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高等有机化学高等有机化学编 辑：潘 忠 稳主 讲：潘 忠 稳安徽大学化学化工学院二 一一 年二月E-mail：Tel:[phone]第1页第一章第一章 有机反应活泼中间体有机反应活泼中间体 及在合成上应用及在合成上应用 第一节：卡宾（碳烯）（第一节：卡宾（碳烯）（Carbene）第二节：第二节：乃春乃春第三节：自由基第三节：自由基第四节：碳正离子第四节：碳正离子 第五节、碳负离子（第五节、碳负离子（Carbenion）（活泼亚甲基）（活泼亚甲基 化合物）和叶立德化合物）和叶立德第2页第二章第二章 官能团选择性互变官能团选择性互变 第一节第一节 还原反应还原反应 第二节第二节 氧化反应氧化反应第3页第三章第三章 官能团保护官能团保护 第一节：第一节：羟基保护（醇、酚羟基保护）羟基保护（醇、酚羟基保护）第二节：烯键保护第二节：烯键保护第三节：羰基保护（用醇保护）第三节：羰基保护（用醇保护）第四节：羧基保护酯化第四节：羧基保护酯化第五节：胺基保护酰化或成盐第五节：胺基保护酰化或成盐 第4页第四章第四章 元素有机化合物元素有机化合物第一节：有机镁化合物第一节：有机镁化合物第二节：有机锂化合物第二节：有机锂化合物第三节：有机锌化合物第三节：有机锌化合物第四节：有机磷化合物第四节：有机磷化合物第五节、有机砷化合物第五节、有机砷化合物第六节：有机硅化合物第六节：有机硅化合物第七节：有机锆化合物第七节：有机锆化合物第5页第五章第五章 重排反应重排反应第一节第一节、缺电子重排、缺电子重排第二节、第二节、富电子重排富电子重排第三节、芳环上重排第三节、芳环上重排第6页第六章：不对称合成（手性合成）第六章：不对称合成（手性合成）第一节、取得旋光活性物质普通方法第一节、取得旋光活性物质普通方法第二节、使用手性底物和试剂进行不对称合成第二节、使用手性底物和试剂进行不对称合成第三节、不对称诱导反应第三节、不对称诱导反应第四节、不对称催化反应第四节、不对称催化反应第7页第七章第七章 有机化合物逆合成有机化合物逆合成 路路 线线 设计设计第8页高等有机化学绪论高等有机化学绪论一、有机化学与有机化合物一、有机化学与有机化合物 （一）立体有机化学（一）立体有机化学（Stereochemistry）（二）物理有机化学（二）物理有机化学（Physical Organic Chemistry）（三）有机合成化学（三）有机合成化学（Organic Synthesis Chemistry）（四）有机分析化学（四）有机分析化学（Organic Analytical Chemistry）（五）（五）天然产物化学（天然产物化学（Chemistry of Natural Products）（六）生物有机化学（六）生物有机化学（Bioorganic Chemistry）（七）元素和金属有机化学（七）元素和金属有机化学（Element and Metal Organic Compounds Chemistry）（八）有机化学中一些主要应用研究（八）有机化学中一些主要应用研究（1）精细化工）精细化工（2）有机光电材料）有机光电材料 第9页二、高等有机化学二、高等有机化学1、高等有机化学（高等有机化学（Advanced Organic Chemistry）是基础有）是基础有 机化学深化和提升。机化学深化和提升。2、有机化学结构与性能关系是高等有机化学基本研究内有机化学结构与性能关系是高等有机化学基本研究内 容之一容之一。3、对于有机化合物结构研究，高等有机化学主要以物理测、对于有机化合物结构研究，高等有机化学主要以物理测 试方法为主试方法为主。第10页三、高等有机化学发展三、高等有机化学发展1、由宏观观察向微观观察发展、由宏观观察向微观观察发展2、由静态立体化学向动态立体化学发展、由静态立体化学向动态立体化学发展3、量子化学应用、量子化学应用4、研究由简单体系向复杂体系延伸、研究由简单体系向复杂体系延伸第11页高等有机化学高等有机化学p1、汪秋安编著高等有机化学化学工业出版社p2、梁世懿、成本诚编高等有机化学p3、Carey F.A.,&Sundberg.R.J.Advanced Organicp Chemistry（A、B卷）p4、凯里、森德伯格合著高等有机化学（A、B卷）,夏 p 知中译p5、陈乐培、董玉环等编著中级有机化学中国环境科学出版社，1版p6、洪琳编有机反应活性中间体高等教育出版社1999.6第一版p7、斯图尔特.