤原子的种类和与卤原子直接相连的烷基 命名为“某烷”，或按照烷烃的取代物命名为“卤某烷”。
如：CH 3CL CH 3CH 2Br CH 3CH 2CH 2CH 2I CH CH 3H 3CCH 2CLCHBrH 3CCH 2CH 3CCH 3H 3CCH 3CL甲基氯（氯甲烷）乙基溴（溴乙烷）正丁基碘（正碘丁烷）异丁基氯（异氯丁烷）仲丁基溴（仲溴丁烷）叔丁基氯（叔氯丁烷）2. 系统命名法范围：复杂的卤代烷烃一般采用系统命名法。
原则：将卤原子作为取代基，按照烷烃的命名原则来进行命名。
方法： 1）选择连有卤原子的最长碳链为主链，并根据主链所含碳原子的数目命名为“某烷”作为母体； 2） 将支链和卤原子均作为取代基；3）对于主链不带支链的卤代烷烃，主链编号从距离卤原子最近的一端开始； 4）对于主链带支链的卤代烷烃，主链的编号应遵循“最低系列规则”； 5）把取代基和卤原子的名称按“次序规则”依次写在“某烷”之前（次序按先后顺序写），即得该卤代烷烃的名称。
有机化学 06第六章 卤代烃2
离去基团的影响：
R-Cl
R-Br
R-I
反应速度增大
6.3.2 消除反应 E （Elimination reaction）
βα
醇
R CH CH 2 + NaOH △
HX
RCH=CH 2 + NaX + H 2O
从分子中脱去一个简单小分子，如HX、H2O等，同时 产生不饱和键的反应称为消除反应。
反应中除α碳脱去X外，在β碳上脱去H，故称为β-消 除反应。
C2H5O- + CH3
CH3 C CH3
Br
[C2H5O-
进攻-H
] H
CH3
CH2 C CH3
Br
CH 3 CH3 C =CH2 + C2H5OH + Br-
SN2反应机理
HO- + CH3Br
[ ] H H HO C Br
进攻-C H
CH3OH + Br-
试剂碱性强，升高温度有利于E2反应。
四、亲核取代反应与消除反应的关系
醇溶液
胺RNH2 + HX
RONO2 + Ag X
硝酸酯
亲核取代反应通式：
RCδ+H2 Xδ- + Nu -
RCH2Nu + X -
反应底物
亲核试剂
产物
离去基团
卤代烷
HO- 、CN- 、 OR-、NH3 ONO-2等
醇、腈、 醚、胺 硝酸酯等
卤素离子
由试剂的负离子部分或未共用电子对去进攻而引
发反应，进攻试剂都有较大的电子云密度，能提供一
写出下列反应的主要产物
CH3
Br NaOH ,C2H5OH
第6章-电化学合成-02-有机电化学合成1
CH4 + I-
溴苯在汞阴极上可还原为苯：
Br + H+ + 2e-
+ Br-
卤代烃被还原的活性次序为：
RI ＞ RBr ＞ RCl ＞ RF
20
三元环、四元环等高张力环的烃类是较难合成的有机化合 物，通过卤代烃电还原可以制备一些高张力的环烃，如：
X
X + 2e-
+ 2 Br-
X
CH2X + 2e-
12
2
隔膜材料
大多数电化学反应器都需要使用隔膜来分隔阴极和阳极区 间，以避免两极所生成的产物混合，防止副反应和次级反应 发生而影响产物的纯度、产率和电流效率，避免发生危及安 全的事故。
种类
隔膜材料主要有两大类：非选择性隔膜和选择性隔膜。 • 非选择性隔膜属机械性多孔材料，纯粹靠机械作用传输， 不能完全阻止因浓度梯度存在而产生的渗透作用。 • 选择性隔膜又叫离子交换膜，分为阳离子交换膜和阴离子 交换膜。
