优选芳香族化合物的合成法
芳香族化合物的合成法演示文稿
H 2 S O 4 ( C ) 1 6 0 ° C
S O 3 H i. N a H S O 3 ii. N a O H ( s ) /
O H (N H 4)2SO 3(aq) 150° C加 压
N H 2i. H N O 2 ii. C u B r
B r T M (1 0 )
13
目前十三页\总数三十二页\编于八点
准则5 万不得已时,“卸磨杀驴”的做法可用于某 些诸如引入两个互处间位的邻、对位基的问题。做 法是先引入一个“作幌子的”氨基以建立起所需要
的关系,随后再用重氮化、还原来除去氨基:
R
R
R
NO2
R
i. HNO2 R' ii. H3PO2 NH2
NH2
R
R'
14
目前十四页\总数三十二页\编于八点
再如由甲苯合成3,5-二硝基苯甲酰氯(12)(以及
T M (3 ) N O 2
3
目前三页\总数三十二页\编于八点
准则2 如有选择余地时,可以最先切断吸电子性最 强的基团(也就是说这个基团将最后引入)。这种 基团有致钝性,它的存在将影响其它基团的引入。
如合成麝香(4)的合成 :
O2N
NO2 OMe
(4)
OMe
OMe
4
目前四页\总数三十二页\编于八点
芳香族化合物的合成 法演示文稿
芳香族化合物和芳香烃的关系
芳香族化合物和芳香烃的关系
芳香族化合物和芳香烃是有机化学中两个种类的有机分子,它们
都是由大量的碳原子和氢原子组成,在有机中也被称为“芳香体”或“芳香化合物”。从它们的结构上来讲,芳香族化合物和芳香
烃之间还有一定的联系。
一般来说,芳香族化合物由三邻位的碳原子和附近的一些氢原子
构成。它们的特殊之处在于,这种构型具有被称为“芳香环”的
特性,其结构具有很高的稳定性。换句话说,就是该种化合物的
电子不容易被双键所打断,在反应中也是很容易控制的,因此,
在有机合成过程中,芳香族化合物可以起到重要作用,有助于促
使目标反应和形成反应产物。
而芳香烃则是更为复杂的有机分子,它们也是由一系列的碳原子
和氢原子构成的。但芳香烃的独特之处在于复环的构型,即,它
们由6个碳键所组成的环,其中含有双键。由于构型的复杂,芳
香烃中的电子在芳香环中会产生强烈的共价作用,从而增强它们
的化学稳定性。因此,芳香烃在物理及化学特性上表现出强烈的
抗化学反应性。
从以上分析可以知道,芳香族化合物可以容易地形成芳香环,而
芳香烃又可以容易地由一个或多个芳香族化合物重新组装而形成,二者所形成的体系就被称为“芳香系”。显然,芳香族化合物与
芳香烃之间的联系非常密切,从而建立起有机化学体系中两个种
类的分子间的相互作用作用。
芳香族化合物的存在为有机合成提供了可利用的结构,而芳香烃则提供了它们稳定的结构,因此这种紧密联系也使它们成为有机合成过程中非常重要的分子类型。芳香族化合物和芳香烃的研究主要集中在生物活性化合物、晶体控制时而非抗菌性化合物可以定向合成的新型芳香烃识别机制,例如酶活性功能及其在药物设计中的价值。芳香族分子还可以使用立体有机合成工艺来实现特定的功能化。
二苯醚类化合物的化学合成方法
二苯醚类化合物的化学合成方法
二苯醚类化合物是芳香族化合物(aromatic compounds)中不可或缺的重要组分,它们拥有良好的抗菌(antibacterial)能力,具有重要的抗氧化和抗癌症(cancer)效果,是中药(traditional Chinese medicine)、化妆品(cosmetics)、保健品(tonic)等众多工业品中的主要部分。因此,二苯醚类化合物的合成方法具有重要的研究价值和现实意义。
