《第14章_β-二羰基化合物和有机_[1]....ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第14章_β-二羰基化合物和有机_[1]....ppt（82页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第第1414章章 -二羰基化合物二羰基化合物 和有机合成和有机合成 14.1-二羰基化合物二羰基化合物 14.1.1-二羰基化合物的合成二羰基化合物的合成 14.1.2-二羰基化合物活泼氢的酸性二羰基化合物活泼氢的酸性 14.1.3-二羰基化合物的反应二羰基化合物的反应 14.1.4 典型典型-二羰基化合物在有机合成中的应用二羰基化合物在有机合成中的应用 14.1.5 酰基负离子酰基负离子14.2 有机合成路线设计有机合成路线设计 14.2.1 逆合成分析逆合成分析 14.2.2 碳骼的形成碳骼的形成 14.2.3 官能团的转化官能团的转化 14.2.4 官能团的保护官能团的保护 14.2.5
2、 立体构型的控制立体构型的控制 14.2.6 工业合成工业合成概概 述述分子中含有两个羰基官能团的化合物，统称为二分子中含有两个羰基官能团的化合物，统称为二羰基化合物。其中羰基化合物。其中两个羰基为一个亚甲基相间隔两个羰基为一个亚甲基相间隔的化合物，叫做的化合物，叫做-二羰基化合物二羰基化合物。乙酰丙酮乙酰丙酮（2,4-2,4-戊二酮）戊二酮）乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯（丁酮酸酯）丁酮酸酯）由于其亚甲基对于两个羰基都是由于其亚甲基对于两个羰基都是位置，位置，在两个羰基的共同影响下，这个碳上的在两个羰基的共同影响下，这个碳上的氢原子显得特别活泼，因此氢原子显得特别活泼，因此-二羰基化合二羰基化合物
3、也常叫做物也常叫做含有活泼亚甲基的化合物含有活泼亚甲基的化合物。丙二酸二乙酯丙二酸二乙酯酯的烯醇负离子和酯羰基发生酯的烯醇负离子和酯羰基发生加成加成-消除消除反应，得反应，得到到-酮酸酯的反应酮酸酯的反应克莱森克莱森(酯酯)缩合反应缩合反应。v 凡有凡有H H的酯，在乙醇钠或其他碱性催化剂的酯，在乙醇钠或其他碱性催化剂（如氨（如氨基钠）存在下，都能进行克莱森（酯）缩合反应。基钠）存在下，都能进行克莱森（酯）缩合反应。14.1-二羰基化合物二羰基化合物14.1.1-二羰基化合物的合成二羰基化合物的合成1.Claisen酯缩合酯缩合反应历程反应历程v 首先，由乙醇钠的负离子与乙酸乙酯的首先，由乙醇
4、钠的负离子与乙酸乙酯的氢原子作用，夺氢原子作用，夺取酯分子中一个取酯分子中一个氢原子，生成氢原子，生成碳负离子碳负离子。然后，所生成的碳负离子再和另一分子乙酸乙酯的羰基发生然后，所生成的碳负离子再和另一分子乙酸乙酯的羰基发生亲核加成亲核加成，形成的，形成的带负电的中间体带负电的中间体。v 最后，中间产物最后，中间产物再消除再消除一个乙氧基负离子（一个乙氧基负离子（C2H5O-）而生而生成成 取代产物取代产物-丁酮酸酯丁酮酸酯。乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯 乙酸乙酯碳负离子对另一酯分子羰基的亲核加乙酸乙酯碳负离子对另一酯分子羰基的亲核加成消除的结果。成消除的结果。反应历程反应历程注意：注意：u克莱森
