合成物理化學(xué)

1、一、互變異構(gòu)現(xiàn)象一、互變異構(gòu)現(xiàn)象 乙酰乙酸乙酯顯示雙重反應(yīng)性能乙酰乙酸乙酯顯示雙重反應(yīng)性能乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯與亞硫酸氫鈉、氫氰酸加成，也能與亞硫酸氫鈉、氫氰酸加成，也能與氨基脲、苯肼反應(yīng)生成黃色沉淀。與氨基脲、苯肼反應(yīng)生成黃色沉淀?？墒逛宓乃穆然既芤和噬?、能可使溴的四氯化碳溶液褪色、能使使FeCl3溶液呈現(xiàn)紫色、能與金屬溶液呈現(xiàn)紫色、能與金屬鈉反應(yīng)放出鈉反應(yīng)放出H2。表明分子中含表明分子中含有羰基的結(jié)構(gòu)有羰基的結(jié)構(gòu)表明分子中含表明分子中含有烯醇式結(jié)構(gòu)有烯醇式結(jié)構(gòu) 乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯的的NMR 和和IR 圖譜顯示其分子中既有圖譜顯示其分子中既有雙鍵雙鍵，也有也有羥基羥基和和羰基羰基

2、。13-3 13-3 乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙 酸在有機(jī)合成上的應(yīng)用酸在有機(jī)合成上的應(yīng)用 物理的方法物理的方法和和化學(xué)的方法化學(xué)的方法都證明都證明乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯是是一個(gè)一個(gè)酮式異構(gòu)體酮式異構(gòu)體和和烯醇式異構(gòu)體烯醇式異構(gòu)體組成的組成的混合物混合物。CH3CCHOHC-OC2H5O=CH3-C-CH2-C-OC2H5=O=OCH3-C=CH-C-OC2H5OHO=酮式異構(gòu)體酮式異構(gòu)體烯醇式異構(gòu)體烯醇式異構(gòu)體92.5%7.5% 一些一些-羰基化合物羰基化合物都有與都有與乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯一樣的一樣的互變異構(gòu)現(xiàn)象互變異構(gòu)現(xiàn)象。 一種化合物的一種化合物的烯醇式烯醇

3、式含量含量要受其要受其結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)及及所處環(huán)境所處環(huán)境的的影響影響。1. 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯與與堿堿作用生成作用生成親核性的碳負(fù)離子親核性的碳負(fù)離子或或烯烯醇負(fù)離子醇負(fù)離子，可以和，可以和R-X、R-COCl發(fā)生發(fā)生SN2反應(yīng)，在反應(yīng)，在亞甲亞甲基基上引入一個(gè)上引入一個(gè)烴基烴基或或?；；H3-C-CH-C-OC2H5=O=O-CH3-C=CH-C-OC2H5OO=-CH3-C-CH-C-OC2H5=O=OR-X-+RC2H5ONaCH3-C-CH2-C-OC2H5=O=O二、乙酰乙酸乙酯的應(yīng)用二、乙酰乙酸乙酯的應(yīng)用乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯在在堿堿作用下可發(fā)生作用下可發(fā)

4、生酮式分解酮式分解和和酸式分解酸式分解。CH3-C-CH2-C-OC2H5=O=O5%NaOH水解水解-C2H5OHCH3-C-CH2-C-ONa=O=OCH3-C-CH2-C-OH=O=OH+CH3-C-CH3 + CO2=O 酮式分解：酮式分解： 酸式分解：酸式分解：H+=O2 CH3-C-OHCH3-C-CH2-C-OC2H5=O=O40%NaOHCH3-C-ONa + CH3-C-ONa=O=O2. 應(yīng)用應(yīng)用乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯 碳負(fù)離子碳負(fù)離子 與與R-X、R-COX、X-CH2COR、X-(CH2)n-COOR等試劑進(jìn)行等試劑進(jìn)行SN2反應(yīng)反應(yīng) 再進(jìn)再進(jìn)行行酮式酮式或或酸式酸式

5、分解分解 制取制取甲基酮甲基酮、二酮二酮、一元羧酸一元羧酸和和二二元羧酸元羧酸等化合物。等化合物。C2H5ONaC2H5ONaCH3-C-CH2-C-OC2H5=O=OCH3-C-CH-C-OC2H5 Na=O=O-+C2H5ONaCH3-C-C-C-OC2H5 Na=O=O-+RCH3-C-CH-C-OC2H5 =O=ORR-XR/-XCH3-C-C-C-OC2H5 =O=ORR/CH3-C-CH-R=OR/R-CH-C-OH=OR/ H+, 稀稀OH-酸式分解酸式分解酮式分解酮式分解R-CH2C-OH=O 濃濃OH, - H+一元羧酸一元羧酸CH3-C-CH2-R=O甲基酮甲基酮C2H5O

6、NaCH3-C-CH2-C-OC2H5=O=OCH3-C-CH-C-OC2H5 Na=O=O-+Br(CH2)n-COOC2H5R-C-X=OCl-CH2-C-R=OCH3-C-CH-C-OC2H5 =O=OC-RO=CH3-C-CH-C-OC2H5 =O=OCH2C-RO=CH3-C-CH-C-OC2H5 =O=O(CH2)n-COOC2H5 H+, 稀稀OH- 濃濃OH, - H+CH3-C-CH2-C-R =O=O1,3-二酮二酮R-C-CH2COOH =O-酮酸酮酸酸酸式式分分解解酮酮式式分分解解酸酸式式分分解解酮酮式式分分解解CH3-C-CH2CH2-C-R=O=O1,4-二酮二酮R