一般而言,二苯醚类化合物的合成可分为氢化法(hydrogenation)和还原法(reduction)两类。其中,氢化方法是最常用的合成方法,简单易行。一般采用脂肪酸(fatty acids)作为原料进行氢化反应(hydrogenation reaction),并充分考虑产物的稳定性和活性,以确保获得满足要求的产物。具体而言,采用氢化过程可以在反应温度较低时实现对脂肪酸二醚化合物(dioxygenated fatty acid compounds)的构筑,具有较高的收率,因而被广泛应用。
另一种主要的合成方法是还原法,也称为能量传导法(energy-transducing reaction)或协同还原(synergistic reduction)这种技术采用电子传递(electron transfer)机制来激活溶剂(solvents),从而实现原料的还原,从而构筑出二苯醚类化合物。这种技术的优势在于氧化还原生成的二苯醚类化合物有更加精细的结构,确保产物的稳定性和高活性,便于与其它活性聚合物和剂量形成可均匀分散性乳化液体,这是优良的药物制剂。
芳香族化合物的性质与应用实验
芳香族化合物的性质与应用实验芳香族化合物是一类具有特殊结构和性质的有机化合物,广泛存在
于天然物质和人工合成物中。它们具有独特的香气、稳定性和广泛的
应用价值。本实验旨在通过一系列实验步骤,研究芳香族化合物的性质,并探索其在生活和工业中的应用。
实验一:芳香族化合物的香气测试
1. 实验目的:验证芳香族化合物具有独特的香气特征。
2. 实验步骤:选取苯、甲苯、苯酚和水作为对照物质。将每种物质
滴于不同的实验瓶中,然后嗅闻每种物质的香气,并记录感受。
3. 实验结果:
a) 苯:具有独特的清香气味。
b) 甲苯:具有刺激性和特殊的香气。
c) 苯酚:具有刺激性、酚类气味。
d) 水:无香气。
实验二:芳香族化合物的溶解性测试
1. 实验目的:研究芳香族化合物在水和有机溶剂中的溶解性。
2. 实验步骤:选取苯、甲苯和苯酚作为实验样品。分别取等量的样
品加入水和有机溶剂(如乙醇),轻轻摇晃瓶子,观察样品的溶解性。
3. 实验结果:
a) 苯:不溶于水,溶于有机溶剂。
b) 甲苯:不溶于水,溶于有机溶剂。
c) 苯酚:可与水形成混合溶液,溶于有机溶剂。
实验三:芳香族化合物的酸碱性测试
1. 实验目的:研究芳香族化合物在酸性和碱性条件下的性质。
2. 实验步骤:选取苯酚作为实验样品。将少量苯酚分别加入盛有稀盐酸和氢氧化钠溶液的试管中,观察反应。
3. 实验结果:
a) 稀盐酸中的苯酚:产生白色絮状沉淀,说明苯酚是酸性物质。
b) 氢氧化钠溶液中的苯酚:生成溶于水的盐,并放出热。
实验四:芳香族化合物的应用——香料提取
1. 实验目的:利用芳香族化合物的特性,提取天然香料。
水杨酸-次氯酸盐法
水杨酸-次氯酸盐法
水杨酸-次氯酸盐法是一种常用的有机合成方法,主要应用于芳香族化合物的合成和修饰。本文将介绍水杨酸-次氯酸盐法的原理、适用范围、反应机理和优缺点等方面。
一、原理
水杨酸-次氯酸盐法又称Reimer-Tiemann反应,是一种芳香环的卤代反应。其中水杨酸是反应的芳香族底物,次氯酸盐则是反应的卤代试剂。反应过程产生的亚碳基离子与芳香环上的一个羰基反应,再经脱水、脱羟等步骤,形成苯酚及其衍生物。
二、适用范围
水杨酸-次氯酸盐法适用于那些在芳香环上有活泼或弱碱性取代基的化合物。在这种情况下,用其他卤代试剂(如Br2、I2等)进行卤代反应会很难控制,甚至是不可行的。
三、反应机理
反应的机理如下:
1.次氯酸盐产生亚碳基离子
次氯酸盐在碱性条件下,可通过还原反应生成亚碳基离子:
ClO^- + OH^- → H2O + Cl^- + O·
2.亚碳基离子与水杨酸反应
3.苯酚根离子的进一步反应
苯酚根离子进一步发生脱水、脱羟等反应,形成苯酚及其衍生物:
C6H5CH(OH)^- →C6H5OH + CO2
四、优缺点
优点:
1. 反应操作简单,适用于多种卤代试剂。