5、（酯）缩合反应的总结果是一个碳负离子的克莱森（酯）缩合反应的总结果是一个碳负离子的酰基化，生成了一个酰基化，生成了一个-二羰基化合物，因此这是个二羰基化合物，因此这是个合成合成-二羰基化合物的方法二羰基化合物的方法。u由于由于-丁酮酸酯中亚甲基上的氢原子酸性较强，在丁酮酸酯中亚甲基上的氢原子酸性较强，在乙醇钠中，实际得到的是乙醇钠中，实际得到的是-丁酮酸酯的钠盐，故须用丁酮酸酯的钠盐，故须用乙酸酸化后才能得到游离的乙酸酸化后才能得到游离的-丁酮酸酯。丁酮酸酯。2.交叉交叉Claisen酯缩合酯缩合l交叉交叉Claisen酯缩合反应是指两种不同的酯间的缩酯缩合反应是指两种不同的酯间的缩合反应。合
6、反应。l像交叉的羟醛缩合一样，常常是非选择性，得到混合物。像交叉的羟醛缩合一样，常常是非选择性，得到混合物。当反应物之一不含当反应物之一不含-H时时,则选择性的混合则选择性的混合Claisen酯缩合反酯缩合反 应可能。应可能。3.分子内分子内Claisen酯缩合酯缩合Dieckmann反应反应分子内二羰基化合物的分子内二羰基化合物的Claisen酯缩合反应酯缩合反应生成五元或六元生成五元或六元的环状的环状3-酮酸酯酮酸酯，称为，称为Dieckmann缩合反应，也称缩合反应，也称Dieckmann闭环反应闭环反应Dieckmann反应机理反应机理4.酮与酯的缩合反应酮与酯的缩合反应由于由于酮的酮
7、的-H比酯的比酯的-H酸性强酸性强，当酮与非烯醇化的酯（没，当酮与非烯醇化的酯（没有有-H的酯）反应时，的酯）反应时，酯作为酰化试剂酯作为酰化试剂使酮转变为使酮转变为-二羰基二羰基化合物。化合物。4.酮与酯的缩合反应酮与酯的缩合反应酮也能发生酮也能发生分子内酰化分子内酰化形成环状五元或六元二酮形成环状五元或六元二酮练习练习14.214.1.2-二羰基化合物活泼氢的酸性二羰基化合物活泼氢的酸性-二羰基化合物的二羰基化合物的两个羰基之间的两个羰基之间的-氢原子的氢原子的酸性酸性，由于其相应阴离子的共振稳定化而大大增，由于其相应阴离子的共振稳定化而大大增强。强。pKapKa在在9 91313之间之间
8、。l在在碱的作用下碱的作用下，活性亚甲基上的质子具有酸性，易，活性亚甲基上的质子具有酸性，易脱去形成二羰基碳负离子或烯醇负离子，脱去形成二羰基碳负离子或烯醇负离子，存在着酮存在着酮式和烯醇式的互变异构式和烯醇式的互变异构。v烯醇式一般很不稳定，但烯醇式一般很不稳定，但-二羰基化合物的烯醇式结构却具二羰基化合物的烯醇式结构却具有一定的稳定性有一定的稳定性。-二羰基化合物的烯醇负离子的稳定性二羰基化合物的烯醇负离子的稳定性上式所示的酮式结构，其上式所示的酮式结构，其负电荷实际扩展为两个羰基间负电荷实际扩展为两个羰基间的离域的离域，这种离域作用比单羰基的离域作用要强得多。这种离域作用比单羰基的离域作
9、用要强得多。14.1.3-二羰基化合物的反应二羰基化合物的反应-二羰基化合物的烃基化反应可在醇溶液中，二羰基化合物的烃基化反应可在醇溶液中，以醇钠为碱进行。反应为以醇钠为碱进行。反应为S SN N2 2机理，合成上用来增机理，合成上用来增长碳链。长碳链。1.烃基化反应烃基化反应以以卤代烃卤代烃最为普遍。最为普遍。磺酸酯磺酸酯、硫酸酯硫酸酯也可作为烃基化试剂。也可作为烃基化试剂。常用的烃基化试剂常用的烃基化试剂叔卤代烃叔卤代烃在碱性条件下易发生消除，在碱性条件下易发生消除，不宜作为烃基化试剂不宜作为烃基化试剂。在在强碱强碱如如NaNH2、有机锂有机锂等作用下，等作用下，-二羰基化合物可被转二羰基
10、化合物可被转化为化为双负离子双负离子，与，与1 mol卤代烃反应时，卤代烃反应时，碱性更强的端基碳负离碱性更强的端基碳负离子子而不是碱性较弱的中间碳负离子而不是碱性较弱的中间碳负离子优先发生优先发生-烃基化烃基化。-二羰基化合物的双烯醇负离子二羰基化合物的双烯醇负离子2.酰基化反应酰基化反应-二羰基化合物的活性亚甲基二羰基化合物的活性亚甲基在碱作用下能与酰在碱作用下能与酰基化试剂发生酰基化反应基化试剂发生酰基化反应。常见的酰化试剂有。常见的酰化试剂有酯酯、酰卤酰卤、酸酐酸酐。-二羰基化合物的酰基化反应是二羰基化合物的酰基化反应是生生成成1,3-1,3-二羰基化合物二羰基化合物的重要途径。的重要
