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1、 F.L Tan有機(jī)化學(xué)一、烯烴1、鹵化氫加成(1)【馬氏規(guī)則】在不對(duì)稱烯烴加成中,氫總是加在含碳較多的碳上?!緳C(jī)理】【本質(zhì)】不對(duì)稱烯烴的親電加成總是生成較穩(wěn)定的碳正離子中間體?!咀ⅰ刻颊x子的重排(2)【特點(diǎn)】反馬氏規(guī)則【機(jī)理】自由基機(jī)理(略)【注】過(guò)氧化物效應(yīng)僅限于HBr、對(duì)HCl、HI無(wú)效?!颈举|(zhì)】不對(duì)稱烯烴加成時(shí)生成穩(wěn)定的自由基中間體?!纠?、硼氫化氧化【特點(diǎn)】不對(duì)稱烯烴經(jīng)硼氫化氧化得一反馬氏加成的醇,加成是順式的,并且不重排?!緳C(jī)理】【例】3、X2加成【機(jī)理】【注】通過(guò)機(jī)理可以看出,反應(yīng)先形成三元環(huán)的溴鎓正離子,然后親和試劑進(jìn)攻從背面進(jìn)攻,不難看出是反式加成。不對(duì)稱的烯烴,親核試劑
2、進(jìn)攻主要取決于空間效應(yīng)?!咎攸c(diǎn)】反式加成4、烯烴的氧化1)稀冷高錳酸鉀氧化成鄰二醇。 2)熱濃酸性高錳酸鉀氧化3)臭氧氧化4)過(guò)氧酸氧化5、烯烴的復(fù)分解反應(yīng)【例】6、共軛二烯烴1)鹵化氫加成2)狄爾斯-阿德?tīng)枺―iels-Alder)反應(yīng)【描述】共軛二烯烴和烯烴在加熱的條件下很容易生成環(huán)狀的1,4加成產(chǎn)物?!纠慷⒅h(huán)烴1、環(huán)丙烷的化學(xué)反應(yīng)【描述】三元環(huán)由于張力而不穩(wěn)定,易發(fā)生加成反應(yīng)開(kāi)環(huán),類似碳碳雙鍵?!咎攸c(diǎn)】環(huán)烷烴都有抗氧化性,可用于區(qū)分不飽和化合物。【注】遵循馬氏規(guī)則【例】2、環(huán)烷烴制備1)武茲(Wurtz)反應(yīng)【描述】通過(guò)堿金屬脫去鹵素,制備環(huán)烷烴?!纠?)卡賓卡賓的生成A、多鹵代
3、物的消除B、由某些雙鍵化合物的分解卡賓與烯烴的加成反應(yīng)【特點(diǎn)】順式加成,構(gòu)型保持【例】類卡賓【描述】類卡賓是一類在反應(yīng)中能起到卡賓作用的非卡賓類化合物,最常用的類卡賓是ICH2ZnI?!咎攸c(diǎn)】順式加成,構(gòu)型保持【例】三、炔烴1、還原成烯烴1)、順式加成2)、反式加成2、親電加成1)、加X(jué)2【機(jī)理】中間體【特點(diǎn)】反式加成2)、加HX(一摩爾的鹵化氫主要為反式加成)3)、加H2O【機(jī)理】【特點(diǎn)】炔烴水合符合馬式規(guī)則。 【注】只有乙炔水合生成乙醛,其他炔烴都生成相應(yīng)的酮。3、親核加成 1)、2)、3)、4、聚合5、端炔的鑒別【注】干燥的炔銀和炔銅受熱或震動(dòng)時(shí)易發(fā)生爆炸,實(shí)驗(yàn)完畢,應(yīng)立即加濃硫酸把炔化
4、物分解。6、炔基負(fù)離子【例】三、芳烴1、苯的親電取代反應(yīng)1)鹵代2)硝化3)磺化4)傅-克(Friedel-Crafts)反應(yīng)傅-克烷基化反應(yīng)【機(jī)理】【注】碳正離子的重排,苯環(huán)上帶有第二類定位基不能進(jìn)行傅-克反應(yīng)?!纠扛?克?;磻?yīng)【例】2、苯環(huán)上取代反應(yīng)的定位效應(yīng)1)第一類定位基,鄰對(duì)位定位基,常見(jiàn)的有:2)第二類定位基,間位定位基, 常見(jiàn)的有:【注】第一類定位基除鹵素外,均使苯環(huán)活化。第二類定位基使苯環(huán)鈍化。鹵素比較特殊,為弱鈍化的第一類定位基。3、苯的側(cè)鏈鹵代【機(jī)理】自由基機(jī)理4、苯的側(cè)鏈氧化1)用高錳酸鉀氧化時(shí),產(chǎn)物為酸?!久枋觥勘江h(huán)不易被氧化,當(dāng)其烷基側(cè)鏈上有氫的時(shí)候,則該鏈可被