2. 适用于芳香环上有活泼或弱碱性取代基的化合物。
1. 产物分离和纯化较为困难,需要使用多种色谱技术。
2. 在反应过程中,亚碳基离子是一种活泼的中间体,易发生二聚反应或复杂反应,产率不稳定。
五、总结
水杨酸-次氯酸盐法是一种常用的芳香族化合物合成和修饰方法。该方法适用于芳香基上有活泼或弱碱性取代基的化合物,并且操作简单。但是,产物纯度难以控制,产率不稳定,需要熟练的实验操作技能以及复杂的纯化技术。
第十章 芳香族化合物
二、苯及其衍生物的命名
苯(Benzen) 苯基(phenyl) 苄基( benzyl)
苯基 (Ph)(C6H5)
( phenyl methyl)
2°当引入的烷基为三个碳以上时,引入的烷基会发 生碳链异构现象。
3°烷基化反应不易停留在一元阶段,通常在反应中 有多烷基苯生成。
4°苯环上已有–NO2、-SO3H、-COOH、-COR等取 代基时,烷基化反应不在发生。因这些取代基都是 强吸电子基,降低了苯环上的电子云密度,使亲电 取代不易发生。例如,硝基苯就不能起付—克反应 ,且可用硝基苯作溶剂来进行烷基化反应。 5°烷基化试剂也可是烯烃或醇。
(3)共振论对苯分子结构的解释
共振论认为苯的结构是两个或多个经典结 构的共振杂化体:
(4)从氢化热数据解释
环己烯 环己二烯 环己三烯 苯
氢化热(kJ / mol) 119.5
231.8
119.53=358.5 208.5
(测定) (测定) (根据假设计算) (测定)
每个C=C的平均氢化热 119.5
4、芳香性的解释
(1)杂化轨道理论的解释:
组成苯环的六个碳分别是SP2杂化,共平面,六个P轨道垂直于 六个碳组成的平面,形成π66,其离域能为152KJ/mol,体系稳 定,能量低,不易开环(即不易发生加成、氧化反应)
麝香酮合成的新方法
麝香酮合成的新方法
麝香酮是一种具有抗病毒和抗肿瘤等药理作用的天然有机化合物,它具有广泛的应用前景。然而,由于其生产方式单一,很难满足工业化生产的要求,因此,寻找一种高效、低成本的合成方法,以满足工业化生产的需求,已经成为当前研究的重要内容。
一、麝香酮的结构及性质
麝香酮是一种类似芳香环的有机化合物,化学结构为C17H26O7,熔点为162-164℃,沸点为315℃,主要以油状无色液体或白色结晶状固体形式存在,具有清香的气味。
二、麝香酮的合成方法
1. 酯交换法
酯交换法是一种高效、低成本的麝香酮合成方法,它可以将芳香醛和甲酸酯进行酯交换反应,从而得到麝香酮。该反应一般是通过一种称为“催化酸性”的催化剂完成的,其中,常用的催化剂是甲酸钠、硫酸钠和硫酸铵等。
2. 醛加成法
醛加成法是一种新型的麝香酮合成方法,它可以将芳香族烃与醛反应,从而得到麝香酮。该反应一般使用钯催化剂完成,其中,常用的催化剂包括钯碘化物、钯硫酸盐等。
三、麝香酮合成的新方法
1. 连接型聚合反应
连接型聚合反应是一种新型的麝香酮合成方法,它可以将多种有机碱和芳香族烃经过合成反应,从而得到麝香酮。该反应通常使用高效的有机催化剂,其中,常用的催化剂是亚甲基双氧化钛,也可以使用其他催化剂,如铁钴钼催化剂等。
2. 醛异构化反应
醛异构化反应是一种新型的麝香酮合成方法,它可以将芳香族烃与醛反应,从而得到麝香酮。该反应通常使用钯催化剂完成,其中,常用的催化剂包括钯碘化物、钯硫酸盐等。此外,该反应还可以使用其他催化剂,如铁钴钼催化剂等。
四、结论
芳香族氟化物的合成方法研究进展_朱利民
· 60·
朱利民等 , 芳香族氟化物的合成方法研究进展
· 58·
朱利民等 , 芳香族氟化物的合成方法研究进展
Vol.30.No.4, 2008
芳香族氟化物的合成方法研究进展
朱利民 , 宁斌科 , 王列平 , 闫潇敏
(西安近代化学研究所 , 陕西 西安 71006来自百度文库)
