有机合成的一点体会

R1
Cl
+
Na
R.
R
—— 将芳香酰氯转化为酰胺还原 条件：①Ｐｈ－ＮＨ２ ②ＰＣｌ５ ③ＳｎＣｌ２ ④Ｈ２Ｏ，Ｈ＋ 此法不适合用于脂肪族化合物。 ● 用氰合成 —— 芳氰—芳醛（酸性条件） —— 氰与格氏试剂合成酮：芳氰—芳酮 ● 用不饱和烃加成
O
H2 O Hg2+ ,H+ CO,H2,125C
O
例一：用乙酰乙酸乙酯和
O
Br
合成
分析：这个题中，如果从产物着手，会遇到一个技巧（后文会提到） ，直接逆合成较难
OC2 H5
找到与反应物的关系。但如果分析一下反应物，都比较特征，
O
O
O
是合成中常
用试剂，我们一般利用它在两个
中间的α-H，而对于
OH
O
通常会有开环反应，用这
OC2H 5
两个反应物反应，就可以直接得到
CN
H 2/Ni
NH2
2 HCHO
N
2 HCOOH,100 ℃
３）综观全局，轻松取胜 —— 对比合成 还有一些合成利用一些特征反应， 所以我们可以从产物和反应物的变化来判断所用的合 成路线以及运用的反应。比较反应物和产物，可以明确合成的目标，增加什么减少什么，同 时联系起增加或减少我们所需要的东西所涉及的反应。 这不同于反应物做几步， 产物逆合成 几步在看有没有交点的方法， 这样几乎是没有道理的尝试。 但是把反应物和产物对比对于合 成来说是十分理智的，但是此法只适用于比较简单的合成。 例
一 ．战略篇：
1．知己知彼，百战不殆 —— 分析合成方向 这是说的合成的大方向，我们在做一个合成之前，要弄清楚我们要合成的是什么，我 们的原料是什么。搞清楚后，分析一下手头这些有机物的特性，反应物有那些特征反应，产 物的主要合成方法是什么。然后选择自己拿手的方向下手，这样才能稳操胜券。空说无评， 还是那两个例子来说吧。 １）腹中有粮，心中不慌 —— 从反应物分析 反应物具备特征的反应或者是常用的原料，而中间经过的变化绕弯比较多，从产物到 反应物的思路不直接， 可以直接利用自己熟悉反应物的特征反应合成， 再向产物的方向转变。 这样需要对反应物的反应比较熟悉，可能有一点经验主义，但是有很多时候，尤其是在题干 所给反应物特征明显时适用。 因为题干给的反应物特征很明显意味着反应物特殊， 往往给我 们从产物开始分析的思路带来难度，那我们不如将计就计，利用它给出的信息。
R'
R＇-芳基或一级烷基源自文库有机铬上的 R＇）
此反应相当于降低格式试剂的活性，使原来能与格氏试剂反应的基团如醛，酮，氰， 酯，硝基不反应。
O
O
—— 用二烷基铜锂还原：
Cl
合成
R'
低温，乙醚
低温下不与酮，酯，氰，卤代烃反应 —— 和不饱和烃：类似与付-克反应
O
R
C
O
C
AlCl3
+
Cl
low temp
O
O
R O
high pres.
R
H
+ CO + H2
CHO
4
2）羧酸 ● 用醇，醛氧化（KMnO4 , 铬酸，硝酸） ● 由有机金属化合物制备 —— 制备多一个 C 原子的羧酸 格氏试剂+CO2 再水解 —— 有机锂化合物 制备多一个原子的羧酸 ● 氰化物水解 氰化物在酸性或碱性条件下水解可以得到。所得羧酸比原化合物多一个 C，一级脂肪卤 代烃适合制备氰化物，芳香卤代烃不能制备氰化物。 ● α-烷基取代羧酸 用强碱 LiN(i-C3H7)2 夺取羧酸的α-H，使成锂盐，再用卤代烷烷基化。 3）酰卤——羧酸卤化 条件：SOCl2 或 PCl3 或 PCl5 或 PBr 5 4）酸酐 ● 羧酸钠盐+酰氯——相当于去掉 NaCl ● 羧酸失水 ● 芳烃氧化 芳烃的侧链和芳环本身都可以氧化。 萘的氧化是一个在合成中很有用的反应
O
O
，这个中间产物就已经具备了产物的雏形
1
了。 合成路线如下：
OH
OC2H5
C2H 5OH
O
OC2H5
NaOH H 2O
H+ -CO 2
O O
O
O
O
O Br
OH
PBr3
２）五间俱起，莫知其道，是谓神纪，人君之宝 —— 逆合成 但是大多数情况下，这种“摸着石头过河”的法子终究不是办法，逆合成的思路往往 比较有效。逆合成的思想可以带我们直接进入“敌方”阵营，掌握信息，可以少走弯路。
