2012-03第六章碳骨架的构建一(碳碳单键的形成)解析
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
20
① 有机镁试剂
RMgBr
Et2 O
Mg + RX
RMgX
金属镁与有机卤化物在无水乙醚中反应制得
21
δ δ R—MgBr
+
-
碳-镁键是一个高度极化的键，碳是电负
性的，
具有亲核性
可发生加成、取代、偶联反应
22
它与一般卤代烃的偶联反应，副反应多，产率 较低，合成价值不大，只有与甲基、烯丙基或 苄基卤等活泼卤代烃反应有一定的合成价值。
R X NaX 2R R R
35
R Na
RX + 2Na
RNaHale Waihona Puke Baidu+ NaX
RNa + RX
R－R + NaX
当两个烃基不同时，可生成三种不同的烷 烃混合物，分离困难。 不适合制备碳原子为单数的烃
36
CH2 I
2N -a 2NaI
CH2C H2
37
7 7
2.在考虑分子骨架的形成时离不开官能团
因为形成分子骨架的反应是在官能团上 或是由于官能团的影响所产生的活化部位。
8
• 例如：
CH2=CH2 CH3CH2CH2CH2OH
9
10
本章讨论内容
有机分子骨架主要是由碳原子构成的
碳-碳键的形成是建立分子骨架的基础
本章主要讨论碳碳单键、碳碳不饱和 键、碳环的形成
1
• 化学的核心是合成化学
• 在迄今已知的2200多万种物质中，绝大多 数为有机合成物。
2
• 有机合成：
综合应用各类有机反应及其组合、有机合成 新方法及新技术、有机合成设计及策略以获 得目标产物的过程。
3
• 从总体上看，有机合成涉及各种各样的单 元反应，磺化、硝化、卤化、氧化、还原、 氨解、烷基化、酰化、羟基化、酯化、缩 合等。
30
RX + 2Li Ph-Br + C4H9Li
干燥、无氧 乙醚、0℃以下
R-Li + LiX Ph-Li + C4H9Br
31
CH2Li
C2H5
+ Br―CH―CH3
C2H5 CH2―CH―CH3
有机锂化合物与卤代烃的反应比格氏试剂剧烈
32
取代的芳基和烯基化合物可以这样切割分子 来合成：
合成：Ar—CH2—R
Ar—Li + XCH2—R
合成：CH2=CHCH2—R
CH2=CHLi + XCH2—R
33
③ Wurtz反应
(乌兹反应)
是 RX 在金属钠存在下起的反应
34
RX + 2Na
强亲核试剂
RNa + NaX
碳链增长一倍 RNa + RX
R－R + NaX
SN 2 R R X R R X 反应历程：
11
1. 碳－碳单键的形成
碳链增长 碳链缩短
2. 碳－碳重键的形成
消除反应 偶联反应 加成反应 缩合反应
12
3. 碳环的形成
环丙烷化反应 环加成反应 分子内缩合反应 分子内取代反应
13
第一节
碳—碳单键的形成
碳链增长
碳链缩短
15
一、碳链增长的反应
1. 偶联反应 2. 加成反应 3. 缩合反应 4. 取代反应 5. 还原反应
有机铜化合物的优越性能
1.对各种基团反应的选择性（一些活泼基 团如羟基、羧基、酯基、氨基等都不与它反 应） 2.较高的立体选择性（它能保持其自身或 反应物原有的构型）
有机铜化合物分为
烃基铜、烃基铜配合物、二烃基铜锂
RCu RCu•L R2CuLi
40
二烃基铜锂最常用
R2CuLi
16
1.偶联反应
• (1)有机金属化合物与卤代烃的偶联
• (2)芳卤的偶联(Ullman反应)
• (3)三烷基硼烷的偶联 • (4)重氮化合物与芳烃的偶联
• (5)羧酸盐的电解偶联（Kolbe反应）
17
(1)有机金属化合物与卤代烃的 偶联
18
有机金属化合物
δ- δ+
R—M
有机金属化合物的反应性取决于所连接的金 属：金属的正电性越大则该有机金属试剂越 活泼。
23
对于不活泼的卤代芳烃：偶联反应需过渡金属催化
CN
Cl
+ PhMgBr
CN
MnCl2 , THF 0℃ , 30min
Ph
Br
Br
Pd(PPh3)4 + CH3MgCl Et2O , 回流
CH3 Br
24
n-C8H17 C=C H
(CH2)7CH2Br
