碳-杂原子键形成
杂环的合成
NH2
X
N CH COR2 H R1 R3 N H R2
• 吲哚（苯并吡咯）及其衍生物的合成方法 • B、Bischler-Mohlau合成法 a-卤代酮和一个芳香胺一起加热，经过a-氨 基酮中间体后再环化 • 例：
+ COCH2Br H2N ?
N H
CH3
NH2 COCH3 O + Br C CH CH3 ? CH3
1-2-2六元杂环化合物的合成
• 吡啶及其衍生物的合成方法 • A、工业方法 • ——乙炔和氨反应
HC CH + NH3 H2C CH NH2 N
• ——用丁烯酸、甲醛、水蒸汽、空气和氨一 起在SiO2、Al2O3催化下，4000C气相反应得到
• 吡啶及其衍生物的合成方法 • B、Hantzsch反应及其类似合成法 • ——两分子的b-酮酸酯与一分子醛和一分子 氨进行缩合，得到二氢吡啶，还经氧化脱氢， 得到对称的产物。
小结
• 一、药物简介 • 二、药物中杂环化合物举例 • 三、杂环化合物的合成
H+ N N H
ClCH2CH2CH2N(CH3)2 NaOH
OCH2CH2CH2N(CH3)2 N N H
消痛静
• 苯并二唑及其衍生物的合成方法 • B、由取代苯发生分子内的亲核或亲电取代 环合反应 • 例：
NO2 CH=N NO2
NO2 CHO NO2 + H2NNHR
NO2 NHR NaOH CH=N NO2 N-R
2 2
N NH
CHOH CH2 CH2COOH
三、有机导体和超导材料 • ——已经发现的有机导体中，绝大多数都是 杂环化合物 • ——第一个有机导体是四硫代富瓦烯 • ——第一个有机超导材料是四硒化合物
点击化学
材料科学与工程学院本科生课程论文课程名称论文题目：点击化学及其应用学生姓名：杨一昭学号：201230320221所在学院：材料科学与工程提交日期: 2014.12.19点击化学及其应用摘要：“Click chemistry”[1],常译成“点击化学”,是2001年诺贝尔化学奖获得者美国化学家Sharpless提出的一种快速合成大量化合物的新方法,是继组合化学之后又一给传统有机合成化学带来重大革新的合成技术关键词：点击化学，原位点击人类在21世纪的最大课题之一是保护环境。
橡胶、塑料和合成纤维虽然与人类的生活密切相关，但大多不能自然分解，其废弃物会造成白色污染。
20世纪90年代末刚刚实现工业化的聚乳酸(Poly Lactic Acid，PLA)是其中最有发展前景的一种，它是一种真正的新型绿色高分子材料，也是目前综合性能最出色的环保材料【1】1点击化学的提出一个可成药化合物应满足以下条件：含有不少于30个非氢原子，分子量不小于500 D，由c、N、O、P、s、cl和Br组成，在室温下稳定和对水、氧稳定等。
1996年cuid等”1通过计算机模拟计算得出具备此条件的化台物有1矿个；然而，到目前为止已知的满足此条件的化合物仅有1 06—107个，即只有很少的药物被开发出来。
从20世纪末开始，随着新药物需求的增长和高通量筛选方法的出现，使大量新型分子的台成成为化学合成的迫切任务．建立分子库、发展分子多样性成了重要的课题。
借助现代技术的力量，手性技术、高通量筛选等新技术正在快速提高化学合成药物的质量和开发速度。
1990年代的新兴技术——缝合琵学…是这努越粒一矮重要技术，毽在结梅类型多样性上还有稂夫的局限性，艇它比传统合成化学更依赖于单体官能团间的反应。
点击化学的提出，则顺应了化学合成对分子多样性的要求。
2 点击化学的反应特征点击化学实质是指选用易得原料，通过可靠、高效而又具选择性的化学合成来实现碳杂原子连接(c—x—c)，低成本、快速合成大量新化合物的一套可靠的合成方法。
药物合成设计——逆合成法
CN
上的合成元，以此来简化目标分子的一种结构变换方法
OCH3 OCH3
CN
dis
dis
+
CH2 N CH3O
CH3O
O + HCH + HN
（2）逆向连接——把目标分子中两个适当的碳原子连接起来，使之形成 新
（con)
HOOC COOH
成路线的起始原料。
。
。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。