7、-C-CH2CH2COOH =O-酮酸酮酸CH3-C-CH2-(CH2)n-COOH=O酮酸酮酸CH2COOH(CH2)n-COOH二元羧酸二元羧酸1. 制備制備 與與乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯類似，類似，丙二酸酯丙二酸酯分子中分子中亞甲基亞甲基上上氫氫是是活潑活潑的，可與的，可與醇鈉醇鈉反應(yīng)，生成反應(yīng)，生成丙二酸酯丙二酸酯的的鈉鹽鈉鹽。它可。它可以作為以作為親核試劑親核試劑與與鹵代烷鹵代烷、二鹵代烷二鹵代烷、酰鹵酰鹵、鹵代酸酯鹵代酸酯等反應(yīng)而導(dǎo)入等反應(yīng)而導(dǎo)入烷基等基團(tuán)烷基等基團(tuán)，再經(jīng)過，再經(jīng)過水解脫羧水解脫羧，得到相應(yīng)，得到相應(yīng)的的一元羧酸一元羧酸、二元羧酸二元羧酸等化合物。等化合物。2. 應(yīng)

8、用應(yīng)用丙二酸二乙酯丙二酸二乙酯通常由通常由氯乙酸氯乙酸合成合成Cl-CH2-COOH + NaCN NC-CH2COONa C2H5OHH2SO4CH2COOC2H5COOC2H5三、丙二酸二乙酯的應(yīng)用三、丙二酸二乙酯的應(yīng)用合成一元羧酸合成一元羧酸R-CH(COOC2H5)2CH2(COOC2H5)2C2H5ONaCH(COOC2H5)2 Na-+R-X-CO2R-CH2COOH H+ OH / H2O-R-CHCOOHCOOHR-C(COOC2H5)2 Na-+C2H5ONaR/-XR-C(COOC2H5)2R/ H+ OH / H2O-R-CCOOHCOOHR/-CO2R-CH-COOHR

9、/合成二元羧酸合成二元羧酸CH2(COOC2H5)2C2H5ONaCH(COOC2H5)2 Na-+X(CH2)n-COOC2H5CH(COOC2H5)2(CH2)n-COOC2H5 H+ OH / H2O-CH(CH2)n-COOHCOOHCOOH-CO2CH2-COOH(CH2)n-COOH 當(dāng)當(dāng)2mol 丙二酸二乙酯丙二酸二乙酯用用2mol 醇鈉醇鈉處理，可以得到雙處理，可以得到雙鈉鹽，再與鈉鹽，再與1mol 雙鹵代烷雙鹵代烷反應(yīng)可制備反應(yīng)可制備二元羧酸二元羧酸。2 CH2(COOC2H5)22C2H5ONa2 CH(COOC2H5)2 Na-+Br-CH2-CH2-Br(C2H5OOC

10、)2CH-CH2-CH2-CH(COOC2H5)2 H+ OH / H2O-CO2HOOC-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH 合成脂環(huán)羧酸合成脂環(huán)羧酸 CH2(COOC2H5)2C2H5ONa CH(COOC2H5)2 Na-+Br-CH2CH2CH2-BrCH(COOC2H5)2CH2CH2CH2-BrC2H5ONaC(COOC2H5)2CH2CH2CH2-Br-+NaC(COOC2H5)2CH2CH2CH2 H+ OH / H2O-CCH2CH2CH2COOHCOOH-CO2CH-COOHCH2CH2CH2一、合成的目的和要求一、合成的目的和要求 所謂所謂有機(jī)合成有機(jī)合成就是從就是

11、從簡(jiǎn)單易得簡(jiǎn)單易得的的原料原料，通過，通過一步一步或或多步多步化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)制備出比較復(fù)雜的制備出比較復(fù)雜的目標(biāo)分子目標(biāo)分子的過程。它也的過程。它也包括將包括將復(fù)雜的物質(zhì)復(fù)雜的物質(zhì)變?yōu)樽優(yōu)楹?jiǎn)單物質(zhì)簡(jiǎn)單物質(zhì)的過程。的過程。134 有機(jī)合成路線有機(jī)合成路線1. 合成的目的合成的目的2. 合成的要求：合成的要求： 通過一定的反應(yīng)，使原來分子中某一個(gè)或幾個(gè)化學(xué)通過一定的反應(yīng)，使原來分子中某一個(gè)或幾個(gè)化學(xué)鍵斷裂，同時(shí)形成一個(gè)或幾個(gè)新的化學(xué)鍵，從而使分子鍵斷裂，同時(shí)形成一個(gè)或幾個(gè)新的化學(xué)鍵，從而使分子發(fā)生轉(zhuǎn)變或?qū)讉€(gè)小分子連接起來。發(fā)生轉(zhuǎn)變或?qū)讉€(gè)小分子連接起來。 合成的步驟越少越好；合成的步驟越少越好