C5H11MgBr CuCN/LiCl (cat.) THF，0~5℃
R-K > R-Na > R-Li > R-Mg > R-Al > R-Zn > R-Cu > R-Hg
0.82 0.93 0.98 1.31 1.61 1.65 1.90 2.00
金属的电负性
19
①有机镁试剂 ②有机锂试剂 ③Wurtz反应、Wurtz－Fitting反应 ④有机铜锂试剂 ⑤有机锡试剂（Stille反应） ⑥有机锌试剂（Negishi反应）
4
• 目前，有机化学反应已超过3000个，其中 广泛用于有机合成的有两百多个。
–碳骨架的构建 –官能团的引入、转换与保护 –不对称合成
5
第六章
碳骨架的构建
6
有机化合物的合成包括
分子骨架的形成 官能团的转换
1.分子骨架的形成是有机合成的核心
官能团虽然决定化合物的性质，但它是 附着在分子骨架上的，没有骨架，官能团 也就没有归宿。
H
n-C8H17 C=C H
(C13H27-n H
25
家蝇性诱剂
格氏试剂与活泼卤代烃反应的收率较好
H2C=CHCH2Br + CH3CH2MgBr CH3CH2CH2CH=CH2 + MgBr2
（94%）
26
C6H5MgBr +
Cl Cl
C 6H 5 Cl
(88%)
27
O
=
O O
MgBr +
Wurtz－Fitting反应
(乌兹—费蒂希反应)
投料：ArX、RX、Na
ArX + 2Na ArNa + RX
ArNa + NaX
Ar－R + NaX
可得正烷基苯
副产物为R-R，但易分离
38
Br
2Na + 干醚， CH3(CH2)3Br 20℃
CH2(CH2)2CH3
（62％～72％）
39
④有机铜锂试剂
I
O
O O
H 3O
O
=
O
O H
O O
(80%)
=
28
② 有机锂试剂
与有机镁化合物有着相似的反应性能
凡是有机镁化合物能够发生的反应，它都 能发生。
有机锂试剂更活泼
亲核性比格氏试剂强，大体积的烷基锂可 与有很大空间位阻、活性较小的化合物发生亲 核反应。
LiC6H5
29
强亲核性 强碱性
常用的有机锂试剂如：正丁基锂、仲丁基锂、 叔丁基锂、甲基锂等均已实现了工业化生产。
① 有机镁试剂
RMgBr
Et2 O
Mg + RX
RMgX
金属镁与有机卤化物在无水乙醚中反应制得
21
δ δ R—MgBr
+
-
碳-镁键是一个高度极化的键，碳是电负
性的，
具有亲核性
可发生加成、取代、偶联反应
22
它与一般卤代烃的偶联反应，副反应多，产率 较低，合成价值不大，只有与甲基、烯丙基或 苄基卤等活泼卤代烃反应有一定的合成价值。
R X NaX 2R R R
35
R Na
RX + 2Na
RNaHale Waihona Puke Baidu+ NaX
RNa + RX
R－R + NaX
当两个烃基不同时，可生成三种不同的烷 烃混合物，分离困难。 不适合制备碳原子为单数的烃
36
CH2 I
2N -a 2NaI
CH2C H2
37
7 7
2.在考虑分子骨架的形成时离不开官能团
因为形成分子骨架的反应是在官能团上 或是由于官能团的影响所产生的活化部位。
8
• 例如：
CH2=CH2 CH3CH2CH2CH2OH
9
10
本章讨论内容
有机分子骨架主要是由碳原子构成的
碳-碳键的形成是建立分子骨架的基础
本章主要讨论碳碳单键、碳碳不饱和 键、碳环的形成
1
• 化学的核心是合成化学
• 在迄今已知的2200多万种物质中，绝大多 数为有机合成物。
2
• 有机合成：
综合应用各类有机反应及其组合、有机合成 新方法及新技术、有机合成设计及策略以获 得目标产物的过程。
3
• 从总体上看，有机合成涉及各种各样的单 元反应，磺化、硝化、卤化、氧化、还原、 氨解、烷基化、酰化、羟基化、酯化、缩 合等。
30
RX + 2Li Ph-Br + C4H9Li
干燥、无氧 乙醚、0℃以下
R-Li + LiX Ph-Li + C4H9Br
31
CH2Li
C2H5
+ Br―CH―CH3
C2H5 CH2―CH―CH3
有机锂化合物与卤代烃的反应比格氏试剂剧烈
32
取代的芳基和烯基化合物可以这样切割分子 来合成：