。。
TM
。
合成树的树根即为目标分子（TM)；每一条枝干的末梢即为每一条逆合
3 逆合成分析中的结构变换技巧
7．逆合成元（ertron）
在对目标分子进行逆合成转化时，要求目标分子中存在某些必要的 结构单元 . 只有这种结构单元存在时才能进行有效的逆合成转化，逆合
成元是逆合成分析中进行某一结构变换所必要的结构单元。
+ 逆合成元
CO2Et CO2Et FGA
D-A反应
合成元
dis +
D-A反应
CO2Et CO2Et 逆合成元
Ph Ph N H FGA Ph O N H dis Cl Ph FGI Ph O Cl Ph FGI
逆合成分析：
脂
+H N 2
TM8
Ph HON FGI O Ph
+
O
合成：
Cl
+
O Ph
AlCl3 O
Ph
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。
有机化学第十六章杂环
按照英文字母顺序排列取代基，并按照取代基的数目和位置进行编 号。
编号顺序
按照取代基的编号顺序进行编号，取代基的编号越小，优先级越高。
分类方法
1
根据杂环母核的环状结构分类：分为单环、双环 和多环杂环化合物。
2
根据杂环母核中杂原子的种类分类：分为含氧、 含氮、含硫和含磷等杂环化合物。
3
根据杂环母核中碳原子和杂原子的成键情况分类： 分为碳-碳键和碳-杂原子键杂环化合物。
杂环化合物的特点
01
02
03
稳定性
杂环化合物通常比相应的 碳环化合物更加稳定，因 为杂原子可以提供额外的 电子，增加环的稳定性。
芳香性
有些杂环化合物具有芳香 性，其特点是具有特殊的 电子分布和化学性质。
反应性
杂环化合物的反应性取决 于其结构和取代基的性质， 有些杂环化合物容易进行 亲电或亲核反应。
THANKS
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随着科学技术的发展，杂环化合物在 未来的应用将更加广泛和深入。
同时，随着人们对环境保护和可持续 发展的重视，开发环境友好型的杂环 化合物合成方法和技术也将成为未来 的重要研究方向。
未来发展的方向包括开发新的杂环化 合物合成方法、研究杂环化合物的生 物活性与作用机制、探索杂环化合物 在其他领域的应用等。
杂环化合物的取代反应机理通常涉及亲核和亲电取代反应。
详细描述
杂环化合物的取代反应机理通常涉及亲核和亲电取代反应。在亲核取代反应中，亲核试剂进攻杂环上 的碳原子，形成负离子中间体；在亲电取代反应中，亲电试剂进攻杂环上的碳原子，形成正离子中间 体。这些中间体可以进一步发生重排或水解，最终形成取代产物。
05
在材料科学中的应用
杂环化合物在材料科学中也有广泛的应用，如高分子材料、功能材料和复合材料等。
09第四章成环反应
O
O H3+O
NaOC2H5 CH3 CH3 O COOC2H5
+
Cl
+
Cl
过氧酸起亲电试剂的作用。
化学与材料科学学院
CH3 CH3
COOC2H5 C=CH H2O2 C2H5O CH3 CH3 O COOC2H5
CH3 CH3
C=O
CH3 C2H5O CH3
C=O OC2H5 O
CH3 CH3 Cl
O OC2H5 O
+
ClCH2COOC2H5 Cl
+
C=C
化学与材料科学学院
O H OH OH OH O
O H R R
O
R
R
化学与材料科学学院
天然突橛酮酸化条件下成环：
O H O
CH3O
CH3O
CH3O H CH3O O O
+
CH3O
Cl CH3O O
化学与材料科学学院
6、1,3-偶极环加成 1,3－偶极环加成是[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：
化学与材料科学学院
杂原子也可以代替二烯或亲二烯体中的碳原子，使分 子参与Diels－Alder反应，例如：
化学与材料科学学院
2、电环化反应 Diels-Alder反应和1,3－偶极环加成反应均涉及6个π 电子经过一个环状过渡态而再分配。如果这6个π电子包 含在同一个分子内，类似的再分配便可发生在分子内， 这种分子内的周环过程就称：电环化反应。 例如：反应也是立体专一的，原有取代基位置方向不变