5、高錳酸鉀等強(qiáng)氧化劑氧化,不論烷基側(cè)鏈多長(zhǎng)。結(jié)果都是被氧化成苯甲酸?!纠?)用CrO3+Ac2O為氧化劑時(shí),產(chǎn)物為醛?!纠?)用MnO2為氧化劑時(shí),產(chǎn)物為醛或酮。5、萘【特點(diǎn)】萘的親電取代反應(yīng),主要發(fā)生在位,因?yàn)檫M(jìn)攻位,形成的共振雜化體較穩(wěn)定,反應(yīng)速度快?!纠克摹Ⅺu代烴1、取代反應(yīng)(1)水解(2)醇解(3)氰解(4)氨解(5)酸解(6)與炔鈉反應(yīng)(7)鹵素交換反應(yīng)2、消除反應(yīng)(1)脫鹵化氫-消除【注】當(dāng)有多種-H時(shí),其消除方向遵循薩伊切夫規(guī)律,即鹵原子總是優(yōu)先與含氫較少的碳上的氫一起消除?!纠?消除(2)脫鹵素3、與活潑金屬反應(yīng)(1)與金屬鎂反應(yīng)(格式試劑)(2)與金屬鈉反應(yīng) 武茲(Wu
6、rtz)反應(yīng)(3)與金屬鋰反應(yīng)【注】二烷基銅鋰主要是與鹵代烴偶聯(lián)成烷烴4、還原反應(yīng)5、氯甲基化五、醇1、盧卡斯(Lucas)試劑無(wú)水氯化鋅與濃鹽酸的很合溶液叫盧卡斯試劑,用于鑒別伯、仲、叔醇2、把羥基變成鹵基(1)、醇與鹵化磷(PX5、PX3)(2)、醇與亞硫酰氯(SOCl2)3、醇的氧化(1)沙瑞特(Sarret)試劑【注】沙瑞特試劑,是CrO3和吡啶的絡(luò)合物。它可以把伯醇的氧化控制在生成醛的階段上,產(chǎn)率比較高,且對(duì)分子中的雙鍵無(wú)影響。(2)瓊斯(Jones)試劑【注】瓊斯試劑是把CrO3溶于稀硫酸中,滴加到醇的丙酮溶液中,在室溫下就可以得到很高的產(chǎn)率的酮。同樣對(duì)分子中的雙鍵無(wú)影響?!纠浚?/p>
7、3)鄰二醇被高碘酸氧化4、頻哪醇重排(pinacol rearrangement)【機(jī)理】【注】羥基脫水,總是優(yōu)先生成較穩(wěn)定的碳正離子。在不同的烴基中,總是芳基優(yōu)先遷移。不同的芳基,苯環(huán)上連有給電子基團(tuán)的優(yōu)先遷移。要注意立體化學(xué),離去基團(tuán)所連的碳原子(如有手性的話)構(gòu)型發(fā)生轉(zhuǎn)化,因?yàn)槭且粋€(gè)協(xié)同反應(yīng),準(zhǔn)確的機(jī)理描述是頻哪醇重排再有機(jī)中是非常普遍的重排反應(yīng),只要在反應(yīng)中形成結(jié)構(gòu)的碳正離子(即帶正電荷的碳原子的鄰近碳上連有羥基),都可以發(fā)生頻哪醇重排?!纠?、制醇(1)烯烴制備酸性水合【注】碳正機(jī)理,生成穩(wěn)定的碳正離子,可能重排。羥汞化-脫汞反應(yīng)【特點(diǎn)】反應(yīng)不發(fā)生重排,因此常用來(lái)制備較復(fù)雜的醇,特
8、別是有體積效應(yīng)的醇。硼氫化-氧化法【特點(diǎn)】反馬氏規(guī)則,所以可合成伯醇,上兩種方法無(wú)法合成。(2)格式試劑【例】(3)制備鄰二醇順式鄰二醇反式鄰二醇(環(huán)氧化合物的水解)六、酚1、傅-克反應(yīng)2、傅瑞斯(Fries)重排【特點(diǎn)】產(chǎn)物很好分離,鄰位的產(chǎn)物可隨水蒸氣蒸出。3、與甲醛和丙酮反應(yīng)【注】生成中藥工業(yè)原料雙酚A(bisphenolA),雙酚A可與光氣聚合生成制備高強(qiáng)度透明的高分子聚合物的防彈玻璃,它還可以作為環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑。4、瑞穆-悌曼(Reimer-Tiemann)反應(yīng)【本質(zhì)】生成卡賓5、酚的制法(1)磺酸鹽堿融法工業(yè)上的:【例】(2)、重氮鹽法七、醚和環(huán)氧化合物1、醚的制法(1)威廉姆遜(
9、Williamson)合成(2)烷氧汞化-脫汞【注】和羥汞化-脫汞反應(yīng)一樣,醇對(duì)雙鍵的加成方向符合馬氏規(guī)則。2、克萊森(Claisen)重排【機(jī)理】【注】類似的構(gòu)型也可發(fā)生重排【例】3、冠醚【特點(diǎn)】冠醚性質(zhì)最突出就是他有很多醚鍵,分子中有一定的空穴,金屬例子可以鉆到空穴中與醚鍵絡(luò)合。冠醚分子內(nèi)圈氧可以與水形成氫鍵,故有親水性。它的外圍都是CH2結(jié)構(gòu),又具有親油性,因此冠醚能將水相中的試劑包在內(nèi)圈帶到有機(jī)相中,從而加速反應(yīng),故稱冠醚為相轉(zhuǎn)移催化劑。這種加速非均相有機(jī)反應(yīng)稱為相轉(zhuǎn)移催化。4、環(huán)氧化合物(1)開(kāi)環(huán)酸性開(kāi)環(huán)【注】不對(duì)稱環(huán)氧化合物的酸性開(kāi)環(huán)方向是親核試劑優(yōu)先與取代較多的碳原子結(jié)合?!纠?/p>