近十年来，我国也有许多科研工作者涉足这一领域，做了大量 研究开发工作。20世纪60年代开始进行有机电合成的研究，如 糠醛的电氧化、顺丁烯二酸的电还原等。70年代实现了胱氨酸 电解还原制取L-半胱氨酸的工业化。我国有机电化学合成科学 和技术与世界的差距正在逐步缩小。
4
有机电化学合成的原理
有机电化学合成主要研究有机分子或催化媒质在“电极/溶液”界面上电荷相
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分类
按电解槽结构分类：箱式电解槽、压滤机式或板框式电解槽、 特殊结构的电解槽； 按电解槽工作方式分类：间歇式电解槽、柱塞流电化学反应 器、连续搅拌箱式反应器或返混式反应器 。
10
电极材料
电极材料作为一种特殊的功能性材料，不仅涉及到反应过程 中的能耗，而且直接影响反应的产率及产品质量，甚至决定整 个反应体系的成败。
有机化学课后习题及答案(第六章)
6章思考题6.1 试解释实验中所遇到的下列问题：（１）（１）金属钠可用于除去苯中所含的痕量H2O，但不宜用于除去乙醇中所含的水。
（２）（２）为什么制备Grignard试剂时用作溶剂的乙醚不但需要除去水分，并且也必须除净乙醇(乙醇是制取乙醚的原料，常参杂于产物乙醚中)。
（３）（３）在使用LiAlH4的反应中，为什么不能用乙醇或甲醇作溶剂？6.2 叔丁基醚[(CH3)3C]2O既不能用Williamson法也不能用H2SO4脱水法制得，为什么？6.3 苯酚与甲苯相比有以下两点不同的物理性质：（ａ）苯酚沸点比甲苯高；（ｂ）苯酚在水中的溶解度较甲苯大。
你能解释其原因吗？6.4 解释下列现象（１）（１）从2-戊醇所制得的2-溴戊烷中总含有3-溴戊烷。
（２）（２）用HBr处理新戊醇(CH3)2C－CH2OH时只得到(CH3)2CBrCH2CH3。
解答6.1 答（1）乙醇的活泼氢能与Na发生反应，苯与Na无反应。
（2）RMgX不仅是一种强的亲核试剂，同时又是一种强碱，可与醇羟基中的H结合，即RMgX可被具活性氢的物质所分解，如（3）LiAlH4既是一种强还原剂，又是一种强碱，它所提供H-与醇发生反应，如6.2叔丁基醚用H2SO4脱水法合成时，主要产生烯烃。
6.3 答甲苯和苯酚的相对分子质量相近，但是甲苯的沸点110.6℃，而苯酚的沸点181.8℃，这是由于苯酚可以形成分子间氢键；甲苯不溶于水，而苯酚易溶于水，是由于苯酚与水分子之间会形成氢键：6.4习题6.1比较下列各组化合物与卢卡斯试剂反应的相对速度:(1) 正戊醇, 2-甲基-2-戊醇, 二乙基甲醇(2) 苄醇, 对甲基苄醇, 对硝基苄醇(3)(3)苄醇, α-苯基乙醇, β-苯基乙醇6.26.2区别下列各组化合物:(1) CH2=CHCH2OH, CH3CH2CH2OH , CH3CH2CH2Br, (CH3)2CHI(2) CH3CH(OH)CH3, CH3CH2CH2OH , C6H5OH , (CH3)3COH , C6H5OCH3(3) α-苯基乙醇, β-苯基乙醇, 对乙基苯酚, 对甲氧基甲苯6.36.3写出下列各反应主要产物:6.4合成题:(1)(1)甲醇, 2-丁醇→ 2-甲基丁醇(2)(2)正丙醇, 异丙醇→ 2-甲基-2-戊醇(3)(3)甲醇, 乙醇→正丙醇, 异丙醇(4)(4)2-甲基丙醇, 异丙醇→ 2,4-二甲基-2-戊烯(5)(5)丙烯→ 甘油→ 三硝酸甘油酯(6)(6)苯, 乙烯, 丙烯→ 3-甲基-1-苯基-2-丁烯(7)(7)乙醇→ 