第六章 合成子与极性转换 ppt课件
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离子和一个负离子键接在一起成为一个分 子：
A-
负极性离子 （电负性） 电子供应者
+ B+
正极性离子 （电正性） 电子接受者
A—B
产物分子 （中性）
• A-和B+就可以称为“合成子”。
第六章 合成子与极性转换
5
• 二）合成子的有效性 有机分子的拆解通常有多种拆解方法，如：
O Ph
O
OCH3 OCH3
R OH C
R’ X
R
C O + X- + H+
R’
• 这种拆开方法是否可行，要看X-的稳定性。
第六章 合成子与极性转换
23
• 例如：
R
OH
C
R’ CN
R
C O + CN- + H+
R’
• 氰基（CN-）是很稳定的负离子，易与羰基 发生亲核加成反应：
R
C O + CN-
H+
R’
第六章 合成子与极性转换
• 由于CH3CO-是实际不存在的合成子，需要从带正电 的结构体通过极性转换，变成带负电的结构体，但
如何处理？
第六章 合成子与极性转换
18
• 处理方法：
O
A与B
R-C-X
OA R-C-X
B
OA
R-C - + X+
B
OA
O
R-C - +
B
O
H+
OA C RB
第六章 合成子与极性转换
O
H3+O
RC O
• 问题：反应机理？
第六章 合成子与极性转换
21
• 实际合成步骤：
O H
NaOH
+ HCN
OH CH3-CH
C2H5OCH=CH2
CN
OC2H5
ຫໍສະໝຸດ Baidu
OC2H5
O C-CH3 CH3-CH H
LiNR2
O C-CH3 CH3-C - H
CN
CN
O
H+
O
CH3CO
第六章 合成目子与标极性分转子换
22
• 6.1.3 合成子与稳定性 • 先看下列分子的拆开：
第六章 合成子与极性转换
3
其它定义： • 1. 在切断时所得到的概念性的分子碎片，
通常为一个正离子或负离子。它们可以是 相应反应中的一个中间体，也可以不是。 • 2. 指可用于有机反应中的合成单位。是与 反应物（称为试剂reagent)对等的。
第六章 合成子与极性转换
4
• 一）合成子是有机合成反应的基本单元 合成反应最普通的表示方式是，一个正
• 此概念首先由德国化学家Dieter Seebach
（迪特尔·泽巴赫）与美国化学家艾里亚
斯·詹姆斯·科里提出，极性转换的英文
名称Umpolung也由德语的Umpolung得来，
意为极性倒转。
第六章 合成子与极性转换
17
• Example:用环己烯酮合成β-乙酰基 环己酮
O
O
O
CH3C -
CH3CO
O
有哪些拆解方法？是否合理？
第六章 合成子与极性转换
6
以下拆解方法那些是合理的？
1
O OCH3
Ph
2
3 O
4
OCH3 O5
有些碎片是有效的，有些是无效的，合成子 是分子拆开后在有机合成中确实有效的碎片。
第六章 合成子与极性转换
7
• 上述分子中只有下列两个碎片才是有效的：
OO
Ph - OCH3
和
+
R
OH
C
R’ CN
24
• 小常识：
氰化氢有剧毒，且挥发性较大（沸点 26.5℃），故在羰基化合物与氰化氢加成时，为 了避免直接使用氰化氢，通常是把无机酸加入醛 （酮）和氰化钠水溶液的混合物中，以便HCN一生 成就立即与醛（酮）作用，但在加酸时应注意控 制溶液的pH值，使之始终偏于碱性（pH约为8）， 以利于反应的进行。
C2H5 O C2H5 R-Mg-X
第C六2H章 5合成O子与极C性2H转换5
15
• 当卤代烷分解成R+与X-时，烷基是正离子，当 它通过格式试剂再分解时，烷基就成了负离 子，这就称为极性转换；
• 同一基团既可成为正离子，也可成为负离子。
第六章 合成子与极性转换
16
• 极性转换（英文：Umpolung），也称极性 翻转、极性反转、极性颠倒，指有机化学 中官能团极性的改变，是有机合成重要概 念之一。
OCH3
O
OCH3
+ H+
O
第六章 合成子与极性转换
8
• 它们可以通过Michael加成反应合成目标物：
OO
Ph
OCH3 +
OCH3 O
EtONa
O Ph
O
OCH3 OCH3
O
第六章 合成子与极性转换
9
• 三）合成子是否一定实际存在
“合成子”是一个人为的，概念化的名 词，有别于实际存在的起反应的离子、自 由基或分子。合成子可能是实际存在的， 也可能是一个实际不存在的抽象化的东西。