沃伦著有机合成切断法探讨丁新腾译，上海科学技术文件出版社1986年1月第一版 p8、黄宪、吴世晖、徐汉生有机合成（上、下）p p 参考文件：参考文件：第12页第一章第一章 有机反应活泼中间体及在合成上应用有机反应活泼中间体及在合成上应用 在有机反应中，经常出现活泼中间体是卡宾、乃春、自由基、碳正离子、在有机反应中，经常出现活泼中间体是卡宾、乃春、自由基、碳正离子、碳负离子（包含苯炔、叶立德）碳负离子（包含苯炔、叶立德）碳正离子碳正离子 自由基自由基 碳负离子碳负离子 卡宾卡宾 乃春乃春 第13页第一节：卡宾（碳烯（第一节：卡宾（碳烯（CarbeneCarbene）卡宾是指电中性含二价碳化合物，如：卡宾是指电中性含二价碳化合物，如：（1,2二卡宾）二卡宾）第14页一、卡宾结构与形成一、卡宾结构与形成 卡宾有二种结构：单线态：碳原子为卡宾有二种结构：单线态：碳原子为SP2杂化，一对杂化，一对电子在电子在SP2杂化轨道上，能量高，能衰变为能量低三线态杂化轨道上，能量高，能衰变为能量低三线态卡宾。三线态卡宾：碳原子为卡宾。三线态卡宾：碳原子为SP杂化，有二个杂化，有二个P空轨道，空轨道，并相互直，每个并相互直，每个P轨道上有一个电子，且自旋方向相同。轨道上有一个电子，且自旋方向相同。第15页SP2杂化杂化 ，单线态，单线态 SP杂化，线性结构，三线态杂化，线性结构，三线态 1 1、双键化合物分解、双键化合物分解（烯酮、重氮化合物分解）（烯酮、重氮化合物分解）第16页2 2 消除反应得到消除反应得到三氯乙酸钠在非质子溶剂如三氯乙酸钠在非质子溶剂如1，2二甲氧基乙烷中回流脱羧如：二甲氧基乙烷中回流脱羧如：第17页二二 卡宾反应（强亲电试剂）卡宾反应（强亲电试剂）1 1、插入反应、插入反应 插入反应在卡宾中较普遍存在，但在卤代卡宾中没有这类反应，因插入反应在卡宾中较普遍存在，但在卤代卡宾中没有这类反应，因为卤代卡宾活性比卡宾低。其反应活性次序为为卤代卡宾活性比卡宾低。其反应活性次序为：:CH2:CHCl:CCl2:CBr2:CF2（X=H,Cl,O,N，etc.），碳碳键不能插入），碳碳键不能插入第18页第19页2 2、加成反应、加成反应 2.12.1、对碳碳双键加成、对碳碳双键加成（协同反应，形成三元环）（协同反应，形成三元环）第20页 单线态卡宾对双键加成保持立体专一性，而三线态卡单线态卡宾对双键加成保持立体专一性，而三线态卡宾则不能，普通在液相中得到是单线态卡宾，假如在溶液宾则不能，普通在液相中得到是单线态卡宾，假如在溶液中加入中加入C6F6稀释，则主要得到三线态卡宾，在气相条件稀释，则主要得到三线态卡宾，在气相条件下，光照，假如有惰性气体如氩气存在下，得到卡宾以三下，光照，假如有惰性气体如氩气存在下，得到卡宾以三线态为主。若加入线态为主。若加入O2等双自由基试剂，它们和三线态卡等双自由基试剂，它们和三线态卡宾结合，留下是单线态卡宾。宾结合，留下是单线态卡宾。第21页（顺加成）（顺加成）例例：（主产物，加成）（主产物，加成）（副产物，插入）（副产物，插入）第22页例：例：烯丙基卡宾分子内加成烯丙基卡宾分子内加成 双环丁烷双环丁烷 例：第23页（单线态）（单线态）（协同加成）（协同加成）（构型保持，顺式）（构型保持，顺式）（构型翻转，反式）（构型翻转，反式）第24页2.2 2.2 对羰基加成对羰基加成第25页3 3、重排反应：、重排反应：WolffWolff重排反应重排反应机理：机理：第26页4 4、在合成上应用、在合成上应用例：拟除虫菊酯合成例：拟除虫菊酯合成例：例：第27页第二节第二节 乃春乃春(Nitrenes(Nitrenes)一、乃春结构与形成一、乃春结构与形成 乃春与卡宾相同，是一个含氮活性中间体，指电中性一价氮化乃春与卡宾相同，是一个含氮活性中间体，指电中性一价氮化合物。从结构上看，也分为单线态和双线态。合物。从结构上看，也分为单线态和双线态。乃春可由各种有机叠氮化合物经光或热分解脱氮气而产生。乃春可由各种有机叠氮化合物经光或热分解脱氮气而产生。1 1、烷基和芳基乃春产生、烷基和芳基乃春产生第28页2 2、由叠氮基甲酸酯（、由叠氮基甲酸酯（azidoformatesazidoformates）分解）分解 其制备过程为：采取酰氯与叠氮钠反应制得。如：其制备过程为：采取酰氯与叠氮钠反应制得。