精细有机合成与设计——1精细有机合成的一般原理

无水状态下进行固液相转移催化时，可用非质
子传递强极性溶剂。
eg 1. eg 2.
NaOH(4%)
+ KMnO4 CH2Cl2
第一章 精细有机合成的一般原理
17:32
1.1 有机反应的基本过程 1.2 有机反应的分类 1.3 有机合成新技术 1.4 有机合成方案设计(正交设计)
17:32
1.1 有机反应的基本过程
一、键的断裂：
均裂：A-B→A+B（成键的一对电子平均分给两个原子或原子团）
均裂生成的带单电子的原子或原子团，称为游离基（或自由基）经过 均裂生成游离基的反应，称为游离基反应（或自由基反应）
2）特点：既能溶于水相，又能溶于有机相；能与其中 一个反应物的部分基团作用。提高产率、降低反应温度、 缩短反应时间。
3）相转移催化剂
①翁盐类Baidu Nhomakorabea季铵盐：三乙基苯甲基氯化铵（TEBA）
四正丁基溴化铵（TBAB）
三辛基甲基氯化铵（TOMAC）
季磷盐:结构和季铵盐相似、催化原理的也相同，但对碱和 热的稳定性比季铵盐好，催化性能上也比季铵盐好。
季砷盐、季锑盐、季铋盐和季锍盐等翁盐也可以，但制备 困难、价格昂贵，目前只用于实验室研究。
有时也可以用叔胺(例如吡啶和三丁胺等)作相转移催化剂， 这是因为它们在反应条件下可生成季铵盐。
17:32
季铵盐作相转移催化剂时的主要影响因素
①季铵正离子的结构
四个烷基的总碳原子数一般是15~25，使Q+两亲性佳。
乙基自由基 甲基自由基 苯基自由基
17:32
异裂：当断键后形成的带电荷质点相对稳 定时,容易发生键的异裂。大多数反应均 为异裂反应。例如
17:32
影响异裂的因素： 1.碳正离子的稳定性：烯丙基 > 3o > 2o > 1o > +CH3
Cl
〉
CH3Cl
2.阴离子离去基团稳定性
(CH3)3C-I〉(CH3)3C-Br 〉(CH3)3C-Cl 〉(CH3)3C-F (CH3)3C-Cl 〉(CH3)3C-OAC 〉(CH3)3C-OH
异裂：A-B→A++B- （成键的一对电子为某一原子或原子团所占有）
经过异裂生成离子的反应称为离子型反应（分为亲电和亲核反应两种）
17:32
均裂： 分子本身的键能较小(如O-O,Cl-Cl), 或是在裂解时能同时释放出一个键合很牢的 分子(如N2，CO2),
——必须从外接受一定的能量才能发生键的 均裂。最常见的方法是通过加热(△)或光照 (hν)提供能量。例如：
17:32
五、重排 1.分子内重排 2.分子间重排 六、周环反应 七、氧化还原反应
17:32
1.3 精细有机合成新技术
一、相转移催化技术 二、微波促进有机合成技术 三、超声有机合成技术 四、电解有机合成技术 五、光照有机合成技术 六、超临界有机合成技术
17:32
一、相转移催化技术(PTC , Phase Transfer Catalysis)
17:32
四、分子内重排
1.基团带着一对电子迁移（Ｃ＋重排）
2.基团带着一个电子迁移（自由基重排）
C6H5 C6H5 C CH2
C6H5
自由基的稳定性决定
C6H5 C6H5 C CH2
C6H5
3.基团不带原来键合的电子迁移
稳定性： O- 〉Ｃ-
17:32
五、电子的传递—电有机合成
Fe2++RO—OH→Fe3++RO·+OH Fe3++PhO—H → Fe2++PhO·+H+
17:32
1.2 反应的分类
一、加成
1.亲电加成（C=C）
2.亲核加成（C=O）
二、消除
1.β-消除（E1、E2）
2.α-消除
快：CHCl3+OH-
CCl3-+H2O
慢：CCl3-→：CCl2(二氯卡宾)
17:32
三、取代 1.SN1、SN2 2.先加成再消除 亲核取代 （羰基） 亲电取代 （芳香环）
17:32
热均裂产生
O CH3CO
辐射均裂产生
O OCCH3
55 - 85oC
C6H6
O CH3CO
光
Br Br 25oC 2Br
17:32
自由基的稳定性
CH2 > CH2 CHCH2 > (CH3)3C > (CH3)2CH
苯甲基自由基
稀丙基自由基 三级丁基自由基 异丙基自由基
> CH3CH2 > CH3 >
17:32
二、键的形成 1.两个游离基结合成键 2.正、负离子成键 3.一个离子与一个中性分子成键
17:32
三、断键与成键同步发生(过渡态理论)
任何一个化学反应都要经过一个过渡态才能完成。
A + BC
A B C ........ ...........
过渡态的特点:
AB + C
（1）能量高。 （2）极不稳定，不能分离得到。 （3）旧键未完全断开，新键未完全形成。
RX + Q+CN-
反应物
NaX + Q+CN-
Q+X- +
相转移催化剂
Q+X- +
相转移催化剂
RCN
产物
NaCN
反应物
有机相 水相
从上图可以看出；相转移催化剂不断地将CN-从水相运送到有 机相，然后又将X-从有机相运送到水相。
17:32
2、相转移催化剂
1）定义：能把反应物从一相转移到另一相的催化剂。
②季铵盐中负离子的种类
最常用Q+·Cl-，价廉、易得。当亲核试剂负离子Nu(例
如F-、OH-)比Cl-更难提取到有机相时，就需要使用季
铵的酸性硫酸盐Q+·HSO4- ，但后者制备复杂、价格 贵，很少使用。
③用量 1mol有机反应物用0.005～0.100mol季铵盐。
④溶剂 有水存在时，可用不溶于水的非质子传递溶剂。
1968年由Starks首先提出,并逐渐发展起来的有机合成新方法 。 技术特点：条件温和,操作简单,产率高,速率快,选择性好。
不在同一相的反应如何发生？
PTC
n-C8H17Br + NaCN → n-C8H17CN
+有N机a相Br
水相
17:32
1、相转移催化原理 利用相转移催化剂在两相之间运送离子使反应发生
17:32
四、缩合
Claisen （酯）缩合（两个相同酯之间的缩合）
酯中的- H显弱酸性,在醇的作用下可与另一分子酯发 生类似与羟醛缩合的反应,称为Claisen （酯）缩合反应
O
O OR'
RCH2 C OR' + RCH C OR'
H
O
O
RCH2 C CH C OR' + HOR'
R
-羰 基 酯