摘要 :人们对环保的要求越来越高 , 使得绿色化学成为 21世纪化学发 展的目标与 方向 。 同时 , 未来精 细化学品的 发展趋 势必须符合高效 、安全和经济的原则 。 从氟原子的特殊 性质出发 , 简 述了芳 香族氟 化物在医 药 、农药和 染料等 领域的 突出优 点及广泛应用前景 。 详尽介绍 了不同的氟化合成方法 :直接 氟化法 、Balz-Schiemann法 、无水 氟化氢 重氮法 、电化 学氟化 法 、 卤素交换法 、氟代脱硝法 、超声 波和微波法 。 针对这些方法 , 讨论 了它们 的反应 原理 , 具体分 析了各 自的优 缺点 , 并提 出了对 今后芳香族氟化物发 展的建议 。
例如带 -NH2 、 -CH3 、 -X、 -CHO等含氟中间体 。 重氮法在合成较复杂的含氟芳香族化合物方面也很
脂肪族和芳香族化合物的制备和性质
脂肪族和芳香族化合物的制备和性质
一、引言
脂肪族和芳香族化合物是有机化学中两类重要的化学物质。它们分
别具有特定的化学结构和性质,对于人类的生活和工业领域有着不可
忽视的作用。本文将分别介绍脂肪族和芳香族化合物的制备方法以及
它们的性质。
二、脂肪族化合物的制备和性质
脂肪族化合物是以碳氢键为主要键的有机化合物。它们通过以下几
种方法进行制备:
1. 烷烃的制备:烷烃是脂肪族化合物的代表,可通过以下方法制备:
a. 卤代烃的脱卤反应:将卤代烃与碱(如氢氧化钠)反应,生成
对应的烷烃。
b. 合成气反应:一氧化碳和氢气经催化剂作用下反应生成烷烃。
2. 烯烃的制备:烯烃是脂肪族化合物中含有碳碳双键的物质,可通
过以下方法制备:
a. 烷烃脱氢反应:将烷烃在高温条件下与催化剂反应,脱去部分
氢原子形成烯烃。
b. 重排反应:将烷烃在酸性催化剂的作用下,分子内部的碳骨架
发生重排,生成烯烃。
3. 醇和卤代烃的制备:醇和卤代烃是脂肪族化合物中常见的官能团,可通过以下方法制备:
a. 醇的氢化反应:酮或醛在催化剂存在下与氢气反应生成相应的醇。
b. 醇和卤代烃的取代反应:醇和卤代烃经过碱的催化作用下,进
行取代反应生成相应的卤代烃。
脂肪族化合物具有以下的性质:
1. 碳氢键的存在使得脂肪族化合物具有饱和性,稳定性较高。
2. 脂肪族化合物多为无色无臭的低沸点液体或固体,溶解性较好。
3. 在化学反应中,脂肪族化合物参与取代、加成、脱水等反应,活
性较高。
三、芳香族化合物的制备和性质
芳香族化合物是以苯环为基础结构的有机化合物,其制备方法和性
芳香族烃类化合物
在一定条件下,芳香烃可发生亲电取代反应,如卤化、硝化、磺化 等。
加成反应
在特定条件下,芳香烃也可发生加成反应,如与氢气在催化剂作用 下的加氢反应。
反应机理
亲电取代反应
01
通过苯环上的电子云密度分布,使取代基正离子或正碳离子进
攻苯环,进而发生亲电取代反应。
亲核取代反应
02
在某些条件下,亲核试剂进攻苯环,形成碳正离子或中间体,
进而发生取代反应。
加成反应
03
在催化剂的作用下,氢原子进攻苯环的双键位置,形成新的碳
碳键。
03 芳香族烃类化合物的合成 方法
苯的合成
煤焦油分离法
利用高温处理煤焦油,通过蒸馏和分 离技术得到苯。
石油烃热裂解
将石油烃在高温下进行裂解,生成芳 香烃和烯烃,再通过精馏得到苯。
苯的衍生物的合成
烷基化反应
在医药工业中的应用
药物合成
芳香族烃类化合物是许多药物合成的关键原料,如抗癌药物、抗 生素等。
诊断试剂
芳香族烃类化合物可以用于制备诊断试剂,如用于检测癌症、传 染病等的试剂盒。
生物活性分子
某些芳香族烃类化合物具有生物活性,可以作为药物或其他生物 活性分子的先导化合物。
在农业中的应用
农药
某些芳香族烃类化合物可以作为农药使用,如除草剂、杀虫剂等。
利用芳香族羧酸酐的各种合成方法资料
利用芳香族羧酸酐的各种合成方法概论