2-丁醇(8)(8)叔丁醇→ 3, 3-二甲基-1-丁醇(9)(9)乙烯→ 三乙醇胺(10)(10)丙烯→ 异丙醚(11)(11)苯, 甲醇→ 2,4-二硝基苯甲醚(12)(12)乙烯→ 正丁醚(13)(13)苯→ 间苯三酚(14)(14)苯→ 对亚硝基苯酚(15)(15)苯→ 2,6-二氯苯酚(16)(16)苯→ 对苯醌二肟6.5某醇C5H12O氧化后生成酮，脱水则生成一种不饱和烃, 将此烃氧化可生成酮和羧酸两种产物的混合物, 试推测该醇的结构.6.6有一化合物(A)的分子式为C5H11Br, 和NaOH水溶液共热后生成C5H12O(B). B具有旋光性.能和钠作用放出氢气, 和浓硫酸共热生成C5H10(C). C经臭氧化和在还原剂存在下水解, 则生成丙酮和乙醛. 试推测A, B, C的结构, 并写出各步反应式.6.7新戊醇在浓硫酸存在下加热可生成不饱和烃. 将这不饱和烃经臭氧化后, 在锌粉存在下水解, 可得到一种醛和一种酮. 试写出反应历程及各步反应产物的构造式.6.8分离下列各组化合物:(1)(1)乙醚中混有少量乙醇(2)(2)戊烷, 1-戊炔和1-甲氧基-3-戊醇6.9 下列各醚和过量的浓氢碘酸反应, 可生成何种产物?(1)(1)甲丁醚(2)(2)2-甲氧基己烷(3)(3)2-甲基-1-甲氧基戊烷6.10有一化合物的分子式为C6H14O, 常温下不与金属钠反应, 和过量的浓氢碘酸共热时生成碘烷, 此碘烷与氢氧化银作用则生成丙醇. 试推测此化合物的结构, 并写出反应式.6.11 有一化合物的分子式为C7H16O, 并且:(1)(1)在常温下它不和金属钠反应;(2)(2)它和过量浓氢碘酸共热时生成C2H5I和C5H11I . 后者与氢氧化银反应生成的化合物的沸点为138℃.试推测原化合物的结构, 并写出各步反应式.6.12有一化合物的分子式为C20H21O4N, 与热的浓氢碘酸反应可生成碘甲烷. 当此化合物4.24 mg与氢碘酸反应, 所生成的碘甲烷通人硝酸银的醇溶液, 得到11.62mg碘化银. 问此化合物含有几个甲氧基?6.13 写出环氧乙烷与下列试剂反应的方程式:(1)(1)有少量硫酸存在下的甲醇(2)(2)有少量甲醇钠存在下的甲醇6.14 推测下列反应的机理。
第六章 氧化反应
• 环氧化反应中取代基较多的双键比取代基少 的更易反应。富电子的双键比缺电子的双键 易反应。
O t-BuOOH, PhH Mo(CO)6, reflux
CHO
t-BuOOH Ti(Ⅳ), SiO2 O
CHO
• 对于含烯丙醇结构的烯烃，在金属催化剂 存在下，叔丁基过氧化氢可区域选择性或 立体选择性的环氧化反应。
• α，β-不饱和腈在过氧化氢碱性介质中，首先在氰 基上加成，随之在双键上的环氧化反应得到环氧 酰胺，叔丁基过氧化氢碱性条件环氧化α，β-不饱 和腈可以得到环氧腈
NH C N H2O2, NaOH OOH O O NH2
Ph C N Ph t-BuOOH NaOH Ph Ph O C N
• 过氧羧酸是最常用的环氧化试剂。是用相应 的羧酸与过氧化氢反应制取。过氧羧酸大多 不稳定，现用现配。 • 过氧羧酸与烯烃反应是合成环氧化物最简便 的方法。尤其对孤立双键、单独用过氧化氢 或过氧醇（不存在金属催化剂）不易被环氧 化，而用过氧羧酸很容易反应，其环氧化烯 烃的反应机理是过氧羧酸对碳-碳双键的氢 电性进攻
