精細有機合成的理論

（優(yōu)選）精細有機合成的理論目前一頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點如何學好該課程通過相關(guān)課程學習，建立有機知識體系有機化學單元反應(yīng)高等有機合成設(shè)計有機知識體系價鍵理論、立體化學、官能團性質(zhì)官能團合成、反應(yīng)機理反應(yīng)機理、立體化學切斷與逆合成分析法目前二頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點在各單元反應(yīng)學習發(fā)揮主動性，學習對知識的歸納和總結(jié)，化繁為簡，掌握反應(yīng)的原理。目前三頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點第一章精細有機合成的基礎(chǔ)理論目前四頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點

第一節(jié)取代基效應(yīng)目前五頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點問題：1、乙醇、乙醛、乙酸的化學性質(zhì)不同，原因是什么？2、下表是幾種羧酸的pKa值，解釋原因？羧酸pKa甲酸3.77乙酸4.76丙酸4.88苯甲酸4.19鄰苯二甲酸2.89（pka25.51）對苯二甲酸3.51（pka24.83）順丁烯二酸（馬來酸）1.83（pka26.07）反丁烯二酸（富馬酸）3.03（pka24.44）目前六頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點官能團決定了有機物能夠與什么物質(zhì)（試劑）反應(yīng)，發(fā)生什么反應(yīng)；而取代基則影響反應(yīng)的活性、產(chǎn)物組成、產(chǎn)物結(jié)構(gòu)等。從某種意義上說，了解取代基的影響比了解官能團的性質(zhì)更重要。目前七頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點一.電子效應(yīng)1、誘導(dǎo)效應(yīng)

inductiveeffects有機物分子中相互連接的不同原子間由于原子各自的電負性不同而引起的連接鍵內(nèi)電子云偏移的現(xiàn)象，以及原子或分子受外電場作用而引起的電子云轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。通常用I表示。靜態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)

由于分子內(nèi)成鍵原子的電負性不同所引起的電子云沿鍵鏈按一定方向移動的效應(yīng)，或者說鍵的極性通過鍵鏈依次傳遞的效應(yīng)。誘導(dǎo)效應(yīng)的方向通常是以C-H鍵作為基準的，根據(jù)原子或原子團比氫的電負性大小引起的靜態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)分為吸電靜態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)（-IS）和供電靜態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)（+IS）。箭頭表示電子云的偏移方向目前八頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點

誘導(dǎo)效應(yīng)沿鍵鏈的傳遞是以靜電誘導(dǎo)的方式進行的，只涉及電子云分布狀況改變和鍵的極性的改變，一般不引起整個電荷的轉(zhuǎn)移、價態(tài)的變化。

在鍵鏈中通過靜電誘導(dǎo)傳遞的誘導(dǎo)效應(yīng)受屏蔽效應(yīng)的影響是明顯的，誘導(dǎo)效應(yīng)隨著距離的增加，變化（減弱）非常迅速。由于氯原子的吸電誘導(dǎo)效應(yīng)的依次傳遞，促進了質(zhì)子的離解，增強的該酸的酸性。目前九頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點動態(tài)誘導(dǎo)效應(yīng)

當進攻試劑接近底物時，因外界電場的影響也會使共價鍵上電子云發(fā)生改變，鍵的極性發(fā)生變化，這種變化用Id表示。

Id和Is作用方向一致時，將有助于化學反應(yīng)的進行。Id和Is的作用方向不一致時，Id往往起主導(dǎo)作用。

Id:-I>-Br>-Cl>-F-CR3>-NR2>-OR>-F-O->-OR目前十頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點誘導(dǎo)效應(yīng)對物質(zhì)性質(zhì)的影響羧酸及其衍生物PKaCH3COOH4.76ClCH2COOH2.86Cl2CHCOOH1.29Cl3CCOOH0.65請再列幾例？目前十一頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點2、共軛效應(yīng)conjugativeeffects

在單雙鍵交替排列的體系中或具有未共用電子對的原子與雙鍵直接相連的體系中，p軌道與π軌道間存在著相互的作用和影響，每個成鍵原子不僅受到成鍵原子的原子核的作用，而且也受到其他原子核的作用，因而分子能量降低，體系趨于穩(wěn)定。這種現(xiàn)象稱為離域，含有這樣一些離域鍵的體系通稱為共軛體系，共軛體系中原子間的相互影響的電子效應(yīng)稱為共軛效應(yīng)。通常用C表示。吸電子共軛效應(yīng)-C；給電子共軛效應(yīng)+C共軛效應(yīng)的特點是產(chǎn)生的影響隨著距離的增大而降低的速度很小。目前十二頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點∏-∏共軛P-∏共軛n-∏共軛共軛體系種類目前十三頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點共軛效應(yīng)對物質(zhì)性質(zhì)的影響1、偶極距氯代乙烷2.05D氯乙烯1.66D？2、同樣是羥基，為什么醇的酸性遠遠弱于羧酸？3、下面列物質(zhì)的吸收光譜Λmax217nm