脱水缩合试剂,室温下稳定,易处理,且反应性高,遵循这样的结果,人们发现,芳香族羧酸酐可以用作各种功能强大的试剂。通过使用TFBA或者BTFBA与路易斯酸催化剂反应可以为碳氧键的形成提供一个最有效的支持,使得所需的羧酸酯和内酯的合成有很好的收益率。此外,碱性条件下,MNBA或者DMNBA与亲核催化剂反应可以方便的制得酸敏感性羧酸酯、内酯和酰胺类。另外,利用PMBA或苯甲酸酐作为不对称催化剂可以实现外消旋仲醇与外消旋2-芳疾病算的动力学拆分,从而建了一个新的合成光学活性羧酸酯、仲醇、2-芳基丙酸的方法。
1. 介绍
有效地人工合成有机物质,就要求开发用于形成(1)碳碳键;(2)碳氢键;(3) 碳氧键;
(4)高选择性的碳氮键的简便方法。随着有机合成二十多年来的飞速发展,多来越多的优秀的化学合成方法被开发出来。“无环立体控制合成方法”的建立,比如说形成区域选择性和立体选择性碳碳键的烯丙基化反应或者醇醛缩合反应使得近几年来构建分子量超过1000的有机分子碳骨架成为可能。对于碳氢键的形成,由于不对称氢化反应的不断进步等,易获得光学活性分子的绝对构型控制。
然而,与令人瞩目的(1)与(2)的研究相比较, (3)和(4)新反应形成的发展目前没有大的进展。在这种情况下,我们试图通过使用“芳香族羧酸酐”作为缩合试剂来开发一系列新的碳-杂元素键的形成反应。由于这些反应在温和的条件下进行,并且没有有害物质比如重金属等的使用,因此这些方法合成有机分子对环境负担小,并且可以高选择性的在任何的位置形成碳杂元素键。在本文中,我们介绍一系列这些年中我们从开发到应用覆盖的研究成果。
koch法合成
koch法合成
(原创版)
目录
1.概述 Koch 法合成
2.Koch 法合成的步骤
3.Koch 法合成的应用
4.Koch 法合成的优缺点
正文
1.概述 Koch 法合成
Koch 法合成,又称为 Koch-Haaf 共轭加成法,是一种有机合成方法,主要用于合成复杂的有机化合物,特别是芳香族化合物。这种方法在化学研究和制药领域具有重要的应用价值。
2.Koch 法合成的步骤
Koch 法合成主要分为以下几个步骤:
(1) 配体制备:首先,需要选择适当的配体,如亚胺酸酯、亚胺酸酰氯等,与金属催化剂(如钯、铂、铑等)配合,形成活性催化络合物。
(2) 反应物选择:根据目标化合物的结构特点,选择适当的反应物,如芳香族酮、芳香族胺等。
(3) 加成反应:在催化剂的作用下,反应物与配体发生共轭加成反应,生成新的化合物。
(4) 反应条件控制:反应过程中,需要严格控制温度、压力、溶剂等条件,以保证反应的顺利进行。
(5) 产物分离与纯化:反应完成后,需要对产物进行分离、纯化,得到目标化合物。
3.Koch 法合成的应用
Koch 法合成在有机合成领域具有广泛的应用,特别是在芳香族化合物的合成中。例如,Koch 法可用于合成多种生物活性物质,如抗病毒药物、抗癌药物等。此外,Koch 法还可以用于制备液晶材料、有机光电材料等。
4.Koch 法合成的优缺点
Koch 法合成具有以下优缺点:
优点:
(1) 反应条件温和,对设备和操作要求较低。
(2) 合成效率高,可实现多种化合物的快速合成。
(3) 产物纯度较高,易于分离和纯化。
(4) 可用于合成结构复杂的芳香族化合物,具有较高的应用价值。
甲醇法合成四溴双酚a的研究
甲醇法合成四溴双酚a的研究
四溴双酚A(tetrabromobisphenol A)是一种极为重要的有机化合物,属于芳香族双酚,它是许多主要的涂料,塑料,次凝胶,复合材料和非常有用的多层涂层系统的重要组件中的重要原料。本文旨在描述甲醇法合成四溴双酚A的研究过程。