10、堿性開(kāi)環(huán)【注】堿性開(kāi)環(huán),親核試劑總是先進(jìn)攻空間位阻較小的,空間效應(yīng)。【例】【注】環(huán)氧開(kāi)環(huán)不論酸式還是堿式開(kāi)環(huán),都屬于SN2類型的反應(yīng),所以親核試劑總是從離去基團(tuán)(氧橋)的反位進(jìn)攻中心碳原子,得到反式開(kāi)環(huán)產(chǎn)物。這種過(guò)程猶如在烯烴加溴時(shí),溴負(fù)離子對(duì)溴鎓離子的進(jìn)攻?!纠浚?)環(huán)氧的制備過(guò)氧酸氧化銀催化氧化(工業(yè))-鹵代醇八、醛和酮1、羰基上的親和加成(1)加氫氰酸(2)與醇加成縮醛的生成【機(jī)理】【特點(diǎn)】縮醛具有胞二醚的結(jié)構(gòu),對(duì)堿、氧化劑穩(wěn)定,所以可用此法在合成中做羰基的保護(hù)。同樣的方法也可制備縮酮,機(jī)理相同?!纠浚?)加金屬有機(jī)化合物2、與氨衍生物的反應(yīng)【例】3、鹵仿反應(yīng)【機(jī)理】【注】如果鹵素用
11、碘的話,則得到碘仿(CHI3)為黃色沉淀,利用這種現(xiàn)象可以鑒別甲基醛、酮,還有這種結(jié)構(gòu)的醇()。【例】 4、羥醛縮合(1)一般的羥醛縮合堿催化下的羥醛縮合【描述】在稀堿的作用下,兩分子醛(酮)相互作用,生成、不飽和醛(酮)的反應(yīng)?!緳C(jī)理】【本質(zhì)】其實(shí)是羰基的親和加成,她的親核試劑是一種由醛或酮自生成生的碳負(fù)離子,體現(xiàn)了-H的酸性。【注】從反應(yīng)機(jī)理看出,醛要進(jìn)行羥醛縮合必須有-H,否則無(wú)法產(chǎn)生碳負(fù)離子親核試劑。當(dāng)有一個(gè)-H一般停留在脫水的前一步,形成羥基醛。其實(shí)羥醛縮合反應(yīng),只要控制溫度就可以停留在羥醛產(chǎn)物。【例】酸催化下的羥醛縮合【機(jī)理】【本質(zhì)】在酸催化反應(yīng)中,親核試劑實(shí)際上就是醛的稀醇式?!?/p>
12、注】酸的作用除了促進(jìn)稀醇式的生成外,還可以提供活化羰基的醛分子。此外,在酸的條件下,羥醛化合物更容易脫水生成、不飽和醛(酮),因?yàn)樗崾敲撍拇呋瘎?。?)酮的縮合反應(yīng)【例】(3)分子內(nèi)縮合【注】分子內(nèi)縮合,一般是形成穩(wěn)定的五、六圓環(huán),因?yàn)槲?、六圓環(huán)更穩(wěn)定。【例】(4)交叉的羥醛縮合【描述】?jī)煞N同時(shí)有-H的醛(酮),可發(fā)生交叉羥醛縮合,產(chǎn)物是混合物?!咀ⅰ恳话愕牧u醛縮合反應(yīng),最好是一個(gè)有-H的醛(酮),和一個(gè)沒(méi)有-H的醛(酮)反應(yīng)?!纠俊咀ⅰ扛釅A催化的鹵代一樣,當(dāng)脂肪酮有兩個(gè)不同的烴基的時(shí)候,堿催化縮合一般優(yōu)先發(fā)生在取代較少的碳上,酸催化縮合發(fā)生在取代較多的碳上。但這種反應(yīng)的選擇性不高,常常
13、得到混合物?!纠俊咀ⅰ咳绻皿w積較大的堿,如二異丙基氨基鋰(LDA)作縮合催化劑,使之基本上進(jìn)攻體積較小的一側(cè)。【例】5、醛(酮)的氧化(1)Tollens,吐倫試劑【描述】氫氧化銀溶液氨溶液,被稱為吐倫試劑。(2)Fehling,菲林試劑【描述】堿性氫氧化銅溶液用酒石酸鹽熔合,稱為菲林試劑。(3)拜耶爾-維立格(Baeyer-Villiger)氧化【描述】酮被過(guò)氧酸氧化成脂?!緳C(jī)理】【注】不對(duì)稱酮進(jìn)行拜耶爾-維立格氧化時(shí),會(huì)有兩種可能,這主要看遷移基團(tuán)的遷移難度,芳基>叔烴基>伯烴基>甲基。醛也可發(fā)生拜耶爾-維立格氧化反應(yīng),但因優(yōu)先遷移基團(tuán)是氫,所以主要產(chǎn)物是羧酸,相當(dāng)于
14、醛被過(guò)氧酸氧化?!纠?、醛(酮)的還原(1)催化氫化【注】很多基團(tuán)都可以催化氫化,如碳碳雙鍵、碳碳三鍵、硝基、氰基,所以選擇催化氫化還原羰基的時(shí)候,要看好化合物是否還有其他可以催化氫化的基團(tuán)。(2)用LiAlH4、NaBH4還原【特點(diǎn)】NaBH4還原醛、酮的過(guò)程與LiAlH4類似,但它的還原能力不如LiAlH4的強(qiáng)。也正因如此,NaBH4具有較高的選擇性,即NaBH4對(duì)醛、酮的還原不受脂基、羧基、鹵基、氰基、硝基等基團(tuán)的干擾,而這些基團(tuán)都能被LiAlH4還原。(3)麥爾外因-彭多夫(Meerwein-Ponndorf)還原【機(jī)理】歐芬腦(Oppenauer)氧化【注】麥爾外因-彭多夫還原的逆
