近代有機(jī)合成方法

1、第七章第七章 近代有機(jī)合成方法近代有機(jī)合成方法【學(xué)習(xí)要求【學(xué)習(xí)要求】1 1、掌握相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)的催化劑、反應(yīng)原理、掌握相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)的催化劑、反應(yīng)原理 及其在有機(jī)合成中應(yīng)用。及其在有機(jī)合成中應(yīng)用。2 2、掌握微波輻射在有機(jī)合成中的應(yīng)用，了解、掌握微波輻射在有機(jī)合成中的應(yīng)用，了解 微波促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理。微波促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理。3 3、理解固相合成法、一鍋合成法、無溶劑反、理解固相合成法、一鍋合成法、無溶劑反 應(yīng)、聲化學(xué)反應(yīng)和組合合成法。應(yīng)、聲化學(xué)反應(yīng)和組合合成法。 近代有機(jī)合成方法是指在較廣泛范圍近代有機(jī)合成方法是指在較廣泛范圍應(yīng)用的合成方法，如相轉(zhuǎn)移催化法、微波應(yīng)用的合成方法，如相轉(zhuǎn)移催化法

2、、微波輻射有機(jī)合成、固相有機(jī)合成，還有電有輻射有機(jī)合成、固相有機(jī)合成，還有電有機(jī)合成、光有機(jī)合成、聲有機(jī)合成以及其機(jī)合成、光有機(jī)合成、聲有機(jī)合成以及其他有機(jī)合成。這些方法一般說來，對(duì)于合他有機(jī)合成。這些方法一般說來，對(duì)于合成某一產(chǎn)物所用的相應(yīng)的經(jīng)典方法相比，成某一產(chǎn)物所用的相應(yīng)的經(jīng)典方法相比，具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。第一節(jié)第一節(jié) 相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)一、相轉(zhuǎn)移催化劑一、相轉(zhuǎn)移催化劑相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)：是在相轉(zhuǎn)移催化劑作用下，于不相溶相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)：是在相轉(zhuǎn)移催化劑作用下，于不相溶兩相間所進(jìn)行的反應(yīng)。兩相間所進(jìn)行的反應(yīng)。相轉(zhuǎn)移催化劑分為三類：相轉(zhuǎn)移催化劑分為三類：（1）鎓鹽類：包括季

3、銨鹽、季磷鹽、季砷鹽、和叔硫）鎓鹽類：包括季銨鹽、季磷鹽、季砷鹽、和叔硫鹽；鹽；（2）聚醚：包括冠醚、穴醚和開鍵聚醚；）聚醚：包括冠醚、穴醚和開鍵聚醚；（3）高分子載體：高分子部分是有機(jī)硅的聚合體或苯）高分子載體：高分子部分是有機(jī)硅的聚合體或苯乙烯與乙烯與20%的二乙烯基苯交聯(lián)的苯乙烯，分子中的二乙烯基苯交聯(lián)的苯乙烯，分子中10%苯環(huán)被活性基取代?；鹦怯洿笾路譃槿悾烘f鹽型、冠苯環(huán)被活性基取代。火星記大致分為三類：鎓鹽型、冠醚型合共溶劑型。醚型合共溶劑型。相轉(zhuǎn)移催化劑（相轉(zhuǎn)移催化劑（PTC）：是能夠使一些負(fù)離子（還有一）：是能夠使一些負(fù)離子（還有一些正離子或中性分子從一相轉(zhuǎn)移到另一相的催化劑。

4、些正離子或中性分子從一相轉(zhuǎn)移到另一相的催化劑。二、相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)原理二、相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)原理 在不溶的水相與有機(jī)相的反應(yīng)體系中水相溶解著無在不溶的水相與有機(jī)相的反應(yīng)體系中水相溶解著無機(jī)鹽，有機(jī)相溶解著與水相中鹽類起反應(yīng)的有機(jī)物，但機(jī)鹽，有機(jī)相溶解著與水相中鹽類起反應(yīng)的有機(jī)物，但二者不相溶，所以反應(yīng)很慢，甚至幾乎不發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)二者不相溶，所以反應(yīng)很慢，甚至幾乎不發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)向兩相體系加入向兩相體系加入PTC則可使反應(yīng)迅速發(fā)生，這是由于則可使反應(yīng)迅速發(fā)生，這是由于PTC中具有中具有“大陽離子大陽離子”或是或是“絡(luò)合大陽離子絡(luò)合大陽離子”，既具，既具有正電荷又具有較大的烴基，因此有正電荷又具有較大的烴

5、基，因此PTC具有兩性及親水具有兩性及親水性和親脂性，這種特性決定它能夠在兩相體系之間發(fā)生性和親脂性，這種特性決定它能夠在兩相體系之間發(fā)生相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)。相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)。 PTC的作用就是不斷把無機(jī)反應(yīng)試劑從水相轉(zhuǎn)移到的作用就是不斷把無機(jī)反應(yīng)試劑從水相轉(zhuǎn)移到有機(jī)相中與該相中的有機(jī)反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)，有機(jī)相中與該相中的有機(jī)反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)， 分子載體相轉(zhuǎn)移催化劑的催化原理與上述不同，其分子載體相轉(zhuǎn)移催化劑的催化原理與上述不同，其離子交換其離子交換在有機(jī)相與水相界面上進(jìn)行的，反離子交換其離子交換在有機(jī)相與水相界面上進(jìn)行的，反應(yīng)是在固體催化劑與有機(jī)相界面進(jìn)行的。應(yīng)是在固體催化劑與有機(jī)相界面進(jìn)行的。三、相轉(zhuǎn)