合成：Ar—CH2—R
Ar—Li + XCH2—R
合成：CH2=CHCH2—R
CH2=CHLi + XCH2—R
33
③ Wurtz反应
(乌兹反应)
是 RX 在金属钠存在下起的反应
34
RX + 2Na
强亲核试剂
RNa + NaX
碳链增长一倍 RNa + RX
R－R + NaX
SN 2 R R X R R X 反应历程：
11
1. 碳－碳单键的形成
碳链增长 碳链缩短
2. 碳－碳重键的形成
消除反应 偶联反应 加成反应 缩合反应
12
3. 碳环的形成
环丙烷化反应 环加成反应 分子内缩合反应 分子内取代反应
13
第一节
碳—碳单键的形成
碳链增长
碳链缩短
15
一、碳链增长的反应
1. 偶联反应 2. 加成反应 3. 缩合反应 4. 取代反应 5. 还原反应
有机铜化合物的优越性能
1.对各种基团反应的选择性（一些活泼基 团如羟基、羧基、酯基、氨基等都不与它反 应） 2.较高的立体选择性（它能保持其自身或 反应物原有的构型）
有机铜化合物分为
烃基铜、烃基铜配合物、二烃基铜锂
RCu RCu•L R2CuLi
40
二烃基铜锂最常用
R2CuLi
16
1.偶联反应
• (1)有机金属化合物与卤代烃的偶联
• (2)芳卤的偶联(Ullman反应)
• (3)三烷基硼烷的偶联 • (4)重氮化合物与芳烃的偶联
• (5)羧酸盐的电解偶联（Kolbe反应）
17
(1)有机金属化合物与卤代烃的 偶联
18
有机金属化合物
δ- δ+
R—M
有机金属化合物的反应性取决于所连接的金 属：金属的正电性越大则该有机金属试剂越 活泼。
23
对于不活泼的卤代芳烃：偶联反应需过渡金属催化
CN
Cl
+ PhMgBr
CN
MnCl2 , THF 0℃ , 30min
Ph
Br
Br
Pd(PPh3)4 + CH3MgCl Et2O , 回流
CH3 Br
24
n-C8H17 C=C H
(CH2)7CH2Br
C5H11MgBr CuCN/LiCl (cat.) THF，0~5℃
R-K > R-Na > R-Li > R-Mg > R-Al > R-Zn > R-Cu > R-Hg
0.82 0.93 0.98 1.31 1.61 1.65 1.90 2.00
金属的电负性
19
①有机镁试剂 ②有机锂试剂 ③Wurtz反应、Wurtz－Fitting反应 ④有机铜锂试剂 ⑤有机锡试剂（Stille反应） ⑥有机锌试剂（Negishi反应）
4
• 目前，有机化学反应已超过3000个，其中 广泛用于有机合成的有两百多个。
–碳骨架的构建 –官能团的引入、转换与保护 –不对称合成
5
第六章
碳骨架的构建
6
有机化合物的合成包括
分子骨架的形成 官能团的转换
1.分子骨架的形成是有机合成的核心
官能团虽然决定化合物的性质，但它是 附着在分子骨架上的，没有骨架，官能团 也就没有归宿。
H
n-C8H17 C=C H
(C13H27-n H
25
家蝇性诱剂
格氏试剂与活泼卤代烃反应的收率较好
H2C=CHCH2Br + CH3CH2MgBr CH3CH2CH2CH=CH2 + MgBr2
（94%）
26
C6H5MgBr +
Cl Cl
C 6H 5 Cl
(88%)
27
O
=
O O
MgBr +
Wurtz－Fitting反应
(乌兹—费蒂希反应)
投料：ArX、RX、Na
ArX + 2Na ArNa + RX
ArNa + NaX
Ar－R + NaX
可得正烷基苯
副产物为R-R，但易分离
38
Br
2Na + 干醚， CH3(CH2)3Br 20℃
CH2(CH2)2CH3
（62％～72％）
39
④有机铜锂试剂
I
O
O O
H 3O
O
=
O
O H
O O
(80%)
=
28
② 有机锂试剂
与有机镁化合物有着相似的反应性能
凡是有机镁化合物能够发生的反应，它都 能发生。
有机锂试剂更活泼
亲核性比格氏试剂强，大体积的烷基锂可 与有很大空间位阻、活性较小的化合物发生亲 核反应。
LiC6H5
29
强亲核性 强碱性
常用的有机锂试剂如：正丁基锂、仲丁基锂、 叔丁基锂、甲基锂等均已实现了工业化生产。