12、； 每步的產(chǎn)率越高越好；每步的產(chǎn)率越高越好； 原料越便宜越好。原料越便宜越好。 化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)是是合成合成的的基礎(chǔ)基礎(chǔ)，合成路線合成路線本來就是由一些本來就是由一些具具體的反應(yīng)體的反應(yīng)，按照一定的，按照一定的邏輯思維邏輯思維組合起來的。組合起來的。 合成目標(biāo)化合物分子的骨架合成目標(biāo)化合物分子的骨架 引入所需的官能團(tuán)引入所需的官能團(tuán) 解決好目標(biāo)化合物的立體化學(xué)方面的要求解決好目標(biāo)化合物的立體化學(xué)方面的要求合成一個(gè)有機(jī)化合物要考慮的合成一個(gè)有機(jī)化合物要考慮的核心問題核心問題不外是不外是三個(gè)方面三個(gè)方面： 碳胳的形成和變化碳胳的形成和變化 增長(zhǎng)碳鏈或增加支鏈增長(zhǎng)碳鏈或增加支鏈 碳鏈的減短碳鏈的減短

13、 碳環(huán)的合成碳環(huán)的合成 官能團(tuán)的引入官能團(tuán)的引入 官能團(tuán)的相互轉(zhuǎn)化官能團(tuán)的相互轉(zhuǎn)化二、有機(jī)合成的基本反應(yīng)二、有機(jī)合成的基本反應(yīng)或或ZnCl2 增長(zhǎng)碳鏈或增加支鏈：增長(zhǎng)碳鏈或增加支鏈：1. 增加一個(gè)碳原子的反應(yīng)增加一個(gè)碳原子的反應(yīng) 無(wú)水乙醚無(wú)水乙醚 H2O / H+ R-MgX + HCHO RCH2OH 無(wú)水乙醚無(wú)水乙醚 H2O / H+ R-MgX + CO2 RCOOH R-X + NaCN R-CN RCOOHH2O / H+其中：其中：R-X為為脂肪族脂肪族伯鹵代烴伯鹵代烴HCHOHCl+CH2ClAlCl3或或ZnCl2YY其中：其中：Y為為供電子基供電子基COHCl+CHOAlCl

14、3CRHOHCNCRHOHCN -氰氰醇醇8應(yīng)應(yīng)用用范范圍圍：醛醛、甲甲基基脂脂肪肪酮酮、C 以以下下環(huán)環(huán)酮酮C COOHOHRH -羥羥基基酸酸2H OH+2. 增加二個(gè)碳原子的反應(yīng)增加二個(gè)碳原子的反應(yīng)RCH2CH2OHH3O+ R MgXCH2CH2OR CH2OMgXCH2+3. 增加多個(gè)碳原子的反應(yīng)增加多個(gè)碳原子的反應(yīng) R-C CH R-C CNa R-C C-R/ 其中：其中：R/ 為為伯鹵代烴伯鹵代烴X 為為Cl、Br、INaNH2R/X 銅鋰試劑反應(yīng)銅鋰試劑反應(yīng) 傅傅-克反應(yīng)克反應(yīng) 武慈反應(yīng)武慈反應(yīng)R-X + R-X R-R其中：其中：R/ 最好為最好為伯烷基伯烷基X 為為Cl、

15、Br、INaR-X R-Li R2CuLi R-R/ LiCuIR/X其中：其中：R/ 最好為最好為伯烷基；伯烷基； R 一般一般無(wú)限制無(wú)限制X 為為Cl、Br、I+ R-X R（或烯、醇）（或烯、醇）AlCl3烷基化：烷基化：R 3 時(shí)時(shí)重排產(chǎn)物重排產(chǎn)物為為主主 羥醛縮合羥醛縮合CHO+OH-Zn-Hg 2 CH3(CH2)4CHO CH3(CH2)4CH=C-CHO(CH2)3CH3-OH自身縮合：自身縮合：交叉縮合：交叉縮合：CH3-C-C(CH3)3O=CH=CH-C-C(CH3)3O=?；乎；? CH3CH2CH2-C-ClC-CH2CH2CH3（或酸酐）（或酸酐）AlCl3

16、O=O=CH2CH2CH2CH3HCl 格氏試劑與羰基化合物反應(yīng)格氏試劑與羰基化合物反應(yīng)CRR/OH R/-C-H（R/）O= RMgX / 無(wú)水乙醚無(wú)水乙醚 H2O / H+H（R/）R/-C-X O= RMgX / 無(wú)水乙醚無(wú)水乙醚 H2O / H+R/-C-RO= RMgX / 無(wú)水乙醚無(wú)水乙醚 H2O / H+CRR/OH RR/-C-OR/O= RMgX / 無(wú)水乙醚無(wú)水乙醚 H2O / H+R/-C-RO= RMgX / 無(wú)水乙醚無(wú)水乙醚 H2O / H+CRR/OH R其中：其中：R、R/、R/ 為為烷基烷基、芳基芳基X 為為Cl、Br偶聯(lián)反應(yīng)偶聯(lián)反應(yīng): 把兩個(gè)分子的烴基結(jié)合在一

17、起的反應(yīng)稱為把兩個(gè)分子的烴基結(jié)合在一起的反應(yīng)稱為 偶聯(lián)反應(yīng)。（這是增長(zhǎng)碳鏈的重要方法）偶聯(lián)反應(yīng)。（這是增長(zhǎng)碳鏈的重要方法）MgBrBrCH2+CH2例：例：格氏試劑只能與活潑的鹵代烴進(jìn)行偶聯(lián)格氏試劑只能與活潑的鹵代烴進(jìn)行偶聯(lián):RMgX + R X RR + MgX2R X: CH2=CHCH2-X C6H5CH2-X3RX也可以但產(chǎn)率不高 乙酰乙酸乙酯和丙二酸酯的反應(yīng)乙酰乙酸乙酯和丙二酸酯的反應(yīng)R-XC2H5ONaCH3-C-CH2-C-OC2H5=O=OCH3-C-CH-C-OC2H5=O=OR H+, 稀稀OH- 濃濃OH, - H+R-CH2C-OH=OCH3-C-CH2-R=O酮式分解

