模板精细有机合成的理论基础PPT学习教案

1、会计学1模板精细有机合成模板精细有机合成(yuj hchng)的理论的理论基础基础第一页，共77页。第1页/共77页第二页，共77页。取代2重排4加成3 1消除3 3亲核2环化5亲电3 1自由基3 32.1 反应(fnyng)分类第2页/共77页第三页，共77页。反 应 种 类-消除-第3页/共77页第四页，共77页。R-A + Bsubstrate (底物)reagent (试剂)R-B + Aproduct (产物）leaving group (离去基）covalent bondOrganic reaction第4页/共77页第五页，共77页。试 剂 种 类 有未成对单电子的自由基或在一定

2、条件下可产生自由基的化合物能供给或接受电子形成新的共价键的试剂极性试剂（亲电）（亲核）第5页/共77页第六页，共77页。从底物上取走电子形成(xngchng)新的共价键的试剂特性(txng)：低电子云密度、亲电性正离子、能够(nnggu)获得一对电子的分子、 缺电子分子亲电试剂提供电子给底物形成新的共价键的试剂特性：高电子云密度、亲核性负离子、能够给出一对电子的分子、 富电子分子亲核试剂第6页/共77页第七页，共77页。第7页/共77页第八页，共77页。R=Alk; ArR: H + Z+R-Z + H+R: H + Z:YR-Z + H-Y芳香环有高的电子云密度和高稳定性亲电取代反应是芳香环

3、的特征反应第8页/共77页第九页，共77页。极性效应空间阻碍效应基团综合效应亲电试剂(shj)的性质极性效应空间阻碍效应反应条件第9页/共77页第十页，共77页。请仔细(zx)注意 -X ( -F, -Cl, -Br, -I)第10页/共77页第十一页，共77页。+ZHEZ+HEZH+Z+Z+EHEHEZ+HEZ+HEZ+HEZ+HEZ+HEZ+HE第11页/共77页第十二页，共77页。v 亲电试剂(shj)的活泼性越高，v 亲电取代反应速度越快，v 反应的选择性越低。v 亲电试剂(shj)的活泼性越低，v 亲电取代反应速度越低，v 反应的选择性越高。第12页/共77页第十三页，共77页。v

4、亲电试剂(shj)的空阻效应请见上一页表的最后(zuhu)一项，甲苯的烷基化，随着进攻试剂体积的增大，邻位产物的比例降低，最后(zuhu)为0.v 反应(fnyng)条件的影响反应温度 催化剂 介质可逆，异构体比例极性，空阻，介质酸碱性第13页/共77页第十四页，共77页。反应温度 NO2NO2NO2NO2NO2NO2NO2混酸硝化0 5 94 140 7 91 290 13 85 2v通常情况下，温度(wnd)升高，亲电取代反应活性增高，选择性下降。第14页/共77页第十五页，共77页。v使不可逆的磺化、C-烷化反应(fnyng)转变为可逆反应(fnyng)，从而影响产物异构体的比例。CH3

5、CH3SO3HCH3SO3HCH3SO3HCH3SO3HCH3SO3HCH3SO3H043%4%53%4.3%54.1%35.2%200实例(shl)1：第15页/共77页第十六页，共77页。v改变(gibin)E+的极性效应或空间效应。CH3CH3NO2CH3NO2混酸硝化36CH3CH3NO2CH3NO2混酸硝化磷酸40OOOOSO3HOOSO3H磺化磺化HgSO4催化v改变反应(fnyng)历程。催化剂 第16页/共77页第十七页，共77页。介质NHCOCH3NHCOCH3NO2NHCOCH3NO2NHCOCH3NO2硝化反应介质+乙酸酐 约92 少量(sholing) 约8 硫酸(li

6、 sun) 约30 少量 约70第17页/共77页第十八页，共77页。COOHCOOHCH3CH3NO2+NO2+CH3COOHCH3COOHNO2+NO2+CH3OHCH3OHNO2COOHNO2COOHOHCOOHOHNO2CH3COOH效应(xioyng)一致效应(xioyng)不一致同类定位基不同类定位基第18页/共77页第十九页，共77页。HEHEHEHEHE+HEHEHEHEHE进攻 -位第19页/共77页第二十页，共77页。NH2NH2SO3HSO3H 迫位Peri-position第一类定位基第二类定位基第20页/共77页第二十一页，共77页。OOSO3H磺 化HgSO4催 化

7、OO磺 化无 汞OOSO3H优先(yuxin)进攻-位 二个互相独立的环几乎没有(mi yu)影响，定位效应与萘环类似。第21页/共77页第二十二页，共77页。排列下列物质亚甲基碳上氢的酸性(sun xn)强弱a. H-CH2-CHO b. CN-CH2-CHOc. NO2-CH2-CHO d. Cl-CH2-CHO练习(linx)第22页/共77页第二十三页，共77页。作业1、-OH为第（）类定位基，在芳烃亲电取代反应中为致（）基团。2、-NO2为第（）类定位基，在芳烃亲核取代反应中为致（）基团。3、对二甲苯上第二个甲基被氧化成羧基比第一个甲基氧化（）。4、排列下列试剂(shj)的酰化能力C

8、lCOCl b. RCONH2 c. RCOOR d. RCOCl5、X是吸电子基，为什么是第一类定位基？第23页/共77页第二十四页，共77页。R :A + Z-R-Z + A-R :A + Z: YR-Z + A-YR=Alk; Arhaloalkane连接杂原子的碳具有(jyu)较低的电子云密度。亲核取代反应是连有杂原子饱和脂肪族化合物的典型反应。第24页/共77页第二十五页，共77页。-CLNu:CNu+ L:C+ Nu:CNuCLC+ L:-with its bonding electrons1. 脂肪族亲(z qn)核取代反应历程第25页/共77页第二十六页，共77页。CCX+ N

9、u-NuCXNu+ X-substratereagentproductleaving grouptransition state一步二级反应; 进攻背面; walden 翻转; =kRCH2-X Nu- =kRCH2-X反应速率与反应底物和进攻试剂浓度有关假一级反应第26页/共77页第二十七页，共77页。CXsubstrateC+ X-Nu-CNuCNuproduct+intermediatekeep-configurationanti-configurationslowfast碳正离子=kR3C-X内消旋; 一级反应反应速率只与底物浓度有关。重排第27页/共77页第二十八页，共77页。2.