15、反應(yīng),就是歐芬腦氧化?!咎攸c(diǎn)】麥爾外因-彭多夫還原和歐芬腦氧化,他們都具有高度的選擇性,對(duì)雙鍵、叁鍵或者其他易被還原或易被氧化的官能團(tuán)都不發(fā)生作用。【例】(4)雙分子還原【特點(diǎn)】雙分子還原的產(chǎn)物是鄰二醇,可以在酸的作用下發(fā)生頻哪醇重排。(5)克萊門森(Clemmensen)還原【特點(diǎn)】羰基還原成亞甲基【注】不適用、不飽和醛(酮),雙鍵對(duì)其有影響。(6)烏爾夫-基日聶耳(Wolff-Kishner)還原和黃鳴龍改進(jìn)法【特點(diǎn)】羰基還原成亞甲基【注】不適用、不飽和醛(酮),會(huì)生成雜環(huán)化合物(7)硫代縮醛、酮還原【特點(diǎn)】羰基還原成亞甲基,該反應(yīng)適用于、不飽和醛(酮),反應(yīng)不受碳碳雙鍵影響。(8)康尼查
16、羅(S.Cannizzaro)反應(yīng),歧化反應(yīng)【描述】沒(méi)有-H的醛與濃堿共熱,生成等摩爾的相應(yīng)醇和羧酸?!緳C(jī)理】【注】有-H的醛會(huì)發(fā)生羥醛縮合。不同沒(méi)有-H的醛也可發(fā)生歧化反應(yīng),主要誰(shuí)的羰基活潑,氫氧根就先進(jìn)攻它,它就生成羧酸,另一個(gè)生成醇?!纠?、維狄希(Witting)反應(yīng)維狄希試劑的制備8、安息香縮合【描述】在CN-的催化下,兩分子苯甲醛縮合生成二苯基羥乙酮,后者俗稱安息香,所以該反應(yīng)叫做安息香縮合。【機(jī)理】【注】該反應(yīng)適用于芳香醛,但當(dāng)芳環(huán)上有吸電子基團(tuán)或給電子基團(tuán)時(shí),反應(yīng)都不發(fā)生。如和都不發(fā)生安息香縮合,但是將兩者的混合物在CN-作用下卻可以發(fā)生交叉的安息香縮合?!纠?、與PCl5
17、反應(yīng)10、貝克曼(Beckman)重排【描述】酮與羥氨反應(yīng)生成肟,后者在PCl5或濃H2SO4等酸性試劑作用下生成酰胺?!緳C(jī)理】【注】分子內(nèi)的反式重排。如果轉(zhuǎn)移基團(tuán)含有手性碳原子,則該碳原子構(gòu)型保持不變(這里的構(gòu)型不變,是說(shuō)原來(lái)和碳相連的鍵,直接和氮相連,不是那種從背面進(jìn)攻的Sn2反應(yīng),構(gòu)型翻轉(zhuǎn),但是這并不能保證R、S不變,畢竟判斷手性的時(shí)候N比C大)?!纠?1、不飽和醛、酮的反應(yīng)(1)親和加成與HCN加成【描述】、不飽和酮與HCN反應(yīng),主要是生成1,4加成產(chǎn)物。而、不飽和醛與HCN反應(yīng),則主要生成1,2加成產(chǎn)物。與格式試劑加成【注】、不飽和醛、酮與格式試劑反應(yīng),主要取決于他們的結(jié)構(gòu),羰基上
18、連有較大基團(tuán),主要是1,4加成,如果上見(jiàn)碳上(C4)所連基團(tuán)大,則以1,2加成為主?!纠颗c烴基鋰加成【特點(diǎn)】烴基鋰與、不飽和醛、酮反應(yīng),主要發(fā)生在1,2加成?!纠颗c二烴基銅鋰加成【特點(diǎn)】烴基鋰與、不飽和醛、酮反應(yīng),主要發(fā)生在1,4加成。【例】(2)親電加成【注】、不飽和醛、酮與親電試劑,一般都發(fā)生在1,4加成。【例】(3)還原反應(yīng)使羰基還原A、麥爾外因-彭多夫還原B、用LiAlH4還原使雙鍵還原【描述】采用控制催化氫化或用金屬鋰-液氨,可使、不飽和醛、酮分子中雙鍵被還原,而保留羰基?!纠?2、醛、酮的制法(1)氫甲醛化法【注】不對(duì)稱稀得到兩種醛的混合物,一般以直鏈烴基醛為主。13、蓋德曼
19、-柯赫(Gattermann-Koch)反應(yīng)【描述】在催化劑存在下,芳烴和HCl、CO混合物作用,可以值得芳醛。【注】芳環(huán)上有烴基、烷氧基,則醛基按定位規(guī)則導(dǎo)入,以對(duì)位產(chǎn)物為主。如果芳環(huán)上帶有羥基,反應(yīng)效果不好;如果連有吸電子基團(tuán),則反映不發(fā)生?!纠浚?)、羅森孟德(Rosenmund)還原【特點(diǎn)】在此條件下,只能使酰氯還原為醛,而醛不會(huì)進(jìn)一步還原成醇?!纠浚?)、酰氯與有機(jī)金屬試劑反應(yīng)九、羧酸1、成酰鹵2、成酰胺3、還原成醇4、脫羧反應(yīng)【注】同一個(gè)碳上煉油羧基和另一個(gè)拉電子基團(tuán)的化合物都容易發(fā)生脫羧反應(yīng),羧基直接煉油拉電子基團(tuán),也很容易脫羧。5、漢斯狄克(Hunsdiecker)反應(yīng)【描