Λmax268-304nmΛmax328nm目前十四頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點Β-胡蘿卜素其最大吸收光譜大約在什么波長？目前十五頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點空間效應(yīng)是由分子中各原子或基團的空間適配性，或反應(yīng)分子間的各原子或基團的空間適配性所引起的一種形體效應(yīng)

空間效應(yīng)的強弱取決于相關(guān)原子或基團的大小和形狀。

空間位阻一般指體積龐大的取代基直接影響化合物反應(yīng)活性部位的顯露，阻礙反應(yīng)試劑對反應(yīng)中心的有效進攻?？臻g位阻也可以指進攻試劑的龐大體積影響其有效進入反應(yīng)位置。空間位阻是最常見的一種空間效應(yīng)。二.空間效應(yīng)目前十六頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點堿性：氨＞伯胺＞仲胺＞叔胺叔胺＞仲胺＞伯胺＞氨F-張力I-張力哪種鹵代烴更易離解？和目前十七頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點1、下列化合物酸性最強的是：()A：氟乙酸B：氯乙酸C：溴乙酸D：碘乙酸2、在水溶液中，下列化合物堿性最強的是：().A：三甲胺B：二甲胺C：甲胺D：苯胺3、下列醇沸點最高的是（）。A：正丁醇B：異丁醇C：仲丁醇D：叔丁醇4、下列化合物能形成分子內(nèi)氫鍵的是？()A：對硝基苯酚B：鄰硝基苯酚C：鄰甲苯酚D：苯酚5、下列醇與金屬Na作用，反應(yīng)活性最大的為()。A：甲醇B：正丙醇C：異丙醇D：叔丁醇課堂練習6、下列化合物酸性最強的是?()A：丙二酸B：醋酸C：草酸D：苯酚目前十八頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點7、在水溶液中，下列化合物堿性最強的是：()。A：乙酰胺B：甲胺C：氨D：苯胺8、下列化合物堿性最強的是（）。A：苯胺B：芐胺C：吡咯D：吡啶9、下列碳正離子的穩(wěn)定性最大的是（）A.(CH3)3C+B.CH3

+C.CH3CH2+D.(CH3)2CH+10、下列化合物與硝酸銀/乙醇溶液反應(yīng)的活性最大的是（）A.2-甲基-2-溴丙烷B.2-溴丙烷C.2-溴-2-苯基丙烷11、下列羰基化合物對HCN加成反應(yīng)速率最快的是（）。A.苯乙酮B.苯甲醛C.2-氯乙醛D.乙醛目前十九頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點

精細有機合成反應(yīng)基礎(chǔ)知識目前二十頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點第二節(jié)脂肪族化合物取代反應(yīng)取代反應(yīng)取代反應(yīng)指與碳原子相連的原子或基團被另一個原子或基團所替代的反應(yīng)。目前二十一頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點一、脂肪族親核取代反應(yīng)（SN）鹵代烷中鹵素的電負性很強，因此，C-X鍵的電子對偏向鹵原子底物親核試劑（進入基團）離去基團目前二十二頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點1、單分子親核取代反應(yīng)(SN1)叔丁基溴的水解:該反應(yīng)的反應(yīng)速度僅取決于叔丁基溴的濃度，而不受OH-濃度的影響。反應(yīng)速度=k[(CH3)3CBr]SN1反應(yīng)歷程可用下式來表示：

鹵代烷首先離解為正碳離子與帶負電荷的離去基團，而離解過程需要消耗能量，是控制反應(yīng)速度的步驟，也是速度最慢的步驟。離解生成正碳離子隨后立即與親核試劑反應(yīng)，而這一過程速度極快。目前二十三頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點

由于該親核取代反應(yīng)中控制反應(yīng)速度的一步是單分子，因此這種反應(yīng)稱為單分子親核取代反應(yīng)。SN1反應(yīng)能量變化圖:SN2反應(yīng)能量變化圖:目前二十四頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點溴甲烷在堿性水溶液中的水解反應(yīng):2、雙分子親核取代反應(yīng)(SN2)