如：（氯甲酸乙酯）（氯甲酸乙酯）（叠氮基甲酸酯）叠氮基甲酸酯）第29页3 3、消除反应、消除反应 烷氧羰酰乃春由烷氧羰酰乃春由N（对硝基苯磺酰氧基）胺基甲酸酯在碱存在下消（对硝基苯磺酰氧基）胺基甲酸酯在碱存在下消除反应得到：除反应得到：烷氧基羰酰乃春烷氧基羰酰乃春二、乃春反应二、乃春反应主要反应有：得氢、插入、环化、二聚、重排等主要反应有：得氢、插入、环化、二聚、重排等。1.1.得氢反应：得氢反应：ArN:+2RH-ArNH2 +R-R第30页2.2.插入反应：插入反应：（主产物）（伯：仲：叔主产物）（伯：仲：叔1：10：30）3.3.环化反应环化反应 单线态乃春为协同反应，烯烃顺反构型保持，而三线态乃春为双自由基，单线态乃春为协同反应，烯烃顺反构型保持，而三线态乃春为双自由基，反应为分步进行，因为反应为分步进行，因为键旋转，产物为顺反异构体混合物：键旋转，产物为顺反异构体混合物：第31页4.4.二聚反应：二聚反应：5.5.重排反应：重排反应：乃春相关重排反应有霍夫曼重排、洛森重排、克蒂斯重排反应乃春相关重排反应有霍夫曼重排、洛森重排、克蒂斯重排反应。第32页5.1 5.1 霍夫曼（霍夫曼（HoffmannHoffmann）重排）重排酰胺在次卤酸钠碱溶液中，重排生成第一胺反应，反应历程酰胺在次卤酸钠碱溶液中，重排生成第一胺反应，反应历程：5.25.2、洛森（、洛森（lossenlossen）重排：）重排：异羟肟酸及其乙酰基衍生物有强碱作用下，得到第一胺重排反应异羟肟酸及其乙酰基衍生物有强碱作用下，得到第一胺重排反应：第33页5.35.3、克蒂斯（、克蒂斯（CurtisCurtis）重排反应）重排反应 酰基叠氮化物热分解得到酰基乃春，再重排得到异氰酰基叠氮化物热分解得到酰基乃春，再重排得到异氰酸酯反应酸酯反应：第34页一个含有杀虫活性氨基甲酸酯化合物过程以下一个含有杀虫活性氨基甲酸酯化合物过程以下：第35页 乃春在芳环邻位是不饱和支链时，极易环化成五元环，这一乃春在芳环邻位是不饱和支链时，极易环化成五元环，这一性质对杂环合成含有主要意义：性质对杂环合成含有主要意义：第三节：自由基第三节：自由基 自由基是共价键发生均裂，每个碎片各保留一个电子，是带自由基是共价键发生均裂，每个碎片各保留一个电子，是带单电子三价碳化合物单电子三价碳化合物。第36页一、自由基结构和形成一、自由基结构和形成 1 1、自由基结构：、自由基结构：甲基自由基、含共轭结构自由基是甲基自由基、含共轭结构自由基是SP2杂化。平面型结构，自由电子在杂化。平面型结构，自由电子在空空P轨道上，叔丁基自由基是角锥型，为轨道上，叔丁基自由基是角锥型，为SP3构型，其反转能量很低，普通约构型，其反转能量很低，普通约2.5cal/mol，其反转经平面型，其反转经平面型SP2构型。当这种反转速度没有反应速度快构型。当这种反转速度没有反应速度快时，产物有旋光性；反之，得到外消旋产物时，产物有旋光性；反之，得到外消旋产物。=1.45 外消旋产物外消旋产物 第37页2 2、自由基稳定性：、自由基稳定性：若自由基中电子能与若自由基中电子能与电子形成电子形成P-共轭体系，这么自由共轭体系，这么自由基较稳定：基较稳定：第38页3 3、自由基形成、自由基形成 (1)热均裂反应热均裂反应 有机过氧化物或有机偶氮化合物在加热时均裂形成自由基，常作有机过氧化物或有机偶氮化合物在加热时均裂形成自由基，常作为自由基反应引发剂，如：为自由基反应引发剂，如：（过氧化苯甲酰）、（过氧化苯甲酰）、PBO（偶氮二异丁氰）（偶氮二异丁氰）第39页(2)(2)辐射均裂反应：辐射均裂反应：共价键化合物，在紫外光共价键化合物，在紫外光X-射线、射线、射线辐射下，引发键均裂。如射线辐射下，引发键均裂。如：有机汞化合物光分解如：有机汞化合物光分解如：第40页(3)(3)单电子转移氧化还原反应单电子转移氧化还原反应 可变价无机离子如：可变价无机离子如：Cu、Fe、Co等因为他们得到或失去一个电等因为他们得到或失去一个电子而生成自由基如子而生成自由基如：过氧化叔丁醇过氧化叔丁醇第41页二、自由基反应二、自由基反应 1、链反应机理、链反应机理 链引发：链引发：链增加：链增加：链终止：链终止：第42页2 2、烃卤代反应、烃卤代反应 卤代反应通常指烃氯化和溴化。而氟代反应太激烈，碘代反应速度慢卤代反应通常指烃氯化和溴化。而氟代反应太激烈，碘代反应速度慢且不能进行到底。惯用原料是氯气、溴素。但有时使用其替换物反应更温且不能进行到底。