有机合成内容

● 增长碳链或增加支链
● 碳链的减短
碳胳的形成和变化
● 碳环的合成 ● 官能团的引入
● 官能团的相互转化
1. 碳链增长的方法
*1 *2 *3 *4 *5
*6 *7 *8 *9
金属有机化合物与卤代烷的偶联反应； 金属有机化合物与羰基，氰基的加成反应； 金属有机化合物与环氧化合物的开环反应； 各类缩合反应； 炔烃，芳环，酮，酯，-二羰基化合物和-羰基 腈的烷基化和酰基化反应； 酮的双分子还原； 酯的双分子还原； 环加成反应； 烯烃的羰基化反应。
2. 合成的要求：
合成的步骤越少越好； 每步的产率越高越好； 原料越便宜越好。
二、有机合成的基本反应
化学反应是合成的基础，合成路线本来就是由一些具 体的反应，按照一定的逻辑思维组合起来的。
合成一个有机化合物要考虑的核心问题不外是三个方面：
① 合成目标化合物分子的骨架 ② 引入所需的官能团 ③ 解决好目标化合物的立体化学方面的要求
● 碳环的合成 ① 双烯合成（D-A反应） X +
△
-X
其中：X 为吸电子基，反应容易进行 ② 二元羧酸脱羧
CH2 △ （CH2） C=O n CH2 其中：n = 2，3 Cl Cl ③ 卡宾反应 C (CH3)3COK C = C + CHCl3 C—C CH2 hν C = C + CH2N2 C—C
H3 O+
R CH CH OH
2 2
3） 增加多个碳原子的反应
① R-C CH
NaNH2
R-C
CNa
R /X
R-C
C-R/
其中：R/ 为伯卤代烃 X 为Cl、Br、I
② 武慈反应 R-X + R-X
Na
R-R
其中：R/ 最好为伯烷基 X 为Cl、Br、I ③ 铜锂试剂反应 R-X
Li
CuI R /X
稀、冷KMgO4 或OsO4 H2O / H+
② H2 O / H ② H2 O / H
R R/-C-OH R// OH OH C—C
顺式产物
R-CH-CH2 O
=
OH R-CH-CH2 反式产物 OH
4. 引入羰基
① HC R-C CH + H2O CH + H2O
HgSO4 H2SO4 HgSO4 H2SO4
⑤ 霍夫曼降解反应 O
R-H
R-C-NH2
Br2 + NaOH 或 NaOBr + NaOH
R-NH2
3. 环的闭合和打开
环的闭合： 三元环： 1）丙二酸酯与1,2-二卤代烷的烷基化反应； 2）烯烃和卡宾的反应； 四元环： 1）丙二酸酯与1,3-二卤代烷的烷基化反应； 2）烯烃光二聚的反应； 五元环： 1）狄克曼关环反应； 2）1,3-偶极环加成反应； 3）丙二酸酯与1,4-二卤代烷的烷基化反应； 六元环： 1） Diels-Alder 反应； 2） 苯环的还原 反应； 3） 酯的烷基化反应； 更大的环系：1）分子内羟醛缩合反应； 2）酮醇缩合反应。 环的打开与切断碳链的手段类似。
-
-
O R-CH2C-OH
O CH3-C-CH2-R =
酸式分解
=
△
酮式分解
CH(COOC2H5)2 Na R-CH2COOH
-
+
R-X
① OH / H2O ② H+ ，△
⑧ 维荻希试剂与醛酮的反应
R//
R///
C=O + (p h)3P CH
季膦盐
-
R/ R
R//
R///
C=C
R/
R
R、 R/、R//、 R///可以为 –H、-R、-Ar、-COOR等
5. 官能团的引入与转换 ● 官能团的引入
1. 引入卤素
① -CH3
hν
-CH2Cl
-CH3
+ Cl2
Fe
Cl② -CH3
NBS
-CH2Br
NBS
③
CH3CH2CH=CH2
Cl2 500℃
CH3CHCH=CH2 Br CH3CHCH=CH2 Cl
X2 HX HBr 过氧化物 X2
④ R-CH=CH2
4. 碳架的重组；
碳架重组的反应是各种重排反应，包括： *1 Wegner-Meerwein 重排； *2 频哪醇 (Pinacol) 重排； *3 异丙苯氧化重排； *4 Beckmann 重排； *5 Favosky 重排； *6 Baeyer-Villiger 氧化重排； *7 Hofmann 重排; *8 联苯胺重排; *9 Benzilic acid重排（二苯羟乙酸重排）; *10 Claisen 重排; *11 Fries 重排; *12 Cope 重排。
