官能团转换教材

官能团转换

利用有机物的化学反应实现官能团转换是制备有机化合物的基本方法。

一、转换成碳－碳双键的方法

1．醇的消除反应

C H C

OH

C C+ H2O

H2SO4

活性顺序：叔醇>仲醇>伯醇；反应遵循札依采夫规律。2．卤代烷的消除反应

C H C

X

C C+ HX

NaOH/ROH

活性顺序：叔卤代烷>仲卤代烷>伯卤代烷；反应遵循札依采夫规律。3．季铵碱的消除反应

C

H

C NR3OH C C+ NR3 + H2O

反应遵循霍夫曼规律（得到双键上取代最少的烯烃）。

二、转换成碳－碳叁键的方法

二卤代烷或卤代烯烃的消除反应

C H H C

X

X

C C+ HX

NaOR/ROH

C H C X

三、转换成碳－卤键的方法

1． 烷烃的取代反应

C

H hv

X 2C

X + HX

活性顺序：叔碳H 、烯丙式H 、苄基H > 仲碳H > 伯碳H ； Cl 2>Br 2。

反应条件：光照、高温、过氧化物。

2． 烯烃、炔烃的加成反应

C H

C X

C C

HX

C X

C X

C C

X 2

C C

HX

C C H H X X C C H X HX

C C

X 2C C X X X X

C C

X X X 2

3． 芳烃的取代反应

X 2FeX 3

X

4． 醇的取代反应

C OH

HX 或PX 3

C X

活性顺序：叔醇>仲醇>伯醇；HI>HBr>HCl 。

5． 重氮盐的取代反应

N N

X

CuX

X ：Cl 、Br ，I 取代时用KI 。

四、转换成羟基的反应

1． 卤代烷的水解反应

NaOH/H 2O

C OH

C X

活性顺序：碘代烷>溴代烷>氯代烷

2． 格氏试剂与醛、酮的加成反应

C

O (1)RMgX (2)H 2O

C OH R

由甲醛得到伯醇、由其它醛得到仲醇、由酮得到叔醇。

3． 羰基、酯基、羧基的还原反应

C

O C OH

H H 2/Ni LiAlH 4或 NaBH 4

由醛得到伯醇、由酮得到仲醇。 C R'

O

OR

CH 2OH R'H 2/Ni LiAlH 4

CH 2OH R +

C R O

OH

LiAlH 4

CH 2OH R

4． 烯烃与水的加成反应

C H

C OH C C

H 2O/H 2SO 4

按马氏规则，烯烃在酸催化下加水得不到伯醇（除乙烯外）；端基烯可以通过硼氢化反应得到伯醇。

5． 环氧乙烷及取代的环氧乙烷的开环反应

O

H 2O/H + 或OH -

R

R

OH

R OH 或

O

R

OH

(1)RMgX/(2)H 2O

6． 伯胺与亚硝酸的反应

R(Ar)NH 2

NaNO 2/HCl

R(Ar)OH

五、转换成氧桥（醚键）的反应 1． 醇的脱水反应

H 2SO 4

RCH 2OH

RCH 2OCH 2R + H 2O

2． Willianmson 缩合反应

R(Ar)ONa + R'X

R(Ar)O R' + NaX

六、转换成羰基的反应 1． 醇的氧化反应

C

O CH

OH [O]

仲醇常用KMnO 4、K 2Cr 2O 7、HNO 3等氧化剂，伯醇用CrO 3－吡啶氧化成醛。

2． 炔烃与水的加成反应

C C

H 2O

HgSO 4/H 2SO 4

C CH 2

O

3． 烯烃的臭氧化反应

C

O C C

H

(1)O 3(2)Zn/H 2O C O H

+

4． 芳环上的酰基化反应（Friedel －Crafts 酰基化反应）

RCOX 或(RCO)2O AlCl 3

R

O

5． β-羰基酸酯的分解反应

R

COOR'

O Y H 3O +

R Y

O

七、转换成羧基的反应 1． 伯醇和醛的氧化反应

RCH 2OH [O]

RCOOH RCHO

常用KMnO 4、K 2Cr 2O 7、HNO 3等氧化剂。

2． 由卤代烷的转化

R X

NaCN

R CN H 3O +

R COOH

Mg/Et 2O

R MgX

(1)CO 2(2)H 3O +

R COOH

3． 甲基酮的卤仿反应

C O

(Ar)R CH 3

NaClO

COOH

(Ar)R

4． 烷基苯的氧化反应

C H

KMnO 4

COOH

只有含α-H 的取代苯才能被氧化。