第四章成环反应
医学有机化学--第十一章 杂环化合物
O N N N H
鸟嘌呤（G）（2-氨基-6-羟基嘌呤）
2、尿酸
O HN O N H N H NH O HO N N H N OH N OH
尿酸
2，6，8-三羟基嘌呤
尿酸难溶于水。正常人血浆中含尿酸 2~6mg%。每天由尿中排出0.5~1g。
第十四章
要点
1、杂环化合物的命名结构式的写法
2、五元杂环和六元杂环的化学性质
4-甲 基 嘧 啶
2-羟 基 噻 唑
2-氨 基 咪 唑
5 6 7 8
4 3 N 1 2
CH3
1N
6
NH2
5 3 9 4 7
பைடு நூலகம்
N N H
N
3-甲基异喹啉
6-氨基嘌呤
2、当侧链为羧基、磺酸基、醛基等时：一般把杂环作取代基。
C OOH
C HO O
N
2-呋喃甲醛（糠醛）
3-吡啶甲酸
第二节 五元杂环化合物
一、吡咯、呋喃和噻吩的结构
NO2 N H
O
C H3
N
2-甲基呋喃
α-甲基呋喃
4-丙基吡啶
γ-丙基吡啶
4 3
3-硝基吡咯
β -硝基吡咯
5 6 7 8
C H3
2
3-甲基异喹啉
N
1
②含多个杂原子时：按 O，S，NH，N 的顺序使杂原子的 编号最小。有固定编号的例外。
CH3 4 5 6 N 1 N 3 2
4 5 S 1 N 3 2 OH 4 5 N1 H N3 2 NH2
4.8
8.8
N HC l 或
9.4
+
13.6
N HC l
吡啶盐酸盐
《重排反应》PPT课件
P C H3OC 6H5 Ph
H 2S O 4
P C H3OC 6H5 C C Ph
OH OH
P C H3OC 6H5
P C H3OC 6H5 C C Ph Ph O
72%
+ Ph
P C H3OC 6H5 C C Ph
28%
O整理课件C 6 H 5 O C H 3 P
9
Ph Ph C
CH3 C CH3
第四章 重排反应
定义：受试剂或介质的影响，同一有机分子内的一个基团 或原子从一个原子迁移到另一个原子上,使分子构架发生 改变而形成一个新的分子的反应称为重排反应。
重排反应类型(按终点原子电荷分) 缺电子重排 富电子重排 自由基重排
• 从碳原子到碳原子的重排 • 从碳原子到杂原子的重排 • 从杂原子到碳原子的重排 • -键迁移重排
关注1,2重排 烯丙基结构 构型保留
R
碱B R
机理
YC H
BH
YC
R YC
整理课件
51
一、Stevens重排
季铵盐分子中连于氮原子的碳原子上具有吸电子的 基团取代时，在强碱性条件下，可重排生成叔胺的 反应称为Stevens重排反应。
RC H C O H2O RC H2C O O H
COCl
1. C H 2 N 2 2. P h C O O A g /E tO H /T E A
C H2C O O C 2H5
84~92%
整理课件
28
Arndt-Eistert同系列羧酸的合成反应
Arndt-Eistert合成是将一个酸变成它的高一级同系 物或转变成同系列酸的衍生物，(如酯或酰胺)的反 应。该反应可应用于脂肪族酸和芳香族酸的制备。
西南大学19秋【1095】《有机化学(二)》作业答案
11、
12、 13、
பைடு நூலகம்
14、下列化合物中，（ ）不能与水形成氢键。 甲胺 二甲胺 甲烷 三甲胺
15、
16、命名下列化合物（ ） 2-甲基呋喃 1-甲基四氢呋喃 2-甲基四氢呋喃 1-甲基呋喃
17、
18、写出对氨基苯乙酮的结构（ ）
4、
5、（ ）是最常用的淀粉鉴定试剂。 茚三酮 2,4-二硝基氟苯 碘 异硫氰酸苯酯
6、命名下列化合物（ ） 戊二酸酐 反丁烯二酸酐 丁二酸酐 顺丁烯二酸酐
7、下列化合物中，碱性最强的是（ ）。
8、下列化合物中，（ ）可以用作化学合成染料。
9、蛋白质的基本组成单位是（ ）。 氨基酸 脱氧核糖核酸 核糖核酸 葡萄糖
66、简述环状糊精的结构特点。 参考答案： 1.环状糊精的环状结构具有刚性，不易反应，因此在热的碱性水溶液中很稳定，在酸中慢慢水解，对 α-淀粉酶及 β-淀粉酶有 2.环状糊精为圆筒形，圆筒中间有一空穴，其孔径与芳环尺度相近，可以与一些小分子化合物或离子(如酸类、胺类、卤素离 分子络合物—包合化合物。利用形成包合化合物，可以催化某些反应发生，如芳香酯的水解，芳香环作为客体，存在于主体 中，圆筒形边缘的羟基，可作用于酯基促使发生水解作用。
