大学有机化学有机合成全面总结ppt课件

1、有有 机机 合合 成成 一、合成的目的和要求一、合成的目的和要求 所谓有机合成就是从简单易得的原料，经过一步或所谓有机合成就是从简单易得的原料，经过一步或多步化学反响制备出比较复杂的目的分子的过程。它也多步化学反响制备出比较复杂的目的分子的过程。它也包括将复杂的物量变为简单物质的过程。包括将复杂的物量变为简单物质的过程。有有 机机 合合 成成1. 合成的目的合成的目的 经过一定的反响，使原来分子中某一个或几个化学经过一定的反响，使原来分子中某一个或几个化学键断裂，同时构成一个或几个新的化学键，从而使分子键断裂，同时构成一个或几个新的化学键，从而使分子发生转变或将几个小分子衔接起来。发生转变或将

2、几个小分子衔接起来。2. 合成的要求：合成的要求： 合成的步骤越少越好；合成的步骤越少越好； 每步的产率越高越好；每步的产率越高越好； 原料越廉价越好。原料越廉价越好。 合成目的化合物分子的骨架合成目的化合物分子的骨架 引入所需的官能团引入所需的官能团 目的化合物的立体化学方面的要求目的化合物的立体化学方面的要求 化学反响是合成的根底，合成道路本来就是由一些详化学反响是合成的根底，合成道路本来就是由一些详细的反响，按照一定的逻辑思想组合起来的。细的反响，按照一定的逻辑思想组合起来的。合成一个有机化合物要思索的中心问题不外是三个方面：合成一个有机化合物要思索的中心问题不外是三个方面： 碳胳的构成

3、和变化碳胳的构成和变化 增长碳链或添加支链增长碳链或添加支链 碳链的减短碳链的减短 碳环的合成碳环的合成 官能团的引入官能团的引入 官能团的相互转化官能团的相互转化二、有机合成的根本反响二、有机合成的根本反响或或ZnCl2 增长碳链或添加支链：增长碳链或添加支链：1. 添加一个碳原子的反响添加一个碳原子的反响 无水乙醚无水乙醚 H2O / H+ R-MgX + HCHO RCH2OH 无水乙醚无水乙醚 H2O / H+ R-MgX + CO2 RCOOH R-X + NaCN R-CN RCOOHH2O / H+其中：其中：R-X为脂肪族伯卤代烃为脂肪族伯卤代烃HCHOHCl+CH2ClAlC

4、l3或或ZnCl2YY其中：其中：Y为供电子基为供电子基COHCl+CHOAlCl3CRHOHCNCRHOHCN -氰氰醇醇8应应用用范范围围：醛醛、甲甲基基脂脂肪肪酮酮、C 以以下下环环酮酮C COOHOHRH -羟羟基基酸酸2H OH+2. 添加二个碳原子的反响添加二个碳原子的反响RCH2CH2OHH3O+ R MgXCH2CH2OR CH2OMgXCH2+3. 添加多个碳原子的反响添加多个碳原子的反响 R-C CH R-C CNa R-C C-R/ 其中：其中：R/ 为伯卤代烃为伯卤代烃X 为为Cl、Br、INaNH2R/X 铜锂试剂反响铜锂试剂反响 傅傅-克反响克反响 武慈反响武慈反响

5、R-X + R-X R-R其中：其中：R/ 最好为伯烷基最好为伯烷基X 为为Cl、Br、INaR-X R-Li R2CuLi R-R/ LiCuIR/X其中：其中：R/ 最好为伯烷基；最好为伯烷基； R 普通无限制普通无限制X 为为Cl、Br、I+ R-X R或烯、醇或烯、醇AlCl3烷基化：烷基化：R 3 时重排产物为主时重排产物为主 羟醛缩合羟醛缩合CHO+OH-Zn-Hg 2 CH3(CH2)4CHO CH3(CH2)4CH=C-CHO(CH2)3CH3-OH本身缩合：本身缩合：交叉缩合：交叉缩合：CH3-C-C(CH3)3O=CH=CH-C-C(CH3)3O=酰基化：酰基化：+ CH3