溴甲烷在堿性水溶液中的水解反應(yīng)速度取決于兩個反應(yīng)物的濃度，該反應(yīng)的反應(yīng)歷程可認為鹵代烷和羥基離子都參與了限速步驟。目前二十五頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點該反應(yīng)是一個同步過程，親核試劑從反應(yīng)物離去基團的背面向與它連接的碳原子進攻，先與碳原子形成較弱的鍵

這一過程需要消耗能量(即活化能)，所以這一過程較慢，是控制反應(yīng)速度的步驟。離去基團與碳原子的鍵有所減弱，兩者與碳原子成直線形狀，碳原子上另外三個鍵逐漸由傘形轉(zhuǎn)變成平面。目前二十六頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點SN2反應(yīng)能量變化圖:反應(yīng)速度=k【RX】【Nu】SN1反應(yīng)能量變化圖:目前二十七頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點3、影響反應(yīng)的因素烴基結(jié)構(gòu)

在SN1反應(yīng)中，與離去基團相連的碳原子背面的空間阻礙越大，而越容易發(fā)生SN1反應(yīng)。碳正離子穩(wěn)定性次序：烯丙基（芐基）＞叔烴基＞仲烴基＞伯烴基＞甲基

在SN2反應(yīng)中，與離去基團相連的碳原子背面的空間阻礙越大，越不易發(fā)生SN2反應(yīng)。其鹵代活性次序如下：鹵代甲烷＞伯鹵烷＞仲鹵代烷＞叔鹵代烷目前二十八頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點親核試劑

在SN1反應(yīng)中，親核試劑的性質(zhì)對反應(yīng)速度沒有影響。SN2反應(yīng)中親核試劑的親核性對反應(yīng)速度影響顯著。A當試劑的進攻原子相同時，試劑的親核性與堿性次序一致；＞＞B當試劑的進攻原子不相同時，親核性與它進攻原子的可極化性成正比。

I-Br-Cl-水中堿性增強可極化性增加，親核性增強注意：在極性非質(zhì)子溶劑中，鹵素親核性與堿性一致目前二十九頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點離去基團離去基團的堿性愈弱，形成的負離子愈穩(wěn)定，愈容易被進入基團取代。按離去基團的堿性大小排列次序為：I->Br->Cl-

羥基、烷氧基、氨基等都不是好的離去基團，離去能力弱，但通過酸化降低離去基團的堿性，可促進反應(yīng)的進行目前三十頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點溶劑的影響一般而言，對SN1反應(yīng)，極性溶劑能夠加快反應(yīng)，而對SN2反應(yīng)，強的極性溶劑不利于反應(yīng)。目前三十一頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點SN1與SN2的比較有利于SN1反應(yīng)的因素α-碳原子上有斥電子的取代基離去基團的離去傾向大溶劑極性大有利于SN2反應(yīng)的因素α、β碳原子上沒有體積大的取代基溶劑極性小試劑親核性強離去基團離去能力小目前三十二頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點親核取代在有機合成中的應(yīng)用親核取代在有機合成上有廣泛的應(yīng)用，可以用于各種官能團的互變，也可以用于C-C鍵的合成。合成中常用的底物是鹵化物、醇、環(huán)氧化合物。1、生成C-O鍵目前三十三頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點目前三十四頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點2、生成C-S鍵用硫脲代替硫氫化鈉可避免生成硫醚目前三十五頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點其它含硫化合物的合成目前三十六頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點3、生成C-N鍵目前三十七頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點4、生成C-X鍵醇、酚、醚、羧酸及其衍生物與含鹵試劑反應(yīng)生成C-X鍵目前三十八頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點5、生成C-C鍵目前三十九頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點二、脂肪族親電取代反應(yīng)

脂肪族親電取代反應(yīng)最重要的離去基團是外層缺少電子對而能很好存在的離去基團。重要是有氫作離去基團的反應(yīng)，親電取代常在酸性較強的位置上發(fā)生。

SE2和SEi

SE2(前面進攻)構(gòu)型保持

SE2(后面進攻)構(gòu)型轉(zhuǎn)化

目前四十頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點

SE1取代反應(yīng)的的動力學是一級的，包括兩步：慢的離解和快的結(jié)合目前四十一頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點第三節(jié)芳香族取代反應(yīng)

芳香環(huán)是一個環(huán)狀共軛體系，電子云密度較高，容易受到親電試劑的進攻，發(fā)生親電取代反應(yīng)。

目前四十二頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點一·苯的一元親電取代

芳環(huán)上的親電取代反應(yīng)歷程:

首先是親電試劑進攻芳環(huán)，生成-絡(luò)合物離去基團變成正離子離開，離去基團在多數(shù)情況下為質(zhì)子目前四十三頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點

取代基的電子效應(yīng)