11、途径。不含不含-H的酯的酯如如草酸二乙酯草酸二乙酯、甲酸酯甲酸酯、碳酸二乙酯碳酸二乙酯苯甲酸酯苯甲酸酯等在酰化反应中可分别引入等在酰化反应中可分别引入-COCO2C2H5,-CHO,-COOC2H5,-COPh基团。基团。2.酰基化反应酰基化反应使用草酸酯使用草酸酯得到的产物既是得到的产物既是-酮酯酮酯，又是，又是-酮酯酮酯。由于由于-酮酯在加热时可脱去羰基，为合成酮酯在加热时可脱去羰基，为合成取代丙取代丙二酸酯二酸酯及相关化合物提供一条方便的途径。及相关化合物提供一条方便的途径。3.迈克尔加成反应迈克尔加成反应活泼氢化合物在催化量碱（常用活泼氢化合物在催化量碱（常用醇钠醇钠，季铵碱季铵碱及及
12、苛苛性碱性碱等）作用下等）作用下与与,-,-不饱和化合物不饱和化合物发生发生1,4-1,4-加成加成的反应称为的反应称为MichaelMichael加成反应。加成反应。,-,-不饱和化合物为不饱和化合物为,-,-不饱和羰基化合物不饱和羰基化合物及及,-,-不饱和腈不饱和腈等。等。迈克尔加成反应机理迈克尔加成反应机理4.鲁滨逊环合反应鲁滨逊环合反应迈克尔加成产物可进一步发生迈克尔加成产物可进一步发生分子内羟醛缩合分子内羟醛缩合或克莱森缩合反应或克莱森缩合反应，常用于，常用于合成环状化合物合成环状化合物。称为鲁宾逊（称为鲁宾逊（RobinsonRobinson）环合反应。）环合反应。问题问题14.
13、3 1 写出乙写出乙酰酰乙酸乙乙酸乙酯酯的的酮酮式和式和烯烯醇式互醇式互变变异构体的异构体的结结构式。构式。2 为为什么乙什么乙酰酰乙酸乙乙酸乙酯酯的的烯烯醇醇结结构比构比较稳较稳定？定？3 如何用化学方法如何用化学方法检验这检验这种种烯烯醇？醇？问题问题14.4 以以5-氧代己酸氧代己酸酯为酯为原料合成原料合成2,2-二甲基二甲基-1,3-环环己二己二酮酮。问题问题14.5 完成下列反完成下列反应应，写出主要，写出主要产产物。物。14.1.4 典型典型-二羰基化合物在有机合成中的应用二羰基化合物在有机合成中的应用乙酰乙酸乙酯是无色有水果香味的液体。它实则乙酰乙酸乙酯是无色有水果香味的液体。它
14、实则是酮式和烯醇式两种结构以动态平衡而同时存在。是酮式和烯醇式两种结构以动态平衡而同时存在。1.乙酰乙酸乙酯在有机合成中的应用乙酰乙酸乙酯在有机合成中的应用v在在稀碱（稀碱（5 5NaOHNaOH）或稀酸中或稀酸中加热，可以分解脱羧而生成丙加热，可以分解脱羧而生成丙酮，叫做酮，叫做酮式分解酮式分解。v在在浓碱（浓碱（4040NaOHNaOH）加热，加热，和和的的C-CC-C键断裂而生成两分键断裂而生成两分子乙酸，叫做子乙酸，叫做酸式分解酸式分解。1 1）乙酰乙酸乙酯的分解）乙酰乙酸乙酯的分解1.乙酰乙酸乙酯在有机合成中的应用乙酰乙酸乙酯在有机合成中的应用2 2）乙酰乙酸乙酯）乙酰乙酸乙酯碳原子
15、的烃基化反应碳原子的烃基化反应v 具有活泼的亚甲基，与醇钠等作用转变为碳负离子具有活泼的亚甲基，与醇钠等作用转变为碳负离子（即乙酰乙酸乙酯的钠盐形式）再（即乙酰乙酸乙酯的钠盐形式）再与卤烃亲核取代与卤烃亲核取代。1.乙酰乙酸乙酯在有机合成中的应用乙酰乙酸乙酯在有机合成中的应用一烃基乙酰乙酸乙酯分子中还含有一个一烃基乙酰乙酸乙酯分子中还含有一个-H-H，能再能再和醇钠、卤烃作用生成和醇钠、卤烃作用生成二烃基取代物二烃基取代物。2 2）乙酰乙酸乙酯）乙酰乙酸乙酯碳原子的烃基化反应碳原子的烃基化反应1.乙酰乙酸乙酯在有机合成中的应用乙酰乙酸乙酯在有机合成中的应用-烃基乙酰乙酸乙酯的应用烃基乙酰乙酸乙