• 6-3-4 高碘酸 • 高碘酸或高碘酸盐水溶液是1，2-二醇氧化裂解 试剂。溶剂为甲醇、乙醇、乙酸、二氧六环等。 能定量的反应，根据高碘酸的消耗，推知多元 醇中相邻羟基的数目，根据产物推知原化合物 的结构。
H H R C C CH2CH2 COOH OHOH KIO4/H2SO4 EtOH/H2O RCHO + CHO-CH2CH2COOH
O
Ph (1) O3 (2) Zn, AcOH
O
Ph CHO
O
(1) O3, Et2O, 0 de AcO H (2) LiAlH4, 0 de OAc
大学有机化学第六章
第六章单环芳烃•要求深刻理解和熟练掌握的内容：苯的结构;单环芳烃的化学性质,苯环上的亲电取代反应机理及定位规律的理论解释。
•要求一般理解和掌握的内容：单环芳烃的来源和制法•难点：•苯环上亲电取代反应定位规律的理论解释第六章单环芳烃•大多数芳烃含有苯的六碳环结构，少数非苯芳烃的结构和性质与苯环相似，也称芳烃.•芳烃的性质特点：(1)不易发生加成反应,(2)不易氧化,(3)而容易起取代反应.(1)单环芳烃•芳烃可分为以下三类:(2)多环芳烃(3)非苯芳烃苯的分子式: (C6H6)一苯环的结构1. 凯库勒结构式性质特点：苯不易发生加成，不易氧化，但容易发生取代反应。
苯的凯库勒式结构+H 2∆H=-120kJ/mol+3H 2∆H=-208kJ/mol (2)苯的氢化(3)1,3-环己二烯脱氢-H 2∆H=-23kJ/mol苯的稳定性证明(1) 环己烯催化加氢:四、单环芳烃的物理性质芳香烃不溶于水，但溶于有机溶剂。
一般芳香烃均比水轻。
沸点随相对分子质量升高而升高。
熔点除与相对分子质量有关外，还与结构有关，通常对位异构体由于分子对称，熔点较高。
苯亲电取代反应的能量示意图反应进程势能+E +EE H+六、苯环上亲电取代反应的定位效应1. 定位规律A.烷基苯的取代反应CH3CH3NO2NO2CH3混酸℃3057%40%甲苯的硝化比苯容易,新引入的取代基主要进入原取代基的邻对位。
实验现象:B.硝基苯的取代反应发烟HNO3+H2SO4NO2NO2NO295℃93.2%硝基苯的硝化比苯困难,新引入的取代基主要进入原取代基的间位。
II6有机胺的合成
NH 4Cl
or FeCl2
4 Ar-NH2 + 3Fe3O4
芳胺可水蒸汽蒸馏(苯胺与取代苯胺等) 溶于水,且可蒸馏或为固体的芳胺(邻苯二胺、对氨基酚等) 含-SO3H或-COOH的芳胺 难溶于水,且挥发性小的芳胺
催化加氢还原
Ar-NO2
H2
Raney Ni(Cu)
Ar-NO2
NH2NH2
Pd or FeCl3
+
Li
NH
n-C8H17Br N
N
89%
多卤代烃的氨解用于制备N-杂环化合物
Br(CH2)nBr NH3
(CH2)n NH
Br(CH2)nBr (CH2)n N
Br Br NH3
Br Br Br NH3
Br
N N
(CH2)n Br
卤代芳烃的氨解反应较困难
* Cl NaNH2
* NH3
Cl
+ 2NH3
CH3H HC C C N
CH3
H2/Pd
H
N
73%
卤代烷的氨解用于合成-氨基酸, 生成的铵盐阻止 了进一步N-烷基化反应.
X NH3
R COOH
NH 3 R COO
伯卤代烃与六亚甲基四胺反应生成季铵卤, 而后在乙醇 浓盐酸中加热分解成伯胺, 卤代烃最好是碘代烷,若用溴 代烷或氯代烷时, 需加碘离子. 这种方法用于合成-氨 基酸和-氨基酮等.