10、影响反应(fnyng)的因素v底物结构v离去基v亲核试剂v反应介质有利于C+，有利于SN1不利于 C+ ，有利于SN2 总而言之(zngrynzh):第28页/共77页第二十九页，共77页。SN2SN1推电子基有利于形成(xngchng) C+，有利于 SN1反应；吸电子基不利于形成(xngchng) C+，有利于 SN2反应.RO C+RCHC C+SN1RCOCH2ClNCCH2ClSN2吸电子基不利于 C+ 稳定，同时(tngsh)使电子云密度降低。第29页/共77页第三十页，共77页。图 卤代烷烷基(wn j)对水解速度的影响第30页/共77页第三十一页，共77页。部分离去基的离去难易

11、(nn y)顺序:CCXNu- +NuCXNu+ X-substratereagentproductleaving grouptransition stateCXsubstrateC+ X-intermediateslowRSO3-I-Cl-BrRCOO-OH-NH2第31页/共77页第三十二页，共77页。 亲核试剂(shj)的影响只对 SN2反应(fnyng)有影响.亲核性：碱性(jin xn)大小比较例 C2H5O- OH- PhO- CH3CH2S- H2O例 F- Cl- Br- I- and PhS- PhO-CXsubstrateC+ X-intermediateslowCCXNu

12、- +NuCXNu+ X-substratereagentproductleaving grouptransition stateBr2 I2 转换(zhunhun)亲电自由基 影响(yngxing)因素第59页/共77页第六十页，共77页。CC+ X2CCXX+ HXCCHX+ HOXCCOH X+ RXCCRX+ H2SO4CCRXCC+ NHR2CCHNR2+ ROHCCHOR+ RCOORCROCCHC CCCO+ NHR2CCOHNR2+ ROHCCOCCOHOR第60页/共77页第六十一页，共77页。聚合(jh) H2CCH2H3CCH2+H3CCH2+H2CCH2+H3CCH2C

13、H2CH2+COH3CH3CH+fastC+OHH3CH3C-H+fastCOHCH3H2CCOHCH3H2CC+OHH3CH3C+COHCH3H3CCH2C+CH3OHCOHCH3H3CCH2C+CH3OH-H+COHCH3H3CCH2CCH3Oslowly 酸催化缩合(suh)第61页/共77页第六十二页，共77页。COH3CH3COH-COCH3-H2CCOH3CH3C+COCH3-H2CCO-CH3H3CCH2CCH3OCO-CH3H3CCH2CCH3OCOHCH3H3CCH2CCH3O第62页/共77页第六十三页，共77页。CO 碳负离子 具有孤电子对的分子(fnz)或离子 氢负离子

14、.H2O、ROH、H2S、SO3H-、NH2OH、C6H5NHNH2 等.LiAlH4、NaBH43.自由基加成第63页/共77页第六十四页，共77页。Electrophilic reagent：reagent that take electron from substrate to form a new covalent bond.Nucleophilic reagent：reagent that give electron to substrate to form a new covalent bond.Polar reaction Electrophilic reactionThe re

15、action that brought by electrophilic reagentThe reaction that brought by nucleophilic reagentNucleophilic reactionBrief summary第64页/共77页第六十五页，共77页。Mechanism of aromatics electrophilic substitutionThe kinetic isotope effectOrientation effect of aromatic electrophilic reaction Factors of effect on ori

16、entation Two different orientation group+ E+EH+E+ H+k1k2k-1original group 、electrophilic reagent 、conditionPolarity effect, Steric hindrance effect.第65页/共77页第六十六页，共77页。CCX+ Nu-NuCXNu+ X-substratereagentproductleaving grouptransition stateCXsubstrateC+ X-Nu-CNuCNuproduct+intermediatekeep-configuratio

17、nanti-configurationslowfastMechanism of SN2Mechanism of SN1第66页/共77页第六十七页，共77页。Factors of effect on the SN reactionMake the best use C+Make the best use SN1Make the worst use C+Make the best use SN2RO C+RCHC C+SN1RCOCH2ClNCCH2ClSN2Attracting group make c+ unstable And make electron cloud density low

18、.substrate structure第67页/共77页第六十八页，共77页。Effect of leaving groupEffect of nucleophilic reagentCXC+ X-slowCCXNu- +NuCXNu+ X-Effect of solvent第68页/共77页第六十九页，共77页。+ Nu-NuY-Nu+ Y-YMechanism of aromatics nucleophilic substitutionN2+-N2Nu-Nu+ Nu-YHNuNuThe effect of other groups on the reaction第69页/共77页第七十页

19、，共77页。more stablemore easier NuF-NuCl-NuBr-NuI-CCB:LHE2SN2E1SN1-B:CC+HTrans-eliminationBrHC6H5HC6H5H3CCCC6H5H3CC6H5H第70页/共77页第七十一页，共77页。CH3-X RCH2-X R2CH-X R3C-XESNBimolecule, Steric hindrance unimolecule, Steric crowding Competition of SN and EMechanism electrophilic addition reactionCC+ X:YCC+X+ Y-CC+X+ Y-CCXYThe group that linked on the substrate第71页/共77页第七