給電子誘導(dǎo)效應(yīng)使芳環(huán)活化，吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)使芳環(huán)鈍化。

芳環(huán)上的取代基使電子云向芳環(huán)偏移，增加芳環(huán)電子云密度，增強堿性，增大芳環(huán)親電能力的，這類取代基具有給電子誘導(dǎo)效應(yīng);取代基使芳環(huán)上電子云向取代基偏移，從而降低芳環(huán)電子云密度，這類取代基具有吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)。目前四十四頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點芳環(huán)上已有取代基通過共軛效應(yīng)供給芳環(huán)電子的稱為給電子的共軛效應(yīng)；移走芳環(huán)電子的稱吸電子共軛效應(yīng)。給電子的共軛效應(yīng)使芳環(huán)活化，吸電子的共軛效應(yīng)使芳環(huán)鈍化。目前四十五頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點超共軛效應(yīng)是當取代基為烷基時，烷基內(nèi)的碳原子與極小的氫原子結(jié)合，對于電子云屏蔽的作用很小，容易與相連接的苯環(huán)上碳原子的-電子共軛，發(fā)生電子向芳環(huán)離域，使體系變得更穩(wěn)定。超共軛效應(yīng)一般是給電子的，而且超共軛效應(yīng)的影響較共軛效應(yīng)小得多。目前四十六頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點取代基種類和性質(zhì)

凡是活化基常使新取代基進入它的鄰、對位；凡是鈍化基使新取代基進入它的間位。取代基的實質(zhì)是個反應(yīng)速度的問題。根據(jù)取代基的定位作用將取代基分為兩類：具有鄰、對位定位作用的取代基稱為第一類定位基；具有間位定位作用的取代基稱為間位定基。目前四十七頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點定位效應(yīng)強度取代基電子效應(yīng)綜合性質(zhì)鄰、對位定位基最強O-給電子誘導(dǎo)效應(yīng)，給電子共軛效應(yīng)+I+C活化基強NR2，NHR，NH2，OH，OR吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)小于給電子共軛效應(yīng)-I＜+C

給電子誘導(dǎo)效應(yīng)，給電子超共軛效應(yīng)中OCOR，NHCOR弱NHCHO，C6H5，CH3*，CR3*弱X，CH2Cl，CH=CHCOOH，CH=CHNO2吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)大于給電子共軛效應(yīng)

間位定位基強COR，CHO，COOR，CONH2，COOH，SO3H，CN，NO2，CF3*，CCl*3吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)，吸電子共軛效應(yīng)

只有吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)

鈍化基最強NH3+，NR3+吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)目前四十八頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點苯環(huán)上多取代基的定位規(guī)律

苯環(huán)上已有取代基的定位效應(yīng)具有加和性。

目前四十九頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點當苯環(huán)上已有兩個取代基對新取代基的定位效應(yīng)不一致時，新取代基進入芳環(huán)的位置取決于已有取代基定位效應(yīng)的強弱。通?；罨亩ㄎ恍?yīng)高于鈍化基。

活化基強弱順序O->NH2>NR2>OH>OCH3>NHCOCH3>CH3>X鈍化基強弱順序：(CH3)3+>NO2>CN>SO3H>CHO>COCH3>COOH目前五十頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點新取代基一般不進入1，3-二取代基的2位。

目前五十一頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點萘環(huán)上的定位規(guī)律親電取代優(yōu)先進攻位。若萘環(huán)上的位已有一個鄰、對位取代基，則新取代基進入它的同環(huán)的另一位。若萘環(huán)上的位已有間位取代基，則新取代基進入它的異環(huán)的另一位。若萘環(huán)上的位已有一個鄰、對位取代基，則新取代基進入它的同環(huán)的與之相鄰的位。目前五十二頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點?目前五十三頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點雜環(huán)的定位規(guī)律五元芳雜環(huán)吡咯、噻吩、呋喃是活性環(huán)，易發(fā)生親電取代，取代發(fā)生在雜原子的鄰位，即2，5位目前五十四頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點六元芳雜環(huán)如吡啶是不活潑的底物，不易發(fā)生親電取代，主要發(fā)生在N原子的間位吡啶的親電取代活性、產(chǎn)率及定位是一個難題，值得研究。目前五十五頁\總數(shù)六十二頁\編于十七點已有取代基的電子效應(yīng)已有取代基的空間效應(yīng)親電試劑的電子效應(yīng)親電試劑的空間效應(yīng)反應(yīng)的可逆性反應(yīng)條件（溫度、溶劑）影響定位及產(chǎn)物組成的因素目前五十六頁\總數(shù)六十二頁\編于