PhNH2
PhCH=NPh H PhCH2-NPh H2O PhCH2NHPh
酚的氨解反应
OH
+ NH3
Al2O3-SiO 2 385 oC, 15 atm
NH2
OH
+ NH3
第六章+氧化反应(2)
ArCHOCrCl2 OH ArCHO 2H 2 CrO3
HOCrOCl2
ArCH(OCrCl2 OH)2 Etard复合体
2. 氧化形成酮、羧酸
苄位亚甲基被氧化成相应的酮，常用的氧化剂或催化剂有两类： 铈的络合物和铬（Ⅵ）的氧化物或铬酸盐。如硝酸铈铵（CAN）， 反应在酸性介质中进行，一般用硝酸作反应介质，收率较高。
一、苄位C-H键的氧化 苄位C-H键被氧化生成相应的芳香醇、醛、酮或 羧酸，氧化反应产率较高。
1. 氧化生成醛
醛基特别是苯甲醛易被进一步氧化，要使反应停滞在醛基阶 段，需用选择性氧化剂，较好的氧化剂有硝酸铈铵（CAN）， 三氧化铬-乙酐，以及钴乙酸盐和铈乙酸盐等。
（1）硝酸铈铵（CAN）：CAN和50％AcOH一起，可将甲苯芳 烃的苄位C-H键氧化成芳醛；CAN还可与其他酸混合作为选择性 氧化剂，常用的酸有高氯酸、乙酸等。通常条件下，多甲基芳烃 仅一个甲基被氧化。此时，选择适宜的温度是重要的。
O CH 2 CH CH3 3 CH 3 Collins 试剂 (15eq.) CH 2Cl2 , r.t. CH 3 CH 3 CH 2 CH 3 （95%）
PCC(25eq.) BzO C 6H 6, reflux, 24 h (89%) BzO O
以上两种试剂同样适用于芳烃苄位基的氧化，另外，在一些反 应中，用Collins试剂试剂进行氧化时发生烯丙双键的移位，是由 于铬酸氧化按自由基机理进行的，中间体烯丙基自由基会转位。
O CH 3 KMnO4 /KOH 0 oC
O COOH
三、烯丙位活性C-H键的氧化
烯丙位的甲基、亚甲基或次甲基在一些氧化剂作用下可被氧 化成相应的醇（酯）、醛或酮，而双键不被氧化或破坏，但 可能发生双键位置的迁移。 在这些氧化反应中，烯丙基自由基或正离子是构成烯丙位上 烃基氧化的中间体。
有机化学第06章 芳烃(2)
特点：
①这些取代基与苯环直接相连的原子一般都是饱和的或带
有孤电子对或带负电荷（苯环、乙烯基除外）；
②大都是给电子取代基，除卤素外，这类定位基均能使苯
环上电子云密度升高，使苯环活化。因此这些定位基又称
活化基；
③这些取代苯（除卤苯外）的亲电取代反应活性比苯高，
反应速度比苯快。
(2)间位定位基 （第二类定位基） X
2
I + 2Cu
+ 2CuI
二、性质
与苯性质相似，将其中的一个苯基看作是另一个苯基的取 代基。
CH3
混酸 Δ
NO2
混酸 Δ
NO2
CH3
NO2+
NO2
+
CH3
NO2 NO2
CH3
若其中一个苯环上含间位定位基时，则发生异环取代； 若是邻对位定位基，则发生同环取代。
6.9稠环芳烃
一、 萘及其衍生物
1、化学性质
Δ ，~90%
O
O 9,10-蒽醌 OO
K2Cr2O7+H2SO4 或CrO3 + HAC
9,10-菲 醌
二、定位规律的理论解释 1、电子效应 1）邻、对位定位基对苯环的影响
δ- H
δ-
2)从共振论观点
进攻邻位 ：
CH3H +
E
CH
δ- H
CH 3 H +E
CH3
进攻对位 ： +
HE
CH3 +
HE
X
+Y
Y
间位定位能力由强到弱的次序大致如下：