6
● 利用鳞叶立得由醣基制双键。 上文列举常见的有机化合物官能团的制备途径和要注意的问题，有的还涉及到选择性， 这样在合成时，可以从官能团着手，用可以采取的途径制取，这个对用逆合成思路尤其 重要。
二．战术篇
有了上面说的总体思路，要做好合成，还需要有很多更细一些的东西，在平时做题中 有一些体会，应该拿出来总结，这些自己的东西，往往比书上写的对于自己来说更加有用， 有一句话是“Use it three times, and it will be yours.”使用中学习是最好的学习方法，使用可 以知识变成自己的，如果是自己总结的，那么那些知识就更灵活。这样看，尽管现在有各式 各样的书籍总结，都是参考，平时做题时要多体会，效果更好。下面就大概说一下我自己觉 得的做合成的技巧。 1． 多算胜少算，此观之，胜负见矣 —— 熟悉常用的合成用试剂制备 尽管合成题个不相同，但是还是有很多常用的试剂，这些试剂的合成方法是我们应该熟 悉的，这样在要用时就可以直接拿出来了。 1) 几种α-H 有较强酸的化合物制备 —— 乙酰乙酸乙酯
3
● 用酰氯还原
O
O
——
H 合成 条件：H2 /Bd-BaSO4 ，硫-喹啉 特点：如反应物上有硝基，卤素，酯基等基团，不被还原。 如果芳环上有羟基，要酰化保护。
Cl O
O
——
H 合成 条件：+ LiAlH(OBu-t)3 特点：与氰基酯基和硝基不反应。
Cl
O
O
—— 用有机铬化合物还原
Cl
合成
C2H 5O
OC2H5
—— 氰乙酸乙酯
Cl
O OH C H OH 2 5
H2SO4
Cl
O
OC2H5
NaCN
CN
O
OC2H 5
2） 苯环上的两个小反应 —— 得到苄氯
H2 C
HCHO,HCl ZnCl2
Cl
增加一个活泼卤原子，可以进行许多取代反应 —— 得到苯甲醛
CO,HCl AlCl3,CuCl,
O
O
O
O
O
OH
O
+ NH 3
O
NH
KOH C2 H5 OH
N- K+
B r-R 二亚甲基亚酰胺
N
R
H+ or NaOH H 2 O,C2 H5 OH
+
R
N H2
O
O
O
O
OH
此反应为 SN2 反应，构型反转。 ● 用硝基化合物还原 制备芳香一级胺 条件：① 金属加酸 Ｆｅ，Ｓｎ，Ｚｎ／ＨＣｌ，ＨＡｃ，Ｈ２ ＳＯ４ 选择性：用 Ｓｎ＋ ＨＣｌ 作还原剂，可以避免还原醛 用 Ｆｅ／ Ｚｎ ＋ ＨＣｌ 作还原剂，醛还原成甲基 ②ＮａＳＨ，ＮＨ４ ＳＨ，Ｎａ２ Ｓ 等 这几种还原剂还原可以多硝基化合物可以通过控制用量来选择性还原部分硝 基。 ③催化加氢 反应在中性条件下进行，适合酸碱条件下易水解的化合物。 ● 用氰还原 ● 用醛酮还原氢化 制备一级胺 ● 霍夫曼重排 制备比原料少一个 C 的一级胺 ● 制备二级尤其是三级胺，通常的办法不能制备，除了烷基化，要连接比较长的碳链，可 以用酰化再还原置得。 9）烯烃 ● 采用四级胺盐的霍夫曼消除，可以得到不重排的烯烃。
N
例二：由
和必要试剂合成
分析：这个题的原料没有什么特点，但是产物很特征，这是一个 N,N-二甲基的三级胺,
NH 2
可以由一级胺
和 HCHO 在 HCOOH 催化下来合成, 这个一级胺与原料相比多
了一个甲基和一个胺基, 用-CN 加上去还原即可。 逆合成路线：
N
NH2
Cl
此题解法：
Cl
Cl2
hγ
KCN
+
R
O R1 O
R1 -OH
+
R OH
O
R
O
+ R2-OH
O
R2
+ R1-OH
O
R
C
N
+
R1-OH
H+
O
R1
+
NH4+
6）酰胺 ● 羧酸衍生物的氨解 ● 氰的水解（条件温和） 条件：含水 H2 SO4, HCl, NaOH 水溶液 7）氰 ● 卤代烷+氰化物 ● 氨盐或者是酰胺失水 条件：失水剂（P2 O5 , POCl3 , SOCl2 ） ，加热 8）胺 ● 氨或胺的烷基化 很少用于合成，多数生成混合物 ● 一级卤代烷制备一级胺
O
V 2O5
O
O
形成环状酸酐特别用于合成中苯环的不对称取代。 5）脂
O O
+
R
O
R 1-OH
H+
R
O
R1 O
OH
