有机合成第三章
有机合成化学:第三章 还原反应

碳碳不饱和键: C4H9-CH=CH2
C4H9-CH2CH3
第三章 还原反应
炔烃: 2.锌与锌汞齐 ①锌的还原能力随介质的变化而变化,在弱酸性条件下:
②锌汞齐:锌汞齐(锌和汞的混合物)在酸性条件下的还原为 clemmesen还原:
第三章 还原反应
③在碱性介质中:
NaOH, Zn
Ph2CO
Ph2CHOH
CH3CHCH3 OH
HgCl2和Mg在苯中回流形成镁汞齐,它可还原酮得醇或片呐醇:
第三章 还原反应
5.铁: 铁是还原-NO2化合物的常用还原剂:
6.锡:锡及SnO2是还原-NO2化合物的常用还原剂,还原能 力比Fe强。
第三章 还原反应
二. 金属氢化物
1. LiAlH4:
LiAlH4的还原能力强,需要无质子溶剂,多为四氢呋喃,需要充分 干燥;反应物较大量时注意安全。
1.含硫还原剂: 1)硫化物还原剂:
第三章 还原反应
2)含氧硫化物:Na2SO3和NaHSO3:
PhN2Cl Na2SO3-H2O PhNHNH2
Na2S2O4+NaOH是较强还原剂,反应条件温和、快、收率高。
第三章 还原反应
2. 肼:
另一种合成方法?
C O NH2NH2
OHC N NH2
CH2
PhCH2CONH2
PhCH2CH2NH2 PhCH2CN
PhCH2CH2NH2
第三章 还原反应
⑷ NaBH4-H2SO4体系:此体系是还原氨基酸常用的方法:
3. 硼烷(BH3、B2H6) 一般为四氢呋喃溶液或二甲硫醚溶液。
第三章 还原反应
液体样品取样图 橡胶塞
第三章 还原反应
第三章硝化反应1

z ② N2O5在硝酸中的离解
N2O5
NO2 + NO3
z 6. 硝酸盐与硫酸 z (1)反应式
MNO3 + H2SO4 HNO3 + MHSO4
z (2)常用硝酸盐:硝酸钾、硝酸钠。 z (3)配比:硝酸盐:硫酸=(0.1~0.4):1 (质量比)。 z 按照这种配比,硝酸盐几乎全部生成NO2+。 z (4)适用范围;适用于难硝化芳烃的硝化。 如苯甲酸、对氯苯甲酸等。
第一节 硝化慨述
z 一、硝化概念 z 1. 被取代基团。2. 硝化产物。 z 二、硝化目的 z 1. 硝基可以转化为其他取代基; z 2. 利用硝基的强吸电性,使芳环上的其他 取代基活化,易于发生亲核置换反应;
z 3. 利用硝基的极性,赋予精细化工产品某 种特性。 z 4. 某些芳族硝基化合物尚有一些其他用途。 例如,硝基苯或间硝基苯磺酸钠在某些生 产过程中可作为温和的氧化剂;2,4,6-三硝 基甲苯(TNT),三硝基苯酚等是重要的炸药。
z (3)硝化范围:广泛用于芳烃、杂环化合物、 不饱和烃、胺、醇以及肟的硝化。 z (4)使用方法 z 常用浓度:含硝酸10~30%的乙酸酐溶液。 z 使用前临时配制。
4(CH3CO)2O + 4HNO3 6d C(NO2)4 + 7CH3COOH +CO2
z (5)其他溶剂 z 乙酸、四氯化碳、二氯甲烷或硝基甲烷等。 z 硝酸在这些有机溶剂中能缓慢产生NO2+,反 应比较温和。
z (1)概念:被硝化物与硝化剂介质互不相 溶的液相硝化反应,称为非均相硝化反应。 例如,苯或甲苯等的混酸硝化就是典型的 非均相硝化反应。 z (2)反应环境:主要在两相的界面处或者 酸相中进行,在有机相中反应很少 (<0.001%),甚至可以忽略。
第三章分子的拆开介绍