18、酮式分解酸式分解酸式分解CH2(COOC2H5)2C2H5ONaCH(COOC2H5)2 Na-+R-CH(COOC2H5)2 H+ ， OH / H2O-R-CH2COOHR-X 維荻希試劑與醛酮的反應(yīng)維荻希試劑與醛酮的反應(yīng)季季膦膦鹽鹽-RR/CH(ph)3PR/R/C=O + R/R/C=C RR/R、 R/、R/、 R/可以為可以為 H、-R、-Ar、-COOR等等 碳鏈的減短碳鏈的減短 不飽和烴的氧化不飽和烴的氧化RCH=CHR/ RCOOH + R/COOHKMnO4H+R-C=CH2 R-C=O + CO2KMnO4H+R/R/R-C CH RCOOH + CO2 KMnO4H+C

19、H2CH2CH3 -CH(CH3)2KMnO4H+COOH-COOH 不飽和烴與臭氧作用不飽和烴與臭氧作用 鹵仿反應(yīng)鹵仿反應(yīng)R-C=CHR/ R-C=O + R/CHO O3 Zn / H2O R/R/X 為為Cl、Br、IR-CHCH3 CHX3 + R-COONaX2 + NaOH或或 NaOXOHR-C-CH3 CHX3 + R-COONaX2 + NaOH或或 NaOXO= 脫羧反應(yīng)脫羧反應(yīng)R-COONa + NaOH（CaO） R-HR-C-NH2 R-NH2O=Br2 + NaOH或或 NaOBr + NaOH 霍夫曼降解反應(yīng)霍夫曼降解反應(yīng) 碳環(huán)的合成碳環(huán)的合成 雙烯合成（雙烯合成

20、（D-A反應(yīng)）反應(yīng)） 二元羧酸脫羧二元羧酸脫羧+X-X其中：其中：X 為為吸電子基，吸電子基，反應(yīng)容易進(jìn)行反應(yīng)容易進(jìn)行CH2COOHCH2COOHCH2 n（ ）（ ）C=OCH2 CH2CH2 n其中：其中：n = 2，3 卡賓反應(yīng)卡賓反應(yīng)C = C + CH2N2 C CCH2hC = C + CHCl3 C CCCl Cl(CH3)3COK 荻克曼縮合反應(yīng)荻克曼縮合反應(yīng) 傅克?；磻?yīng)傅克?；磻?yīng)CH2C-OC2H5CH2C-OC2H5O=O=CH2 nC2H5ONa-C2H5OH（ ）（ ）C=OCH2 CHCOOC2H5CH2 n H+ OH-（ ）C=OCH2 CH2CH2 n其

21、中：其中：n = 2，3OO=O=+AlCl3O=C=OCHOZn-HgHClO=CHOO=CCl=O=OAlCl3SOCl2多聚磷酸多聚磷酸 官能團(tuán)的引入與轉(zhuǎn)換官能團(tuán)的引入與轉(zhuǎn)換 官能團(tuán)的引入官能團(tuán)的引入1. 引入鹵素引入鹵素-CH3+ Cl2-CH2Cl-CH3Cl-hFe-CH3-CH2BrNBSCl2 CH3CH2CH=CH2NBS500CH3CHCH=CH2CH3CHCH=CH2BrClX2 R-CH=CH2HXR-CHCH2R-CH-CH3XXHBr過氧化物過氧化物XR-CH2-CH2Br（符合馬氏規(guī)則）（符合馬氏規(guī)則）（違反馬氏規(guī)則）（違反馬氏規(guī)則） R-C CHX2HXR-C=

22、CHR-C=CH2XXXR-CCHR-CCH3XXXX2HXXXX2. 雙鍵或三鍵的形成雙鍵或三鍵的形成 R-CH-CH-R/ R-CH=CH-R/ + HX R-CH-CH-R/ R-CH=CH-R/ + H2ONaOHH2SO4乙醇乙醇XHOH H170 R-CH-CH-R/ R-CH=C-R/ R-C C-R/ NaOH乙醇乙醇XXNaNH2X R2C=O + R/CH=P(C6H5)3 R2C=CHR/3. 引入羥基引入羥基 R-CH=CH2H2OR-CH-CH3OH (BH3)2 H2O2 / OH-R-CH2CH2OH（符合馬氏規(guī)則）（符合馬氏規(guī)則）（反馬氏規(guī)則）（反馬氏規(guī)則）H2

23、SO4 R-C=O R-CH-OHH（R/）H（R/） H O H = LiAiH4 、NaBH4 、 H2 / Ni、Pt、Pd等等 R-COOR/ R-CH2OH + R/OH H H = LiAiH4 、C2H5OH + Na 、 H2 / Ni、Pt、Pd等等 R-CH2X RCH2OH H2O / OH-PX3、PX5、SOCl2 格氏試劑合成法格氏試劑合成法HCHO R-CH2OH RMgX / 無(wú)水乙醚無(wú)水乙醚 H2O / H+R RMgX / 無(wú)水乙醚無(wú)水乙醚 H2O / H+R/-C-R/O= RMgX / 無(wú)水乙醚無(wú)水乙醚 H2O / H+R/-C-OHR R/R/-CHO

