有机合成化学基本概念-王玉炉

1、理想的有机合成定义：
一种理想的(最终是实效的)合成是指用简单的、安全的、环境友好的、资源有效的操作，快速定量地把价廉、易得的起始原料转化为天然或设计的目标分子
2、有机合成反应总的来说可以分为两类：
碳-碳键的形成、断裂和重组以及官能团的转换
3、寻找高选择性试剂和反应已成为有机合成化学中最主要的研究课题之一，其中包括化学和区域（位置）选择性控制、立体选择性控制等。

4、有机合成反应的选择性
有机反应的选择性包括化学选择，区域（位置）选择性控制、立体选择性控制三种；
化学选择：分子中的官能团，不需要加以保护和特殊的活化，某一官能团本身就有选择性的反应。

位置选择：位置选择是指在反应中，反应试剂定向地进攻反应物的某一位置，或定向地发生在作用物的某一位置，而生成指定结构的产物。

立体选择反应：凡是在一个反应中，一个立体异构体的产生超过或是大大超过另外其他可能的立体异构体，就叫做立体选择反应。

这种反应常与作用物的位阻，过渡状态的立体化学要求以及反应条件有关。

5、烯烃进行官能团化集中表现在碳碳双键及双键的邻位——烯丙位这两个位置上。

6、烯烃与卡宾的加成反应是合成环丙烷衍生物的重要方法
7、烯烃的亲电加成是―马尔科夫尼科夫‖产物,而自由基加成一般得―反-马尔科夫尼科夫‖产物；亲电加成的立体化学除硼氢化－氧化为顺式加成外，其余均为反式加成
8、N-溴代丁二酰亚胺（NBS）在光催化反应条件下，可使多种甾烯的亚甲基发生氧化，具有良好的区域选择性
9、取代苯衍生物的官能团化应注意的问题：
取代苯衍生物的反应通常是亲电取代反应，该反应有两点要注意：第一，环上已有一个以上的取代基时，最强的供电子基团控制进一步取代的位置；第二，为了尽量减少在氮原子上取代的可能性，在进行取代之前，把芳胺转变成乙酰苯胺。

10.在有机合成中，通过官能团之间的转换实现目标分子的合成是具有普遍意义的。

11.缩合反应是指两个或两个以上分子经由失去某一简单分子(如H2O, HX, ROH, NH3, N2等)形成较大的单一分子的反应。

12.酸催化缩合反应包括芳烃、烯烃、醛、酮和醇等在催化剂无机酸或路易士酸催化下，生成正离子并与亲核试剂作用，从而生成碳碳或碳氮等键的反应。

13.Friedel-Crafts 烷基化反应
芳烃的烷基化可以用卤代烃、烯烃、醇、醚、醛和酮等作烷基化试剂，常用的催化剂是无机酸(如硫酸，盐酸等)和Lewis酸(如无水AlCl3、BF3、FeCl3、ZnCl2、SnCl4等)，该反应常称为芳环上的亲电取代反应。

Friedel-Carfts烷基化反应易生成多取代物。

当所用的烷基化试剂的碳原子数为3个以上时，烷基往往发生异构化，其原因是碳正离子发生重排的结果。

此外，当芳环上连有吸电子基团(如－NO2、－CN、－COCH3等)时，烷基化反应很难发生甚至不发生。

14.分子内F－C烷基化反应可用于芳环稠合
15.Mannich reaction（曼尼希反应）
具有烯醇式或潜在烯醇式结构的化合物(如某些炔类化合物)与醛(通常为甲醛)，在酸催化下，与第一、第二胺反应，生成胺甲基化衍生物的反应，叫做Mannich reaction或曼氏反应。

该反应广泛用于有机合成。

(1) 制备α，β－不饱和羰基化合物
(2) 曼尼希碱或季铵盐的转换
(3) 合成生物碱
17.烯胺(enamines)是分子中氨基直接与双键碳原子相连的化合物，烯胺也叫α，β-不饱和胺，烯胺分子中氮原子上有氢原子时容易转变为亚胺，与烯醇容易转变为羰基化合物相似。

18、烯胺的制备方法
烯胺的制备常用醛或酮与仲胺在脱水剂(如无水碳酸钾)存在下反应，加苯、或甲苯、二甲苯把生成的水带出，并加入对甲基苯磺酸等作催化剂加热，用共沸蒸馏法除去生成的水即可很容易的制得。

近年来，在制备烯胺时，加一个强失水剂如四氯化钛，以迫使反应进行完全。

在烯胺形成中，仲胺常为环状化合物，它们的反应活性降低次序为：吡咯烷、吗啉和哌啶。

19.烯胺在有机合成中的应用在于它的β-碳原子(即初始羰基化合物的α－碳原子)上带有部分负电荷，可作为亲核试剂与卤代烷、酰卤或亲电性的烯烃反应。

20.分子重排反应
分子重排反应（molecular rearrangement reaction）是分子中的一个基团或原子从一个原子转移到另一个原子上，形成一个新的分子的反应。