16、酯的应用进行酸式或酮式分解可制取进行酸式或酮式分解可制取甲基酮甲基酮、烷基取代乙酸烷基取代乙酸。-烃基乙酰乙酸乙酯的应用烃基乙酰乙酸乙酯的应用当乙酰乙酸乙酯钠衍生物当乙酰乙酸乙酯钠衍生物与二卤代烷作用与二卤代烷作用，然后进行，然后进行 酮式分解可得到酮式分解可得到环烷基酮环烷基酮 3 3）乙酰乙酸乙酯）乙酰乙酸乙酯碳原子的酰基化反应碳原子的酰基化反应v乙酰乙酸乙酯的碳负离子和酰卤或酸酐作用，与乙酰乙酸乙酯的碳负离子和酰卤或酸酐作用，与酰酰卤卤或或酸酐酸酐羰基发生了羰基发生了亲核加成消除亲核加成消除。1.乙酰乙酸乙酯在有机合成中的应用乙酰乙酸乙酯在有机合成中的应用v上述得到的酰基化产物，如再经上
17、述得到的酰基化产物，如再经酮式分解酮式分解就可得就可得到到-二酮二酮。v乙酰乙酸乙酯的活性亚甲基与乙酰乙酸乙酯的活性亚甲基与卤代酸酯卤代酸酯作用，然作用，然后经后经酮式分解可得到高级酮酸酮式分解可得到高级酮酸等。等。14.1.4 典型典型-二羰基化合物在有机合成中的应用二羰基化合物在有机合成中的应用丙二酸二乙酯受热分解脱羧成乙酸，具有微酸性丙二酸二乙酯受热分解脱羧成乙酸，具有微酸性（pKa=13）。因此不能用丙二酸直接酯化制备，而）。因此不能用丙二酸直接酯化制备，而是是从氯乙酸钠从氯乙酸钠经下面反应制备。经下面反应制备。2.丙二酸二乙酯在有机合成中的应用丙二酸二乙酯在有机合成中的应用丙二酸二乙
18、酯的性质：丙二酸二乙酯的性质：分子中分子中-亚甲基上的氢亚甲基上的氢原子非常活泼，能与醇钠作用形成钠盐。原子非常活泼，能与醇钠作用形成钠盐。v生成的生成的碳负离子是强亲核试剂碳负离子是强亲核试剂，可与卤烃发生亲可与卤烃发生亲核取代，核取代，生成生成一烃基或二烃基取代的丙二酸酯一烃基或二烃基取代的丙二酸酯。丙二酸二乙酯烃基化的通式：丙二酸二乙酯烃基化的通式：v若用若用2 2摩尔乙醇钠和摩尔乙醇钠和2 2摩尔卤烃反应，可一次导入摩尔卤烃反应，可一次导入二个烃基。二个烃基。丙二酸二乙酯的用途：丙二酸二乙酯的用途：利用丙二酸酯的利用丙二酸酯的碳上碳上的烷基化反应制备的烷基化反应制备-烃基取代乙酸。烃基
19、取代乙酸。一烃基代乙酸的制备：一烃基代乙酸的制备：二烃基代乙酸的制备：二烃基代乙酸的制备：丙二酸二乙酯的用途：丙二酸二乙酯的用途：利用丙二酸酯的利用丙二酸酯的碳上碳上的烷基化反应也可用来合成二元羧酸。的烷基化反应也可用来合成二元羧酸。丁二酸丁二酸己二酸己二酸反应历程：反应历程：丙二酸二乙酯的用途：丙二酸二乙酯的用途：利用丙二酸酯与二卤代利用丙二酸酯与二卤代烃反应也可用来合成环状羧酸。烃反应也可用来合成环状羧酸。14.1.4 典型典型-二羰基化合物在有机合成中的应用二羰基化合物在有机合成中的应用当当两个吸电子基两个吸电子基（如（如-CHO，-COR，-COOH，-CN，-NO2等）等）连接在同一
20、碳原子上连接在同一碳原子上时，时，其亚甲基其亚甲基的氢原子也具有活泼性的氢原子也具有活泼性，与强碱作用时，亚甲基上，与强碱作用时，亚甲基上的氢原子也能被烷基化。的氢原子也能被烷基化。3.其他含活泼亚甲基的化合物其他含活泼亚甲基的化合物克诺文格尔缩合反应克诺文格尔缩合反应(Knoevenagel冷凝冷凝),-不饱和酸的合成不饱和酸的合成 醛、酮和醛、酮和-二羰基化合物二羰基化合物，在，在弱碱弱碱（氨或胺）作用（氨或胺）作用下发生缩合反应下发生缩合反应克诺文格尔缩合反应。克诺文格尔缩合反应。3-3-苯基丙烯酸苯基丙烯酸（俗称：肉桂酸）（俗称：肉桂酸）反应历程：反应历程：丙二酸酯碳负离子对苯甲醛发生