13
• 6.1.2 合成子的极性转换 • Example:卤代烷的取代反应
R-X Mg 醚 RMgX
R+ + X-
Nu
R-Nu
亲核反应
R- + MgX+
E
R-E
第六章 合成子与极性转换
亲电反应
14
知识点回顾：
• 格氏试剂：一卤代烷与金属镁在绝对乙醚 （无水、无醇的乙醚）中作用生成有机镁化 合物，产物能溶于乙醚，不需分离即可直接 用于各种合成反应，也称为格利雅试剂。
第六章 合成子与极性转换
12
相关概念：
• 合成等价物：一种能起合成子作用的试剂。 合成子通常由于其本身的不太稳定而不能直 接使用。
• 试剂：实际使用的代表合成子的化合物。例 如MeI是合成子Me+的试剂。它能在相应的的 合成中起反应，给出中间体或目标分子。它 是合成子的合成等价物。
第六章 合成子与极性转换
第六章 合成子与极性转换
第六章 合成子与极性转换
1
6.1 合成子基本理论
• 6.1.1 合成子的概念
合成子（Corey E.J.）：凡是能用已 知的，或合理的操作连接成分子的结构单 元均称为合成子。
第六章 合成子与极性转换
2
• Synthons are defined as units which can be joined to (organic) molecules by known or conceivable synthetic operations. (E.J.Corey 1967)
第六章 合成子与极性转换
10
Example 1：
O
+
EtONa
O
O
O
• 其碎片是： 不稳定
O
-与
H+
O
第六章 合成子与极性转换
实际存在 的
11
Example 2：用环己烯酮合成β-乙酰基 环己酮
O
O
CH3CO
• 此时的合成子是CH3CO-，但这是不存在的。合成时， 必须用它的对等物，而等价物是实际存在的。
19
• 技术关键：选用什么样的A与B？ • 针对本例：B用-CN，即：
为何不用酸
O
NaOH
OH
H + HCN
CH3-CH
CN
• 问题：反应机理？
第六章 合成子与极性转换
20
• A用：
OC2H5 -C-CH3
H
C2H5OCH=CH2
OH
+ CH3-CH
CN
O
CH3-CH CN
OC2H5 C-CH3 H
A-
负极性离子 （电负性） 电子供应者
+ B+
正极性离子 （电正性） 电子接受者
A—B
产物分子 （中性）
• A-和B+就可以称为“合成子”。
第六章 合成子与极性转换
5
• 二）合成子的有效性 有机分子的拆解通常有多种拆解方法，如：
O Ph
O
OCH3 OCH3
R OH C
R’ X
R
C O + X- + H+
R’
• 这种拆开方法是否可行，要看X-的稳定性。
第六章 合成子与极性转换
23
• 例如：
R
OH
C
R’ CN
R
C O + CN- + H+
R’
• 氰基（CN-）是很稳定的负离子，易与羰基 发生亲核加成反应：
R
C O + CN-
H+
R’
第六章 合成子与极性转换
• 由于CH3CO-是实际不存在的合成子，需要从带正电 的结构体通过极性转换，变成带负电的结构体，但
如何处理？
第六章 合成子与极性转换
18
• 处理方法：
O
A与B
R-C-X
OA R-C-X
B
OA
R-C - + X+
B
OA
O
R-C - +
B
O
H+
OA C RB
第六章 合成子与极性转换
O
H3+O
RC O
• 问题：反应机理？
第六章 合成子与极性转换
21
• 实际合成步骤：
O H
NaOH
+ HCN
OH CH3-CH
C2H5OCH=CH2
CN
OC2H5
ຫໍສະໝຸດ Baidu
OC2H5
O C-CH3 CH3-CH H
LiNR2
O C-CH3 CH3-C - H
CN
CN
O
H+
O
CH3CO
第六章 合成目子与标极性分转子换
22
• 6.1.3 合成子与稳定性 • 先看下列分子的拆开：
第六章 合成子与极性转换
3
其它定义： • 1. 在切断时所得到的概念性的分子碎片，
通常为一个正离子或负离子。它们可以是 相应反应中的一个中间体，也可以不是。 • 2. 指可用于有机反应中的合成单位。是与 反应物（称为试剂reagent)对等的。
第六章 合成子与极性转换
4
• 一）合成子是有机合成反应的基本单元 合成反应最普通的表示方式是，一个正