A.√ B.×
59、甾族化合物是指含有环戊并全氢化菲骨架的一大类化合物。 A.√ B.×
主观题 60、 请比较 2,4,6-三硝基苯胺与苯胺的碱性强弱，并说明其原因。 参考答案： 2,4,6-三硝基苯胺的碱性远小于苯胺的碱性。当苯环上有吸电子基团时，氨基氮上的孤对电子向苯环转移，氮上的电子云密
61、呋喃、噻吩、吡咯都具有芳香共轭体系，都可以发生芳香亲电取代反应。试比较其亲电取代反应的难易顺序。 参考答案：
第一章 重难点四 有机化合物中碳的成键特征
【要点解读】碳原子位于周期表第Ⅳ主族第二周期，碳原子最外层有4个电子，碳原子既不是失电子、也不易得电子．有机物种类繁多的原因，主要由C原子的结构特点决定．其成键特点是：(1)在有机物中，碳原子有4个价电子，价键总数为4；(成键数目多)(2)碳原子既可以与其它原子形成共价键，碳原子之间也可相互成键，既可以形成单键，也可以形成双键或三键．(成键方式多)①碳原子间的成键方式：C-C、C=C、C≡C②有机物中常见的共价键：C-C、C=C、C≡C、C-H、C-O、C=O、C≡N、C-N、苯环；③在有机物分子中，仅以单键方式成键的碳原子称为饱和碳原子，连接在双键、叁键或在苯环上的碳原子(所连原子的数目少于4)称为不饱和碳原子；④C-C单键可以旋转而C=C不能旋转(或三键)(3)多个碳原子可以相互结合成长短不一的碳链和碳环，碳链和碳环还可以相互结合．【重难点指数】★★★★【重难点考向一】价键规律【例1】下列结构中，从成键情况看，不合理的是()A．B．C．D．【答案】B结构，故D正确；故选B。
【重难点点睛】考查有机物的机构特点，依据各种元素原子达到稳定结构所需成键的数目判断，氮原子形成3个共价键达到稳定结构，碳原子和硅原子形成4个共价键达到稳定结构，硫原子形成2个共价键达到稳定结构，氢原子形成1个共价键达到稳定结构，氧原子形成2个共价键达到稳定结构。
【重难点考向二】不饱和度【例2】某烃分子中结构含一个苯环、两个碳碳双键和一个碳碳三键，它的分子式可能为() A．C9H12B．C17H20C．C20H30D．C12H20【答案】B【解析】苯环的不饱和度为4，碳碳双键是1，碳碳三键的不饱和度为2，所以某烃的结构式中含有一个苯环、两个碳碳双键和一个碳碳三键它的不饱和度为8，C10H12、C12H16、C17H20、C20H28的不饱和度分别为：5、5、8、7，故选B。
【名师点睛】考查不饱和度的概念及应用，某烃的结构式中含有一个苯环、两个碳碳双键和一个碳碳三键它的不饱和度为8，苯环的不饱和度为4，碳碳双键是1，碳碳三键的不饱和度为2，据此计算回答。
杂环芳烃讲解
种p－π共轭体系属于π56 的多π电子环系。且X射线衍射测得
呋喃、噻吩、吡咯的键长如下：
0.1421nm 0.1361nm
0.1429nm 0.1371nm
0.1423nm 0.1370nm
O
0.1362nm
N
0.1380nm
S
0.1724nm
与典型的键长数据相比较，可知呋喃、噻吩、吡咯分子中的 C=C比典型的双键长，而碳与杂原子形成的单键缩短，分子中键
> N H O
> S
>
在呋喃、噻吩、吡咯分子中都有大π键，说明它们有一定程 度的不饱和性。因此，在一定条件下能发生加成反应，例如，发 生加氢反应，生成饱和的杂环化合物，同时还能像1,3－丁二烯一 样发生D-A反应等。
（2）呋喃、噻吩、吡咯的性质：呋喃、噻吩、吡咯环系，广泛存在
于各种生物体中，可以从天然物中提取制得，例如从稻草，玉米棒
杂环化合物广泛存在于自然界中。如植物的叶绿素和动物的 血色素分子中；石油，煤焦油中含有含硫、含氮及含氧的杂环化 合物；许多药物如治疟疾的双磷酸伯氢喹，止痛的吗啡，抗结核 的异菸肼。抗癌的喜树碱，抗菌素如青霉素，染料如靛蓝等都是 杂环化合物。此外在工业上用作抽提芳烃，分离丁二烯的环丁砜 和精制润滑油的糠醛以及高分子化学中出现的一些含有杂环结构 耐高温的高聚物如聚苯并噻唑，聚苯并咪唑均属杂环化合物。
等植物茎中制取呋喃衍生物糠醛，糠酸等。工业上分馏煤焦油可得