21、羰基的亲核加成丙二酸酯碳负离子对苯甲醛发生羰基的亲核加成消除。消除。问题问题14.6问题问题14.7问题问题14.7问题问题14.814.1.5 酰基负离子酰基负离子二硫醇和醛二硫醇和醛(或或)酮反应生成环状硫缩醛，反应通酮反应生成环状硫缩醛，反应通常用来保护羰基。常用来保护羰基。位于硫缩醛两个硫原子之间碳上位于硫缩醛两个硫原子之间碳上的氢具有足够酸性的氢具有足够酸性(pKa31)，用强碱用强碱(如烷基锂如烷基锂)可可脱去质子脱去质子，生成的碳负离子可被高度可极化的硫原，生成的碳负离子可被高度可极化的硫原子的子的-I诱导效应所稳定。诱导效应所稳定。1.环状硫缩醛的形成环状硫缩醛的形成 1,3-
22、二硫杂环己烷及其取代衍生物的负离子是亲核二硫杂环己烷及其取代衍生物的负离子是亲核性性的，称为掩蔽的酰基负离子，对醛的，称为掩蔽的酰基负离子，对醛(酮酮)羰基的亲核羰基的亲核加成可得到邻硫缩醛基醇，在氯化汞水解下硫缩醛基加成可得到邻硫缩醛基醇，在氯化汞水解下硫缩醛基被还原为羰基，成为被还原为羰基，成为-羟基酮羟基酮。在有机合成中的应用在有机合成中的应用14.1.5 酰基负离子酰基负离子亲电性到亲核性的应用亲电性到亲核性的应用：卤代烃转化为有机金属：卤代烃转化为有机金属试剂试剂(如格氏试剂如格氏试剂,锂试剂锂试剂)，把官能团化碳的极性从，把官能团化碳的极性从亲电的亲电的(+C-X-)反转成亲核的反
23、转成亲核的(-C-M+)，可发生一，可发生一系列亲核加成或亲核取代反应，大大增加了可采用系列亲核加成或亲核取代反应，大大增加了可采用的合成策略。的合成策略。2.极性反转在有机合成中的应用极性反转在有机合成中的应用亲核性到亲电性的应用亲核性到亲电性的应用：利用环状硫缩醛作为掩蔽利用环状硫缩醛作为掩蔽的酰基负离子的前体，的酰基负离子的前体，使起始醛的亲电羰基变成亲核使起始醛的亲电羰基变成亲核碳原子碳原子，极大地扩展了羰基化学的多样性。采用这种，极大地扩展了羰基化学的多样性。采用这种策略能比较容易地合成策略能比较容易地合成1,2-1,2-双官能团化合物。双官能团化合物。14.2 有机合成路线设计有机
24、合成路线设计好的有机合成反应必须具备以下特点：好的有机合成反应必须具备以下特点：(1)选择性高选择性高(包括化包括化学选择性、区域选择性和立体选择性学选择性、区域选择性和立体选择性)；(2)适应性强，适应性强，即与即与具有相同官能团或结构特点的化合物都发生反应；具有相同官能团或结构特点的化合物都发生反应；(3)反应反应所用的试剂便宜或容易大量制备所用的试剂便宜或容易大量制备；(4)反应条件温和反应条件温和；(5)产产率高率高,符合原子经济性（尽量使选用的原料分子全部转化为符合原子经济性（尽量使选用的原料分子全部转化为产物分子，以减少三废，提高原料利用率）。产物分子，以减少三废，提高原料利用率）
25、。有机合成是指有机合成是指应用有机化学反应合成有机化合物的过程应用有机化学反应合成有机化合物的过程。其任务是利用已有的原料制备新的，更复杂，更有价值其任务是利用已有的原料制备新的，更复杂，更有价值的有机化合物。的有机化合物。有机合成的追求是高效、便捷。包括简短的合成路有机合成的追求是高效、便捷。包括简短的合成路线、高选择性、高产率、原子经济性、环境友好和易行线、高选择性、高产率、原子经济性、环境友好和易行的反应条件等等。的反应条件等等。有机合成路线设计一般采用逆合成分析法：即有机合成路线设计一般采用逆合成分析法：即从目标从目标产物产物(TM)的结构特点分析入手，逆实际合成方向回溯到的结构特点分
26、析入手，逆实际合成方向回溯到起始原料起始原料(SM)的方法。的方法。设计合成路线一般包括以下四个方面设计合成路线一般包括以下四个方面:(1)碳骼的搭建；碳骼的搭建；(2)官能团的转化；官能团的转化；(3)官能团的保护；官能团的保护；(4)立体构型的控制。立体构型的控制。14.2 有机合成路线设计有机合成路线设计逆合成分析是一种解决合成设计的思考方法和技巧。以逆合成分析是一种解决合成设计的思考方法和技巧。以合成合成子子概念和概念和切断法切断法为基础，为基础，从目标化合物出发从目标化合物出发，通过，通过官能团的转官能团的转化化或或键的切断键的切断，推出，推出前体分子前体分子 (合成子合成子)，直至