24、 R/-CH-OH 二元醇的制備二元醇的制備C = C C C稀、冷稀、冷KMgO4或或OsO4OH OH順式產(chǎn)物順式產(chǎn)物R-CH-CH2 R-CH-CH2 OH2O / H+反式產(chǎn)物反式產(chǎn)物OHOH4. 引入羰基引入羰基 HC CH + H2O CH3CHOHgSO4H2SO4R-C CH + H2O R-C-CH3HgSO4H2SO4=O CH2=CH2 + O2 CH3CHO PdCl2-CuCl2 R-CH=CH2 + O2 R-C-CH3 =OPdCl2-CuCl2 R-CH=C R-CHO + O=C O3 Zn / H2O R/R/R/R/ R-CH-R/ R-C-R/KMnO4

25、=OOH5. 醚鍵的形成醚鍵的形成 2 ROH R-O-R + H2OH2SO4合成對(duì)稱醚合成對(duì)稱醚 威廉姆遜合成法威廉姆遜合成法R-ONa + R/-X R-O-R/ + NaX 其中：其中：R = 伯、仲、叔烷基伯、仲、叔烷基R/ = 伯、仲（不能為叔）烷基伯、仲（不能為叔）烷基 環(huán)醚的合成環(huán)醚的合成 硫酸二甲酯合成酚醚硫酸二甲酯合成酚醚+ (CH3)2SO2-O-CH3-OH140R-CH=CH2 + O2 R-CH-CH2 Ag200300OR-CH=CH2 + HOCl R-CH-CH2 R-CH-CH2 OCa(OH)2OH Cl6. 其它一些反應(yīng)其它一些反應(yīng) C=O -CH2-

26、克萊門森還原法克萊門森還原法:吉日聶爾吉日聶爾- 沃爾夫沃爾夫-黃鳴龍還原法黃鳴龍還原法: 炔烴選擇加氫合成烯烴炔烴選擇加氫合成烯烴R-C-R/ R-CH2-R/Zn-HgHClR-C-R/ R-CH2-R/H2N-NH2，NaOH二縮乙二醇二縮乙二醇=O=OR-C C-R/Na + NH3（液）（液）H2 / BaSO4或或Pd / C或或Lindlar試劑試劑C = CC = CRRR/R/HHHH順式加成順式加成反式加成反式加成H2SO4 RCH2CH2-OH R-CH=CH2 RCH2CH3H2Ni170O=7. 芳環(huán)上引入芳環(huán)上引入-X、-NO2、-NH2、-SO3H、-R、-C-R

27、O=-X-NO2-R-C-R-NH2-SO3HX2FeX3 或或FeH2SO4 + HNO3Fe + HClH2SO4 SO3或濃或濃H2SO4R-XAlCl3R-C-XAlCl3O= 官能團(tuán)的相互轉(zhuǎn)化官能團(tuán)的相互轉(zhuǎn)化R-COCl R-CONH2 R-COOR/ (RCO)2O R-COOHNH3R/OHNH3NH3H3O+H3O+H2OH2OR/OHR/OHP2O5SOCl22. 羧酸及其衍生物的轉(zhuǎn)換羧酸及其衍生物的轉(zhuǎn)換1. 鹵素、羥基、氨（胺）、羰基、羧基的轉(zhuǎn)換鹵素、羥基、氨（胺）、羰基、羧基的轉(zhuǎn)換R-OH R-C- R-COOH R-MgX R-X R-NR2R-NH2R-NHRR-CO

28、OH R-CN R-CH2NH2 H O O NaCNH3O+R-XR-NH2NH3PX3H2O / OH-Mg CO2 H3O+O= 在在有機(jī)合成有機(jī)合成中，往往要考慮到中，往往要考慮到某些官能團(tuán)某些官能團(tuán)也會(huì)受到也會(huì)受到反應(yīng)試劑反應(yīng)試劑或或條件條件的影響而的影響而產(chǎn)生副反應(yīng)產(chǎn)生副反應(yīng)，甚至影響整個(gè)合，甚至影響整個(gè)合成過程。因此在合成時(shí)必須采取對(duì)某些成過程。因此在合成時(shí)必須采取對(duì)某些受影響的基團(tuán)受影響的基團(tuán)暫暫時(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換為另外的為另外的穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，而進(jìn)行，而進(jìn)行保護(hù)措施保護(hù)措施，待反應(yīng)，待反應(yīng)完畢再使完畢再使基團(tuán)復(fù)原基團(tuán)復(fù)原。 在選擇保護(hù)基時(shí)要符合下列要求在選擇保護(hù)基時(shí)要符合下列