到噻吩和吡咯，但更常用的方法是人工合成这些杂环化合物。
①物理性质 ：呋喃存在于松木焦油中，无色液体，有氯仿的气味， 难溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，将它的蒸汽通过被盐酸 浸饱过的松木时呈绿色，此反应叫木片反应，可以用来鉴定呋喃的 存在。
碳负离子和碳正离子对比,碳负离子的稳定性,碳正离子的稳定性,自由基的稳定性
碳正离子与碳负离子的对比一、碳正离子1.碳正离子的产生碳正离子可以认为是通过C-C 单键中一对电子的异裂形成的，式中X 代表卤素。
碳正离子中带正电荷的碳原子是sp 2 杂化，三个杂化轨道呈平面排列与其他原子或基团成键，键角约为120o ，有一个垂直于此平面的空p 轨道，这个空的P 轨道与化学性质密切相关。
B碳正离子很不稳定，需要电子来完成八隅体构型，因此任何给电子的因素都能使正电荷分散而稳定，任何吸电子的因素均能使正电荷集中而更不稳定。
故而R 的共轭效应，给电子的诱导效应和立体效应，以及烷基的超共轭效应都能对碳正离子起稳定作用。
2.碳正离子的稳定性烷基有给电子的诱导效应，故带正电荷的碳上的烷基越多，给电子的诱导效应越大，使正电荷越分散而稳定。
还有超共轭效应，也使得碳正离子更稳定。
P-π共轭也能使正电荷分散而稳定，碳正离子与不饱和的烯或芳基相连时，共轭体系越多，碳正离子越稳定。
(CH 3)3C +>(CH 3)2C +H>CH 3C +H 2>C +H 3 (CH 2=CH)3C +>(CH 2=CH)2C +H>CH 2=CHC +H 2由于碳正离子中带正电荷的碳原子是sp 2 杂化，桥头碳原子由于桥的刚性结构，不形成具有平面三角形的SP 2轨道的碳正离子，即使能形成也很不稳定。
3.碳正离子的反应（1）与与亲核试剂结合：R ++Nu —→R —Nu （2）消除邻位碳上的一个质子而形成烯烃：（3）和烯烃加成形成更大的碳正离子：R 3CXR 3C+XoC +3C +2HC+H 2>>CHC+C CR ++C CC C +R（4）使芳香环烷基化：（5）重排成为更稳定的碳正离子：在有碳正离子的反应中，例如S N 1中，其反应机理如下：R 33C ++X _ R 3C ++N u 3CNu由于碳正离子的平面结构，带正电的碳原子上有一个空的P 轨道，如果该碳原子上连接着三个不同的基团，由于亲核试剂从平面两边进攻的机会相等，因而可以得到“构型保持”和“构型翻转”两种化合物如下：S N 1反应中还包含了碳正离子的另一个重要的反应—重排反应，如上面已给的图中，由一级碳正离子转变为三级碳正离子就是一个重排反应。
路易斯酸催化下C-N键形成反应
O
O
O
Ar CHO + H2N P Ph2 +
TiCl4, Et3N, PPh3 Ph2P NH O
Michael 加成反应。
OBn
CO2Et CO2Et
BF3 Et2O
EtS OH
CO2Et CO2Et
MeO
EtSH
MeO
Fuji, K.; Ichikawa, K.; Node, M.; Fujita, E. J. Org. Chem. 1979, 44, 1661.
但是当换成硫醚类化合物作为溶剂的情况下, 只是发生了碳氧键的断裂的反应。
路易斯酸催化下C-N键形成反应
一.研究背景及意义
1.1 典型路易斯酸催化反应进展 1.2 路易斯酸催化的C-N键形成反应 1.3 设计思想、目的和意义
二.实验部分
2.1 2-内乙酰硫脲在路易斯酸催化下的反应 2.2 4,4-二甲基-3-异噁唑酮在路易斯酸催化下的反应 2.3 其它含N杂环化合物的在路易斯酸催化下的反应
CO2Me
Kotsuki, H.; Asao, K.; Ohnishi, H. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1984, 57, 3339.
Y
Y
R SnBu3 +
H BF3 Et2O R
X
X
H
X=O,NR1
Y=Me, OMe, OTBDMS, OCH2OMe
Gung, B. W.; Smith, D. T.; Wolf, M. A. Tetrahedron Lett. 1991, 32, 13.