6、移催化在有機(jī)合成中的應(yīng)用三、相轉(zhuǎn)移催化在有機(jī)合成中的應(yīng)用 利用這類反應(yīng)甚至可以合成不易得到的環(huán)丙烷結(jié)構(gòu)利用這類反應(yīng)甚至可以合成不易得到的環(huán)丙烷結(jié)構(gòu)的化合物。例如：的化合物。例如： 對(duì)于含有活潑氫的碳的烴基化反應(yīng)，經(jīng)典方法是對(duì)于含有活潑氫的碳的烴基化反應(yīng)，經(jīng)典方法是用強(qiáng)堿摘去質(zhì)子形成碳負(fù)離子后在非質(zhì)子性溶劑中和用強(qiáng)堿摘去質(zhì)子形成碳負(fù)離子后在非質(zhì)子性溶劑中和鹵代烴反應(yīng)。采用相轉(zhuǎn)移催化劑，碳的烴基化反應(yīng)可鹵代烴反應(yīng)。采用相轉(zhuǎn)移催化劑，碳的烴基化反應(yīng)可在溫和的條件下于苛性鈉溶液中實(shí)現(xiàn)。例如在溫和的條件下于苛性鈉溶液中實(shí)現(xiàn)。例如: :1、烴基化反應(yīng)。、烴基化反應(yīng)。PhCH2CNC2H5BrNaOH/H2

7、OTEBACC2H5PhCHCNCNCH2COORClCH2CH2ClNaOHTEBACNCOOH氧上的烴基化：威廉姆森法在用仲、叔鹵化物作烴基化氧上的烴基化：威廉姆森法在用仲、叔鹵化物作烴基化試劑時(shí)，易發(fā)生消去反應(yīng)而生成烯烴，而相轉(zhuǎn)移催化法試劑時(shí)，易發(fā)生消去反應(yīng)而生成烯烴，而相轉(zhuǎn)移催化法合成反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)率高。例如：合成反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)率高。例如：另外，由于硫化物和硫醇鹽的陰離子是很強(qiáng)的親核試劑，另外，由于硫化物和硫醇鹽的陰離子是很強(qiáng)的親核試劑，在相轉(zhuǎn)移催化劑催化下，硫的烴基化反應(yīng)也較易進(jìn)行，在相轉(zhuǎn)移催化劑催化下，硫的烴基化反應(yīng)也較易進(jìn)行，并且產(chǎn)率很高。例如：并且產(chǎn)率很高。例如：OHOCH

8、2PhPhCH2ClPEG400BrBrACOKAliqat33642,9hAcOOAcPhHC CH C NONHCHRRClPhHC CH C NON CHRRKOH/TBAB/,10hPhCH2BrKSHPhCH2SH0.5h,1 1）- -消除反應(yīng)消除反應(yīng) 二氯卡賓是非?；顫姷闹虚g體，能與許多物質(zhì)進(jìn)行二氯卡賓是非?；顫姷闹虚g體，能與許多物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)。例如與碳碳雙鍵的加成：反應(yīng)。例如與碳碳雙鍵的加成： 2 2、消去反應(yīng)、消去反應(yīng) - -消除反應(yīng)可以得到二氯卡賓或二溴卡賓。通常消除反應(yīng)可以得到二氯卡賓或二溴卡賓。通常二氯卡賓或二溴卡賓是由氯仿在叔丁醇鉀的作用下產(chǎn)生。二氯卡賓或二溴卡賓是由氯

9、仿在叔丁醇鉀的作用下產(chǎn)生。在相轉(zhuǎn)移催化劑下，氯仿或溴仿在濃在相轉(zhuǎn)移催化劑下，氯仿或溴仿在濃NaOHNaOH水溶液中可順?biāo)芤褐锌身樌刂频枚瓤ㄙe或二溴卡賓。利地制得二氯卡賓或二溴卡賓。CCPhHHPhClClHPhHPhOPhHPhHClClClClNaOH/H2O/CHCl3RN4N+X-H2ONaOH/H2O/CHCl3RN4N+X-Cl與碳氧雙鍵的加成，如扁桃酸的合成：與碳氧雙鍵的加成，如扁桃酸的合成：二氯卡賓與酰胺作用可以制得氰化物。例如：二氯卡賓與酰胺作用可以制得氰化物。例如：二氯卡賓插入碳二氯卡賓插入碳-氫鍵中得到增加一個(gè)碳原子的二氯甲氫鍵中得到增加一個(gè)碳原子的二氯甲基取代衍生物