29、要求: : 在溫和條件下易與被保護(hù)基團(tuán)反應(yīng)。在溫和條件下易與被保護(hù)基團(tuán)反應(yīng)。 保護(hù)基必須在保護(hù)階段的各種條件下是穩(wěn)定的。保護(hù)基必須在保護(hù)階段的各種條件下是穩(wěn)定的。 保護(hù)基易于在溫和條件下除去。保護(hù)基易于在溫和條件下除去。三、官能團(tuán)的保護(hù)三、官能團(tuán)的保護(hù)R = 伯伯、仲仲、叔叔烴基烴基四氫吡喃醚四氫吡喃醚：對(duì)：對(duì)堿堿、格氏試劑格氏試劑、烷基鋰烷基鋰、催化加氫催化加氫及及 一些一些氧化劑氧化劑穩(wěn)定穩(wěn)定。但對(duì)。但對(duì)酸酸不穩(wěn)定不穩(wěn)定。 轉(zhuǎn)變成醚轉(zhuǎn)變成醚醚醚：對(duì)：對(duì)格氏試劑格氏試劑、還原劑還原劑、氧化劑氧化劑、堿堿穩(wěn)定穩(wěn)定。1. 醇羥基的保護(hù)醇羥基的保護(hù) 四氫吡喃醚四氫吡喃醚ROH +H+OOR-O-四

30、氫吡喃醚四氫吡喃醚H2O / H+ ROH + HO(CH2)4CHOROH R-O-CPh3 Ph3CClCH3COOH / H2O2. 酚羥基的保護(hù)酚羥基的保護(hù)苯甲醚苯甲醚：對(duì)：對(duì)堿堿、氧化劑氧化劑、還原劑還原劑等等穩(wěn)定穩(wěn)定，但對(duì)，但對(duì)酸酸不穩(wěn)定不穩(wěn)定。OHOCH3CH3I 或或 (CH3)2SO4HI，3. 醛、酮、羰基的保護(hù)醛、酮、羰基的保護(hù)縮醛（酮）縮醛（酮）：對(duì)：對(duì)還原劑還原劑、氧化劑氧化劑、堿堿、格氏試劑格氏試劑穩(wěn)定穩(wěn)定， 但對(duì)但對(duì)酸酸不穩(wěn)定不穩(wěn)定。R-C-R/O=CRR/OOHOCH2CH2OH / 干干HClH2O / H+ R-C-HO=CRHOCH3 OCH3CH3OHH

31、2O / H+ 4. 羧基的保護(hù)羧基的保護(hù)R-COOH R-COOCH3CH3OH / H+ H2O / H+或或OH-5. 氨基的保護(hù)氨基的保護(hù)NH2NH3 SO4H+ -H2SO4NaOH 間位基間位基CH3COCl 或或 (CH3CO)2ONHCOCH3NH2鄰對(duì)位基鄰對(duì)位基H2O / H+或或OH-6. 雙鍵的保護(hù)雙鍵的保護(hù)鹵代烴鹵代烴：對(duì)：對(duì)堿堿、氧化劑氧化劑、還原劑還原劑穩(wěn)定穩(wěn)定R-CH=CH-R/ R-CHCH-R/XXX2Zn 當(dāng)我們?yōu)橐粋€(gè)當(dāng)我們?yōu)橐粋€(gè)目標(biāo)化合物目標(biāo)化合物設(shè)計(jì)了設(shè)計(jì)了幾條可能幾條可能的的合成合成路線路線時(shí)，可以根據(jù)時(shí)，可以根據(jù)幾條原則幾條原則來來評(píng)估各條路線評(píng)估

32、各條路線的的優(yōu)劣優(yōu)劣，從而從而選擇最佳路線選擇最佳路線。1. 有機(jī)合成路線的選擇原則有機(jī)合成路線的選擇原則:7. 芳環(huán)位置的保護(hù)芳環(huán)位置的保護(hù)H2O / H+H2SO4SO3H四、選擇合成路線的步驟和方法四、選擇合成路線的步驟和方法選擇路選擇路 線原則線原則結(jié)構(gòu)上要求結(jié)構(gòu)上要求碳架的形成碳架的形成官能團(tuán)的引入官能團(tuán)的引入經(jīng)濟(jì)上要求經(jīng)濟(jì)上要求 原料易得，便宜原料易得，便宜 產(chǎn)物易分離，收率高，副產(chǎn)物易分離，收率高，副 步驟要求簡(jiǎn)單步驟要求簡(jiǎn)單 反應(yīng)經(jīng)典，可發(fā)生，條件反應(yīng)經(jīng)典，可發(fā)生，條件溫和，對(duì)環(huán)境污染小溫和，對(duì)環(huán)境污染小反應(yīng)少反應(yīng)少反應(yīng)反應(yīng)步驟少步驟少，收率要高收率要高是選擇是選擇合成路線合成

33、路線的的重要因素重要因素。如化學(xué)反應(yīng)：如化學(xué)反應(yīng)：AABABCABCDBCD假如反應(yīng)假如反應(yīng)每步產(chǎn)率每步產(chǎn)率90%，則，則3步后總產(chǎn)率步后總產(chǎn)率為為(0.9)3 100 = 73%假如反應(yīng)假如反應(yīng)每步產(chǎn)率每步產(chǎn)率70%，則，則3步后總產(chǎn)率步后總產(chǎn)率為為(0.7)3 100 = 34%平衡法：平衡法：A AB ABCBCD DE DEFEFABCDEF90%90%90%90%90%其中只有其中只有3步連續(xù)，步連續(xù)，總產(chǎn)率總產(chǎn)率為（為（0.9)3 100 = 73%A AB ABC ABCD ABCDE ABCDEFBCDEF如用如用5步反應(yīng)，步反應(yīng)，每步產(chǎn)率每步產(chǎn)率90%，直線法：直線法：則則5