• 此概念首先由德国化学家Dieter Seebach
（迪特尔·泽巴赫）与美国化学家艾里亚
斯·詹姆斯·科里提出，极性转换的英文
名称Umpolung也由德语的Umpolung得来，
意为极性倒转。
第六章 合成子与极性转换
17
• Example:用环己烯酮合成β-乙酰基 环己酮
O
O
O
CH3C -
CH3CO
O
有哪些拆解方法？是否合理？
第六章 合成子与极性转换
6
以下拆解方法那些是合理的？
1
O OCH3
Ph
2
3 O
4
OCH3 O5
有些碎片是有效的，有些是无效的，合成子 是分子拆开后在有机合成中确实有效的碎片。
第六章 合成子与极性转换
7
• 上述分子中只有下列两个碎片才是有效的：
OO
Ph - OCH3
和
+
R
OH
C
R’ CN
24
• 小常识：
氰化氢有剧毒，且挥发性较大（沸点 26.5℃），故在羰基化合物与氰化氢加成时，为 了避免直接使用氰化氢，通常是把无机酸加入醛 （酮）和氰化钠水溶液的混合物中，以便HCN一生 成就立即与醛（酮）作用，但在加酸时应注意控 制溶液的pH值，使之始终偏于碱性（pH约为8）， 以利于反应的进行。
C2H5 O C2H5 R-Mg-X
第C六2H章 5合成O子与极C性2H转换5
15
• 当卤代烷分解成R+与X-时，烷基是正离子，当 它通过格式试剂再分解时，烷基就成了负离 子，这就称为极性转换；
• 同一基团既可成为正离子，也可成为负离子。
第六章 合成子与极性转换
16
• 极性转换（英文：Umpolung），也称极性 翻转、极性反转、极性颠倒，指有机化学 中官能团极性的改变，是有机合成重要概 念之一。
OCH3
O
OCH3
+ H+
O
第六章 合成子与极性转换
8
• 它们可以通过Michael加成反应合成目标物：
OO
Ph
OCH3 +
OCH3 O
EtONa
O Ph
O
OCH3 OCH3
O
第六章 合成子与极性转换
9
• 三）合成子是否一定实际存在
“合成子”是一个人为的，概念化的名 词，有别于实际存在的起反应的离子、自 由基或分子。合成子可能是实际存在的， 也可能是一个实际不存在的抽象化的东西。
13
• 6.1.2 合成子的极性转换 • Example:卤代烷的取代反应
R-X Mg 醚 RMgX
R+ + X-
Nu
R-Nu
亲核反应
R- + MgX+
E
R-E
第六章 合成子与极性转换
亲电反应
14
知识点回顾：
• 格氏试剂：一卤代烷与金属镁在绝对乙醚 （无水、无醇的乙醚）中作用生成有机镁化 合物，产物能溶于乙醚，不需分离即可直接 用于各种合成反应，也称为格利雅试剂。
第六章 合成子与极性转换
12
相关概念：
• 合成等价物：一种能起合成子作用的试剂。 合成子通常由于其本身的不太稳定而不能直 接使用。
• 试剂：实际使用的代表合成子的化合物。例 如MeI是合成子Me+的试剂。它能在相应的的 合成中起反应，给出中间体或目标分子。它 是合成子的合成等价物。
第六章 合成子与极性转换
第六章 合成子与极性转换
第六章 合成子与极性转换
1
6.1 合成子基本理论
• 6.1.1 合成子的概念
合成子（Corey E.J.）：凡是能用已 知的，或合理的操作连接成分子的结构单 元均称为合成子。
第六章 合成子与极性转换
2
• Synthons are defined as units which can be joined to (organic) molecules by known or conceivable synthetic operations. (E.J.Corey 1967)
第六章 合成子与极性转换
10
Example 1：
O
+
EtONa
O
O
O
• 其碎片是： 不稳定
O
-与
H+
O
第六章 合成子与极性转换
实际存在 的
11
Example 2：用环己烯酮合成β-乙酰基 环己酮
O
O
CH3CO
• 此时的合成子是CH3CO-，但这是不存在的。合成时， 必须用它的对等物，而等价物是实际存在的。
19
• 技术关键：选用什么样的A与B？ • 针对本例：B用-CN，即：
为何不用酸
O
NaOH
OH
H + HCN
CH3-CH
CN
• 问题：反应机理？
第六章 合成子与极性转换
20
• A用：
OC2H5 -C-CH3
H
C2H5OCH=CH2
OH
+ CH3-CH
CN
O
CH3-CH CN
OC2H5 C-CH3 H