20、述】純的干燥的羧酸銀鹽在四氯化碳中與溴一起加熱,可以放出二氧化碳生成溴代烴。【機(jī)理】自由基機(jī)理【特點(diǎn)】無(wú)論脂肪酸,還是芳香酸都可通過(guò)這個(gè)途徑脫羧。6、柯西(Kochi)反應(yīng)【機(jī)理】自由機(jī)理【注】一般羧酸碳連有2個(gè)或3個(gè)烴基時(shí)收率最好,直鏈脂肪酸收率稍差,芳香酸收率很低,脂環(huán)酸一般收率較高?!纠?、柯?tīng)柊兀↘olbe)電解【描述】脂肪酸鈉鹽或鉀鹽的濃溶液電解放出二氧化碳得到兩個(gè)羧酸烴基相偶聯(lián)的產(chǎn)物?!緳C(jī)理】自由基歷程【例】8、鹵代反應(yīng)【描述】據(jù)喲氫的羧酸在少量紅磷或三溴化磷存在下與溴發(fā)生反應(yīng),得到溴代酸。9、二元酸熱分解反應(yīng)10、羧酸的制法(1)烴氧化(2)腈的水解【注】氰多有鹵代烴與氰化鈉反
21、應(yīng)合成。但要注意,有些鹵代烴與氰化鈉反應(yīng)主要生成消除產(chǎn)物,如叔鹵代烴。芳香鹵代烴不活潑,一般不與氰化鈉作用。這個(gè)缺點(diǎn)可由格式試劑法去彌補(bǔ)。(3)由格式試劑加二氧化碳制備【注】格式試劑的制備也是有限制的,比如有羥基的鹵代烴,這時(shí)就用腈水解法。十、羧酸衍生物1、酰氯的取代反應(yīng) 【注】該反應(yīng)其實(shí)是在氧氮上導(dǎo)入酰基,所以酰氯是一個(gè)優(yōu)良的?;瘎!纠?、酸酐的取代反應(yīng)【注】酸酐也是優(yōu)良的?;瘎!纠?、酯的取代反應(yīng)【例】4、腈的反應(yīng)5、羧酸衍生物和格式試劑反應(yīng)【注】氮帶有負(fù)電荷C=N-中碳無(wú)明顯電正性,不可能再與金屬試劑加成,亞銨鹽水解最終生成酮。而酰氯和酯會(huì)同時(shí)和兩摩爾的格式試劑加成,生成醇。有些
22、不如格式試劑活潑的金屬有機(jī)物和酰氯反應(yīng),產(chǎn)物一般為酮,如二烷基銅鋰(R2CuLi)、二烴基鎘(R2Cd)?!纠?、還原反應(yīng)(1)酰氯(2)酯鮑維爾特-布蘭克(Bouveault-Blanc)還原法【注】在沒(méi)有普遍L(zhǎng)iAlH4的時(shí)候,一般用這種方法。用LiAlH4還原偶姻縮合【描述】在乙醚、苯等惰性溶劑中用金屬鈉處理酯,可得到縮合產(chǎn)物-羥基酮?!緳C(jī)理】【例】(3)酰胺和腈斯蒂芬(Stephen)還原【描述】腈的另一種還原方式為惰性溶劑(如乙醚,乙酸乙酯等)中用氯化亞錫和氯化氫處理腈得到亞銨鹽的沉淀,水解后得到醛?!纠?、酯的熱消去【注】該反應(yīng)是消去反應(yīng)。若有兩個(gè)-H可供消除,一般主要消去含氫
23、較多碳上的-H。反應(yīng)通過(guò)一個(gè)環(huán)的過(guò)渡態(tài),所以反應(yīng)的立體化學(xué)為順式消除?!纠?、克萊森(Claisen)酯縮合反應(yīng)【描述】酯的-H呈現(xiàn)酸性,在醇鈉作用下生成碳負(fù)離子(稀醇負(fù)離子),對(duì)另一種酯進(jìn)行親和加成-消去(取代反應(yīng))生成-酮酸酯?!緳C(jī)理】【注】第四步形成鈉鹽很重要,因?yàn)榍叭蕉际峭耆赡娣磻?yīng),過(guò)量的乙醇鈉有助于反應(yīng)物的生成,形成鈉鹽,最后只需酸化就可以得到縮合產(chǎn)物了。【例】(1)狄克曼(Dieckmann)縮合【描述】適當(dāng)位置的開(kāi)鏈雙酯在醇鈉存在下進(jìn)行分子內(nèi)的酯縮合反應(yīng)。【注】以形成穩(wěn)定的五、六圓環(huán)為準(zhǔn)?!纠浚?)交叉酯縮合【描述】?jī)蓚€(gè)不同的具有氫的酯縮合,會(huì)得到復(fù)雜產(chǎn)物。但無(wú)氫的酯與有
24、氫的酯縮合,則得到單一的產(chǎn)物?!纠俊咀ⅰ烤哂袣涞耐部膳c堿作用下發(fā)生交叉縮合,由于酮的氫酸性較酯強(qiáng),反應(yīng)中酮生成碳負(fù)離子,結(jié)果是酰基導(dǎo)入酮的位。【例】(3)烴基化【例】【注】烴基化不只是具有氫的酯發(fā)生反應(yīng),其他具有強(qiáng)拉電子基的氫,具有酸性,能得到碳負(fù)離子的都可以發(fā)生烴基化反應(yīng)?!纠?、克腦文蓋爾(Knoevenagel)反應(yīng)【描述】醛、酮在弱堿(胺、吡啶等)催化下與具有活潑氫的化合物縮合的反應(yīng),機(jī)理類似于羥醛縮合?!緳C(jī)理】【注】還可以加一步,加熱脫縮。【例】10、麥克爾(Michael)加成【描述】具有活潑氫的化合物與、不飽和化合物的1、4加成。【注】R,R1為CN,COOC2H5,COR