分子重排可分为分子间重排和分子内重排。

在重排中，迁移原子或基团完全游离并脱离原来的分子，然后再与其它部分相连接，这种重排称为分子间重排。

在这种重排中，迁移基团也可能来自不同分子。

而分子内重排则与其它分子无关，迁移基团自始至终没能脱离原来的分子，仅从分子的一部分迁移至分子的另一部分。

21.酸催化分子重排包括哪几种：频哪醇－频哪酮重排、Beckmann重排、烯丙基重排、联苯胺重排、Schmidt重排、氢过氧化物重排、Fries重排、
22.碱催化缩合反应：是指含活泼氢的化合物在碱催化下摘去质子形成碳负离子并与亲电试剂的反应。

它们是用来增长碳链和合成环状化合物的一类反应。

包括：羟醛缩合反应，酯缩合反应，Perkin反应，Stobbe缩合，Knoevenagel-Doebner缩合，Darzen 反应Dieckmann缩合
23.Knoevenagel-Doebner缩合
醛、酮与含活泼亚甲基的化合物（如丙二酸、丙二酸酯、氰乙酸酯等）在温和的条件下即可发生缩合反应，生成α,β-不饱和化合物。

该缩合反应常用氨或胺为催化剂（如吡啶、哌啶、二乙胺等有机碱）。

24.Stobbe缩合是利用丁二酸酯中的活泼亚甲基在碱催化下形成碳负离子，并继之与酮、醛的羰基发生亲核加成
25.Perkin反应
芳香醛与脂肪酸酐在碱催化剂存在下加热，缩合生成β-芳基丙烯酸的反应，称为Perkin反应。

本反应通常仅适用于芳醛和不含α-H的脂肪醛。

催化剂一般采用与脂肪酸酐相应的脂肪酸的钠盐或钾盐，有时使用三乙胺、碳酸钾等也能获得较好的收率。

26.酯和R’C H2COR″型(含活性甲基或亚甲基）的羰基化合物在强碱作用下缩合，生成β-羰基化合物的反应称为Claisen酯缩合反应
27.合成子是指分子中可由相应的合成操作生成该分子或用反向操作使其降解的结构单元
28.逆合成分析法：
30.常用的逆合成转变法是切断法(disconnection缩写dis)，它是将目标分子简化最基本的方法，切断后的碎片便成了各种合成子或等价试剂。

31.逆合成分析法的一般策略
1)在不同部位将分子切断；2)在逆合成转变中将分子切断3)加入基团帮助切断
4)在杂原子两侧切断5)围绕官能团处切断6)变不对称分子为对称分子7）利用分子的对称性进行切断
32.碳原子与杂原子形成的键是极性共价键，一般可由亲电体和亲核体之间的反应形成，对分子框架的建立及官能团的引入也可起指导作用。

33.1,3-二羰基化合物的制备，通常采用克莱森(Claisen)缩合反应
34.Michael缩合，也称Michael反应，是合成1,5-二羰基化合物的重要反应，是含有活泼氢化合物在α, β–不饱和羰基化合物上的共轭加成反应。

35.合成1,4-二官能团化合物一般采用 -溴代羰基化合物与烯醇类负离子的亲核取代反应
36.基团的保护与基团的反应性转换：是指在一化合物分子中为使其特定基团或位置发生预期反应，其它基团或位置进行暂时性保护或暂时性极性改变的过程，待反应完成生成新化合物所采取的一种策略。

保护基应满足的条件1）该基团应该是在温和条件下引入；2）在化合物中其它基团发生转化所需要的条件下是稳定的；3）在温和条件下易于除去。

37.羰基是极性的基团，其中羰基碳带部分正电荷，在反应中表现为亲电的特性，与各种亲核试剂反应形成碳-碳键或碳与其它原子的键，是构筑有机分子较为重要的官能团。

38.氧化反应是自然界普遍存在的一类重要反应。

在有机合成中，它应包括下列几个方面：
（1）氧对底物的加成，如乙烯转化为环氧乙烷的反应；
（2）脱氢，如乙醇氧化为乙醛的反应；
（3）从分子中除去一个电子，如酚氧负离子转化为酚氧自由基的反应
39.二氧化锰是一种能将伯醇和仲醇氧化成羰基化合物的常用的温和试剂，它特别适合于烯丙醇和苄醇羟基的氧化，反应在室温下，中性溶剂（水、苯、石油醚、氯仿）中即可进行。

常用的方法是将醇与MnO2在溶剂中搅拌几个小时即可完成。

40二氧化锰要经特殊方法制备才能具有最高活性，最好的方法是让硫酸锰与KMnO4在碱性溶液中反应来制备。