甲醇法合成四溴双酚A的研究首先采用是氯代加成反应的原理,将四溴苯酚、1,4-二甲基氧烷和乙醇混合有机溶剂中,并加入一定量的钠溶剂、磺酸和乙醇的混合液。接着,将溶液加热至100 ℃,反应持续3小时。最后进行三步脱氯,洗涤,滴定形成最终的四溴双酚A。
该合成途径高度经济、安全,反应温度低,产品质量较高,可用于大规模生产,具有更广泛的应用前景。此外,本合成法在可控和安全性方面也有明显优势,而且无污染、温和的反应条件使其在保护合成中受到广泛赞赏。
总之,甲醇法合成四溴双酚A可以说是一种非常有效且经济的合成方法,它可以用于大规模生产和应用。这一合成方法具有良好的可控性、安全性、无污染性和经济性等优点,可以有效地满足工业应用的需要。
专题1 有机化合物的合成
14、A: Fra Baidu bibliotekB: ;C: ;D: ;
E: ;G: ;H:
15、(1)CaC2+H2O→HC≡CH HC≡CCH2OH
(2)B:2–癸炔–1–醇C:2,5–十三碳二炔–1–醇
②在氧化还原反应中,防止羟基氧化。方法:可用酯化反应。
2、对氨基的保护
氨基是个很活泼的基团,在进行氧化、烷基化、磺化、硝化、卤化等反应时往往要对氨基进行保护。
(1)乙酰化
(2)对NR2可以加H+质子化形成季铵盐,–NH2也可加H+成–NH 而保护。
3、对羰基的保护
羰基,特别是醛基,在进行氧化反应或遇碱时,往往要进行保护。对羰基的保护一般采用缩醛或缩酮反应。
【典型例题】
例1、设计的合成路线。
例2、设计的合成路线
例3、设计的合成路线
例5、设计 的合成路线。
例6、由苯酚合成
例7、设计 的合成路线
例8、用C3化合物合成
例9、由苯合成对溴乙苯
例10、由苯合成对硝基苯甲酸。
例11、由苯合成间硝基苯乙酮。
例12、由C2化合物合成叶醇
练习题
1、由指定原料及其他必要的无机及有机试剂合成下列化合物:
芳香族重氮和偶氮化合物
05 芳香族重氮和偶氮化合物 的未来发展
新合成方法的研究
绿色合成
探索环境友好的合成方法,减少 对环境的污染和能源消耗。
高效合成
寻找更快速、更有效的合成路径, 提高产率和纯度。
组合合成
利用组合化学的方法,高通量合成 大量结构类似的重氮和偶氮化合物, 以寻找具有优异性能的化合物。
新应用领域的研究
生物医学应用
重氮和偶氮高分子材料具有良好的耐热、耐腐蚀和耐磨损 性能,被广泛应用于工程塑料、涂料、粘合剂等领域。此 外,这些材料还具有良好的加工性能,能够通过注塑、挤 出、涂覆等工艺进行加工成型。
04 芳香族重氮和偶氮化合物 的安全性
毒性
急性毒性
芳香族重氮和偶氮化合物可能具有急 性毒性,特别是在高浓度下,可能导 致皮肤刺激、眼睛刺激、呼吸道刺激 和全身毒性。
性质
芳香族重氮化合物具有不稳定性,容 易分解,同时具有明显的颜色特征, 通常为深红色或紫色。
合成方法
芳香烃与氮气反应
在低温条件下,将芳香烃与氮气反应,Βιβλιοθήκη Baidu通过重氮化反应制得芳香族重氮化合 物。
重氮盐的转化
通过重氮盐的转化,如取代、加成等 反应,可以得到不同结构的芳香族重 氮化合物。
反应机理
重氮化反应机理
性质
芳香族偶氮化合物具有鲜艳的颜色和稳定的化学性质,在有机合成、染料、颜料、荧光剂等领域有广泛应用。
有机化学基础知识芳香化合物的合成和反应
有机化学基础知识芳香化合物的合成和反应有机化学基础知识:芳香化合物的合成和反应
有机化学是研究碳元素化合物的学科,其中芳香化合物是有机化学的重要类别之一。芳香化合物具有独特的结构和性质,广泛应用于医药、材料科学等领域。本文将介绍芳香化合物的合成和反应。
一、芳香化合物的合成方法
1. 阿利尔基化合物的合成:阿利尔基化合物是许多芳香化合物的前体。常见的合成方法包括以下几种:
(1)酚酸羧酸酯缩合反应:酚和酸酐反应生成酯,然后通过酸催化的缩合反应生成阿利尔基化合物。
