成环反应精简版

较稳定的共振式
双烯体带有供电子取代基，反应活性提高
空间效应对双烯体的影响
二烯的双键必须是s-顺式构型才能参与Diels-Alder反应
S-trans
S-cis
S-trans
S-cis
凡是有利于形成s-cis构型的因素都能提高Diels-Alder反 应的活性
常见的双烯体
亲双烯体
乙烯型和乙炔型衍生物是常见的亲双烯体。 亲双烯体带有吸电子取代基有利于提高反应活性
★电环化反应
电环化反应的理论基础
Woodward-Hoffmann 规则
4n体系的分子轨道
注意： 基态： HOMO LUMO
Woodward-Hoffmann 规则: 4n电子体系加热顺旋、光照对旋
4n+2体系的分子轨道
注意： 基态： HOMO
LUMO
Woodward-Hoffmann 规则: 4n+2电子体系加热对旋、光照顺旋
成环策略
A.有环体系的修饰
B.非环体系的环化
★单边环化
★双边环化或多边环化
第一节 单边环化（分子内反应）
由于分子内反应引起的熵减比相应的分子间 反应小，因此，分子内反应通常比相应的分子间 反应容易进行 制约分子内反应的因素： A.环的张力
环的大小（n） 3 环化速率
4
5
6
1.7
7
0.03
10
10-8
1，3-二羰基化合物和a-卤代羰基化合物在碱性条件下作用
合成实例
合成实例
2、吡咯类化合物的合成
A.1，4-二羰基化合物和氨或伯胺作用
合成实例
B. a-氨基酮和酮缩合
a-氨基酮与含有活泼亚甲基的酮进行缩合反应，得到吡咯类 化合物。
吡咯合成实例分析
吡咯合成实例分析
3、吲哚类化合物的合成
吲哚及其相关物，是杂环化学中非常重要的研究领域。 吲哚单元存在于很多天然产物结构中，是具有众多药理活性 的生物碱。
分子内反应成环
通过分子内亲电-亲核中心相互作用形成碳环， 是合成环状化合物的常规方法。
一些分子内反应成环的例子
合成：
一些分子内反应成环的例子
一些分子内反应成环的例子
一些分子内反应成环的例子
第二节：双边环化
★Diels-Alder反应 Diels-Alder反 应是共轭二烯同 烯类或炔类生成 环己烯类衍生物 的反应，是最重 要的六元环合成 方法。
植物生长调节剂
Fischer合成法
将醛或酮的苯腙与酸性催化剂，如BF3,ZnCl2等加热， 可用来合成吲哚类化合物
Madelung合成法
邻酰胺基甲苯碱性条件下，加热环合，可以制备吲哚衍生物
Bischler合成法
a-羟基或a-氯代酮在酸催化下，同芳香胺反应得到吲哚
Reissert合成法
电环化反应在有机合成中的应用
电环化反应在有机合成中的应用
电环化反应在有机合成中的应用
全顺式环癸五烯的电环化反应：
H H H
hv
H H
H
加热时生成对 旋关环产物顺9,10-二氢萘
光照时生成顺 旋关环产物反9,10-二氢萘
★卡宾对烯烃的加成
卡宾的结构
卡宾的产生
卡宾对烯烃的加成反应
Simmon-Smith反应
Diels-Alder反应的机理
分子轨道对称性守恒原理认为：双烯体的HOMO 与亲双烯体LUMO相位相符；亲双烯体的HOMO 与双烯体的LUMO相位相符。因此，它们以同面 方式加成，新键的形成和原有p键的衰减协同进行。
电子效应对Diels-Alder反应的影响
双烯体电子密度越大，亲双烯体电子密度越小， D-A反应越容易发生；反之亦然。
endo加成
exo加成
其它因素对Diels-Alder反应选 择性的影响
取代基、溶剂对Diels-Alder反应中内型加成和外 型加成的比例也有影响
X H CH3 C2H5 Ph
endo 75 35 0 60
exo 25 65 100 40
双烯体
双烯体反应活性一般受取代基的电子效应和空间 效应的影响 ★电子效应
主要产物
Diels-Alder反应的内型规则
Diels-Alder反应中双烯体的相对构型也保持不变
反 反
内型规则说明反 应过程是协同的
反 顺
内型异构体和外型异构体的相互转变
内型异构体和外型异构体的相互转变
endo加成产物
exo加成产物
内型规则的解释
内型Diels-Alder加成过渡态中HOMO-LUMO 的相互作用
较稳定的共振式
Diels-Alder反应的立体选择性
Diels-Alder反应是立体专一性反应，生成的产 物中，双烯体和亲双烯体构型保持不变
Diels-Alder反应的内型规则
Alder “内型规则”
endo加成产物 主要产物
exo加成产物
内型加成和外型加成的确认
endo加成产物
exo加成产物
相对速率
常见的亲双烯体
逆Diels-Alder反应
Diels-Alder反应式可逆的，在合成上也有很重要 的应用。
逆Diels-Alder反应
Diels-Alder反应在有机合成中 的应用
Diels-Alder反应在有机合成中 的应用
Diels-Alder反应在有机合成中 的应用
Diels-Alder反应在有机合成中 的应用
Diels-Alder反应在有机合成中 的应用
杂原子参与的Diels-Alder反应
SO2Ph R N R R R SO2Ph N endo Boat TS R R R OR R SO2Ph N OR R R R R
R R R RO
氮杂Diels-Alder反应
常用的Lewis酸：
氮杂Diels-Alder反应合成四氢喹啉
Simmon-Smith反应
扩环反应在合成中的应用
卡宾及类卡宾反应的应用
第三节 杂环化合物的合成
含一个杂原子的杂环化合物
含多个杂原子的杂环化合物
一、含一个杂原子的五员杂环
1、呋喃类的合成
A.1,4-二羰基化合物为原料 脱水剂：硫酸、氯化锌、乙酸酐或五氧化二磷
合成实例
B.a-卤代羰基化合物为原料
15
10-4
0.12 0.002 100
制约分子内反应的因素
B.分子的几何构型 分子的几何结构制约着分子中反应中心 原子能否有效的进行轨道的交盖 C.同时形成双反应中心的要求 反应获得成功的先决条件是：形成一个反应 活性中心所用的试剂和条件不能影响和破坏另一 反应中心
D.竞争性分子间反应
综合上述因素，成环的难易为： 5>3；6>4,7,8,9