25、,NO2等,、不飽和化合物為、不飽和酯、醛、酮、腈等?!緳C(jī)理】機(jī)理略,就是碳負(fù)機(jī)理,1,4加成?!纠眶斮e遜(Robinson)環(huán)合【描述】麥克爾加成中雙重氫化合物若具有酮羰基,不飽和酮具有氫,那么反應(yīng)產(chǎn)生的1,5二羰基化合物在堿作用下可繼續(xù)反應(yīng)發(fā)生環(huán)合?!纠?1、瑞佛馬斯基(Reformatsky)反應(yīng)【描述】在惰性溶劑中溴代乙酸酯與鋅和醛或酮作用生成羥基酸酯的反應(yīng)?!緳C(jī)理】【注】反應(yīng)首先生成有機(jī)鋅化合物,然后對(duì)醛、酮羰基進(jìn)行親和加成,類似格式試劑對(duì)羰基化合物的加成,但是有機(jī)鋅化合物活性較差,在反應(yīng)條件下不與酯羰基加成,一次可以得到羥基酸酯。羥基酸易脫水,因此此法也可制備,不飽和酸?!纠?/p>
26、12、達(dá)爾森(Darzen)反應(yīng)【描述】醛酮與鹵代酸酯在強(qiáng)堿存在下反應(yīng)生成,環(huán)氧酸酯?!緳C(jī)理】【本質(zhì)】同樣起始于碳負(fù)離子的親和加成?!纠?3、普爾金(Perkin)反應(yīng)【描述】芳香醛和酸酐在相應(yīng)的羧酸鈉(或鉀)鹽存在下可發(fā)生類似羥醛縮合的反應(yīng),最終得到,不飽和芳香酸?!颈举|(zhì)】起始于碳負(fù)離子對(duì)醛的親和加成。【注】反應(yīng)中的酸酐必需含有兩個(gè)氫(RCH2CO)2O。芳香環(huán)上可帶有拉電子基團(tuán),如X,NO2等?!纠渴?、胺1、胺的制備(1)鹵代烴氨解【注】伯胺也是很好的親核試劑所以可繼續(xù)生成仲胺和叔胺。(2)蓋布瑞爾(Gabriel)合成【特點(diǎn)】由鹵代烴制備純伯胺?!咀ⅰ吭摲ǔ撕铣刹芬酝?,還用于合
27、成氨基酸。(3)硝基化合物的還原催化氫化酸性還原選擇還原【描述】二硝基化合物可被較溫和的還原劑如Na2S,NaSH,(NH4)2S等硫化物選擇還原,只得到一個(gè)硝基被還原的產(chǎn)物。堿性還原(4)聯(lián)苯胺重排【機(jī)理】【注】氫化偶氮苯對(duì)位無(wú)取代,重排主要生成聯(lián)苯胺型化合物。【特點(diǎn)】通過(guò)聯(lián)苯胺基的變化能制備各種聯(lián)苯化合物。(5)腈的還原(6)酰胺的還原(7)肟的還原(8)還原氨化【描述】醛、酮在氨存在下催化氫化生成胺?!咀ⅰ恳话悴捎眠^(guò)量的氨,防止羰基化合物與生成的伯胺反應(yīng)繼而被還原為仲胺。(9)霍夫曼(Hofmann)重排【描述】當(dāng)酰胺用溴的堿溶液處理時(shí),反應(yīng)發(fā)生分子內(nèi)重排生成胺。因其結(jié)果比原料少了一個(gè)碳
28、,所以又叫做霍夫曼降解?!緳C(jī)理】【注】當(dāng)手性酰胺進(jìn)行反應(yīng)時(shí),其手性碳構(gòu)型不變。反應(yīng)中生成了三元環(huán)過(guò)渡態(tài),這個(gè)過(guò)渡態(tài)限制了手性碳構(gòu)型的轉(zhuǎn)化?!纠浚?0)克爾蒂斯(Curtius)重排【描述】酰氯與疊氮化鈉作用生成酰疊氮化合物,這種化合物不穩(wěn)定,加熱即放出氮?dú)馍砂奉?。?1)施密特(Schmidt)重排【描述】羧酸與疊氮酸作用生成酰疊氮化合物,這種化合物不穩(wěn)定,加熱即放出氮?dú)馍砂奉??!纠浚?2)布歇爾(Bucherer)反應(yīng)【注】此反應(yīng)是萘系中的一個(gè)重要反應(yīng),該反應(yīng)是-萘胺的主要途徑,-萘酚很容易通過(guò)萘磺化產(chǎn)物-萘磺酸鈉鹽制得。同樣萘胺可以與亞硫酸氫鈉水溶液加熱反應(yīng)轉(zhuǎn)化為萘酚。(13)曼尼
29、希(Mannich)反應(yīng)【描述】具有氫的酮與甲醛(或其他簡(jiǎn)單脂肪醛)及銨鹽(伯、仲胺的鹽)水溶液反應(yīng),生成氨基酮?!緳C(jī)理】反應(yīng)歷程認(rèn)為是胺與甲醛作用生成亞胺正離子,然后與酮的稀醇式進(jìn)行親和加成?!纠?、霍夫曼(Hofmann)消去(季銨堿消去反應(yīng))反應(yīng)和徹底甲基化【描述】過(guò)量碘甲烷和胺反應(yīng)生成季銨鹽(徹底甲基化),用氫氧化銀處季銨堿,這個(gè)堿加熱脫去氫和胺生成稀?!颈举|(zhì)】季銨堿消去反應(yīng)是E2歷程,反應(yīng)通過(guò)氫氧根負(fù)離子進(jìn)攻氫的過(guò)渡態(tài),結(jié)果脫去水和胺生成稀。消去的本質(zhì)是體積效應(yīng)?!咀ⅰ慨?dāng)具有幾種氫的季銨堿消去時(shí),一般消去含氫較多的碳上的氫。但當(dāng)季銨堿中氫有明顯酸性,則氫氧負(fù)離子進(jìn)攻酸性氫。因是E2