34、步后總產(chǎn)率步后總產(chǎn)率為（為（0.9)5 100 = 59% 原料易得原料易得是指合成要用些是指合成要用些基本的原料基本的原料。常用。常用“三烯一炔三烯一炔”（乙乙、丙丙、丁烯丁烯及及乙炔乙炔），），“三苯一萘三苯一萘”（苯苯、甲苯甲苯、二甲二甲苯苯及及萘萘）及小于）及小于C4原子的原子的醇類醇類和和甲醛甲醛、乙醛乙醛、草酸草酸、鹵苯鹵苯、環(huán)己烷環(huán)己烷、丙二酸二乙酯丙二酸二乙酯等。等。 實(shí)驗(yàn)方法切實(shí)可行實(shí)驗(yàn)方法切實(shí)可行，包括，包括實(shí)驗(yàn)室方法實(shí)驗(yàn)室方法或或工業(yè)方法工業(yè)方法，因?yàn)椴⒎撬械姆磻?yīng)都有合成意義。另外，盡量使用因?yàn)椴⒎撬械姆磻?yīng)都有合成意義。另外，盡量使用經(jīng)經(jīng)典的反應(yīng)典的反應(yīng)，若，若不平常

35、的反應(yīng)不平常的反應(yīng)過多，過多，失敗的機(jī)會(huì)失敗的機(jī)會(huì)也會(huì)多，也會(huì)多，且且關(guān)鍵的反應(yīng)關(guān)鍵的反應(yīng)越早出現(xiàn)越好，即決定整個(gè)合成越早出現(xiàn)越好，即決定整個(gè)合成成敗的反成敗的反應(yīng)應(yīng)應(yīng)應(yīng)盡早出現(xiàn)盡早出現(xiàn)。如果。如果關(guān)鍵反應(yīng)關(guān)鍵反應(yīng)在整個(gè)合成路線的后面，在整個(gè)合成路線的后面，一旦失敗，就前功盡棄。一旦失敗，就前功盡棄。例如：由例如：由 CH3CH2OH CH3CH2CH2CH2OH 合成合成 首先分析產(chǎn)物的首先分析產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)要求結(jié)構(gòu)要求,包括包括碳架碳架、官能團(tuán)官能團(tuán)及其及其 位置立體化學(xué)位置立體化學(xué)要求等。要求等。 利用利用倒推倒推（逆向合成逆向合成）法思考法思考。 從產(chǎn)物的從產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)回憶所有可能的回憶

36、所有可能的合成方法合成方法，確定初步，確定初步 合成的方案。合成的方案。2. 解合成題的基本方法解合成題的基本方法 有機(jī)合成有機(jī)合成設(shè)計(jì)就是在合成一個(gè)化合物之前，設(shè)計(jì)就是在合成一個(gè)化合物之前，研究研究、設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)最佳的合成路線最佳的合成路線，它是，它是有機(jī)合成有機(jī)合成成敗的關(guān)鍵，目前有機(jī)成敗的關(guān)鍵，目前有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)多采用合成路線設(shè)計(jì)多采用逆向合成法逆向合成法。 其特點(diǎn)是其特點(diǎn)是先剖析先剖析目標(biāo)分子的結(jié)構(gòu)目標(biāo)分子的結(jié)構(gòu)，從目標(biāo)分子開始，從目標(biāo)分子開始，逆推至中間物逆推至中間物，逐步，逐步倒推到原料倒推到原料，并要考慮如何從簡(jiǎn)便的，并要考慮如何從簡(jiǎn)便的原料開始原料開始（經(jīng)過哪些反應(yīng)）合成出（經(jīng)過

37、哪些反應(yīng)）合成出目標(biāo)分子目標(biāo)分子。 從頭從頭完成反應(yīng)式完成反應(yīng)式，重要的條件重要的條件要要注明注明，如反應(yīng)的，如反應(yīng)的溫度溫度、壓力壓力、催化劑催化劑、溶劑溶劑等。等。 對(duì)對(duì)目標(biāo)分子目標(biāo)分子A，可能的，可能的中間物中間物（B、C、D、E）或）或起始起始原料原料（F、GO、P）。）。A 目標(biāo)分子（目標(biāo)分子（T.M.）B C D E F GH IJ K LM N O P“合成樹合成樹” 在進(jìn)行在進(jìn)行有機(jī)合成有機(jī)合成時(shí)，一般用時(shí)，一般用割切法割切法，如何，如何割切割切則有則有多種多種方法，但其中有方法，但其中有一部分割切一部分割切是是沒有意義沒有意義的，要找到的，要找到最佳最佳的的割切方法割切方法，

38、可根據(jù)如下，可根據(jù)如下原則原則割切：割切： 最大程度簡(jiǎn)化最大程度簡(jiǎn)化ba從從a 處分割：處分割：C CH3CH3OHaC CH3 + CH3MgBrO=CH-CH3 OH-MgBr + CH3-CHO從從b 處分割：處分割：C CH3CH3OHb-MgBr + CH3-C-CH3O=如：合成如：合成C CH3CH3OH二甲基環(huán)戊基甲醇二甲基環(huán)戊基甲醇3. 目標(biāo)分子拆開的一般方法目標(biāo)分子拆開的一般方法: 從反應(yīng)活性來考慮從反應(yīng)活性來考慮如：合成如：合成C=OOOba從從a 處分割：處分割：C=OOOa從從b 處分割：處分割：C=OOObC-CH2Br + =OOOO=Br-C-CH2 OO+CH