是将分子结构中的化学键人为地断裂,使分子变为可能原料的
一种过程。 基本要求:(1)会运用分子拆开法设计合成路线 (2)熟练掌握所介绍的几类分子拆开的方法
分子拆开的原理
通过碳—碳成键反应,能够用小的分子去合成较大分子,这是
合成的基本原理。 反过来,通过碳—碳键的拆开,把较大的分子变成它的原料和 较小的试剂分子,然后把原料和试剂通过一系列反应步骤串联 起来,也就形成了合成路线。
2 C 2H5MgBr/ THF
Br MgC CMgBr
H C CMgBr
C2H5MgBr/THF
H C C H
2 Na / NH3 (l)
190~220℃
Na / NH3 (l)
Na C CNa
H C CNa
110℃
HC
CMgBr
(1) R HC CNa
1
O C R2
R R2
1
(2) H2O
C C CH OH 炔醇
控制加氢
BrMgC CMgBr (1) NaC CNa O C (2) H2O
烯醇
C OH
C
C
C OH
炔二醇
(1) 水和 或 (2) 加HX,X2 或(3) 控制氧化 羰基醇 卤代醇
多元醇
二、合成路线设计实例
OH
例1 试设计
Ph
Ph
的合成路线
(1)分析:先弄清TM是什么化合物,结构特点,可以 拆成什么样的合成子或等价物。 显然,它是一种具有对称结构的仲醇,一般有两种拆法:
3、合成等价物(Synthetic equivalents):一种能起合成
子作用的试剂(化合物)。合成子常因其本身不太稳定而不能 直接使用。a的合成等价物是丙酮。b的合成等价物是HCN
有机合成 第三章 有机合成路线基础

a
CO2Et
a b 路线b原料相同,节约成本
TM19
王鹏
3.2 双官能团的切断思路
四、1,5-二羰基化合物的切断设计:
活泼α-H化合物与α, β-不饱和醛酮的加成
Michael反应: 活泼亚甲基化合物和α, β-不饱和
羰基化合物碱催化加成
活泼亚甲基化合物: 丙二酸酯、氰乙酸酯、乙酰乙 酸酯、乙酰丙酮、硝基烷类 α, β-不饱和羰基化合物:α, β-烯(炔)醛或酮、 α, β-烯(炔)酯、 α, β-烯腈、 α, β-烯酰胺、 α, β-不饱 和硝基化合物、对醌类、杂环和α, β-不饱和烃类
四、羧酸的切断设计:
①与羧基相邻的C-C键可切断为卤代烃
②取代乙酸类羧酸化合物的α与β位间可切断为
卤代烃和EM
+ CN-或CO2
+ R-X
王鹏
3.1 单官能团的切断思路
练习:
H2C
COOEt
-
COOH
COOEt
CO2H
+
Br
OH
TM9
COOEt
COOEt
王鹏
3.1 单官能团的切断思路
Base CH2
CO2Et CH CO2Et
王鹏
基本术语和概念
FGA:Functional
Group Addition,官能团添 加,通过添加不存在的官能团实现合成 FGA的例子: FGI O
CCH2CH2CH3
O Cl CCH2CH2CH3
AlCl3
O
好处:避免重排副反应
3.1 单官能团的切断思路
Mannich碱
+
CH3COCl
王鹏
【高中化学】第三章第5节 有机合成第1课时 高二化学人教版(2019)选择性必修3

CH3COOC2H5+NaOH (4)醛、酮的还原:
CH3COONa+C2H5OH
一、有机合成的主要任务
2、引入官能团
(3)引入羟基(-OH)的5种方法:
(5)酚盐溶液与CO2、HCl等反应
O
OH
催化剂
CH3 C CH3 + H2
CH3 CH CH3
ONa
OH
+ HCl
+NaCl
ONa + CO2+H2O
浓硫酸 170℃
CH2=CH2↑ + H2O
醇 ②卤代烃的消去: CH3CH2Br +NaOH △
CH2=CH2↑+ NaBr+ H2O
催化剂
③炔烃的不完全加成: CH≡CH 有机合成的主要任务 2、引入官能团 (2)引入碳卤键的三种方法:
①烃与卤素单质的取代反应 CH4 +Cl2 光照 CH3Cl+ HCl
3.卤代烃与炔钠的反应:2CH3C≡CH+Na 液氨 2CH3C≡CNa+H2↑
CH3C≡CNa+CH3CH2Cl→CH3C≡CCH2CH3+NaCl
一、有机合成的主要任务
1、碳骨架的构建 (一)增长碳链:
拓展
4.由格氏试剂与卤代烃、醛、酮反应增长碳链
RCl + Mg 无水乙醚 RMgCl
R’—Cl + RMgCl
(3)伯醇被酸性高锰酸钾溶液氧化的反应:
一、有机合成的主要任务
一、有机合成的主要任务
2、引入官能团
思考与讨论: 我们在各类有机物化学性质的学习中,已经接触了很多有机化学反应。 请你从官能团转化的角度对其进行分类整理,讨论引入常见的官能团(如碳碳双键、碳 卤键、羟基、醛基、酸基、酯基)有哪些方法,并举例说明。
第三章 第四节 第2课时有机合成的过程