30、歷程,所以它的立體化學(xué)一般為反式共平面消去?!纠?、科浦(Cope)反應(yīng)和叔胺氧化【描述】叔胺用過(guò)氧化氫處理可得胺氧化物,在經(jīng)加熱脫去胺生成烯烴。【機(jī)理】【注】反應(yīng)中胺氧化物脫羥胺一步與酯的熱消去類似,也屬于協(xié)同反應(yīng),只不過(guò)是通過(guò)一個(gè)五元環(huán)過(guò)渡態(tài)。消去方向遵守霍夫曼規(guī)則?!纠俊咎攸c(diǎn)】直接把胺和氧化劑混合,不需要分離胺氧化物即可直接發(fā)生消去反應(yīng)成稀。反應(yīng)條件溫和且不發(fā)生重排?!咀ⅰ窟@個(gè)反應(yīng)常用來(lái)作為酮羰基移位的關(guān)鍵步驟。【例】4、酰化和磺?;磻?yīng)【注】胺的酰基化常用來(lái)保護(hù)氨基。5、興斯堡(Hinsberg)反應(yīng)【描述】三種胺磺酰化得到的產(chǎn)物有不同的性質(zhì),可用來(lái)分離三種胺。5、與亞硝酸的反應(yīng)(
31、1)第一胺【注】生成的重氮鹽極不穩(wěn)定,生成后立即分解放出氮?dú)?,生成碳正離子,這個(gè)正離子可脫質(zhì)子成稀,雨水作用成醇,還成重排成仲碳正離子。產(chǎn)物是混合物,制備很少用到,但反應(yīng)放出氮?dú)?,可用于氨基的定量分析。芳香胺如苯胺,?與亞硝酸作用可以生成相對(duì)穩(wěn)定的重氮鹽,它是非常重要的有機(jī)合成中間體。(2)第二胺【注】產(chǎn)物為不溶于稀酸的油狀或固體亞硝胺。當(dāng)用稀鹽酸和氯化亞錫處理時(shí),亞硝胺還可還原到原來(lái)的第二胺。(3)第三胺【注】脂肪第三胺與亞硝酸不進(jìn)行上述反應(yīng),反響第三胺,卻可以反應(yīng),但不是在氮上,而是在芳環(huán)上導(dǎo)入亞硝基。6、稀胺(1)稀胺的生成(2)稀胺的反應(yīng)通過(guò)共振式,可知它的一種為電荷分離的碳負(fù)離子形
32、式,不難推斷出它將具有親和反應(yīng)的可能性?!纠俊咀ⅰ恐挥蠧H3I、BrCH2COOC2H5、CH2=CHCH2Cl等活潑鹵代烴與稀胺作用才能得到較好的收率。RCOCl也能與稀胺反應(yīng),結(jié)果在醛、酮的位導(dǎo)入酰基?!纠?、重氮化反應(yīng)和重氮鹽(1)重氮化反應(yīng)(2)重氮基被取代的反應(yīng)被鹵素和氰基取代A、桑德邁耶(Sandmeyer)反應(yīng)B、碘和氟的芳香化合物也可通過(guò)重氮鹽制備,但是不屬于桑德邁耶反應(yīng)。被羥基和氫取代被芳基取代(3)偶合反應(yīng)【描述】在中性或弱堿性介質(zhì)中重氮鹽容易與芳香胺、酚等具有強(qiáng)給電子基團(tuán)的芳香化合物反應(yīng),芳香化合物換上的氫被取代生成偶聯(lián)產(chǎn)物?!纠俊咀ⅰ拷o電子基團(tuán)為鄰對(duì)位定位基,偶合
33、位置是在鄰對(duì)位,一般在對(duì)位(空間效應(yīng)),對(duì)位被占則偶合在鄰位。萘系化合物也根據(jù)親電取代的要求偶合在相應(yīng)的位置?!纠浚?)重氮甲烷性狀、結(jié)構(gòu)和制備【描述】重氮甲烷常溫下位一黃色有毒氣體,加熱或使其接觸堿金屬或粗糙的容器表面會(huì)爆炸。在有機(jī)合成中一般應(yīng)用它的乙醚溶液。 【注】反應(yīng)發(fā)生在乙醚和堿溶液兩相混合液中,生成的重氮甲烷在乙醚中。反應(yīng)A、作為甲基化試劑【描述】重氮甲烷與酸、酚、醇等反應(yīng)在羥基氧上導(dǎo)入甲基生成酯和甲基醚?!纠緽、與酰氯反應(yīng)【描述】過(guò)量重氮甲烷與酰氯作用生成重氮酮?!緳C(jī)理】【注】此法可以制備氯代甲基酮。阿恩特-埃斯特(Arndt-Eistert)合成【描述】甲基酮為反應(yīng)中間體,當(dāng)