有机合成
一、合成的目的和要求
所谓有机合成就是从简单易得的原料，通过一步或 多步化学反应制备出比较复杂的目标分子的过程。它也 包括将复杂的物质变为简单物质的过程。
1. 合成的目的
通过一定的反应，使原来分子中某一个或几个化学 键断裂，同时形成一个或几个新的化学键，从而使分子 发生转变或将几个小分子连接起来。
3. 引入羟基
① R-CH=CH2
H2SO4 H2 O ① (BH3)2 [H]
② H2O2 / OH
②
R-C=O R-CH-OH [O] / H（ R ） H（R/） [ H ] = LiAiH4 、NaBH4 、 H2 / Ni、Pt、Pd等 R-COOR/
[H]
③
R-CH2OH + R/OH
[ H ] = LiAiH4 、C2H5OH + Na 、 H2 / Ni、Pt、Pd等
KMnO4
O R-C-R/ =
5. 醚键的形成
① 2 ROH
H2SO4
~140℃
R-O-R
+ H2O 合成对称醚
② 威廉姆逊合成法 R-ONa + R/-X R-O-R/ + NaX 其中：R = 伯、仲、叔烷基 R/ = 伯、仲（不能为叔）烷基
③ 环醚的合成 R-CH=CH2 + HOCl
R-CH=CH2 + O2
R-CH—CH2 X X R-CH-CH3 （符合马氏规则） X R-CH2-CH2Br （违反马氏规则）
X2
⑤ R-C
CH
HX
R-C=CH X X
2. 双键或三键的形成
① R-CH-CH-R/
R-C=CH2 X
HX
X X R-C—CH X X X R-C—CH3 X
X ②
H
NaOH 乙醇
H2SO4 ~170℃
R-Li
R2CuLi
R-R/
其中：R/ 最好为伯烷基； R 一般无限制 X 为Cl、Br、I ④ 傅-克反应 烷基化： + R-X
AlCl3 （或烯、醇）
R
R ≥3 时重排产物为主
酰基化：
+ CH3CH2CH2-C-Cl
（或酸酐）
O
O C-CH2CH2CH3
AlCl3
Zn-Hg HCl
CH2CH2CH2CH3
CH3CHO O R-C-CH3 = CH3CHO O R-C-CH3 =
② CH2=CH2 + O2
PdCl2-CuCl2 PdCl2-CuCl2
R-CH=CH2 + O2 R/ ③ R-CH=C // R OH ④ R-CH-R/
① O3
② Zn / H2O
R/ R-CHO + O=C // R
● 增长碳链或增加支链：
1） 增加一个碳原子的反应
① R-MgX + HCHO
① 无水乙醚
② H2 O /
H+
H+
RCH2OH
② R-MgX + CO2
③ R-X + NaCN
① 无水乙醚 ② H2 O /
RCOOH
H2O / H+
R-CN
RCOOH CH2Cl
其中：R-X为脂肪族伯卤代烃 Y
④ + HCHO + HCl 其中：Y为供电子基 ⑤
AlCl3
或ZnCl2
Y CHO
+ CO + HCl
AlCl3
或ZnCl2
⑥
R H
C O
HCN
R H
C
OH CN
H2 O H+
α -氰 醇
H R C COOH OH
α -羟 基 酸
C8以下环酮 应用范围：醛 、甲基脂肪酮 、
2） 增加二Hale Waihona Puke Baidu碳原子的反应
R MgX + CH CH 2 2 O
R CH CH 2 2 OMgX
R-C=CHR// R/
③ 卤仿反应 O
① O3
② Zn / H2O
R-C=O + R//CHO R/
R-C-CH3 R-CHCH3 OH
④ 脱羧反应
X2 + NaOH
或 NaOX X2 + NaOH 或 NaOX
CHX3↓ + R-COONa CHX3↓ + R-COONa
X 为Cl、Br、I
△
R-COONa + NaOH（CaO）
2. 碳链缩短的方法