6、CH2CH2-C-ClC-CH2CH2CH3或酸酐或酸酐AlCl3O=O=CH2CH2CH2CH3HCl 格氏试剂与羰基化合物反响格氏试剂与羰基化合物反响CRR/OH R/-C-HR/O= RMgX / 无水乙醚无水乙醚 H2O / H+HR/R/-C-X O= RMgX / 无水乙醚无水乙醚 H2O / H+R/-C-RO= RMgX / 无水乙醚无水乙醚 H2O / H+CRR/OH RR/-C-OR/O= RMgX / 无水乙醚无水乙醚 H2O / H+R/-C-RO= RMgX / 无水乙醚无水乙醚 H2O / H+CRR/OH R其中：其中：R、R/、R/ 为烷基、芳基为烷基、芳基X

7、 为为Cl、Br 乙酰乙酸乙酯和丙二酸酯的反响乙酰乙酸乙酯和丙二酸酯的反响R-XC2H5ONaCH3-C-CH2-C-OC2H5=O=OCH3-C-CH-C-OC2H5=O=OR H+, 稀稀OH- 浓浓OH, - H+R-CH2C-OH=OCH3-C-CH2-R=O酮式分解酮式分解酸式分解酸式分解CH2(COOC2H5)2C2H5ONaCH(COOC2H5)2 Na-+R-CH(COOC2H5)2 H+ ， OH / H2O-R-CH2COOHR-X 维荻希试剂与醛酮的反响维荻希试剂与醛酮的反响季季膦膦盐盐-RR/CH(ph)3PR/R/C=O + R/R/C=C RR/R、 R/、R/、

8、R/可以为可以为 H、-R、-Ar、-COOR等等 碳链的减短碳链的减短 不饱和烃的氧化不饱和烃的氧化RCH=CHR/ RCOOH + R/COOHKMnO4H+R-C=CH2 R-C=O + CO2KMnO4H+R/R/R-C CH RCOOH + CO2 KMnO4H+CH2CH2CH3 -CH(CH3)2KMnO4H+COOH-COOH 不饱和烃与臭氧作用不饱和烃与臭氧作用 卤仿反响卤仿反响R-C=CHR/ R-C=O + R/CHO O3 Zn / H2O R/R/X 为为Cl、Br、IR-CHCH3 CHX3 + R-COONaX2 + NaOH或或 NaOXOHR-C-CH3 CH

9、X3 + R-COONaX2 + NaOH或或 NaOXO= 脱羧反响脱羧反响R-COONa + NaOHCaO R-HR-C-NH2 R-NH2O=Br2 + NaOH或或 NaOBr + NaOH 霍夫曼降解反响霍夫曼降解反响 碳环的合成碳环的合成 双烯合成双烯合成D-A反响反响 二元羧酸脱羧二元羧酸脱羧+X-X其中：其中：X 为吸电子基，反响容易进展为吸电子基，反响容易进展CH2COOHCH2COOHCH2 n C=OCH2 CH2CH2 n其中：其中：n = 2，3 卡宾反响卡宾反响C = C + CH2N2 C CCH2hC = C + CHCl3 C CCCl Cl(CH3)3CO

10、K 荻克曼缩合反响荻克曼缩合反响 傅克酰基化反响傅克酰基化反响CH2C-OC2H5CH2C-OC2H5O=O=CH2 nC2H5ONa-C2H5OH C=OCH2 CHCOOC2H5CH2 n H+ OH- C=OCH2 CH2CH2 n其中：其中：n = 2，3OO=O=+AlCl3O=C=OCHOZn-HgHClO=CHOO=CCl=O=OAlCl3SOCl2多聚磷酸多聚磷酸 官能团的引入官能团的引入1. 引入卤素引入卤素-CH3+ Cl2-CH2Cl-CH3Cl-hFe-CH3-CH2BrNBSCl2 CH3CH2CH=CH2NBS500CH3CHCH=CH2CH3CHCH=CH2BrC