27、前体分子为最，直至前体分子为最易得的原料或可给原料为止易得的原料或可给原料为止此过程称为此过程称为转换转换，以双箭头，以双箭头 表示，这与合成方向构成目标分子的反应相反（合成反表示，这与合成方向构成目标分子的反应相反（合成反应过程以单箭头表示）。应过程以单箭头表示）。常用的官能团转换有以下几种：常用的官能团转换有以下几种：官能团转换官能团转换(FGI)、官能团官能团增加增加（FGA）、）、官能团除去官能团除去(FGR)、切断切断(Dis)、重排重排(Rearr.)等。等。14.2.1 逆合成分析逆合成分析由逆合成分析可将目标分子通过不同的转换过程得到不同的由逆合成分析可将目标分子通过不同的转换
28、过程得到不同的起始原料。然后起始原料。然后通过比较，得出最合理的断裂方式通过比较，得出最合理的断裂方式，再由，再由原料开始正向选出最合理的合成路线。原料开始正向选出最合理的合成路线。逆合成分析：逆合成分析：三种方法比较，路线三种方法比较，路线c最合理，因为原料易得。最合理，因为原料易得。逆合成分析：逆合成分析：路线路线b优于优于a，因为，因为A脱水生成两种产物，主产物是脱水生成两种产物，主产物是C。路线。路线b生生成的成的B脱水反应仅生成所需的目标化合物。脱水反应仅生成所需的目标化合物。逆合成分析：逆合成分析：路线路线b的原料比的原料比a易得，因此易得，因此b优于优于a。14.2.2 碳骼的形
29、成碳骼的形成1.1.碳碳-碳单键的形成：碳单键的形成：可可由碳负离子由碳负离子如活泼甲基，亚甲基化合物如活泼甲基，亚甲基化合物 ，金属有机化合，金属有机化合物物RMgXRMgX、RLiRLi、R R2 2CuLiCuLi等等与亲电试剂与亲电试剂 (烷基化试剂、酰基化试烷基化试剂、酰基化试剂等剂等)发生亲核加成、取代、偶联反应发生亲核加成、取代、偶联反应等形成等形成 。2.2.碳碳双键的形成：碳碳双键的形成：醇、卤代烃、偕二卤代烃的醇、卤代烃、偕二卤代烃的消去反应消去反应；炔键的加成炔键的加成、氢化反、氢化反应；碳正离子的某些重排反应；应；碳正离子的某些重排反应；wittingwitting及其
30、类似试剂与羰基化及其类似试剂与羰基化合物的反应；碳负离子的缩合反应等均可形成碳碳双键合物的反应；碳负离子的缩合反应等均可形成碳碳双键 。3.3.碳碳-碳叁键的形成：碳叁键的形成：由炔负离子与卤代烃或羰基化合物反应形成由炔负离子与卤代烃或羰基化合物反应形成 。14.2.2 碳骼的形成碳骼的形成 4.4.芳环的形成：芳环的形成：用用S S、SeSe或钯黑可使或钯黑可使脂环脱氢脂环脱氢变为芳烃，其中钯黑在低温时变为芳烃，其中钯黑在低温时反应向氢化方向进行，而高温向脱氢方向进行。反应向氢化方向进行，而高温向脱氢方向进行。5.5.小环的合成：小环的合成：重氮甲烷重氮甲烷在锌铜偶催化下在锌铜偶催化下与卡宾
31、反应与卡宾反应；碱存在下的；碱存在下的-或或-消除反应消除反应；含两个或三个碳的二卤代烃与碳负离子的；含两个或三个碳的二卤代烃与碳负离子的双取双取代反应代反应。14.2.2 碳骼的形成碳骼的形成 6.6.五元、六元环的合成：五元、六元环的合成：常用的有常用的有分子内的傅分子内的傅-克克反应；反应；分子内的羟醛缩合分子内的羟醛缩合反应、反应、DieckmannDieckmann酯缩合酯缩合反应；具有适当链长的反应；具有适当链长的二元羧酸酯二元羧酸酯在非质子在非质子性溶剂中性溶剂中的偶姻的偶姻反应；反应；RobinsenRobinsen环合环合反应反应 ；DielsDiels-Alder-Alde