+
NR3
NO2 ， CCl3 ， CN ， SO3H，
有机原理06.还原反应
低
RCHO RCH2NH2 RCH=CHR’（Z，cis） 氢化 RCH2CH2R’ RCH2OH RCHOHR’ ArCH3 氢解 RCH2OH + R’OH RCH2NHR’ RCH2NH2
R
炔烃的加氢
顺式加氢 Lindlar 催化剂：Pd/CaCO3， 喹啉 反式加氢 Na， 液氨 炔烃 + H2 Lindlar Catalyst ( Pd/ BaSO4/ quinoline) 部分毒化用于还原反应活性高的官能团 cis olefins (Lindlar Reduction) 酰氯+ H2, Pd/BaSO4 醛 (Rosemund Reduction) Org. Rxn. 1948, 4, 362 烯烃
载体铂催化剂：Pt/C 酸能促进铂的催化氢化。 缺点：价格昂贵。
（3）钯催化剂
对烯烃、炔烃加氢活性高，还原酮、腈、硝基 化合物，还原氨化反应等，氢解活性也很强。 为最常用的催化剂之一， 可制成氧化钯、钯黑和载体钯（Pd/C）
钯碳催化剂(10％)的制备 在200ml烧杯中加入5.0氯化钯，65ml水和8.8mL浓 盐酸，加热助溶。呈棕色溶液，待用。在1000ml三 口瓶中放人250g粉状活性碳(化学纯)和200mL水。 加热煮沸15 min。在搅拌下加入上述棕色氯化钯溶 液。在剧烈搅拌下，维持温度在90－95oC之间，徐 徐加入22m1甲醛(40％)。加毕，继续搅拌15min。 然后冷却到20oC以下，在搅拌下慢慢加入30％氢氧 化钾水溶液，使反应混合液的pH=5～6。再搅拌 20mL 过滤，水洗二、三次，转移到烧杯中，用5% 硝酸浸泡过夜，或更长时间。过滤，水洗至中性， 取出干燥，密闭保存，待用。
还原硝基化合物：
还原肟：
有机合成：第六章 开环和关环
6.1.4 中环和大环的形成 要形成中环（8～11元环）和大环（≥12元环），必须应
用特殊的方法——通常为高度稀释技术：非环前体非常慢 地加到反应介质中，以致于其浓度很低（10 -3 ≤ M），使 分子间反应的可能性大大减少，同时分子内的各种构象互 变更容易，有利于分子内反应。
从反应类型分，形成中环和大环的反应主要有： （1）缩合反应； （2）偶姻反应； （3）有机金属化合物反应。
hv
(1)
+ CH2N2
(2)
21
6.5 总结 环状化合物的合成方法 （一）非芳香环化合物 （1）饱和的“五元”、“六元”环：可通过一般的亲 电试剂和亲核试剂相互作用得到（可参见第四、第五章的 方法）。 （2）饱和中环和大环：使用特殊方法①高度稀释技术， ②偶姻反应。 （3）部分饱和环：①上述（1）、（2）的方法，②周 环反应，③不饱和状态通过消除反应产生，④芳香化合物 或其它物种的部分氧化。
反应特点：
（a）在单环化合物的合成中，闭环步骤常包括碳－杂 原子键的形成；
（b）如果系统中含有2个相邻的杂原子，则在闭环步骤 中很少涉及杂原子－杂原子键的形成；
（c）如果目标分子是双环的，并具有与苯环稠合的杂原 子，则原料几乎总是预先形成苯的衍生物。分有： （I）单环化合物的形成； （Ⅱ）苯并稠环化合物的形成。
O C
O C O
O
AlCl3
O C
HO2C
H2, 压 力
催化剂
O
O C
CO2H
（返回）
37