第2课时 逆合成分析法[学习目标定位] 熟知有机合成遵循的基本规律,学会设计合理的有机合成路线和逆合成分析方法,学会有机合成推断题的解答方法。
一 有机合成路线的设计1.烃和烃的衍生物转化关系如图所示:(1)将有机反应类型填在横线上。
(2)若以乙醇为原料合成乙二酸(HOOC —COOH),则依次发生反应的类型是消去反应、加成反应、水解(或取代)反应、氧化反应、氧化反应。
2.某有机物A 由C 、H 、O 三种元素组成,在一定条件下,A 、B 、C 、D 、E 之间的转化关系如下:已知C 的蒸气密度是相同条件下氢气的22倍,并可发生银镜反应。
(1)写出下列物质的结构简式:A________;B________;C________。
(2)写出下列变化的化学方程式:A →B :________________________________________________________________________;C 与银氨溶液反应: ________________________________________; A +D →E :______________________________________________。
答案 (1)C 2H 5OH CH 2===CH 2 CH 3CHO (2)C 2H 5OH ――→浓硫酸170℃CH 2===CH 2↑+H 2OCH 3CHO +2Ag(NH 3)2OH ――→△CH 3COONH 4+2Ag ↓+3NH 3+H 2O CH 3CH 2OH +CH 3COOH 浓硫酸△CH 3COOCH 2CH 3+H 2O 解析 分析题目所给五种物质之间的转化关系:由A ――→氧化C ――→氧化D ,且C 可发生银镜反应,可知C 为醛,则A 为醇,D 为羧酸,E 应是酯。
再根据题意,C 的蒸气密度是相同条件下氢气的22倍,可得M r (C)=44g·mol -1,所以C 为乙醛。
第三章 有机反应的选择性与控制

+
H OH endo(10%)
定义:一个反应中可能生成两种空间结构不同的立体异构体, 生成的两种异构体的量不同,称反应具有立体选择性包括顺 反异构,对映异构,非对映异构选择性。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
CH3 H CHO Ph + CH3MgI
CH3 H
OH H +
THP醚脱保护方法:室温下,在酸性条件下
H+/H2O水解 稳定存在范围:中性或碱性条件下稳定,对 格氏试剂,烷基锂、氢化铝锂、烃化剂和酰 化剂等存在时均不受影响 应用范围:广泛用于炔醇类、甾体类,核苷 酸以及糖、甘油酯、环多醇和肽类;缺点: 不能在酸性介质中反应,并且将在体系中引 入一个新的手性中心
合成路线:
OH + HO C(CH3)3 H2SO4 OH Cl2, Fe Cl OH Cl
C(CH3)3 , AlCl3 OH Cl Cl + C(CH3)3
C(CH3)3
D
selectivity
O CO2Et [H] OH CO2Et NaBH4
O CO2Et
H
+
? [H]
O CH2OH
H 3O +
OH
OMEM O
2-甲氧基乙氧甲基醚的去保护方法:溴化锌/二氯甲 烷;四氯化钛/二氯甲烷。MEM醚的生成和裂解都 是在非质子性溶剂中进行的 在AcOH-H2O;TsOH/MeOH酸性条件下,不发生 裂解
OMe
OMe
催化氢解
与烯丙基或苄基相连的C-O键,C-N键易发生氢解 反应,苄酯、苄醚、苄胺的苄基可以氢解除去。而苄 基可用于羧基、醇及胺的保护基团,钯-碳是氢解 苄-氧键或苄-氮键的有效催化剂
精细有机合成技术 第三章