惯用原料是氯气、溴素。但有时使用其替换物反应更温和，而且副反应少，收率高。和，而且副反应少，收率高。烯丙基或苄基卤化物常采取烯丙基或苄基卤化物常采取NBS、NCS、Me3COCl（次氯酸叔丁酯）（次氯酸叔丁酯）作卤化试剂，它们是一个温和卤化试剂、均只发生作卤化试剂，它们是一个温和卤化试剂、均只发生氢取代反应不发生氢取代反应不发生烯烃加成反应。烯烃加成反应。（N-溴代（氯代）丁二酰亚胺）溴代（氯代）丁二酰亚胺）第43页3 3、自由基加成反应、自由基加成反应 在四种卤化氢中，只有溴化氢与烯烃加成能按自由基历程进行，即加在四种卤化氢中，只有溴化氢与烯烃加成能按自由基历程进行，即加成产物不符合马科尼科夫规律。经研究发觉，在黑暗、无过氧化物存成产物不符合马科尼科夫规律。经研究发觉，在黑暗、无过氧化物存在下，与溴化氢加成符合马氏规则。若在空气中暴露或光照下与溴化在下，与溴化氢加成符合马氏规则。若在空气中暴露或光照下与溴化氢所起加成反应是不符合马氏规则产物。氢所起加成反应是不符合马氏规则产物。（1,3二溴丙烷，反马氏产物）自由基历程：自由基历程：第44页为何仅仅为何仅仅HBr含有过氧化物效应？这是因为在链式反应中，链传含有过氧化物效应？这是因为在链式反应中，链传递两步反应必须是放热反应，不然，链传递将发生困难递两步反应必须是放热反应，不然，链传递将发生困难。第45页表：卤化氢链传递反应焓变：表：卤化氢链传递反应焓变：H(KJ/mol)HF 222 151 HCl 75 17 HBr 21 50 HI 50 117 除除HBr能和烯烃发生自由基加成外，羧酸衍生物，尤其是含活泼氢羧能和烯烃发生自由基加成外，羧酸衍生物，尤其是含活泼氢羧酸衍生物如：丙二酸二乙酯、乙酰乙酸乙酯、氯乙酸乙酯等酸衍生物如：丙二酸二乙酯、乙酰乙酸乙酯、氯乙酸乙酯等，也能和烯，也能和烯烃发生自由基加成，如：烃发生自由基加成，如：第46页例例：杀虫剂毒死蜱合成：第47页4 4、自氧化反应、自氧化反应 分子氧对有机物进行氧化反应称之为自氧化反应。自氧化反应分子氧对有机物进行氧化反应称之为自氧化反应。自氧化反应含有主要实际意义，如油漆干燥、橡胶老化、暴露空气中食物变质等含有主要实际意义，如油漆干燥、橡胶老化、暴露空气中食物变质等都与自氧化反应相关。为阻止有机物因自氧化反应而遭破坏。常加入都与自氧化反应相关。为阻止有机物因自氧化反应而遭破坏。常加入阻止氧化反应物质如对苯二酚抗氧化剂。阻止氧化反应物质如对苯二酚抗氧化剂。如苯甲醛很易被空气氧化成苯甲酸，如加入如苯甲醛很易被空气氧化成苯甲酸，如加入0.001对苯二酚就对苯二酚就可阻止反应发生：可阻止反应发生：第48页再如：再如：第49页机理以下：机理以下：第50页第51页5 5、自由基重排反应、自由基重排反应自由基重排反应没有碳正离子那样普遍，但在一些情况下自由基确实发生自由基重排反应没有碳正离子那样普遍，但在一些情况下自由基确实发生了重排。了重排。例：例：例：(重排产物重排产物)第52页例：例：例：例：第53页第四节第四节 碳正离子碳正离子 一、碳正离子结构及稳定性一、碳正离子结构及稳定性1、经典碳正离子：、经典碳正离子：结构可用经典结构可用经典lewis式表示碳正离子式表示碳正离子 碳正离子中心原子普通为碳正离子中心原子普通为SP2杂化，杂化，P轨道为空轨道。轨道为空轨道。碳正离子稳定性次序为：叔碳碳正离子稳定性次序为：叔碳仲碳仲碳伯碳伯碳 能产生能产生P共轭碳正离子较稳定。共轭碳正离子较稳定。几个稳定正碳离子：几个稳定正碳离子：第54页第55页二、非经典碳正离子二、非经典碳正离子 非经典碳正离子不能用非经典碳正离子不能用Lewis结构式来表示结构式来表示 1 1、烯丙基型非经典碳正离子、烯丙基型非经典碳正离子（碳碳双键作为邻基参加）（碳碳双键作为邻基参加）反式反式7原冰片烯基对甲苯磺酸酯原冰片烯基对甲苯磺酸酯 （反式，构型保持）（反式，构型保持）反式速度是顺式反式速度是顺式107倍，而顺式不但速度慢，而且得到依然是反式产物。倍，而顺式不但速度慢，而且得到依然是反式产物。反式碳碳双键能够形成反式碳碳双键能够形成32非经典碳正离子，所以反式速度快非经典碳正离子，所以反式速度快 顺式顺式7原冰片烯基对甲苯磺酸酯原冰片烯基对甲苯磺酸酯 第56页2 2、螺环形碳正离子、螺环形碳正离子以下化合物水解产物极难用经典碳正离子加以解释以下化合物水解产物极难用经典碳正离子加以解释 85 第57页二、碳正离子反应二、碳正离子反应1 1、亲核取代反应、亲核取代反应 SN1历程：正碳离子历程，构型消旋化，历程：正碳离子历程，构型消旋化，SN2历程，分子过渡态，构型翻转。