重排反应——精选推荐
重排反应7 重排反应重排反应指同⼀分⼦内，某⼀原⼦或基团从⼀个原⼦迁移到另⼀个原⼦形成新的分⼦的反应。
利⽤重排常常可以合成⽤其它⽅法难以合成的物质。
其反应机理不外乎亲核、亲电和⾃由基⼏种。
按其迁移的⽅式⼤致可分为从碳原⼦到碳原⼦的重排、从碳原⼦到杂原⼦的重排以及从杂原⼦到碳原⼦的重排等⼏种。
7.1从碳原⼦到碳原⼦的重排从碳原⼦到碳原⼦的重排使碳⾻架发⽣变化。
其中典型的重排包括亲核1,2-重排和亲电1,2-重排。
前者包括Wagner-Meerwein重排和Pinacol重排；后者包括Wolf和Arndt-Eistert重排等。
7.1.1Wagner-Meerwein重排在质⼦酸或Lewis酸催化下形成的碳正离⼦中，烷基、芳基或氢从正离⼦相邻的碳原⼦上迁移到正离⼦上的反应，称为Wagner-Meerwein重排。
⽣成更稳定的碳正离⼦或产物成为重排的动⼒。
反应⽰例：双环⼆烯酮重排为四氢萘酚。
⽤质⼦酸处理某些环外烯烃可致重排。
7.1.2 Pinacol重排酸催化下，邻⼆醇脱⽔重排为醛或酮的反应称为Pinacol重排。
(1)四取代邻⼆醇的重排如果四个取代基相同，得单⼀产物。
如果是对称的邻⼆醇，产物分配主要取决于迁移基团的迁移能⼒。
迁移能⼒可能与亲核能⼒正相关。
⼀般⽽⾔，芳基>烷基>氢。
对位供电⼦基取代的芳基>未取代的芳基>邻位取代的芳基(空间障碍)。
如果是不对称的邻⼆醇，产物分配主要取决于形成的碳正离⼦的稳定性，与迁移基团的迁移能⼒关系不⼤。
不对称Pinacol重排的选择性不是太好，常常得到混合物，在药物合成上的意义不太⼤。
(2)三取代邻⼆醇的重排对于三取代的邻⼆醇，其中的叔碳上形成的碳正离⼦较稳定，所以⼀般是仲碳上的基团(或氢原⼦)迁移。
如果需要叔碳上的基团迁移，可采⽤衍⽣物法在碱性条件下重排。
(3)脂环上的邻⼆醇重排羟基位于脂环上的邻⼆醇的重排常导致脂环结构的变化。
螺环的形成：羟基共环的情形：如上，对于羟基共环的情形，总是处在离去的羟基反式的基团迁移，这在⼀定程度上说明Pinacol重排可按分⼦内SN2机理进⾏。
分子碘催化的以碳-氢键直接官能化的方式进行的碳-杂原子键形成反应
分子碘催化的以碳-氢键直接官能化的方式进行的碳-杂原子键形成反应韦海龙，刘雪梅，王满学(西安石油大学化学化工学院，陕西西安710065)Molecular-Iodine-Catalyzed C –X Bond Formation Reactions by Direct C-HFunctionalizationWei Hailong,Liu Xuemei,Wang Manxue(College of Chemistry and Chemical Engnerring,Xi’an Shiyou University,Xi’an 710065,China)Abstract:Formation of carbon-heteroatom bond is one of the important group anic synthesis based on C-H functionalization can simplify starting materials,shorten the reaction process,and achieve the target products which are difficult to be prepared by conventional methods.It is the most economical,concise and effective pathway,which is consistent with the modern concept of atomic economy.Molecular iodine is a mild Lewis acid and strong oxidant,which is cheap,commercially available,non-toxic and environmentally friendly.In this paper,molecular iodine mediated carbon-heteroatom bond forming reactions though the direct functionalization of carbon-hydrogen bonds reported in recent years are reviewed.Keywords:carbon-heteroatom bond ；carbon-hydrogen bond ；functionalization ；molecular iodine碳-氢键的直接官能化是化学家们感兴趣的研究领域之一。
碳-杂原子键形成
(ii) 酰基化
R
N
O
X
R NO
X
R
O X (6.7) N
H
R
N+
O
X
R O
HN X
R N O + HX
(6.7a)
(iii) 缩合
H
R
N+
O
H
R'
HR
NO H R'
HR N OH
R'
-H2O
R N
R'
• 当分子骨架含有氨基氮时，(也就是以单键与三个 不同的原子键合)，正确的切断几乎总是：
• 14例酰胺收率58％～94％；
• 14例腈收率88％～98％。
Aluminum chloride catalyzed Beckmann rearrangement
• Aluminum chloride, an inexpensive and commercially available Lewis acid traditionally employed for Beckmann rearrangement with stoichiometric amounts, has been now found to smoothly promote the Beckmann rearrangement of various ketoximes to the corresponding amides (up to 99% of yield) with 10 mol% catalyst loading in anhydrous acetonitrile under reflux temperature.