39、2COOH CH2CN CH2Br + NaCNBr-C-CH2 O=OOCH2IIHOHO+.酰鹵反應(yīng)活性大于鹵代酰鹵反應(yīng)活性大于鹵代烴，且環(huán)上電子云密度烴，且環(huán)上電子云密度高，有利于?；磻?yīng)。高，有利于酰基化反應(yīng)。 考慮問題要全面考慮問題要全面如：合成如：合成-O-CH2CH2CH2CH=CH2a b+ NaOCH2CH2CH2CH=CH2X從從a 處分割：處分割：O-CH2CH2CH2CH=CH2a+ BrCH2CH2CH2CH=CH2ONa+ BrMgCH2CH=CH2CH2CH2OHO-CH2CH2CH2CH=CH2O-CH2CH2CH2CH=CH2從從b 處分割：處分割：b 要在

40、倒推的要在倒推的“適當(dāng)階段適當(dāng)階段”將分子拆開。將分子拆開。如：合成如：合成CH3-CH-CH2-CH2OHOHCH3CHO + CH3CHOCH3-CH-CH2-CH2OHOHCH3-CH-CH2-CHOOH例例1 由含由含3個(gè)碳原子的有機(jī)物合成個(gè)碳原子的有機(jī)物合成CH3-C C-CH-C(CH3)2OHCH2CH3CH3-C CMgBr + CH3CH2CHOCH3-C C-CHCH2CH3BrCH3-C C-CHCH2CH3MgBr+ CH3-C-CH3=O4. 合成路線選擇舉例合成路線選擇舉例例例2 由溴代環(huán)己烷及由溴代環(huán)己烷及C2 有機(jī)物合成有機(jī)物合成C2H5C2H5C2H5C2H5

41、HOO例例3 由由C2 的有機(jī)物合成的有機(jī)物合成CH3-C-CH-C (CH2CH3)2CH2CH3OH=CH3-C-CH-COOC2H5 + C2H5MgBrCH2CH3O=CH3-C-CH2-C-OC2H5=O=O+ C2H5BrCH3COOC2H5C2H5=OC2H5MgBr +例例4 由由C3 的有機(jī)物合成的有機(jī)物合成-CH2-CH-COOCH2CH=CH2CH3BrCH2CH2Br + CH2(COOC2H5)2-CH2-CH-COCl + HOCH2CH=CH2CH3-CH2Br + CH3Br + CH2(COOC2H5)2例例5 合成合成CH-C-O-CH2-C-O-CH2CH

42、2CH3CH3CH3OHO=-BrOHC-C-O-CH2CH2CH3CH3CH3CH-C-OHOHO=+HOCH2-BrZnCH-C-OHOO=+=-C-ONaCH3CH3HOCH2-+ BrCH2CH2CH3-MgBr + CH3-C-CH3ClCH2-O= 堿性水解歷程：堿性水解歷程： 酸性水解歷程：酸性水解歷程：OHH2O 慢慢R-C-OR/H2O+O=R-C-OH + R/O- 快快慢慢O=R-C-O + R/OH-R/OH 快快R-C-OH+=OHH+ 快快R-C-OHO=快快OHR-C-OR/HO+HR-C-OR/ R-C-OR/O=+H+ 快快=OH-R-C-OR/ + OH R

43、-C-OR/O=-OOH快快慢慢+-四面體中間體是負(fù)離子四面體中間體是負(fù)離子四面體中間體是正離子四面體中間體是正離子CH3-C-OC2H5 + CH2-C-OC2H5 CH3-C-CH2-C-OC2H5 O=O=O=OOC2H5- 反應(yīng)歷程反應(yīng)歷程CH2-C-OC2H5 + C2H5O CH2-C-OC2H5 + C2H5OH O=O=- H-碳負(fù)離子碳負(fù)離子CH3-C-CH2-C-OC2H5 + C2H5O O=O=- 反應(yīng)歷程反應(yīng)歷程CH3-CCH3-COO=O=CH2-CCH3-COO=O=CH3COONa-ArCHOAr-CH-CH-COOCOCH3OH H-H2OAr-CH=CH-C

44、OOCOCH3H2OAr-CH=CH-COOH + CH3COOHH OH可以有三條途徑：可以有三條途徑：方法方法1：CH3CH2OH CH3CHO CH3CH=CHCHOCH3CH2CH2CH2OH方法方法2：CH3CH2OH CH3CH2Br CH3CH2MgBrCH3CH2CH2CH2OH方法方法3：CH3CH2OH CH3CH2Br CH3CH2MgBrCH3CH2CH2OH CH3CH2CH2BrCH3CH2CH2MgBr CH3CH2CH2CH2OHKMnO4稀稀OH-H2NiPBr3MgCH2CH2O H2O / H+無(wú)水乙醚無(wú)水乙醚PBr3PBr3Mg無(wú)水乙醚無(wú)水乙醚Mg無(wú)水乙醚無(wú)水乙醚HCHO H2O / H+HCHO H2O / H+例一：用三個(gè)或三個(gè)碳以下的有機(jī)原料和適當(dāng)?shù)臒o(wú)機(jī)試劑合成：例一：用三個(gè)或三個(gè)碳以下的有機(jī)原料和適當(dāng)?shù)臒o(wú)機(jī)試劑合成：逆合成分析：逆合成分析：CHCCH2CH3CH3H3CCHCH3CHCCH2CH3CH3H3CCHCH3CCH3CH3C