*1 一元羧酸的脱羧反应； *2 二元羧酸的脱羧脱水反应； *3 烯，炔，酮，芳烃侧链，-二醇和-羟基醛或酮 的氧化断裂反应； *4 甲基酮的卤仿反应； *5 酰胺的 Hofmann 降解反应； *6 Curtius 重排反应； *7 Schmidt 重排反应； *8 环加成的逆反应； *9 -二羰基化合物的酮式分解和酸式分解； *10 酯缩合的逆反应； *11 酯的热裂； *12 黄原酸酯的热裂； *13 四级铵盐的热裂 (Hofmann 消除) ； *14 氧化胺的 Cope 消除反应。
O O R ① RMgX / 无水乙醚 ① RMgX / 无水乙醚 / C / / OH R -C-X R -C-R R + + ② H2 O / H ② H2 O / H R
O O R ① RMgX / 无水乙醚 ① RMgX / 无水乙醚 / C / // / OH R -C-OR R -C-R R + + ② H2 O / H ② H2 O / H R 其中：R、R/、R// 为烷基、芳基 X 为Cl、Br = = = =
● 碳链的缩短 ① 不饱和烃的氧化
KMnO4 H+ KMnO4 H+
RCH=CHR/
RCOOH + R/COOH R-C=O + CO2 R/ RCOOH + CO2 COOH
KMnO4 H+
R-C=CH2 R/ KMnO4 R-C CH H+ CH2CH2CH3
-CH(CH3)2
-COOH
② 不饱和烃与臭氧作用
⑤ 羟醛缩合 自身缩合：
OH △
2 CH3(CH2)4CHO
交叉缩合： CHO
(CH2)3CH3 CH3(CH2)4CH=C-CHO
+ CH3-C-C(CH3)3
O
OH △
CH=CH-C-C(CH3)3
O
⑥ 格氏试剂与羰基化合物反应 O ① RMgX / 无水乙醚 R/-C-H（R//） + =
② H2 O / H
CH2COOH （CH2） n CH2COOH
④ 荻克曼缩合反应 O CH2 CH2C-OC2H5 C2H5ONa （CH2） （CH2） C=O n n -C2H5OH CH2C-OC2H5 CH O COOC2H5 CH2 ① OH （CH2） C=O 其中：n = 2，3 n ② H+ CH2 ⑤ 傅克酰基化反应 HO O O HO O C C AlCl3 Zn-Hg + O HCl C O O 多聚磷酸 SOCl2 O O Cl O C AlCl3 = = =
*4 各类缩合反应
重要的缩合反应包括： 醇醛缩合； Claisen 缩合反应； Claisen-Schmidt缩合反应（酯缩合）； Mannich 反应； Knoevenagel 反应； Darzens 反应； Reformatsky 反应； Benzoin 缩合反应(安息香缩合)； Perkin 反应； Wittig 反应； Michael 加成反应； Robinson 缩环反应
R-CH=CH-R/ + HX
R-CH-CH-R/
OH H
R-CH=CH-R/ + H2O
③ R-CH-CH-R/ X X
NaOH 乙醇
R-CH=C-R/ X
NaNH2
R-C C-R/
④ R2C=O + R/CH=P(C6H5)3
R2C=CHR/ R-CH-CH3（符合马氏规则） OH - R-CH2CH2OH（反马氏规则）
R R/ C O H H（R//）
⑦ 乙酰乙酸乙酯和丙二酸酯的反应 O O C2H5ONa CH3-C-CH2-C-OC2H5
O O CH3-C-CH-C-OC2H5 R = =
CH2(COOC2H5)2
R-CH(COOC2H5)2
=
C2H5ONa
-
=
R-X
① 浓OH, △ ② H+ ① 稀OH ② H+,
R-CH-CH2 OH Cl Ag R-CH-CH2 200~300℃ O
Ca(OH)2
R-CH-CH2 O
④ 硫酸二甲酯合成酚醚 -OH + (CH3)2SO4
-O-CH3
6. 其它一些反应
① C=O 克莱门森还原法: O Zn-Hg / R-C-R =
④ R-CH2X
⑤ 格氏试剂合成法 HCHO
H2O / OHPX3、PX5、SOCl2
RCH2OH
R-CH2OH ② H2 O / R ① RMgX / 无水乙醚 /-CH-OH R/-CHO R +
H+
① RMgX / 无水乙醚
O ① RMgX / 无水乙醚 / // R -C-R + ⑥ 二元醇的制备 C=C