碘在现代的催化氧化
碘在现代的催化氧化摘要：本文综述了碘介导的催化氧化的起源并且给这个年轻的研究领域做了一个全面的概述。
重点是从两个官能化的C-H键和X-H键开始的氧化C-X键形成反应。
另外，碘-介导的氧化的多米诺反应将被讨论。
1引言2为什么用碘？3 C–N键的形成3.1氮杂环丙烷类化合物3.2芳香环的氧化胺化3.3 sp3杂化的C-H键的氧化胺化3.4 氧化酰胺化和酯化4 C-O和C-S键的形成5 C-C键的形成7氧化多米诺反应8结论关键词：碘，极性反转，交叉耦合，氧化，均相催化1引言氧化偶合反应，用以形成新的碳-碳键（C-C）或碳-杂原子键（C-X）在有机合成中是重要的，同时代的的转换。
特别是，用一个C-H键和一个X-H键氧化建造一个新的C-X键（称为交叉脱氢偶联反应，或CDC），无需事先两个反应伙伴之一的官能化，是一种有效的转化，以满足大部分现代和环境友好化学的要求。
然而，许多这些氧化偶联反应涉及到使用昂贵且有毒的作为氧化催化剂的过渡金属，特别是钯，钌，铱，钒，铜或铁[1]。
不含过渡金属的氧化偶联反应尚不多见[2]。
作为一种替代方法，也可以作为一种过渡金属的补体，碘和其盐，已被证明在氧化偶合反应中是有效的介质(Scheme 1)。
简单碘化物盐的催化量的组合，特别是四烷基铵碘化物，和易于处理的氧化剂如叔丁基过氧化氢或过氧化氢的组合已被证明是一种多用途的氧化偶合反应的催化剂。
Scheme 1 碘的催化氧化偶联反应本文综述了这个新兴而快速增长的研究领域。
这篇文章的部分被分为C-X键形成的性质，其中X可以是碳，氮，氧或硫。
最后，在氧化多米诺反应中作为介质和催化剂的碘的作用被突显。
只有反应中，用碘作为催化剂或介质的氧化耦合作用进行了讨论。
碘包含在一个最终反应产物中的转换不包括在本文中[3]。
各种非常有趣的高价碘化合物在氧化催化中也被省略[4,5]。
然而，在过多碘介导的氧化转化前分析，在碘介导的氧化催化背后的基本理念和原则进行了简要讨论。
二硫化硒反应
二硫化硒反应一、二硫化硒反应的机理二硫化硒（SeS2）是一种重要的化学反应剂，其在化学反应中具有独特的作用机理。
当二硫化硒参与到反应中时，其通常作为氧化剂或还原剂，通过提供或接收电子来实现化学键的转移。
在二硫化硒反应中，其通常与有机化合物进行反应，通过夺取或给予电子，将有机化合物进行氧化或还原。
这一过程涉及到电子的转移，通常伴随着化学键的断裂和形成。
具体来说，当二硫化硒作为氧化剂时，它可以接收电子，使自身从SeS2转化为SeS2-或更低态的硫化硒。
与此同时，与其反应的有机化合物中的碳-碳键或碳-杂原子键发生断裂，形成新的化合物。
另一方面，当二硫化硒作为还原剂时，它可以提供电子，将自身从SeS2转化为SeS2+或更高态的硫化硒。
与此相反，与其反应的有机化合物中的碳-碳键或碳-杂原子键得以形成，从而生成新的化合物。
二、影响二硫化硒反应的因素1.温度：温度对二硫化硒反应有显著影响。
高温条件下，分子间的碰撞频率增加，从而提高反应速率。
然而，过高的温度可能导致副反应增多，降低产物的纯度。
2.压力：压力对二硫化硒反应的影响相对较小，但在某些特定反应中，压力的变化可能会影响反应的选择性或产率。
3.溶剂：溶剂的种类和浓度对二硫化硒的反应速率和产物分布具有重要影响。
选择合适的溶剂可以促进反应的进行，提高产物的纯度和收率。
4.催化剂：催化剂能够降低反应活化能，提高反应速率。
在二硫化硒反应中，选择适当的催化剂可以优化反应条件，提高产物质量。
5.原料浓度：原料浓度的增加通常会导致反应速率的加快和产物浓度的提高。
然而，过高的原料浓度可能导致副反应增多，降低产物纯度。
6.配体：配体在二硫化硒反应中能够与中心金属离子相结合，影响其电子结构和反应性能。
选择合适的配体可以调控反应历程，提高产物选择性。
7.光照或微波条件：在某些二硫化硒反应中，光照或微波条件能够促进反应的进行。
光或微波辐射能够提供更高的能量，使分子更容易发生电子转移和化学键断裂。
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R
R O
+
O R'
(6.4)
+
O R'
(6.5)
合成子-O-R’的合成等价物却不必须要带负电荷， 醇(或水)有足够的亲核性与亲电试剂发生反应。
亲核的碳和亲电的氧
• 亲核的碳和亲电的氧之间的那些成键反应 并不常见，从合成观点来看，这类反应中 最有用的是氧化过程，
– 如从烯烃形成环氧烷和拜尔-维利格反应。
Summary-1
Summary-2
Summary-3
Summary-4
Background
• 碳-碳键的形成是构建分子骨架的必要手段。
• 许多药物中含有N、O、 S、等非碳杂原子，药物 多为杂环化合物，含有杂原子的分子骨架， • What about C-X bond？ • • 碳-杂原子键形成一般要点是什么呢？
6.1 碳-卤键
• • • • • 卤原子不是骨架一部分，而是取代基。 形成碳-卤键主要方法是官能团化或转换。 Why？ 答案——From Mechanism。 碳-卤键的切断方式有哪些呢？
– 用一般形式表述!