历程，分子过渡态，构型翻转。离子对历程：将两极端历程融合为一个历程加以解释：实离子对历程：将两极端历程融合为一个历程加以解释：实际过程为际过程为SN1、SN2历程都不一样程度存在。历程都不一样程度存在。第58页2 2、重排反应、重排反应第59页3 3、消除反应消除反应 在亲核取代反应同时，常伴有消除反应，尤其是叔卤代烃。如：在亲核取代反应同时，常伴有消除反应，尤其是叔卤代烃。如：当当XNR3时，几乎全为消除产物。时，几乎全为消除产物。霍夫曼和扎依采夫消除：霍夫曼和扎依采夫消除：扎依采夫消除规律：普通情况下，仲、叔卤代烃扎依采夫消除规律：普通情况下，仲、叔卤代烃消除得到主产物为碳碳双键上消除得到主产物为碳碳双键上 烷烷基最多烯烃基最多烯烃。第60页霍夫曼消除规律：霍夫曼消除规律：从季胺碱或锍碱加热消除得到主产物为双键烷基最少烯烃。从季胺碱或锍碱加热消除得到主产物为双键烷基最少烯烃。第61页4 4、烯烃亲电加成反应、烯烃亲电加成反应 HX对烯烃加成，在普通情况下，对烯烃加成，在普通情况下，HX分子中质子与碳碳双键上分子中质子与碳碳双键上电子结合形成最稳定碳正离子，这就是马尔尼可夫规则。电子结合形成最稳定碳正离子，这就是马尔尼可夫规则。若在自由基引发剂（有氧或少许过氧化物）情况下，若在自由基引发剂（有氧或少许过氧化物）情况下，溴溴化氢化氢加成是反马氏加成加成是反马氏加成：第62页5 5、芳香族亲电取代反应、芳香族亲电取代反应如：硝化、磺化反应、如：硝化、磺化反应、FC反应：反应：R+、RCO+、卤化（、卤化（Cl2、Br2）等。）等。第63页第五节第五节 碳负离子（碳负离子（CarbenionCarbenion）（活泼亚甲基）和叶立德）（活泼亚甲基）和叶立德1 1、碳负离子结构与稳定性、碳负离子结构与稳定性 普通碳负离子与相邻基团易形成共轭大普通碳负离子与相邻基团易形成共轭大键时，结构稳定，取键时，结构稳定，取SP2杂化平杂化平面构型，而简单碳负离子类似于氨或胺结构，取面构型，而简单碳负离子类似于氨或胺结构，取SP3杂化锥型结构。但能自杂化锥型结构。但能自动翻转到达平衡。动翻转到达平衡。稳定性：稳定性：(1)p或或 共轭效应共轭效应在碳负离子所连在碳负离子所连碳原子上如有不饱和键，可使其碳原子上如有不饱和键，可使其稳定，如 第64页（2 2）S S成份效应成份效应 碳负离子稳定性随碳负离子稳定性随S成份增加而增加如：成份增加而增加如：（3 3）、诱导效应）、诱导效应 当碳原子连有吸电子基团是，碳负离子稳定性增加。如当碳原子连有吸电子基团是，碳负离子稳定性增加。如：（4 4）芳香性）芳香性共平面环状烯烃负离子共平面环状烯烃负离子电子数符合电子数符合4n2时，负离子有芳香性，稳定时，负离子有芳香性，稳定第65页2 2、碳负离子反应、碳负离子反应 2.12.1、饱和碳原子上亲核取代反应、饱和碳原子上亲核取代反应 丙二酸二乙酯、乙酰乙酸乙酯和类似丙二酸二乙酯、乙酰乙酸乙酯和类似二羰基化合物（二羰基化合物（1，3二羰基化二羰基化合物）烷基化反应，在有机合成上非常主要。合物）烷基化反应，在有机合成上非常主要。第66页例：巴比妥酸巴比妥酸第67页例：例：（杜冷丁）第68页2.22.2、羰基、羰基位取代反应烯胺（位取代反应烯胺（EnamineEnamine）烯胺结构中，因为烯胺结构中，因为N N孤对电子孤对电子P-P-共轭结果，使得原来羰基共轭结果，使得原来羰基“”“”碳电负性增大，亲核性增强。同时，因为烯胺很轻易水解成羰基化合物，因而碳电负性增大，亲核性增强。同时，因为烯胺很轻易水解成羰基化合物，因而在有机合成上有着非常广泛用途。在有机合成上有着非常广泛用途。例：例：例：例：例：例：（吗啉）（吗啉）制备制备：采取羰基化合物在酸催化下脱水反应得到：采取羰基化合物在酸催化下脱水反应得到：第69页2.3 2.3 烯胺反应及在有机合成中应用（羰基烯胺反应及在有机合成中应用（羰基位活化）：位活化）：（1 1）烃化：）烃化：（席夫碱（席夫碱）例：例：（2 2）酰基化反应：）酰基化反应：第70页（3 3）迈克加成反应）迈克加成反应（提升迈克加成反应活性）（烃基化反应）（提升迈克加成反应活性）（烃基化反应）例：例：例：例：第71页2.32.3、法伏尔斯基（、法伏尔斯基（FavorskiiFavorskii）重排反应）重排反应 卤代酮在强碱条件下，重排成羧酸或酯反应。