34、它在水中或醇中用Ag+處理,可以生成比原酰氯多一個(gè)碳的酸或酯。【例】【注】反應(yīng)最后一步通過(guò)沃爾夫(Wollf)重排,中間體為稀酮。沃爾夫(Wollf)重排C、與醛、酮反應(yīng)【描述】重氮甲烷與醛酮開(kāi)始就是對(duì)羰基的親和加成,反應(yīng)產(chǎn)物一般為兩種,一個(gè)為多以亞甲基的酮,另一個(gè)為環(huán)氧化合物?!緳C(jī)理】【注】反應(yīng)物為醛,一般生成氫的重排得到甲基酮。若為開(kāi)鏈酮,則主要生成環(huán)氧化合物。反應(yīng)物為環(huán)酮時(shí),主要發(fā)生重排反應(yīng),得到擴(kuò)大的環(huán)。【例】D、卡賓生成【描述】重氮甲烷在光照下放出氮?dú)馍煽ㄙe?!咀ⅰ靠ㄙe是一個(gè)重要的中加產(chǎn)物,與二氯卡賓相同的可與雙鍵加成生成三元環(huán),甚至可插入苯的鍵?!纠渴?、協(xié)同反應(yīng)1、電環(huán)化反應(yīng)
35、【描述】開(kāi)鏈共軛二烯在一定條件下(熱或光)環(huán)合及其逆反應(yīng)?!纠俊咀ⅰ抗庹蘸图訜崾怯袇^(qū)別的,感興趣可以看看,不要求掌握,主要是同旋還是對(duì)旋的區(qū)別,主要在有取代基,判斷是順式還是反式。2、環(huán)加成反應(yīng)【描述】?jī)煞肿舆€有碳碳不飽和鍵的化合物在一定條件下組合成環(huán)的反應(yīng)。若參加反應(yīng)的為兩對(duì)電子則成為2+2環(huán)加成反應(yīng),如果一個(gè)共軛雙烯(4電子)和一個(gè)單烯(2電子)反應(yīng)則為4+2環(huán)加成反應(yīng)?!纠?)【4+2】環(huán)加成反應(yīng)狄爾斯-阿德?tīng)枺―iels-Alder)反應(yīng)同面加成【注】反應(yīng)是一個(gè)雙烯體和一個(gè)親雙烯體在加熱的條件下反應(yīng),他是一個(gè)典型的協(xié)同反應(yīng),具有明顯的立體選擇性?!纠?jī)?nèi)型加成規(guī)律【注】4+2另一個(gè)
36、立體化學(xué)特征就是內(nèi)型加成,內(nèi)型加成時(shí),幾乎參與分子所在的所有雙鍵(包括羰基)重疊在一起,反應(yīng)中碳氧雙鍵也可與環(huán)戊二烯鍵相互作用形成穩(wěn)定的過(guò)渡態(tài)?!纠科渌p烯體和親雙烯體的環(huán)加成【描述】除碳碳雙鍵外很多具有其他不飽和官能團(tuán)的化合物均可作親雙烯體?!倦p烯體】【親雙烯體】【例】2)2+2環(huán)加成【描述】2+2環(huán)加成是兩個(gè)烯分子組成四圓環(huán)。【例】十三、糖 1、糖鏈的增長(zhǎng)吉連尼-費(fèi)歇爾(Kiliani-Fischer)糖的合成,又叫做糖鏈的遞增?!久枋觥堪烟菍?duì)氫氰酸加成物水解成酸,并把它變成內(nèi)酯,再用鈉汞齊還原得到曾一個(gè)碳的糖?!咀ⅰ糠磻?yīng)生成兩個(gè)不同的糖,要想分開(kāi),一般是在水解成糖酸后進(jìn)行拆分,然后分別
37、進(jìn)行其后的操作。2、糖鏈的縮短1)烏爾(Wohl)遞降法【描述】糖與羥氨反應(yīng),形成糖肟,然后在醋酸酐作用下乙?;?,在市區(qū)一分子醋酸成五乙酰的腈化物,在甲醇鈉的甲醇溶液中,發(fā)生酯交換反應(yīng),同時(shí)發(fā)生羰基與氰化氫加成的逆反應(yīng),丟掉氰化氫,形成減少一個(gè)碳原子的醛糖。【例】2)魯夫(Ruff)遞降法【描述】用糖酸鈣鹽在Ruff試劑Fe(OAc)3或FeCl3等作用下,通過(guò)過(guò)氧化氫的氧化,得到一個(gè)不穩(wěn)定的-羰基酸,失去二氧化碳,得到低一級(jí)的醛糖,此法稱為Ruff遞降法,也叫做Ruff降解。【例】3、糖脎【例】 【注】苯肼只與糖的C-1和C-2反應(yīng)成糖脎,由于氫鍵,脎形成較穩(wěn)定的六圓環(huán)結(jié)構(gòu):故糖的其它碳原子不再進(jìn)一步發(fā)生上述反應(yīng)。十四、雜環(huán)化合物 1、五元單雜環(huán)化合物(呋喃、噻吩、吡咯)1)親電取代反應(yīng)【描述】呋喃、噻吩、吡咯都具有芳香共軛體系,都可以發(fā)生芳香親電取代反應(yīng)。反應(yīng)活性:【注】可以看出取代有三種共振式,正電荷分散在三個(gè)原子上,取代有兩個(gè)共振式,正電荷分散在兩個(gè)原子上,因?yàn)槲蝗〈纬傻倪^(guò)渡態(tài)能量比位的低,取代以位為主。盡管如此,位或位得活性都比苯大?!纠俊咀ⅰ窟量┦只顫?,活潑性類似于苯胺、苯酚,它可進(jìn)行瑞默-悌曼反應(yīng),并可與疊氮鹽偶聯(lián)。【注】取代呋喃、噻吩、吡咯定位效應(yīng)取決于環(huán)上雜原子的定位效應(yīng)及取代基共同決定的?!纠?)吡咯的弱堿性和弱酸性3)吡喃
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