10、。例如：基取代衍生物。例如：二溴卡賓與二氯卡賓相似也能發(fā)生許多反應(yīng)。二溴卡賓與二氯卡賓相似也能發(fā)生許多反應(yīng)。55%NaOH/CHCl3/TEBACHORCHRCHRClCOClOHCOOH5458,1hNaOHH2OHCHCl2:CCl2RCONH2RCN50%NaOH/CHCl3/50TEBANCH3CH3Br50%NaOH/CHBr3Et3N+CH2PhCl- 在相轉(zhuǎn)移催化下，也可以產(chǎn)生其他卡賓，如氯氟在相轉(zhuǎn)移催化下，也可以產(chǎn)生其他卡賓，如氯氟卡賓、氯溴卡賓、氯碘卡賓、硫代卡賓等，也能發(fā)生卡賓、氯溴卡賓、氯碘卡賓、硫代卡賓等，也能發(fā)生許多反應(yīng)。許多反應(yīng)。- -消除反應(yīng)：在相轉(zhuǎn)移催化下也能進(jìn)

11、行，例如：消除反應(yīng)：在相轉(zhuǎn)移催化下也能進(jìn)行，例如：2 2）- -消除反應(yīng)消除反應(yīng): :在相轉(zhuǎn)移催化下可以得到加速。例如：在相轉(zhuǎn)移催化下可以得到加速。例如：3 3、氧化還原反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)CH CH2CH2CH2BrNaOH ,2hBu4N+Br-90,2hCH CH21%100%XCH2CH2CH2CNNaOHTEBACN 常用的氧化劑和還原劑多位無機(jī)物，如常用的氧化劑和還原劑多位無機(jī)物，如KMnOKMnO4 4 H H2 2O O2 2、 K K2 2CrCr2 2O O7 7、 NaClONaClO、NaBHNaBH4 4等，它們都是水溶性的，在有機(jī)等，它們都是水溶性的，在有機(jī)溶劑中的溶

12、解度很小，反應(yīng)結(jié)果一并不理想，但在相轉(zhuǎn)移溶劑中的溶解度很小，反應(yīng)結(jié)果一并不理想，但在相轉(zhuǎn)移催化下，這些氧化劑可借助催化劑轉(zhuǎn)移到有機(jī)相中，使反催化下，這些氧化劑可借助催化劑轉(zhuǎn)移到有機(jī)相中，使反應(yīng)在溫和條件下進(jìn)行，得到較高產(chǎn)率的產(chǎn)物。應(yīng)在溫和條件下進(jìn)行，得到較高產(chǎn)率的產(chǎn)物。例如：氧化反應(yīng)有：例如：氧化反應(yīng)有：CH3(CH2)7CHCH2CH3(CH2)7COOHKMnO4R4N+Cl-RCH2XK2Cr2O7HMPT/18-6100,2hRCHOCH2OHCHONaOX/H2OR4N+X-,CH2Cl2CH CH COROCHCH CORPhCH3/NaOH/30%H2O2/PTC24h還原還原反

13、應(yīng)有：反應(yīng)有：CHOCH2OHTBA/CH2Cl224hCNCH2NH2R4N+BH4-/CH2Cl2/CH3ICOOHCH2OHClClCH2Cl2/R4N+BH4-/C2H5Br4、加成和縮合反應(yīng)、加成和縮合反應(yīng)NO2NH2H2Fe(CO)12,NaOH,C6H6PhCH2N+(C2H5)2Cl-4050,14hCH2PhO2SHCMe2CHCNPhSO2CH2CH2CMe2CNEt3N+CH2PhCl-50%NaOHR1COCH2COOEtR2HC CHCHOHC CHCH2CHOCOOEtR1OCR2Na2CO3/TEBA/Ph1 1）加成反應(yīng)：相轉(zhuǎn)移催化能使反應(yīng)容易進(jìn)行和提高產(chǎn)）加成

14、反應(yīng)：相轉(zhuǎn)移催化能使反應(yīng)容易進(jìn)行和提高產(chǎn)率。例如：率。例如：CHOHC COHOKCNBu4N+Cl-H2O2CH2X-Ph3+Pp-ClC6H4CHOp-ClC6H4CHCH250%NaOHCH2Cl22 2）縮合反應(yīng)）縮合反應(yīng)MichaelMichael加成加成5 5、羰基化反應(yīng)、羰基化反應(yīng) 相轉(zhuǎn)移試劑與金屬配位催化劑結(jié)合用于羰基化反相轉(zhuǎn)移試劑與金屬配位催化劑結(jié)合用于羰基化反應(yīng)已有很大的發(fā)展。例如：應(yīng)已有很大的發(fā)展。例如：CH2BrCH2COOHBrCOOHCOPd(PPh3)4,(C5H13)4N+HSO4-CH2Cl2,NaOHCo2(CO)8,Bu4N+Br-,C6H6,NaOH50