11、lX2 R-CH=CH2HXR-CHCH2R-CH-CH3XXHBr过氧化物过氧化物XR-CH2-CH2Br符合马氏规那么符合马氏规那么违反马氏规那么违反马氏规那么 R-C CHX2HXR-C=CHR-C=CH2XXXR-CCHR-CCH3XXXX2HXXXX2. 双键或三键的构成双键或三键的构成 R-CH-CH-R/ R-CH=CH-R/ + HX R-CH-CH-R/ R-CH=CH-R/ + H2ONaOHH2SO4乙醇乙醇XHOH H170 R-CH-CH-R/ R-CH=C-R/ R-C C-R/ NaOH乙醇乙醇XXNaNH2X R2C=O + R/CH=P(C6H5)3 R2C=

12、CHR/3. 引入羟基引入羟基 R-CH=CH2H2OR-CH-CH3OH (BH3)2 H2O2 / OH-R-CH2CH2OH符合马氏规那么符合马氏规那么反马氏规那么反马氏规那么H2SO4 R-C=O R-CH-OHHR/HR/ H O H = LiAiH4 、NaBH4 、 H2 / Ni、Pt、Pd等等 R-COOR/ R-CH2OH + R/OH H H = LiAiH4 、C2H5OH + Na 、 H2 / Ni、Pt、Pd等等 R-CH2X RCH2OH H2O / OH-PX3、PX5、SOCl2 格氏试剂合成法格氏试剂合成法HCHO R-CH2OH RMgX / 无水乙醚无

13、水乙醚 H2O / H+R RMgX / 无水乙醚无水乙醚 H2O / H+R/-C-R/O= RMgX / 无水乙醚无水乙醚 H2O / H+R/-C-OHR R/R/-CHO R/-CH-OH 二元醇的制备二元醇的制备C = C C C稀、冷稀、冷KMgO4或或OsO4OH OH顺式产物顺式产物R-CH-CH2 R-CH-CH2 OH2O / H+反式产物反式产物OHOH4. 引入羰基引入羰基 HC CH + H2O CH3CHOHgSO4H2SO4R-C CH + H2O R-C-CH3HgSO4H2SO4=O CH2=CH2 + O2 CH3CHO PdCl2-CuCl2 R-CH=C

14、H2 + O2 R-C-CH3 =OPdCl2-CuCl2 R-CH=C R-CHO + O=C O3 Zn / H2O R/R/R/R/ R-CH-R/ R-C-R/KMnO4=OOH5. 醚键的构成醚键的构成 2 ROH R-O-R + H2OH2SO4合成对称醚合成对称醚 威廉姆逊合成法威廉姆逊合成法R-ONa + R/-X R-O-R/ + NaX 其中：其中：R = 伯、仲、叔烷基伯、仲、叔烷基R/ = 伯、仲不能为叔烷基伯、仲不能为叔烷基 环醚的合成环醚的合成 硫酸二甲酯合成酚醚硫酸二甲酯合成酚醚+ (CH3)2SO2-O-CH3-OH140R-CH=CH2 + O2 R-CH-C

15、H2 Ag200300OR-CH=CH2 + HOCl R-CH-CH2 R-CH-CH2 OCa(OH)2OH Cl6. 其它一些反响其它一些反响 C=O -CH2- 克莱门森复原法克莱门森复原法:沃尔夫沃尔夫-黄鸣龙复原法黄鸣龙复原法: 炔烃选择加氢合成烯烃炔烃选择加氢合成烯烃R-C-R/ R-CH2-R/Zn-HgHClR-C-R/ R-CH2-R/H2N-NH2，NaOH二缩乙二醇二缩乙二醇=O=OR-C C-R/ Na + NH3液液H2 / BaSO4或或Pd / C或或Lindlar试剂试剂C = CC = CRRR/R/HHHH顺式加成顺式加成反式加成反式加成H2SO4 RCH