卤代酮在强碱条件下，重排成羧酸或酯反应。历程：历程：若用若用OH替换替换CH3O，产物为羧酸，如：，产物为羧酸，如：第72页 当当卤代酮卤代酮，位无酸性氢时，在醇、碱作用下，也可位无酸性氢时，在醇、碱作用下，也可重排重排，称似法沃斯基重排：称似法沃斯基重排：历程：历程：比如：比如：第73页2.42.4、迈克尔（、迈克尔（MichaelMichael）加成反应）加成反应 碳负离子中间体对碳负离子中间体对，不饱和醛酮不饱和醛酮1,4加成反应加成反应:例：例：例：例：第74页 通惯用胺甲基化反应来制备通惯用胺甲基化反应来制备，不饱和醛酮，作为迈克不饱和醛酮，作为迈克尔反应原料，称之为迈尼丝碱（尔反应原料，称之为迈尼丝碱（Mannich）。如：）。如：（制成季胺盐更轻易发生消除反应）（制成季胺盐更轻易发生消除反应）迈尼丝碱（迈尼丝碱（Mannich）第75页例：例：第76页例：例：色胺酸合成以下色胺酸合成以下（色氨酸）（色氨酸）吲跺 第77页2.5 2.5 羟醛缩合反应羟醛缩合反应 在碱性催化下，含有在碱性催化下，含有氢醛酮能够与另一个分子醛酮羰基加成而得到氢醛酮能够与另一个分子醛酮羰基加成而得到羟基醛酮反应称羟醛缩合反应。羟基醛酮反应称羟醛缩合反应。（有顺反异构，但反式（有顺反异构，但反式E为主）为主）（多巴胺）（多巴胺）扩展到含活性氢化合物扩展到含活性氢化合物 第78页 如若其中一个分子没有如若其中一个分子没有氢，不一样醛酮之间缩合称之为氢，不一样醛酮之间缩合称之为克莱森施米特缩合反应（克莱森施米特缩合反应（ClaisenSchmidt）缩合）缩合 含活泼亚甲基化合物在胺或氨（仲胺）催化下发生与醛酮缩含活泼亚甲基化合物在胺或氨（仲胺）催化下发生与醛酮缩合称之为克诺芬盖尔缩合（合称之为克诺芬盖尔缩合（Knoevenagel）如）如:第79页例：例：例：例：若改为丁二酸二乙酯，在强碱催化下与醛酮或酮羟醛缩合称若改为丁二酸二乙酯，在强碱催化下与醛酮或酮羟醛缩合称之为斯托布（之为斯托布（Stobbe）反应）反应：第80页 在强碱存在下，在强碱存在下，卤代酸酯与醛酮缩合得到卤代酸酯与醛酮缩合得到，环氧环氧化酯称之为达森反应（化酯称之为达森反应（Darzen,s）,机理以下：机理以下：例例:例:（香料）（甲基壬基乙醛）（香料）（甲基壬基乙醛）第81页例：例：第82页在强碱存在下，含活泼氢酯与酯缩合称之为克莱森酯缩合反应在强碱存在下，含活泼氢酯与酯缩合称之为克莱森酯缩合反应：例：例：若克莱酯缩合发生在分子内称之为迪克曼酯缩合（若克莱酯缩合发生在分子内称之为迪克曼酯缩合（Dieckmann）如）如:第83页例：例：例：例：例：例：第84页例：例：酸酐在同一个酸钠或钾盐存在下，产生碳负离子，再与芳醛反应，产生羟酸酐在同一个酸钠或钾盐存在下，产生碳负离子，再与芳醛反应，产生羟醛型缩合反应称之为柏金反应（醛型缩合反应称之为柏金反应（Perkin）：）：（碘番酸，胆道造影药品）（碘番酸，胆道造影药品）第85页二、叶立德（二、叶立德（YlidesYlides）叶立德是指一个带正电荷杂原子（普通是五、六族元素）和一个碳负离子叶立德是指一个带正电荷杂原子（普通是五、六族元素）和一个碳负离子相连化合物，通式为相连化合物，通式为:磷叶立德；磷叶立德；砷叶立德砷叶立德；碲叶立德；碲叶立德；硫叶立德；硫叶立德；氮叶立德氮叶立德也能够用双键表示为：也能够用双键表示为：叶立德不是真正意义上碳负离子，但它们发生反应都类似于碳负离子，是叶立德不是真正意义上碳负离子，但它们发生反应都类似于碳负离子，是强亲核试剂，如著名维狄希试剂（强亲核试剂，如著名维狄希试剂（Wittig）反应就是磷叶立德与醛酮反应。）反应就是磷叶立德与醛酮反应。到当前为止，叶立德主要反应仍在不停涌现，尤其是硫、氮叶立德在有机合到当前为止，叶立德主要反应仍在不停涌现，尤其是硫、氮叶立德在有机合成中所起主要作用更引人注目。成中所起主要作用更引人注目。第86页1 1、翁内盐形成、翁内盐形成1.11.1、由翁盐除去质子、由翁盐除去质子 形成难易程度，取决于碳负离子稳定性，或决定于被除去质子酸性。形成难易程度，取决于碳负离子稳定性，或决定于被除去质子酸性。酸性越强，越易除去。比如酸性越强，越易除去。比如：第87页1.21.2、卡宾直接和膦反应、卡宾直接和膦反应1.31.3、碳负离子和乙烯基磷离子加成、碳负离子和乙烯基磷离子加成2 2、翁内盐结构、翁内盐结构 X衍射研究表明：与杂原子相邻碳是平面型结构。