单环（杂芳香环）化合物的形成 含氧的芳杂环的形成，闭环过程常涉及到烯醇作亲核试
剂， 而质子化的羰基则作亲电试剂，反应过程：
H2C
CH2
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Diels-Alden
第一节 拟合成分析法
(2)切断(dis)、连接(con)、重排(rearr)
disconnection connection rearrangement
CN CN dis
+
CHO CHO
O
con
OH C NH rearr N
第一节 拟合成分析法
(3)官能团的转化
官能团的互变
(functional group interconversion )
O FGI
OH
官能团的添加functional
group addition
O FGA
O
官能团的消除functional
group removal
O OH FGR
O
在不改变TM骨架的前提下,变换官能团 (种类/位置)以简化官能团
第一节 拟合成分析法
Ph
dis
Ph O
Cl
+
H2N
Ph
O
Ph
合成：略
第二节 拟合成分析法介绍 (1)在不同部位将分子切割
(2)在逆合成转变将分子切割
第二节 拟合成分析法介绍
(3)添加辅助官能团后再切断
使用情况:直接切断有困难,可先在某一部位添 加某种官能团
条件:辅助官能团易被除去
第二节 拟合成分析法介绍
(4)优先在杂原子(O,N,S)处切断
O
第二节 拟合成分析法介绍
(5)利用分子的对称性
有些TM包含或隐含对称结构.
利用分子的对称性来简化合成路线
例
分 析
OH
dis 2 MgCl
+ CH3COOC2H5
合成：略
第二节 拟合成分析法介绍
4 几类重要化合物的合成 路线设计
(1)单官能团化合物 (2)双官能团化合物
(1)单官能团化合物
ROH的合成路线 RNH2的合成路线 RCOOH的合成路线
第一节 拟合成分析法
使用逆合成法的理由 理由很简单，因为在很多情况下，有机合成工作者，一开始 面临的任务往往仅是给出要合成的产物。这样，除了由产物回 推原料以外，别无他法可取。有时，即使给了原料，也需要分 析产物的结构，而后结合所给原料，以设计出合成路线来。 “逆合成法”是采用“结构分析”的“逻辑推理法”，能够 在回推的过程中，将结构复杂的“目标分子”，逐步化简。只 要每一步回推得合理，联系起来就必然得出合理的合成路线来。 但是，必须指出：在纸面上看来合理的路线，并不一定就 是该时、该地、生成上适合的路线。还需要通过实践的检验， 才能最后确定它在生成上的适用价值。有机合成是紧密与生产 实践相结合的，一条路线的确定，还需要其他客观因素的制约。
第一节 拟合成分析法
合成设计的学说 生源分析学说（剑桥学派）---TOS ������ 代表人物：Robinson、Johnson ������ 代表作品：甾体的全合成 反合成分析理论（哈佛学派）---TOS ������ 代表人物：Corey、Stork ������ 代表作品：1965年以后的多数合成 纵向合成分析（哈佛大学）---DOS ������ 代表人物：Schreiber（2000年） ������ 应用：复杂结构的分子多样性问题
第二节 拟合成分析法介绍 (1)优先考虑碳骨架的形成 碳骨架的形成 官能团的引入
C-C键形成的位置 就在官能团所在的 或受影响的部位上.
