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精细有机合成单元反应 主讲教师：汪敦佳 E-mail: dunjiawang@163.com Tel: 0714-6515602 2015.02 教学安排 学时数：48学时、16次课 教学内容： 第一部分，基本知识 第二部分，单元反应 考试安排：平时成绩（考勤、作业）30%，期末考试 70% 参考书 张铸勇，《精细有机合成单元反应》，上海：华东理工大学出版社，2003年 唐培堃，《精细有机合成化学及工艺学》，天津：天津大学出版社，2002年 陈金龙，《精细有机合成原理与工艺》，北京：中国轻工业出版社，1994年 郝素娥，《精细有机合成单元反应与合成设计》 ，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2001年 第一章 精细有机合成基础 1.1 亲核取代反应 1.2 亲核置换反应 1.3 亲电取代反应 1.4 自由基反应 1.5 消除反应 1.6 加成反应 1.7 重排反应 1.8 精细有机合成中的溶剂分类 第一章 精细有机合成基础 精细有机合成反应的数目和范围多而广，但可根据反应的性质分成取代、加成、消除和重排反应等四类: 取代反应 (1)亲电取代反应 如芳烃的硝化、磺化，卤代、付-克反应等。 (2)亲核取代反应 如卤烃的水解、醇的卤代等 (3)自由基取代反应 如烷烃的卤代、用N-溴代丁二酰亚胺溴化 丙烯型和苄型化合物等。 加成反应 (1)亲电加成反应 如碳碳双键的加成等。 (2) 亲核加成反应 如羰基的加成。 (3)自由基加成反应 如过氧化物存在下烯烃与溴化氢的加成 (4)环化加成反应 主要指两分子烯烃互相加成变成稳定的环状化合物的反应,如Diels-Alder反应 消除反应 (1)β-消除反应 如醇脱水、卤烃脱卤化氢、Hofmann消除反应等 (2) α-消除反应 在相同碳原子上消除两个原子或基团,形成高度活泼的缺电性质点(卡宾)的反应. 重排反应 重排反应通常指一个原子或基团从同分子中的一个原子转移到另一原子的反应（分子内迁移的反应） 如Pinacolone重排, Beckmann重排, Hofmann重排等。 1.1 亲核取代反应 精细有机合成中的亲核取代反应，也称阴离子取代反应。下面通式包括芳香族与脂肪族，但应用较多的是脂肪族亲核取代反应，芳香族主要用于亲核置换反应。 反应历程：在饱和碳原子上的亲核取代反应，最典型的反应是卤代烷与多种亲核试剂发生的亲核取代反应，其反应历程表示为SN2和SNl两种形式。 1.1.1 反应历程 双分子亲核取代历程（ SN2 ）：这个历程中旧的化学键断裂和新的化学键形成是同时的，没有中间产物生成，反应同步进行。 图1.1 SN2反应的立体化学过程 单分子亲核取代历程（ SNl ）：这个反应历程中分两步进行取代反应。第一步是离去基与中心碳原子之间的键发生异裂，生成一个不稳定的碳正离子，第二步是这个高能量的碳正离子中间体，迅速与亲核试剂结合构成新键，整个反应速度决定于第一步的慢过程。由于该步骤中只有一个作用物分子参加，所以叫作单分子亲核取代。 1.1.2 亲核取代反应的影响因素 影响亲核取代反应历程和速度的因素主要是作用物结构、亲核试剂、离去基团与溶剂的性质等。 作用物结构 作用物结构对SN2和SNl反应速度的影响有电子效应与空间效应。如卤代烷的水解反应： SN2历程：伯卤烷＞仲卤烷＞叔卤烷（速度相差103倍） SN1历程：叔卤烷＞仲卤烷＞伯卤烷（速度相差106倍） 作用物分子中，被进攻的C原子上有给电子取代基，有利于SNl反应，吸电子取代基有利于SN2反应。 R-O-CH2-X H2C=C-CH2X （ SNl ） R-CO-CH2-X NC-CH2-X （ SN2 ） 离去基团 亲核取代反应中，被取代的基团-X均是带着原来共有电子而离去，所以-X接受电子能力越强越容易离去，有利于亲核取代反应的进行。 R-SO3-＞I-＞Br-＞Cl-＞RCOO-＞(R)HO-＞H2N- -OH (R)等在亲核取代中不易离去，在酸性条件下被质子化后，吸电子能力增加而易于离去。 亲核试剂 在SNl反应中，亲核试剂的性质对反应速度没有影响。在SN2反应中，亲核试剂参与了过渡态的形成，其亲核能力的变化对反应有明显的影响。 绝大多数