衍射研究表明：与杂原子相邻碳是平面型结构。CP键长为键长为1.7，比，比正常正常CP单键单键1.87短。这表明，短。这表明，CP之间有双键成份。主要是填满之间有双键成份。主要是填满2P轨道与轨道与d空轨道有重合缘故。空轨道有重合缘故。第88页3 3、翁内盐反应、翁内盐反应3.13.1、磷叶立德、磷叶立德3.1.13.1.1与醛酮反应（与醛酮反应（WittigWittig反应）反应）碳负离子进攻醛酮羰基碳，得到两性离子中间体，此时，氧再和磷配位碳负离子进攻醛酮羰基碳，得到两性离子中间体，此时，氧再和磷配位形成膦化氧和烯烃：形成膦化氧和烯烃：例：例：例：例：第89页 维狄希反应对许多采取别方法难以合成天然产物如：萜类、多烯类化合物维狄希反应对许多采取别方法难以合成天然产物如：萜类、多烯类化合物合成上非常有用。合成上非常有用。比如，合成棉铃虫性信息素：比如，合成棉铃虫性信息素：（7Z,11E）-7,11十六碳二烯基乙酸酯合成：合成：采取膦酸酯来制备叶立德是对维狄希试剂改进和发展，成为霍纳艾蒙斯采取膦酸酯来制备叶立德是对维狄希试剂改进和发展，成为霍纳艾蒙斯（Horner Emmons）反应，其特点是制备方便，副产物溶于水，分离方便）反应，其特点是制备方便，副产物溶于水，分离方便 第90页3.1.23.1.2、氧化作用、氧化作用 氧（过氧酸）将翁内盐裂解为磷化氢和羰基化合物；假如翁内盐过量，则生氧（过氧酸）将翁内盐裂解为磷化氢和羰基化合物；假如翁内盐过量，则生成醛再与翁内盐反应，得到对称烯烃成醛再与翁内盐反应，得到对称烯烃:：3.1.33.1.3、重排反应：、重排反应：StevensStevens重排重排季胺盐重排包括翁内盐重排季胺盐重排包括翁内盐重排：普通氮翁内盐很不稳定，这是因为普通氮翁内盐很不稳定，这是因为N没有空没有空d轨道形成共轭缘故。轨道形成共轭缘故。第91页3.23.2、硫叶立德、硫叶立德惯用硫叶立德是二甲基亚甲基叶立德，二甲基亚甲基氧锍叶立德：惯用硫叶立德是二甲基亚甲基叶立德，二甲基亚甲基氧锍叶立德：这两个叶立德是这两个叶立德是1962年被人介绍。年被人介绍。3.2.13.2.1、硫叶立德制备：、硫叶立德制备：和磷叶立德一样，主要是采取锍盐来制备和磷叶立德一样，主要是采取锍盐来制备：第92页3.2.23.2.2、反应、反应a a、环氧化、环氧化：硫叶立德与羰基化合物反应与磷叶立德不一样，它不能夺取羰基上氧，而硫叶立德与羰基化合物反应与磷叶立德不一样，它不能夺取羰基上氧，而是加成在碳氧之间，形成环氧化物。例：是加成在碳氧之间，形成环氧化物。例：（酯羰基不干扰醛酮）（酯羰基不干扰醛酮）二甲基亚甲基锍叶立德比二甲基亚甲基氧锍叶立德更活泼，前者不能储二甲基亚甲基锍叶立德比二甲基亚甲基氧锍叶立德更活泼，前者不能储存，后者可储存数天存，后者可储存数天。第93页b b、环丙烷化、环丙烷化 二甲基亚甲基氧锍叶立德（不是二甲基亚甲基锍叶立德）对二甲基亚甲基氧锍叶立德（不是二甲基亚甲基锍叶立德）对，不饱和不饱和羰基化合物迈克加成反应，得到环丙烷衍生物。这是一个很好环丙烷化试剂：羰基化合物迈克加成反应，得到环丙烷衍生物。这是一个很好环丙烷化试剂：（产物相当于烯烃和碳烯反应产物）（产物相当于烯烃和碳烯反应产物）例例 ：例例 ：例例 ：例例 ：(空间位阻大)第94页例：例：例：例：例：例：而二甲基亚甲基锍叶立德对而二甲基亚甲基锍叶立德对，不饱和羰基化合物迈克加成反应主要不饱和羰基化合物迈克加成反应主要是环氧化物。这是它们两主要区分，也是它们活性不一样所致是环氧化物。这是它们两主要区分，也是它们活性不一样所致：C C、重排反应：、重排反应：稳定酯叶立德，加热时也能发生类似史蒂文斯重排，如：稳定酯叶立德，加热时也能发生类似史蒂文斯重排，如：叶立德反应也相当复杂，还有其它许多反应，在此不多叙述叶立德反应也相当复杂，还有其它许多反应，在此不多叙述。第95页第二章第二章 官能团选择性互变官能团选择性互变 研究合成应考虑问题：（1）碳骨架等（2）官能团（3）构型 本章主要讨论氧化还原反应第一节第一节 还原反应还原反应 常见还原剂有：A：催化氢化，催化剂惯用Ni，Pt，Pd等；B：电子转移试剂：活泼金属如Na，Li,Mg，Fe，Zn；质子溶剂如H2O，胺，酸，醇等；C:氢转移试剂：LiAlH4,NaBH4等；D:低价N、S化合物如：NH2NH2,NH=NH（二亚胺），Na2S,NH4HS,Na2S2O4（保险粉）等。