16、2CH2-OH R-CH=CH2 RCH2CH3H2Ni170O=7. 芳环上引入芳环上引入-X、-NO2、-NH2、-SO3H、-R、-C-RO=-X-NO2-R-C-R-NH2-SO3HX2FeX3 或或FeH2SO4 + HNO3Fe + HClH2SO4 SO3或浓或浓H2SO4R-XAlCl3R-C-XAlCl3O= 官能团的相互转化官能团的相互转化R-COCl R-CONH2 R-COOR/ (RCO)2O R-COOHNH3R/OHNH3NH3H3O+H3O+H2OH2OR/OHR/OHP2O5SOCl22. 羧酸及其衍生物的转换羧酸及其衍生物的转换1. 卤素、羟基、氨胺、羰基、

17、羧基的转换卤素、羟基、氨胺、羰基、羧基的转换R-OH R-C- R-COOH R-MgX R-X R-NR2R-NH2R-NHRR-COOH R-CN R-CH2NH2 H O O NaCNH3O+R-XR-NH2NH3PX3H2O / OH-Mg CO2 H3O+O= 在有机合成中，往往要思索到某些官能团也会遭到在有机合成中，往往要思索到某些官能团也会遭到反响试剂或条件的影响而产生副反响，甚至影响整个合反响试剂或条件的影响而产生副反响，甚至影响整个合成过程。因此在合成时必需采取对某些受影响的基团暂成过程。因此在合成时必需采取对某些受影响的基团暂时转换为另外的稳定的构造，而进展维护措施，待反响

18、时转换为另外的稳定的构造，而进展维护措施，待反响终了再使基团复原。终了再使基团复原。 在选择维护基时要符合以下要求在选择维护基时要符合以下要求: : 在温暖条件下易与被维护基团反响。在温暖条件下易与被维护基团反响。 维护基必需在维护阶段的各种条件下是稳定的。维护基必需在维护阶段的各种条件下是稳定的。 维护基易于在温暖条件下除去。维护基易于在温暖条件下除去。三、官能团的维护三、官能团的维护R = 伯、仲、叔烃基伯、仲、叔烃基四氢吡喃醚：对碱、格氏试剂、烷基锂、催化加氢及四氢吡喃醚：对碱、格氏试剂、烷基锂、催化加氢及 一些氧化剂稳定。但对酸不稳定。一些氧化剂稳定。但对酸不稳定。 转变成醚转变成醚醚

19、：对格氏试剂、复原剂、氧化剂、碱稳定。醚：对格氏试剂、复原剂、氧化剂、碱稳定。1. 醇羟基的维护醇羟基的维护 四氢吡喃醚四氢吡喃醚ROH +H+OOR-O-四氢吡喃醚四氢吡喃醚H2O / H+ ROH + HO(CH2)4CHOROH R-O-CPh3 Ph3CClCH3COOH / H2O2. 酚羟基的维护酚羟基的维护苯甲醚：对碱、氧化剂、复原剂等稳定，但对酸不稳定。苯甲醚：对碱、氧化剂、复原剂等稳定，但对酸不稳定。OHOCH3CH3I 或或 (CH3)2SO4HI，3. 醛、酮、羰基的维护醛、酮、羰基的维护缩醛酮：对复原剂、氧化剂、碱、格氏试剂稳定，缩醛酮：对复原剂、氧化剂、碱、格氏试剂稳

20、定， 但对酸不稳定。但对酸不稳定。R-C-R/O=CRR/OOHOCH2CH2OH / 干干HClH2O / H+ R-C-HO=CRHOCH3 OCH3CH3OHH2O / H+ 4. 羧基的维护羧基的维护R-COOH R-COOCH3CH3OH / H+ H2O / H+或或OH-5. 氨基的维护氨基的维护NH2NH3 SO4H+ -H2SO4NaOH 间位基间位基CH3COCl 或或 (CH3CO)2ONHCOCH3NH2邻对位基邻对位基H2O / H+或或OH-6. 双键的维护双键的维护卤代烃：对碱、氧化剂、复原剂稳定卤代烃：对碱、氧化剂、复原剂稳定R-CH=CH-R/ R-CHCH-