15、,hPhHC CBr2COPhHCCOOHCOOHPd(diphos)2,t-AmOH,NaOHPhCH2N+Et3Cl-,50COORR1R1RC CBr2RR1CHCOOHPh3PCBr4Pd(diphos)2,NaOHPEG400,60PhHC CHCH2ClPhHC CHCH2COOHNi(CN)2,NaOHBu4N+HSO4-CO溶劑不溶劑不同，生同，生成一元成一元羧酸羧酸6 6、聚合反應(yīng)、聚合反應(yīng) 前一反應(yīng)該單體加入引發(fā)劑后，立即聚合，可用于前一反應(yīng)該單體加入引發(fā)劑后，立即聚合，可用于補(bǔ)牙。后一反應(yīng)采用相轉(zhuǎn)移催化，具有速度快、反應(yīng)條補(bǔ)牙。后一反應(yīng)采用相轉(zhuǎn)移催化，具有速度快、反應(yīng)條件

16、溫和、產(chǎn)物相對(duì)分子質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，易于工業(yè)化。件溫和、產(chǎn)物相對(duì)分子質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，易于工業(yè)化。OPhOH2CH2C CHCH2COOHCHCH2OOHPhOH2CCOCCH2CH3TEBA85,4hClOCCOClHOCH3CH3OHClOCCOClNaOH/CH2Cl21/2n1/2nTEBAOCH3CH3OCOOCn 第二節(jié)第二節(jié) 微波輻射有機(jī)合成微波輻射有機(jī)合成 微波是頻率大致在微波是頻率大致在300MHz300GHz300MHz300GHz，即波長(zhǎng)在，即波長(zhǎng)在100cm1mm100cm1mm范圍內(nèi)的電磁波，它位于電磁波譜的紅外輻范圍內(nèi)的電磁波，它位于電磁波譜的紅外輻射和無線電波之間，因而只

17、能激發(fā)分子的轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷。射和無線電波之間，因而只能激發(fā)分子的轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷。 微波應(yīng)用于合成化學(xué)始于微波應(yīng)用于合成化學(xué)始于19861986年年GedyeGedye等對(duì)微波爐等對(duì)微波爐內(nèi)進(jìn)行酯化、水解、氧化和親核取代反應(yīng)及內(nèi)進(jìn)行酯化、水解、氧化和親核取代反應(yīng)及GiguereGiguere等等對(duì)蒽和馬來酸二酯的對(duì)蒽和馬來酸二酯的DielsDiels-Alder-Alder環(huán)加成反應(yīng)的研究。環(huán)加成反應(yīng)的研究。短短十幾年時(shí)間，微波促進(jìn)反應(yīng)的研究已發(fā)展成為一門短短十幾年時(shí)間，微波促進(jìn)反應(yīng)的研究已發(fā)展成為一門引人注目的全新領(lǐng)域引人注目的全新領(lǐng)域MOREMORE化學(xué)?；瘜W(xué)。優(yōu)點(diǎn)：微薄作用下的反應(yīng)速率比傳統(tǒng)的

18、加熱方法快速倍優(yōu)點(diǎn)：微薄作用下的反應(yīng)速率比傳統(tǒng)的加熱方法快速倍甚至上千倍，具有操作方便、產(chǎn)率高及產(chǎn)品易純化等優(yōu)甚至上千倍，具有操作方便、產(chǎn)率高及產(chǎn)品易純化等優(yōu)點(diǎn)。點(diǎn)。微薄有機(jī)合成化學(xué)的研究方向：第一，微薄有機(jī)合成技微薄有機(jī)合成化學(xué)的研究方向：第一，微薄有機(jī)合成技術(shù)的進(jìn)一步完善和新技術(shù)的建立；第二，微波在有機(jī)合術(shù)的進(jìn)一步完善和新技術(shù)的建立；第二，微波在有機(jī)合成中的應(yīng)用及反應(yīng)規(guī)律；第三，微波化學(xué)理論的系統(tǒng)研成中的應(yīng)用及反應(yīng)規(guī)律；第三，微波化學(xué)理論的系統(tǒng)研究。究。一、微波輻射在有機(jī)合成中的應(yīng)用一、微波輻射在有機(jī)合成中的應(yīng)用1 1、酯化反應(yīng)、酯化反應(yīng)SNHCOOHCH3OHSNHCOOCH3H2OLL

19、*HClCH3OHCOOHHHOOCHCOOCH3HH3COOCHH2SO4MWI反應(yīng)比傳統(tǒng)加熱方法快了反應(yīng)比傳統(tǒng)加熱方法快了2020倍。倍。CNCH2COOHROHCNCH2COORH+orOH-MWI反應(yīng)比傳統(tǒng)加熱方法快了近反應(yīng)比傳統(tǒng)加熱方法快了近1010倍。倍。反應(yīng)比傳統(tǒng)加熱反應(yīng)比傳統(tǒng)加熱方法快了方法快了2020倍。倍。3 3、重排反應(yīng)、重排反應(yīng)2 2、DielsDiels-Alder-Alder反應(yīng)。例如：下列反應(yīng)在微波輻射下，反應(yīng)。例如：下列反應(yīng)在微波輻射下，反應(yīng)速度和產(chǎn)率都大大提高。反應(yīng)速度和產(chǎn)率都大大提高。第三反應(yīng)第三反應(yīng)是共軛二是共軛二烯烴與羰烯烴與羰基的加成基的加成COOEt