第二节 磺化及硫酸化反应基本原理
2. 硫酸化反应历程及动力学 (1)醇的硫酸化反应 醇类用硫酸进行硫酸化是一个 可逆反应: 其反应速度不仅与硫酸和醇的浓度有关,而且酸度 和平衡常数也直接对速度产生影响。由于此反应可逆, 所以在最有利的条件下,也只能完成65%。 醇类进行硫酸化,硫酸既作为溶剂,又是催化剂, 反应历程中包括S-O键断裂: 在醇类进行硫酸化时,条件选择不当,则会产生一 系列副反应,如脱水得到烯烃;对于仲醇、尤其是叔醇, 生成烯烃的量更多。此外,硫酸还会将醇氧化成醛、酮, 并进一步产生树脂化和缩合。
第三章 磺化及硫酸化
第一节 概述
一、磺化与硫酸化反应及其重要性 向有机化合物中引入磺基(—SO3H)或它相应的盐 或磺酰卤基的反应称磺化或硫酸化反应。磺化是磺基(或 磺酰卤基)中的硫原子与有机分子中的碳原子相连接形成 C—S键的反应,得到的产物为磺酸化合物(RSO2OH或 ArSO2OH OH);硫酸化是硫原子与氧原子相连形成O—S键 O—S 的反应,得到的产物为硫酸烷酯(ROSO2OH)。 磺化与硫酸化反应在精细有机合成中具有多种应用和 重要意义,主要体现在以下方面:
Hale Waihona Puke 第二节 磺化及硫酸化反应基本原理
4.其他磺化剂 . 有关磺化与硫酸化的其他反应剂还有硫酰氯 (SO2Cl2)、氨基磺酸(H2NSO3H)、二氧化硫以 及亚硫酸根离子等。 硫酰氯是由二氧化硫和氯化合而成,氨基磺酸 是由三氧化硫和硫酸与尿素反应而得。它们通常是 在高温无水介质中应用,主要用于醇的硫酸化。 SO2同SO3一样也是亲电子的,它可以直接用于 磺氧化或磺氯化反应,不过它的反应大多数是通过 自由基反应。亚硫酸根离子作为磺化剂,其反应历 程则属于亲核取代反应。 表3-2列出了对各种常用的磺化与硫酸化试剂的 综合评价。
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1
第三章 活性位置与极性转换
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2
– 3.1活性位置的作用
对反应速度的影响,对选择性的影响,空间作用
– 3.2活性位置的选择
官能团本身,官Biblioteka 团的α-位,多官能团的情况– 3.3位置活化和位置钝化
位置活化,位置钝化,位置占据,位置封闭
– 3.4极性转换的方法简介
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活化导向
活化导向是在分子中引入活化基,将 反应导向指定的位置.
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芳香族化合物合成时进行活化导向 是很普遍的。 其他延长碳链的反应中也常用一些 吸电子基进行活化导向。
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EAA可以看作丙酮分子一边的甲基被 活化了:
O CH3 CCH2COOCH3
Cl
NH O
LiAlH4
NH
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5.3 基团的导向作用
1,活化导向 2,钝化导向 3,封闭位置
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CH3 Cl
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26
CH3
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CH3 Cl2/Fe
CH3
CH3
Cl +
Cl
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CH3
CH3
H2SO4
Cl2/Fe
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3
一个有机分子在进行化学反应时,反应 发生的位置与其本身所连有的官能团有 直接的关系,如苯环上的取代基就分为 邻对位定位基和间位定位基两类。
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4
在有机合成中,为了使某一反应按 合成的需要进行,常在该反应发生 之前,在反应物分子上寻找或引入 一个控制单元,将需要反应的位置 进行活化。
C (C H 3)3
CH3 Cl
+
C (C H 3)3
CH 3
A lC l3 CH3
Cl
CH3
CH3
Cl
Cl
Cl
Cl
C(CH3)3
C(CH3)3
CH3
CH3
Cl
Cl
Cl
Cl
C (C H 3)3
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HCl (C H3)3C C l
CH3
2 (C H3)3CC l AlC l3 (C H3)3C
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– 3.1活性位置的作用
对反应速度的影响 对选择性的影响 空间作用
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– 3.2活性位置的选择 官能团本身 官能团的α-位 多官能团的情况
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– 3.3位置活化和位置钝化
位置活化 位置钝化 位置占据 位置封闭
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例如要合成1,3,5-三溴代苯:
CH3
CH3
Cl H2O/H+
Cl
SO3H
SO3H
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CH3
Cl
Cl
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CH3 Cl2/SbCl3 Cl
CH3 Cl H2O/H+ Cl
CH3 Cl
SO3Cl
SO3Cl
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CH3 A lC l3
CH3 C l2 /F e C l
CH3 Cl
CH3
Cl C l2 [Cat.]
C (C H3)3
(C H3)3C
CH3 Cl
C (C H3)3
CH3
Cl +
AlC l3 CH3
Cl
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谢谢观赏
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O C CH3 CH2
H
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O Ph
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O Ph
O + Br Ph
O CH3 C CH2 COOCH3
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O
O
C H 3 CC H 2C O O C H 3 E tO N a B r Ph
Ph
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5.3 基团的导向作用
1,活化导向 2,钝化导向 3,封闭位置
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例如: NH
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N H
N H 2 + B r
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N H 2 R B r
N H R R B r
N R 2 +
N + R 3B r-
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22
NH
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NH O
NH2 Cl + O
23
O
SOCl2
COOH
O
NH2
Br
Br
Br
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HNO3 H2SO4
Br
NaNO2 H2SO4
NO2
H2 Ni
NH2 Br
Br2/H2O
NH2 Br
N2+SO3H-
Br
Br
C2H5OH
Br Br
Br
Br
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位置活化导向
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5.3 基团的导向作用
1,活化导向 2,钝化导向 3,封闭位置