32、r反反应；芳环的应；芳环的BirchBirch还原还原等。等。7.7.大环的合成：大环的合成：大环合成产率低。一般要大环合成产率低。一般要用较稀的反应物用较稀的反应物，在高速搅拌下，在高速搅拌下合成，以避免分子间产物的生成。合成，以避免分子间产物的生成。例例5 的合成。的合成。提示：目标分子是提示：目标分子是1,5-二羰基化合物二羰基化合物，可由，可由Michael反应反应得到。得到。解：解：例例6 的合成。的合成。提示：提示：环外孤立双键可由环外孤立双键可由Wittig反应合成反应合成，六元环可由，六元环可由Diels-Alder反应反应合成。合成。提示：小环可由提示：小环可由二卤代烃与丙二
33、酸酯碳负离子反应二卤代烃与丙二酸酯碳负离子反应生成。生成。例7C6H5CH2CH2CH2CH2CH3提示：提示：碳链增长可碳链增长可由炔负离子烷基化反应由炔负离子烷基化反应得到。得到。提示：六元环提示：六元环,-,-不饱和酮可由不饱和酮可由,-,-不饱和酮的不饱和酮的MichaelMichael加成加成，继，继而用而用RobinsonRobinson环合环合合成，合成，,-,-不饱和酮可由不饱和酮可由MannichMannich反应合成。反应合成。提示：芳香族环状化合物可由提示：芳香族环状化合物可由付克酰基化付克酰基化反应，再以反应，再以S催化脱氢催化脱氢反应形成。反应形成。解：解：在碳骼形成
34、反应中除上述的在碳骼形成反应中除上述的碳链增长碳链增长反应外，还有反应外，还有碳链碳链缩短缩短和和碳骼重排反碳骼重排反应。应。适合于适合于缩短碳链的反应缩短碳链的反应有：有：烯烃的臭氧化和烯烃的臭氧化和KMnOKMnO4 4氧化氧化；酰胺的酰胺的HoffmannHoffmann降级降级反应；反应；-羟基酸、羟基酸、-或或-酮酸的酮酸的脱脱羧反应羧反应；邻邻-二醇、二醇、-羟基醛酮的羟基醛酮的HIOHIO4 4氧化氧化反应等。反应等。利用利用重排反应重排反应改变碳骼的有邻二醇的改变碳骼的有邻二醇的PinacolPinacol重排重排等。等。14.2.3 官能团的转化官能团的转化 官能团是有机分子
35、反应的活性部位。官能团的引官能团是有机分子反应的活性部位。官能团的引入、转化及消去等是有机合成设计的重要策略。入、转化及消去等是有机合成设计的重要策略。1.1.官能团的引入官能团的引入:在有机分子中引入官能团特别在有机分子中引入官能团特别要注意要注意位置（区域）选择性位置（区域）选择性。2.2.官能团的转化官能团的转化 通过取代、加成、消除、重排反通过取代、加成、消除、重排反应使一种官能团转变成另一种官能团。应使一种官能团转变成另一种官能团。3.3.官能团的消去官能团的消去：有机合成中将不再需要的官能团除去：有机合成中将不再需要的官能团除去14.2.4 官能团的保护官能团的保护 官能团保护是有
36、机合成常用的方法，在选择保护基官能团保护是有机合成常用的方法，在选择保护基团时要符合三方面的要求：团时要符合三方面的要求：1.1.易于与被保护基团反应易于与被保护基团反应 2.2.保护基在反应的各个步骤中保护基在反应的各个步骤中不参与其他任何反应不参与其他任何反应 3.3.保护基易于除去保护基易于除去14.2.4 官能团的保护官能团的保护醇羟基的保护：醇羟基的保护：通常有酯化、醚化等。通常有酯化、醚化等。酚羟基的保护：酚羟基的保护：羰基的保护：羰基的保护：羧酸官能团的保护：羧酸官能团的保护：胺的保护：胺的保护：提示：提示：炔基氢有一定酸性炔基氢有一定酸性，它可与其它格氏试剂发生交换反，它可与其