(2)芳香亲核取代反应:取代芳香化合物中的一个氢原子,如通过用氯代烷烃和氨基芳烃反应生成氯代取代物,再通过碱催化的消除反应生成阿利尔基化合物。
2. 氢化合成法:芳香化合物的氢化合成法是通过还原反应将芳香环上的双键或三键还原成单键。常用的还原剂有氢气、氢化钠等。
3. 亲电芳香取代反应:亲电芳香取代反应是在芳香环上引入新的官能团或取代基。常见的取代基有卤素、硝基等。
二、芳香化合物的反应类型
1. 取代反应:芳香化合物的取代反应是最常见的一类反应。常见的取代反应有取代烃基、酰基、氨基等。
2. 加成反应:芳香化合物的加成反应是在芳香环上引入新的原子或
官能团。常见的加成反应有氢化加成、硝化加成等。
3. 消除反应:芳香化合物的消除反应是将芳香环上的两个原子或官
能团结合形成双键或三键。常见的消除反应有酸催化的缩合反应、酯
水解反应等。
三、芳香化合物的应用
1. 医药领域:许多药物中含有芳香化合物结构,如水杨酸、对乙酰
氨基酚等。芳香化合物的独特性质使其成为药物研究和合成的重要领
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CH3 i. HNO3/H2SO4 ii. Fe/HCl
iii. Ac2O
CH3 HNO3(e)
CH3
NHAc
O2N
NO2
NHAc
i. HO-
CH3
COCl
ii. HNO2
i. KMnO4
iii.HCHO O2N
NO2 ii. SOCl2 O2N
NO2
TM(12)
14
准则6 找出难引入的取代基。这时选择含有这 种取代基的原料为起始物,这往往是上策。 OH和OR便是实例。这类可供选择的原料包括:
12
准则5 万不得已时,“卸磨杀驴”的做法可用
于某些诸如引入两个互处间位的邻、对位基的
问题。做法是先引入一个“作幌子的”氨基以
建立起所需要的关系,随后再用重氮化、还原
来除去氨基:
R
R
R
NO2
NH2
R
R
i. HNO2
R' ii. H3PO2
R'
NH2
13
再如由甲苯合成3,5-二硝基苯甲酰氯(12)(以 及3,5-二卤代苯甲酸、酯等羧酸衍生物)。
CH3 i. 硝化 ii. 分离
CH3 NO2 i. Fe/HCl ii. HNO2
CH3N2+ i. CuBr ii. HCHO
CH3 Br
TM(9)
问题:i. 邻位体还可以怎样合成? ii. 对位体如何合成? iii. 氯化物也可仿照如上的过程合成。
10
通过重氮盐可以合成多种化合物,如下所示:
化合物(14)是用作抗疟疾药试验的化合物。 最好的做法是以苯乙醚为起始物。分析如下:
OEt
OEt
OEt
OEt
OEt
Cl a
b Cl b
a NO2 (14)
NO2
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合成如下:
OEt HNO3
OEt HCHO/HCl ZnCl2
NO2
OEt
Cl TM(14) 75%
NO2
再如由苯合成1-(4-氯苯基)丙烯(15)。
5
化合物(6)的合成涉及到甲基的氯代和环上 的氯代,这就有先后顺序和官能团转化的问题:
Cl
Cl3C (6)
H3C
Cl H3C
文献报道的合成产率还很不错,但一般却不能 这样引入甲基邻、对位的氯或溴,因为二者的 沸点相近难以分离,需采用后面的重氮盐的应 用。
6
再如由苯合成间溴正丙基苯(7)。
注意两点:一是溴的引入方式;二是三个 碳以上直链的引入方法,即酰基化后经 Clemmensen还原。合成过程如下:
CH2CH2CH3
Cl2 Fe
CH2CH2CH3 NBS
Cl
CHBrCH2CH3 KOH EtOH
Cl
CH=CHCH3 TM(15)
Cl
18
准则8 若涉及邻、对位取代时(如甲苯的溴 代),一个可采用的避免分离(分离增加了步 骤,是要损失产率的!)的策略就是占位:
CH3
H2SO4
CH3 Br2/Fe
SH
11
萘在进行卤代(及硝化)时,几乎完全进入α位,若让它进入β-位就必须采用间接的过程。 例如(10)的合成如下:
H2SO4(C) 160°C
SO3H i. NaHSO3 ii. NaOH(s)/
OH(NH4)2SO3(aq) 150°C 加压
NH2 i. HNO2 ii. CuBr
Br TM(10)
丙酰氯 AlCl3
COCH2CH3 Br2/Fe
COCH2CH3
Zn-Hg
Br
HCl
CH2CH2CH3 Br TM(7)
7
准则4 许多基团可通过重氮盐引入。在胺阶段引 入其它可能的基团是有好处的,因为它是强活化 的邻、对位定位基。再如化合物(8)的合成。
COOH CN
NH2
NH2
NO2
Cl
Cl
Cl
CHO i. HNO3,H2SO4
ii. Fe/HCl
CHO
iii. HNO2
KI
I
CHO
CHO
CHO
i. NaBF4 ii. SchiemFann CHO CuX
N2+ CuCN
CHO
PhH HO-
S KSCOEt Gomberg
-Bachmann CHO
X(Br, Cl) CN Sandmeyer
14COOH H3PO2
N2+ NO2
14COOH TM(3)
NO2
2
准则2 如有选择余地时,可以最先切断吸电子 性最强的基团(也就是说这个基团将最后引 入)。这种基团有致钝性,它的存在将影响其 它基团的引入。 如合成麝香(4)的合成 :
O2N
NO2 OMe
(4)
OMe
OMe
3
再如由萘合成1-氯-4-硝基萘(5),关键是两 个取代基的引入先后顺序。过程如下:
优选芳香族化合物的合成法
再一个例子是由标记的苯甲酸合成标记的对硝基 苯甲酸(TM3)。
14COOH
HNO3 H2SO4
14COOH Fe
NO2 HCl
14COOH Ac2O
NH2
14COOH NHAc
14COOH
NaOH NHAc H2O NO2
14COOH
NaNO2/HCl NH2 0-5°C NO2
OH
CO2H 水杨酸(水杨醛)
NH2
CO2H 邻氨基苯甲酸
CH3
H3C
CH3
均三甲苯
O
OH
CH3
O
联苯
O 邻苯二甲酸酐
OH 二苯酚
OH 甲酚混合物
15
选择常用的试剂完成(13)的合成:
O
O
NH
O
合成如下:
O O+ O
O源自文库
AlCl3
(13)
O CO2H
Zn-Hg HCl
CO2H
16
准则7 要注意试剂的选择性或使用范围。例如 苯甲醛硝化时只生成50%的间硝基苯甲醛,因 为硝基会将CHO氧化成COOH。这类问题可 采用迂回的方式:用苯甲酸进行硝化,而后再 将羧基还原为醛基。
(8)
8
实际合成时NH2这一步氯代时要用酰基保护一 下,以防止多氯代:
HNO3 H2SO4
NO2
i. H2/Pd/C ii. Ac2O
NHAc
i. Cl2 ii. HCl(aq)
NH2 Cl
i. NaNO2/HCl ii. CuCN
CN Cl
NaOH(aq)
COOH Cl
TM(8)
9
卤代甲苯的合成是十分常见的。以邻溴甲苯(9) 的合成为例加以说明。
萘氯代时用苯为溶剂,I2作催化剂;如果进行 溴代,一般用CCl4作溶剂,不需催化剂。
4
准则3 如在合成中需要进行FGI,那么它很 可能会改变原基团的定位效应,因此,另一 个取代基可能应在FGI之前或之后引入。
常见的例子有: 邻、对位定位的Me→间位定位的COOH 邻、对位定位的Me→间位定位的CCl3/CF3 间位定位的NO2→邻、对位定位的NH2
CH3 Br H2O(g)
SO3H
SO3H
再如由苯酚合成2,6-二氯苯酚(16):
CH3 Br
OH
H2SO4 100°C
OH
OH
OH
Cl2/H2O Cl
Cl H2O(g) Cl