20、COOEtCOOEtEtOOCMWIOC C COOEtEtOOCOCOOEtCOOEtMWIHOMeOOOOOMWI,10minZnCl2/C6H61 1）ClaisenClaisen重排重排: :下反應(yīng)在下反應(yīng)在6 6分鐘分鐘就可達(dá)到就可達(dá)到92%92%的產(chǎn)率。的產(chǎn)率。MWIOOHDMF2 2）PinacolPinacol重排：研究發(fā)現(xiàn)片吶醇重排成片吶酮的微波重排：研究發(fā)現(xiàn)片吶醇重排成片吶酮的微波反應(yīng)，金屬離子反應(yīng)，金屬離子( (如如CuCu2+2+、LaLa3+3+、CrCr3+3+、AlAl3+3+等）有促進(jìn)等）有促進(jìn)作用。如：作用。如：3 3）炔丙基醇重排反應(yīng)：例如：下反應(yīng)在）炔丙基

21、醇重排反應(yīng)：例如：下反應(yīng)在5 5分鐘內(nèi)，可達(dá)分鐘內(nèi)，可達(dá)到到9696的產(chǎn)率。的產(chǎn)率。4 4）FriesFries重排：下反應(yīng)在分鐘內(nèi)可達(dá)到重排：下反應(yīng)在分鐘內(nèi)可達(dá)到70%70%的產(chǎn)率。的產(chǎn)率。H3CC CHC OHPhH3COCHC CHPhKSF/MWI,270WCCCH3H3CCH3CH3CH3CH3CCH3H3CCH3COCH3Mn+/MWI,15minMWIOCOCH3OHCOCH34 4、PerkinPerkin反應(yīng)：下列反應(yīng)比傳統(tǒng)方法提高反應(yīng)速度反應(yīng)：下列反應(yīng)比傳統(tǒng)方法提高反應(yīng)速度2020倍倍5 5、KnoevenagelKnoevenagel反應(yīng)反應(yīng)6 6、苯偶姻縮合、苯偶姻縮合

22、7 7、WittigWittig反應(yīng)，例如下列反應(yīng)可達(dá)到反應(yīng)，例如下列反應(yīng)可達(dá)到96%96%的產(chǎn)率。的產(chǎn)率。MWIPhCHO(CH3CO)2OPhHC CHCOOHKOAcMWICHOCHCH2(COOC2H5)2CO(COOEt)2CHOOHOCOOEtOCH2(COOC2H5)2MWIMWI2PhCHOPh CHOHCOPhB1MWICPh3CHCOPhArCHOHCOPhHAr56min8 8、O-O-烷基化反應(yīng)烷基化反應(yīng)9 9、N-N-烷基化反應(yīng)烷基化反應(yīng)1010、C-C-烷基化反應(yīng)：微波催化具有活潑亞甲基化合物與烷基化反應(yīng)：微波催化具有活潑亞甲基化合物與鹵代烷發(fā)生的烴基化反應(yīng)，可使反

23、應(yīng)速度和產(chǎn)率大大提鹵代烷發(fā)生的烴基化反應(yīng)，可使反應(yīng)速度和產(chǎn)率大大提高。例如：高。例如：NCONaO2NOCH2ClH2CMWI93%NHNNNNNCH2COOHNaOHMWI,8minNHCCNHCH3CH3COOONRCCNRCH3CH3COOORXHXK2CO3MWI反應(yīng)速度提高反應(yīng)速度提高1515倍倍反應(yīng)速度提高反應(yīng)速度提高1530015300倍倍1212、消去反應(yīng)、消去反應(yīng)1313、加成反應(yīng)、加成反應(yīng)1111、水解反應(yīng)、水解反應(yīng)PhCOOCH3PhCOOHNaOHMWIPhCOONH2H2SO4MWIPhCOOHMWICH3(CH2)5)CH2CH2BrCH3(CH2)5CHCH2t-

24、BuOK/t-BuOHMWICCl2XClCu+CXCl3N C ONO2NHNO2CONHArArNH2MWIN C SNHCSNHArArNH2MWIXX1515、成環(huán)反應(yīng)、成環(huán)反應(yīng)二、微波促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理二、微波促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理 關(guān)于微波能加速有機(jī)反應(yīng)的原理，目前學(xué)術(shù)界有兩關(guān)于微波能加速有機(jī)反應(yīng)的原理，目前學(xué)術(shù)界有兩種不同的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)：種不同的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)：1414、取代反應(yīng)、取代反應(yīng)SO3HH2SO4()MWI,1706minH2OHGeCl4AlCl3MWIGeCl3HClMWICO2HOOO總之，微波輻射能夠明顯地提高化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度和總之，微波輻射能夠明顯地提高化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度和產(chǎn)