37、它格氏试剂发生交换反应制备炔基格氏试剂，再与应制备炔基格氏试剂，再与CO2反应可得羧酸。但分子中有活反应可得羧酸。但分子中有活泼羟基，必须加以保护。泼羟基，必须加以保护。解：解：提示：在香茅醛碳碳双键处氧化成羧基，反应前提示：在香茅醛碳碳双键处氧化成羧基，反应前必须将醛基必须将醛基用缩醛保护起来用缩醛保护起来。例例13 由氯苯合成由氯苯合成2,6-二硝基苯胺。二硝基苯胺。提示：应提示：应用磺酸基占位，反应后再脱去用磺酸基占位，反应后再脱去，是芳香族化合物合，是芳香族化合物合成时常用的保护措施。成时常用的保护措施。解：解：在有机合成中有时产物有一定的立体需求。如顺式、反式；在有机合成中有时产物有
38、一定的立体需求。如顺式、反式；环接点位置上的立体化学及手性中心的构型等。环接点位置上的立体化学及手性中心的构型等。1.顺、反式产物构型的控制顺、反式产物构型的控制 顺式或反式烯烃可由炔烃选择性还原获得：顺式或反式烯烃可由炔烃选择性还原获得：邻二醇的合成：邻二醇的合成：14.2.5 立体构型的控制立体构型的控制 在有机合成中有时产物有一定的立体需求。如顺式、反式；在有机合成中有时产物有一定的立体需求。如顺式、反式；环接点位置上的立体化学及手性中心的构型等。环接点位置上的立体化学及手性中心的构型等。2.环的并联环的并联 DielsDiels-Alder-Alder反应产物在连接点上是顺式的，如果需
39、要反应产物在连接点上是顺式的，如果需要反式就比较困难。反式就比较困难。14.2.5 立体构型的控制立体构型的控制3.不对称合成不对称合成 具有一定手性特征的分子的合成具有一定手性特征的分子的合成称为不对称合成称为不对称合成 例如丙酮酸还原时得到的是等量的左旋和右旋乳酸。但如例如丙酮酸还原时得到的是等量的左旋和右旋乳酸。但如果丙酮酸与手性果丙酮酸与手性 (-)(-)薄荷醇酯化后再还原，由于薄荷醇中不薄荷醇酯化后再还原，由于薄荷醇中不对称因素的诱导作用，使还原产物的某一对映体占优势。水解对称因素的诱导作用，使还原产物的某一对映体占优势。水解后后(-)-(-)-乳酸过量。乳酸过量。14.2.5 立体
40、构型的控制立体构型的控制 提示：产物要求是提示：产物要求是反式反式，因此，因此由炔烃经由炔烃经Na/NH3(l)还原还原。解：解：提示：根据产物构型要求，必须先将原料提示：根据产物构型要求，必须先将原料反丁烯二酸变成顺反丁烯二酸变成顺丁烯二酸丁烯二酸。解：解：从实验室研究到工业生产，不是简单的将反应瓶中的反应转从实验室研究到工业生产，不是简单的将反应瓶中的反应转移到反应釜中即可，而是一个从量变到质变的过程。工移到反应釜中即可，而是一个从量变到质变的过程。工业有机业有机合成就是一门研究工业规模，开发有机制备过程技术的科学。合成就是一门研究工业规模，开发有机制备过程技术的科学。将实验室研究实现工业
41、化生产，至少要研究和解决如下将实验室研究实现工业化生产，至少要研究和解决如下问题：问题：1 原料与合成路线选择原料与合成路线选择 2 工艺流程工艺流程 3 操作方式操作方式 4 工程放大及设备工程放大及设备 5 技术经济评价技术经济评价14.2.6 工业合成工业合成END习习 题题(Study Problems)14.1 将下列化合物的-H的酸性从强到弱排列。14.2完成下列反应，写出主要产物。14.3 用化学方法区别下列各组化合物。14.4 以乙酰乙酸乙酯及必要试剂(或指定试剂)合成下列化合物。14.5 从丙二酸酯及必要试剂合成下列化合物。14.6 利用逆合成分析法，分析并合成下列化合物。14.7 按指定原料完成下列合成。(1)以甲苯为原料合成间溴苯胺 (2)以苯及三个碳有机原料合成 (3)以丁醇为原料合成(4)以环己醇为原料合成环戊醇(8)由乙酰乙酸乙酯合成