设计合成路线基本过程
要形成C-C键,前体分 子必须要有成键反应所 要求的官能团
2
CHO
OH
CHO
第二节 拟合成分析法介绍
例
分 析
Ph
H N
Ph
FGA
Ph O
H N
四元环
五元环 六元环
活性亚甲基两次烷基化 电环化2+2环加成 分子内羟醛缩合
酮酯缩合
Diels-Arden
中环和大环
Robinson
Frider-Crafts
三元环 合成依据：
插入反应
CH2I2 RCOOOH O
插入试剂： carben及其衍生物
CH2N2, N2CHCOR N2CHCOOEt
O O
＋
O R1
O
R2
R1
R2
-
O R1
＋ ˉ
O R2
α－β羰基化合物，
具活性亚甲基结构
O
例
试设计
COOCH3
的合成路线
分析
O
dis
O
O
＋
OMe
COOCH3
O
dis
O
+
dis
CH2(COOC 2H5)2
+
HCHO
合成1
O N H OMe N O N O OMe H
+
TM OH2
合成2
O
烯胺
+
H HCHO
(4)反合成子(retron)
反合成子: 反合成分析中进行某一转化所必须的结构单元
转化所必须 的结构单元 转化将要得到 的结构单元
为区别合成子/合成中间体,引入
反合成子概念
Diels-Alden环加成反应
Robinson成环反应
O
第一节 拟合成分析法
(5)合成树
A(TM)
合 成 路 线 的 构 成
OH OH
例 试设计
Ph
FGI Ph
的合成路线
分 析
TM
dis
O
+
CH2Cl
O
合 成
CH2Cl
Ph3P
PPh3 BuLi
Ph
OsO4
TM
O
例 试设计 的合成路线
OH OH
O dis 2
分 析
TM
O
rearr
合 成
OH OH Na-Hg H2SO 4
O
2
TiCI4
a- 羟基酮
O
转化依据:
a.
+
R
官能团转化的目的
•TM
更易合成的前体化合物或易得的原料
•为作dis,con,rearr等反合成分析所必须
•添加导向基(活化基、钝化基、阻断基、保护基),
以提高化学选择性、区域选择性、立体选择性
反合成分析,就是通过切断(dis)、连接（con)、
重排(rearr)等骨架转换及官能团转换实现的
第一节 拟合成分析法
目标分子
中间体
原料
目标分子的结构剖析(Targic molecular)
考 察 TM 的 结 构 特 性
分子大小-判明是否有对称性,减少反应步骤
种类和性质
官能团分析
形成方法和引入 的先后次序 开链骨架的分 枝或拐弯处
敏感基团后引入 若敏 感基 团先 引入 官能团保护
骨架的构造
环的种类、大小、连接方式
ROH的合成路线
Ph
例 试设计
Ph OH
的合成路线
分析
Ph Ph OH COOC 2H5
+
2
PhMgCl
合成：略
RNH2的合成路线
RNH2的合成较为独特, 不同于类似的 其他化合物.
R-X + NH3
R-CN R-NO2 RCH2NH2
RNH2
(缺点…)
RCOCI/RCHO
［H ］
20/3O胺
Cu-Zn
分子内烷基化
例 试设计
O
的合成路线
分析
dis O Cl O dis FGI COOEt
+
N2 CH-COOEt
四元环
合成依据： 活泼亚甲基二次烷基化 光化学2+2
例 试设计
COOH
的合成路线
五元环
合成依据： 二羰基化合物分子内羟醛缩合， 酮酯缩合
例 试设计
O
的合成路线
分析
O TM HO O
O
H
1，4二官能团化合物
O CHO
+
+
-
合成：略
Br
NR2
O
例
试设计
的合成路线
分析
O O con CHO
六元环
合成依据： Diels-Alder反应 Robinson成环 Fridel-Craftrs反应
等价基团替代
-结构剖析的核心
立体化学特征
第一节 拟合成分析法
2 反向合成法基本概念
(1) 合成元 (合成子)与合成等效剂 (2) 切断、连接、重排 (3) 官能团的 转化(互变/添加/消除) (4) 反合成子 (5) 合成树
第一节 拟合成分析法
（1）合成元 (合成子systhon)
合成子是有机合成反应中的基本单位,是反合成分 析中转化所得的结构单元
第一节 拟合成分析法
“逆合成法”是有机合成路线设计最简单、最基本的方法。其他一些更 复杂的合成路线设计方法，都是建立在本方法的基础之上的。
概念
Work backwards from the target compound to generate a set of intermediate which can be made from the available starting materials.
C
AN CNa
水 合
TM
b. TM利用双分子酯的偶姻反应(酮 醇缩合) 得到.
O FGI OH OH dis O
+
HC
CNa
O Na 二 甲 苯
(CH2)n
COOC2H5
(CH2)n
COOC2H5
OH2
OH