25、率。產(chǎn)率。 第一種觀點(diǎn)：雖然微波是一種內(nèi)加熱，具有加熱速第一種觀點(diǎn)：雖然微波是一種內(nèi)加熱，具有加熱速度快、加熱均勻、無速度梯度、無滯后效應(yīng)等特點(diǎn)，但度快、加熱均勻、無速度梯度、無滯后效應(yīng)等特點(diǎn)，但微波應(yīng)用于化學(xué)反應(yīng)僅僅是一種加熱方式，與傳統(tǒng)的加微波應(yīng)用于化學(xué)反應(yīng)僅僅是一種加熱方式，與傳統(tǒng)的加熱方式一樣，對(duì)某個(gè)特定的反應(yīng)而言，在反應(yīng)物、催化熱方式一樣，對(duì)某個(gè)特定的反應(yīng)而言，在反應(yīng)物、催化劑、產(chǎn)物不變的情況下，該反應(yīng)動(dòng)力學(xué)不變，與加熱方劑、產(chǎn)物不變的情況下，該反應(yīng)動(dòng)力學(xué)不變，與加熱方式無關(guān)。微波對(duì)化學(xué)反應(yīng)的加速主要?dú)w結(jié)為對(duì)極性有機(jī)式無關(guān)。微波對(duì)化學(xué)反應(yīng)的加速主要?dú)w結(jié)為對(duì)極性有機(jī)物的選擇加熱，即微波

26、的致熱效應(yīng)。物的選擇加熱，即微波的致熱效應(yīng)。 第二種觀點(diǎn)：微波對(duì)化學(xué)反應(yīng)的作用是非常復(fù)雜的，第二種觀點(diǎn)：微波對(duì)化學(xué)反應(yīng)的作用是非常復(fù)雜的，一方面是反應(yīng)物分子吸收了微波能量，提高了分子運(yùn)動(dòng)一方面是反應(yīng)物分子吸收了微波能量，提高了分子運(yùn)動(dòng)速率，致使分子運(yùn)動(dòng)雜亂無章，導(dǎo)致熵增加；另一方面速率，致使分子運(yùn)動(dòng)雜亂無章，導(dǎo)致熵增加；另一方面微波對(duì)極性分子的作用，迫使其按照電磁場(chǎng)作用方式運(yùn)微波對(duì)極性分子的作用，迫使其按照電磁場(chǎng)作用方式運(yùn)動(dòng)，每秒變化動(dòng)，每秒變化2.452.4510109 9次，導(dǎo)致了熵的減小。因此微次，導(dǎo)致了熵的減小。因此微波對(duì)化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理是不能僅用微波致熱效應(yīng)描述的。波對(duì)化學(xué)反應(yīng)的機(jī)理是

27、不能僅用微波致熱效應(yīng)描述的。第三節(jié)第三節(jié) 其他合成方法其他合成方法一、固相合成法一、固相合成法固相合成法：是把底物或催化劑錨合在某種固相載體上固相合成法：是把底物或催化劑錨合在某種固相載體上再與其他試劑反應(yīng)，生成的化合物連同載體過濾、淋洗再與其他試劑反應(yīng)，生成的化合物連同載體過濾、淋洗與試劑和副產(chǎn)物分離，這一過程可以重復(fù)多次以制備具與試劑和副產(chǎn)物分離，這一過程可以重復(fù)多次以制備具有多個(gè)重復(fù)單元或不同單元的復(fù)雜化合物，最后產(chǎn)物從有多個(gè)重復(fù)單元或不同單元的復(fù)雜化合物，最后產(chǎn)物從載體上解脫下來。載體上解脫下來。特點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便、產(chǎn)物易于分離純化及產(chǎn)率較高等優(yōu)點(diǎn)，特點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便、產(chǎn)物易于分離純化及產(chǎn)率較

28、高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于合成聚核苷酸、低聚糖等具有生物活性物質(zhì)。廣泛應(yīng)用于合成聚核苷酸、低聚糖等具有生物活性物質(zhì)。1、多肽固相合成、多肽固相合成 多肽合成在研究生命過程和制造藥物方面具有十分多肽合成在研究生命過程和制造藥物方面具有十分重要意義，傳統(tǒng)合成要保護(hù)氨基酸的氨基或羧基，而且重要意義，傳統(tǒng)合成要保護(hù)氨基酸的氨基或羧基，而且每步對(duì)要中間體進(jìn)行分離、結(jié)晶、提純，操作繁瑣，收每步對(duì)要中間體進(jìn)行分離、結(jié)晶、提純，操作繁瑣，收率低。率低。 Merrifield Merrifield報(bào)道的固相合成法，是將含報(bào)道的固相合成法，是將含2%2%的二乙烯的二乙烯基苯的聚苯乙烯樹脂球用甲基氯甲基醚氯甲基化，氯甲基

29、苯的聚苯乙烯樹脂球用甲基氯甲基醚氯甲基化，氯甲基化率約為基化率約為10%10%。然后將。然后將N-N-端已用叔丁氧羰基保護(hù)的氨端已用叔丁氧羰基保護(hù)的氨基酸的基酸的C-C-端羧酸負(fù)離子與聚合物上的氯甲基反應(yīng)把氨基端羧酸負(fù)離子與聚合物上的氯甲基反應(yīng)把氨基酸連接到樹脂骨架上，對(duì)酸連接到樹脂骨架上，對(duì)N-N-端去保護(hù)后與另一種端去保護(hù)后與另一種N-N-端以端以保護(hù)的氨基酸偶合形成肽鍵，如此反復(fù)進(jìn)行使肽鍵按事保護(hù)的氨基酸偶合形成肽鍵，如此反復(fù)進(jìn)行使肽鍵按事先設(shè)計(jì)的模式增長(zhǎng)，最后用三氟乙酸（先設(shè)計(jì)的模式增長(zhǎng)，最后用三氟乙酸（TFATFA）將多肽從）將多肽從樹脂球上解脫下來。樹脂球上解脫下來。2 2、固相一