亲电碳原子与卤离子的反应
• 常见：亲电碳与亲核卤素物种之间反应。
亲核碳原子与亲电卤素的反应
• 类似地，经过自由基反应形成C-O键，相对 来说其合成价值是有限的。
Example
• 吡格列酮 (Pioglitazone)中间体的合成
NO2 N OH + F NaH DMF, THF, -10-30℃ N O NO2
亲核的碳和亲电的氧反应
Example
• 罗格列酮 (Rosiglitazone)中间体的合成
CHO N N OH + F
Base N N
O CHO
亲核的碳和亲电的氧反应
碳-硫键的形成
• 关于碳-硫键的形成，由于硫原子常常会出 现不同氧化态，导致情况复杂。 • 形成 S (或 S H ) 官能团几乎总是需要亲 电的碳原子和亲核的硫原子。 • 然而硫的氧化物则是亲电的。 O S X • 因此，形成 O 或 官能团很可能涉 及亲核的碳原子和亲电的硫原子。
Example：硫醚的构建
• 选择性 β1-肾上腺素受体拮抗剂盐酸阿罗洛尔 (Arotinolol hydrochloride) 中间体的合成， • 日本住友制药株式会社，日本上市(1985). • 治疗轻至中度原发性高血压和心绞痛等。
•形成硫醚官能团几乎总需要亲电的碳原子和亲核的硫原子！
Example: 磺酸和砜类化合物的构建
• 非常容易忽略亲核的碳原子与亲电的卤素物种之 间的反应：
后一类合成反应与前一类型的合成反应一样多。 卤离子是相当弱的亲核试剂，因而反应需要强的 亲电物种，正的卤素物种是高效力的亲电试剂。
R-X键还有第三种可能的切断
R X
• Noting Point:
– 自由基反应构成形成碳-卤键的另一种重要方法。
第六章 碳-杂原子键形成
Chapter 6 Formation of carbonheteroatom bonds: the principles and application
第六章 碳-杂原子键形成：原理
• 6.1 碳-卤键
• 6.2 碳-氧、碳-硫和碳-硒键 • 6.3 碳-氮和碳-磷键 • • 6.4 碳-硅键
Example: 碳-硒键的构建
• Ebselen类似物的合成： • 亲的电碳和亲核的硒试剂的反应
碳-硒键的构建
• • • • 也有涉及亲核的碳和亲电的硒试剂的反应。 Example： HIV-1 NNRTIs:
Some Organoselenium Drugs
名称 含硒磺胺噻唑 硒代胱氨酸 苯基硒脲 硒脲 Z-硒代巴比妥酸 苯基丁氮酮硒衍生物 6,11-二氢二本[b、e]硒庚英 作用 抗肺炎双球菌细菌 抗流感病毒 抗小芽胞发癣菌，普通青霉菌等真菌 抗钩端螺旋体（寄生虫） 作用于中枢神经系统 止痛和局部麻醉、抗风湿，解热镇痛 震惊作用，具利血平活性
与硫醚类化合物相反，常常涉及亲核的碳和硒键常涉及亲电碳和亲核的硒反应。 • Example：硒代农药，除草活性。
Example: 碳-硒键的构建
• 抗炎药和抗氧剂: 依布硒林 (Ebselen) , 日本Ⅲ期临床试验， • 具有阻断一氧化氮合成酶(NOS) 和诱导免疫因子，如干扰素、 肿瘤坏死因子、白介素-2和巨噬细胞菌落刺激因子。 • Ebselen中间体的合成：亲电的碳和亲核的硒试剂的反应
切断
自由基
R
+
X
6.2 碳-氧，碳-硫和碳-硒键
• 与卤素不同，在不带电荷的分子中，氧原 子和硫原子都能与碳形成两个共价键，因 此，能够进入有机化合物的骨架之中，其 贡献同样类似于连在骨架上的官能团。
碳-氧键的形成
• 在形成碳-氧键时，很多反应是亲电的碳与亲核的 氧之间的反应：
R O R'
R O R' O
O S O
Example：硫醚的构建
• 质子泵抑制剂: 埃索美拉唑钠 (Esomeprazole Sodium) 中间体的合成。 • 瑞典Astra Zeneca 公司： Nexium ® (耐信 ®) 、美 国FDA批准上市(1999). • 治疗胃溃疡、十二指肠溃疡、消化性食管炎及胃炎。
•形成硫醚官能团几乎总需要亲电的碳原子和亲核的硫原子！
当代有机药物合成
孟歌 西安交通大学药学院 2013，秋季
Chapter 5 Formation of C-C bonds The use of stabilized carbanions and related nucleophiles
• 5.1 Carbanions stabilized by two –M groups • 5.2 Carbanions stabilized by one -M groups • 5.3 Carbanions stabilized by neighbouring phosphorus or sulfur • 5.4 Nucleophic acylation • 5.5 Alkene, arene and heteroarene nucleophiles • 5.6 Review and • 5.7 Worked examples