21、R/XXX2Zn 当我们为一个目的化合物设计了几条能够的合成当我们为一个目的化合物设计了几条能够的合成道路时，可以根据几条原那么来评价各条道路的优劣，道路时，可以根据几条原那么来评价各条道路的优劣，从而选择最正确道路。从而选择最正确道路。有机合成道路的选择原那么有机合成道路的选择原那么:7. 芳环位置的维护芳环位置的维护H2O / H+H2SO4SO3H四、选择合成道路的步骤和方法四、选择合成道路的步骤和方法选择路选择路 线原那线原那么么构造上要求构造上要求碳架的构成碳架的构成官能团的引入官能团的引入经济上要求经济上要求 原料易得，廉价原料易得，廉价 产物易分别，收率高，副产物易分别，收率高，

22、副 步骤要求简单步骤要求简单 反响经典，可发生，条件反响经典，可发生，条件温暖，对环境污染小温暖，对环境污染小反响少反响少反响步骤少，收率要高是选择合成道路的重要要素。反响步骤少，收率要高是选择合成道路的重要要素。如化学反响：如化学反响：AABABCABCDBCD假设反响每步产率假设反响每步产率90%，那么，那么3步后总产率为步后总产率为(0.9)3 100 = 73%假设反响每步产率假设反响每步产率70%，那么，那么3步后总产率为步后总产率为(0.7)3 100 = 34%平衡法：平衡法：A AB ABCBCD DE DEFEFABCDEF90%90%90%90%90%其中只需其中只需3步延

23、续，总产率为步延续，总产率为0.9)3 100 = 73%A AB ABC ABCD ABCDE ABCDEFBCDEF如用如用5步反响，每步产率步反响，每步产率90%，直线法：直线法：那么那么5步后总产率为步后总产率为0.9)5 100 = 59% 原料易得是指合成要用些根本的原料。常用原料易得是指合成要用些根本的原料。常用“三烯一炔三烯一炔乙、丙、丁烯及乙炔，乙、丙、丁烯及乙炔，“三苯一萘苯、甲苯、二三苯一萘苯、甲苯、二甲苯及萘及小于甲苯及萘及小于C4原子的醇类和甲醛、乙醛、草酸、卤苯、原子的醇类和甲醛、乙醛、草酸、卤苯、环己烷、丙二酸二乙酯等。环己烷、丙二酸二乙酯等。 实验方法真实可行，

24、包括实验室方法或工业方法，实验方法真实可行，包括实验室方法或工业方法，由于并非一切的反响都有合成意义。另外，尽量运用经由于并非一切的反响都有合成意义。另外，尽量运用经典的反响，假设不平常的反响过多，失败的时机也会多，典的反响，假设不平常的反响过多，失败的时机也会多，且关键的反响越早出现越好，即决议整个合成成败的反且关键的反响越早出现越好，即决议整个合成成败的反呼应尽早出现。假设关键反响在整个合成道路的后面，呼应尽早出现。假设关键反响在整个合成道路的后面，一旦失败，就前功尽弃。一旦失败，就前功尽弃。 首先分析产物的构造要求首先分析产物的构造要求,包括碳架、官能团及其包括碳架、官能团及其 位置立体

25、化学要求等。位置立体化学要求等。 利用倒推逆向合成法思索。利用倒推逆向合成法思索。 从产物的构造回想一切能够的合成方法，确定初步从产物的构造回想一切能够的合成方法，确定初步 合成的方案。合成的方案。2. 解合成题的根本方法解合成题的根本方法 有机合成设计就是在合成一个化合物之前，研讨、设有机合成设计就是在合成一个化合物之前，研讨、设计最正确的合成道路，它是有机合成成败的关键，目前有计最正确的合成道路，它是有机合成成败的关键，目前有机合成道路设计多采用逆向合成法。机合成道路设计多采用逆向合成法。 其特点是先分析目的分子的构造，从目的分子开场，其特点是先分析目的分子的构造，从目的分子开场，逆推至中间物，逐渐倒推到原料，并要思索如何从简便的逆推至中间物，逐渐倒推到原料，并要思索如何从简便的原料开场经过哪些反响合成出目的分子。原料开场经过哪些反响合成出目的分子。