30、般有機(jī)合成、固相一般有機(jī)合成 對(duì)于對(duì)稱性雙官能團(tuán)化合物的單官能團(tuán)反應(yīng)和以它對(duì)于對(duì)稱性雙官能團(tuán)化合物的單官能團(tuán)反應(yīng)和以它們?yōu)樵系亩嗖胶铣芍惺褂霉滔嗪铣煞ê笕〉昧藵M意的們?yōu)樵系亩嗖胶铣芍惺褂霉滔嗪铣煞ê笕〉昧藵M意的結(jié)果，例如：胡蘿卜素類化合物的合成：結(jié)果，例如：胡蘿卜素類化合物的合成：二、一鍋合成法二、一鍋合成法CH2OCH2CH(CH2OH)OHROHCCHOROOOCHOCH2P+Ph3Br-n-C4H9Li,OOCH2OCH2CH(CH2OH)OHROHC(1)(2)H+一鍋合成法：在多步驟合成中，中間物無需分離，于一鍋合成法：在多步驟合成中，中間物無需分離，于同一反應(yīng)器中完成的方法。同

31、一反應(yīng)器中完成的方法。特點(diǎn)：與傳統(tǒng)方法比較具有高效、高選擇性、條件溫和、特點(diǎn)：與傳統(tǒng)方法比較具有高效、高選擇性、條件溫和、操作簡(jiǎn)便和收率高等優(yōu)點(diǎn)。操作簡(jiǎn)便和收率高等優(yōu)點(diǎn)。1 1、烯烴和炔烴的合成、烯烴和炔烴的合成例如例如1-1-羥基羥基-3-3-苯基膦酸酯可以一鍋合成，并具有反應(yīng)條苯基膦酸酯可以一鍋合成，并具有反應(yīng)條件溫和、操作簡(jiǎn)便、產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)。件溫和、操作簡(jiǎn)便、產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)。1 1）有機(jī)鋰）有機(jī)鋰COCO2 22 2、醛、酮的合成、醛、酮的合成2)2)烯醇鹽與硝基烯烴的共軛加成烯醇鹽與硝基烯烴的共軛加成POR1R2HC6H5CHCHCHOC6H5CHCH CHOHPOR1R2Me3SiCl

32、/NEt3COOR1OOLi+COLiR1R2OLiR1LiR2LiOLiR1NO2R2R2NOR1R2OOR1THF10%HCl3 3）由羧酸酯制備）由羧酸酯制備ROEtONaOHHONaOSORRORROOCRRONa,Et2OSOCl2-SONaBrO3,SOCl3 3、羧酸及其衍生物的合成、羧酸及其衍生物的合成 例如：用例如：用，- -不飽和醛及丙二酸單酯，為原料，不飽和醛及丙二酸單酯，為原料，在吡啶中用催化量的二甲氨基吡啶進(jìn)行處理，一鍋合在吡啶中用催化量的二甲氨基吡啶進(jìn)行處理，一鍋合成成Z Z，E-E-不飽和酯。不飽和酯。4 4、腈、胺的合成、腈、胺的合成R2HHOOR4R2OR4R

33、1R3OOOR1R3ODMAP,PyRCHORCNNH4Cl,Cu,O2,Py1 1）一鍋法合成腈）一鍋法合成腈2 2）一鍋法合成胺）一鍋法合成胺RBr(1)NaN3(2)P(OEt)3N P(OEt)3RTsOHRHN P(OEt)2ORN+H3TsO-三、無溶劑反應(yīng)三、無溶劑反應(yīng) 無溶劑反應(yīng)包括作用物在負(fù)載混合物存在下進(jìn)行的無溶劑反應(yīng)包括作用物在負(fù)載混合物存在下進(jìn)行的反應(yīng)和作用物不需負(fù)載混合物直接進(jìn)行的反應(yīng)。又稱為反應(yīng)和作用物不需負(fù)載混合物直接進(jìn)行的反應(yīng)。又稱為干反應(yīng)。前者通常以無機(jī)固體如三氧化二鋁、硅膠等為干反應(yīng)。前者通常以無機(jī)固體如三氧化二鋁、硅膠等為介質(zhì)，只需把負(fù)載混合物于適當(dāng)溫度下

34、放置，間或震動(dòng)介質(zhì)，只需把負(fù)載混合物于適當(dāng)溫度下放置，間或震動(dòng)即可，操作十分簡(jiǎn)便。后者把固體作用物（固即可，操作十分簡(jiǎn)便。后者把固體作用物（固- -液作用液作用物）在瑪瑙乳缽中研磨或在反應(yīng)瓶中加熱即可，操作也物）在瑪瑙乳缽中研磨或在反應(yīng)瓶中加熱即可，操作也很方便。產(chǎn)物均可用溶劑萃取或用柱層析分離，后處理很方便。產(chǎn)物均可用溶劑萃取或用柱層析分離，后處理也很方便。也很方便。1 1、烷基化反應(yīng)、烷基化反應(yīng)1 1）C-C-烷基化烷基化: :例如：例如：CH2(CO2Me)2Br(CH3)5BrBr(CH2)5CH(CO2Me)2MeONa-Al2O3CO2MeCO2Me(MeO2C)2CH(CH2)5