可逆，产率不高
+
R Cl
R1-OH
R O
R1
产率高
O
O
+ ClCH 2Ar
R ONa
OH R
O
Ar
不适用二级，三级卤代 烷， 适用于苯甲型卤代物
O
O
+
R OH
N N R O
5
O
O
O
O R1 O
有机合成的一点体会
陈映澈 200231040028 化学与分子科学学院 02 级化学基地班
摘要：本文从几个方面总结和归纳了有机合成中的常用思路和方法，并用例子加以说明。 关键词：合成，思路，技巧，总结 有机合成是有机化学学习中的重要部分，不夸张的说，在我看来，有机化学学习的最终 目标就是合成。坐在自习教室里想这个问题时，慢慢觉得，面对这些千奇百怪的分子，和面 对人和战场一样，静下心来是一定要保证的，否则就会全线崩溃，不等埋伏和阴谋出现就已 经败下阵来， 这一点有了保证， 还要有很多战略和战术， 战场上的战略和战术有 《孙子兵法》 ， 有《三十六计》 ，足以见得着也是一门艺术，一门学问。有机合成也是一样，当然我不敢和 那些大家相提并论，只是想把我对合成的一些浅薄理解和一点方法总结如下。
NH 2
三
：
由
NH2
及
必
要
试
剂
合
成
2
分析： 通过比较反应物和产物可以看出目标分子比反应物每一端多一个亚甲基和一个胺 基，这个正好可以利用反应物中两端的不饱和键加上-CN，加氢还原即可。 解题如下：
Br2
Br Br
NaCN
NC
CN
Ni/H2
H 2N
NH2
这三种方法最常用的是逆合成法， 但在实际选择时要根据题目的不同和自己知识掌握情况的 不同选择适合自己的方法，运用得好可以避开弯路和陷阱，取得捷径，在不知不觉中获得成 功，运用得不好往往事倍功半，弄不好还会陷入困境，磨刀不误砍柴工，选择一个好的分析 方法是十分重要的。 ２．抓住要害，有的放矢 ——有机化合物特征分析 很多人在讲起有机合成时习惯说“碳链分析” ，在英文中把碳链叫做“骨架” ，可见碳 链的重要。但是我认为在有机合成的分析中，官能团的分析往往更重要。我们要进行合成， 要改变有机化合物的结构，利用的往往是活性基团，或者是特征反应，所以反应物和产物中 的官能团往往是我们做有机合成时关注的焦点。 在上学期的有机中已经学习了双键和三键在合成中的地位，由于学得较早，使用得比 较多，基本上可以当作工具使用了，现在就把有关羰基和胺的有关反应总结一下，毕竟它们 的出现给有机合成带来了更多活跃的元素。 同时也补充一些新的有关不饱和碳键的内容。 很 多教科书上写出很多反应，这些反应应该抽象出来，并且找出反应的条件和特点，反应物， 产物的特点，方便做题时组织思路。 １）醛和酮： ● 用醇氧化： —— 二级醇—酮 条件：Ｎａ２ Ｃｒ２ Ｏ７ 与 ４０％－５０％硫酸混合液，ＣｒＯ３ 的冰醋酸溶液，ＣｒＯ３ 与吡啶络合物 —— 一级醇—醛；二级醇—酮 条件：沙瑞特试剂—铬酸（ＣｒＯ３ ） 与吡啶形成的铬酸双吡啶络合物 ，反应一般在 ＣＨ２ Ｃｌ２ ，２５℃中进行。 特点：此反应产率高，由于吡啶是碱性的，对酸中不稳定的醇是一种很好的氧化剂， 分子中有双键，三键时，氧化时不受影响。 —— 不饱和二级醇—酮 条件：ＣｒＯ３ ，稀硫酸，丙酮，１５－２０℃ 特点：双键不受影响 —— 一．二级醇—醛，酮 二环已基二亚胺（ＤＣＣ） 条件：ＤＣＣ，溶剂（ＤＭＳＯ） ，磷酸 ● 用芳香烃氧化 —— 苯甲位烃—羰基 条件：ＭｎＯ２ ，Ｈ２ ＳＯ４ ，Ｈ２ Ｏ 或 ＣｒＯ３ ，Ａｃ２ Ｏ 特点：碳链长度不变。 使用以上氧化剂时，芳环上有硝基，溴，氯等吸电子基团，芳环稳定；芳环上 有氨基，羟基等推电子基团，芳环易被氧化。 —— 卤素或 ＮＢＳ 在光和热的作用下，控制卤原子在二取代阶段，水解。
Br Br
H
O
Zn
H2 C C O
二聚
H2 C
C H2 C
O C O
O
O
乙醇
OC2H 5
这个反应的原料通过羧酸等物质的酰卤化，和α-C 上的卤化可以很容易得到。 —— 丙二酸乙二酯
Cl
O OH
Na2 CO3 H2 O,低温
Cl
O
O-Na+ NaCN
CN
O
O-Na+
O
O
C2H 5 OH H 2SO 4