第96页一、不饱和烃还原氢化一、不饱和烃还原氢化使用非均相催化剂：Ni,Pt，Pd，RaneyNi使用均相催化剂：过渡金属理化络合物（Ph3P）3RhCl三苯基膦氯化铑，又名威金森催化剂（Wilkinson）。例：例：例：第97页例：例：例：例：第98页Birch 还原：负离子自由基机理：反应机理：反应机理：第99页例：例：第100页二、羰基化合物还原二、羰基化合物还原例：例：第101页反应历程：反应历程：第102页例：第103页三、含氮化合物还原三、含氮化合物还原 四、碳杂原子键氢解（四、碳杂原子键氢解（O,S,N,Cl），将），将C-X转变成转变成C-H键键 最易是苄基型和烯丙基型结构第104页第105页例：例：例：第106页例：第107页第二节第二节 氧化反应氧化反应一、烯烃氧化1、环氧化（构型不变）常见过氧酸：HCOOOH,CH3COOOH,CF3COOOH（强过酸）、C6H5COOOH、mClC6H5COOOH（MCPBA,较稳定，固态，运输、保留方便）、p-NO2C6H4COOOH 第108页例：（二甲亚砜）第109页2、羟基化例：第110页例：例：第111页3、臭氧化例：第112页二、醇氧化反应二、醇氧化反应1、Jones 氧化剂：CrO3/H2SO4 例：2、Collins氧化剂：CrO32C5H5N（三氧化铬吡啶络合物）（对酸敏感基团存在时能够用此氧化剂）第113页3、CrO3-C5H5N-HCl（简称PCC）对酸敏感基团存在时也能够使用（Sarrett氧化剂）。THP（四氢吡喃基）4、新生态MnO2为较温和氧化剂，尤其易氧化烯丙羟基、苄醇:第114页例：例：5、酮AlOCH(CH3)2:异丙醇铝酮络合物称Oppenauer氧化剂（欧朋脑尔）（妊娠素）6、DMSODCC:氧化剂：（二甲亚砜二环己基碳化二亚胺）第115页第116页三、醛酮氧化三、醛酮氧化 KMnO4 醛 酸或Ag2O，或CuO 酮：拜尔维利格氧化反应例：例：（不对称酮重排反应，苯基迁移能力大于烷基）第117页历程：迁移次序：迁移次序：HPh302010，苯环上有给电子基芳基优先迁移。，苯环上有给电子基芳基优先迁移。第118页例：第三节第三节 脱氢反应脱氢反应一、Pd催化剂：PdC 例：例：Se（硒可替换PdC作脱氢催化剂）第119页二、醌类作脱氢催化剂（一些特除醌二、醌类作脱氢催化剂（一些特除醌）2，3二氯5，6二氰基苯醌（DDQ）例：（更稳定）第120页例：三、有机硒化合物：三、有机硒化合物：PhSeCl（苯硒基氯）、（苯硒基氯）、PhSeBr（苯硒基溴）（苯硒基溴）（二异丙基胺基锂，强碱）第121页例：第122页第三章、官能团保护第三章、官能团保护 第一节：第一节：羟基保护（醇、酚羟基保护）羟基保护（醇、酚羟基保护）一、醚化保护保护剂：（C6H5）3C-Cl、【保护伯醇】；C6H5CH2Cl【保护仲醇】等例：（脲核苷）（脲核苷）（保护）（保护）（脱保）脱保）（脱保）脱保）第123页例：例：DHP（二氢吡喃作保护剂）（二氢吡喃作保护剂）（环戊烯醇）（四氢吡喃醚衍生物）（Witting试剂）第124页有机硅保护剂：氯硅烷有机硅保护剂：氯硅烷（三甲基氯硅烷）（叔丁基二甲基氯硅烷）脱去保护基用酸水解。脱去保护基用酸水解。第125页例：（正丁基氢化铝）（半缩醛不稳定，分解）第126页酚羟基醚化保护：酚羟基醚化保护：例：例：（N对羟基偶氮苯）（保护还原）（正丁基丙二酸二乙酯）（氢解，脱保）第127页例例：（吗啡代用具合成）（吗啡代用具合成）（6亚甲基二氢脱氧吗啡）第128页二、酯化保护：二、酯化保护：保护剂普通有：例：舒喘灵合成：（舒喘灵）（舒喘灵）第129页例：例：例：例：（氢解，脱苄基）（加热，Claison重排）第130页例例：Vc合成（利用缩醛、缩酮保护羟基）（菌催化）（半缩醛）（开环）第131页第二节：烯键保护第二节：烯键保护（1）二卤化）二卤化 ，（2）环氧化）环氧化例：甾族化合物合成 MCPBA:（间氯过氧苯甲酸）第132页第三节：羰基保护（用醇保护）第三节：羰基保护（用醇保护）例：例：甾族化合物合成 第133页例例：（用乙二硫醇作保护剂，必须用Hg2+脱保）第134页第四节：羧基保护酯化第四节：羧基保护酯化 例：例：例：例：第135页当前，惯用醇保护剂有当前，惯用醇保护剂有2，2，2三氯乙醇：三氯乙醇：Cl3CC