35、CH(CO2Me)21233 3、縮合反應(yīng)、縮合反應(yīng)2 2）S-S-烷基化烷基化當(dāng)當(dāng)MeONa/AlMeONa/Al2 2O O3 3=1mol/kg=1mol/kg時(shí)，主要生成產(chǎn)物時(shí)，主要生成產(chǎn)物1 1。當(dāng)當(dāng)MeONa/AlMeONa/Al2 2O O3 3=1.7mol/kg=1.7mol/kg時(shí)，主要生成產(chǎn)物時(shí)，主要生成產(chǎn)物2 2。而在溶液中反應(yīng)會(huì)同時(shí)生成三種產(chǎn)物。而在溶液中反應(yīng)會(huì)同時(shí)生成三種產(chǎn)物。MeCH2CSMeSPhCH2ClKF-Al2O3C CMeHSCHPhSMeC CMeHSMeSCH2Ph85%15%得順式產(chǎn)物，選擇性較好。得順式產(chǎn)物，選擇性較好。 無溶劑縮合反應(yīng)一般具有

36、副反應(yīng)少、產(chǎn)率高、操作無溶劑縮合反應(yīng)一般具有副反應(yīng)少、產(chǎn)率高、操作簡(jiǎn)便及選擇性好等優(yōu)點(diǎn)。例如：簡(jiǎn)便及選擇性好等優(yōu)點(diǎn)。例如：Al2O3R1CH2NO2OR2CHOOR2CH C R1NO27093%3 3、加成反應(yīng)、加成反應(yīng)Al2O3CHR1R2NO2R3CH CR5COR4R1CCNO2R2HCR3HR5C R4O58hMichael5288%C OHR3CHCR1R2HR3OHAl2O3CHR1R2NO2XN C SH2N ArXNH CSNH ArNCONO2H2N ArNHNO2C NHOAr1030min7186%8998%8195% 直到直到2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代中期，大功率超

37、聲波設(shè)備的普及年代中期，大功率超聲波設(shè)備的普及與發(fā)展，超聲波在化學(xué)工業(yè)的應(yīng)用研究才迅速發(fā)展形成與發(fā)展，超聲波在化學(xué)工業(yè)的應(yīng)用研究才迅速發(fā)展形成了一門新興的交叉學(xué)科了一門新興的交叉學(xué)科聲化學(xué)。聲化學(xué)。 超聲波超聲波(U.S)(U.S)作為一個(gè)新的能源形式用于有機(jī)化學(xué)作為一個(gè)新的能源形式用于有機(jī)化學(xué)反應(yīng)，不僅使很多以往難以進(jìn)行的或不能進(jìn)行的反應(yīng)得反應(yīng)，不僅使很多以往難以進(jìn)行的或不能進(jìn)行的反應(yīng)得以順利進(jìn)行，而且它作為一種方便、迅速、有效、安全以順利進(jìn)行，而且它作為一種方便、迅速、有效、安全的合成技術(shù)大大優(yōu)于傳統(tǒng)的攪拌、外加熱等熱力學(xué)手段。的合成技術(shù)大大優(yōu)于傳統(tǒng)的攪拌、外加熱等熱力學(xué)手段。主要用于多相

38、反應(yīng)，如有機(jī)金屬反應(yīng)，也可以用于均相主要用于多相反應(yīng)，如有機(jī)金屬反應(yīng)，也可以用于均相反應(yīng)。反應(yīng)。四、聲化學(xué)反應(yīng)四、聲化學(xué)反應(yīng)1 1、醛羰基反應(yīng)、醛羰基反應(yīng): :例如下反應(yīng)，反應(yīng)例如下反應(yīng)，反應(yīng)10min10min產(chǎn)率可達(dá)產(chǎn)率可達(dá)100%100%4 4、氧化反應(yīng)、氧化反應(yīng)C CR1RRR1C OR1RSiO2,O3-78CHOPhCH2OHPhCOOHBa(OH)2,EtOHU.S2 2、碳、碳- -碳雙鍵反應(yīng)碳雙鍵反應(yīng) 下列反應(yīng)在室溫下需要下列反應(yīng)在室溫下需要29h29h才能完成，但在才能完成，但在U.SU.S作用作用下下1h1h即可完成。即可完成。3 3、偶聯(lián)反應(yīng)、偶聯(lián)反應(yīng) 下列反應(yīng)采用下列反應(yīng)采用U.SU.S比傳統(tǒng)方法溫度低，反應(yīng)速率比機(jī)比傳統(tǒng)方法溫度低，反應(yīng)速率比機(jī)械攪拌快械攪拌快6464倍。倍。B3BH3,SMe2THF