有机合成 绪论基础知识

有机合成绪论基础知识第1页/共101页满意感目标1234

动力状态溺水状态跳楼状态空虚状态第2页/共101页毕业生的出路在于明确目标第3页/共101页只有实践才能承载理想第4页/共101页

有趣的计算

如果令A、B、C、D……X、Y、Z这26个英文字母，分别等于百分之1、2、3、4……24、25、26这26个数值，那么我们就能得出如下有趣的结论第5页/共101页

work（工作）

W+O+R+K=23+15+18+11=67%第6页/共101页

Knowledge（知识）

K+N+O+W+L+E+D+G+E=11+14+15+23+12+5+4+7+5=96%第7页/共101页Love（爱情）

Luck（好运）

L+O+V+E=12+5+22+5=54%L+U+C+K=12+21+3+11=47%第8页/共101页M+O+N+E+Y=13+15+14+5+25=72%NO

是Money（金钱）吗？

第9页/共101页ItsAttitude（心态）

A+T+T+I+T+U+D+E=1+20+20+9+20+21+4+5=100%第10页/共101页

态度决定一切

第11页/共101页成为最优秀的那个你！第12页/共101页1.平时成绩

a.作业

b.出勤

c.课堂讨论、问答2.实验成绩3.期末笔试《有机合成》成绩评定第13页/共101页有机合成课程内容绪论及有机化学基础知识还原反应、氧化反应、有机合成中的保护基非稳定碳负离子碳碳键的形成、稳定化碳负离子的烃基化和缩合、有机硅硼等试剂、自由基反应极性反转、成环反应逆合成分析法有机合成化学的近期趋势化学文献查阅第14页/共101页主要参考书：1、《有机合成反应》，王葆仁著，科学出版社，第一版；2、《有机合成指南》，孟歌译，化学工业出版社，第一版；教材：《有机合成》，黄培强等，高等教育出版社，2004，第一版。第15页/共101页推荐阅读材料：

第16页/共101页第一章绪论第17页/共101页一、有机合成的意义：人类最基本的需求：生存（食品-农药）人类最高级的渴望：长寿（疾病-医药）

有机合成是一门艺术。分子-建筑。第18页/共101页基础有机合成：生产基本有机化工产品，如烃类、醇、醛、酮、卤代烃等。原料：1）农林加工产品及副产物

2）水、盐、空气、CO、CO2和H2等无机原料

3）天然气、石油、石油气、煤焦油及煤等三苯、三烯、一炔、一萘精细有机合成：利用重要的有机原料合成医药、农药、染料、香料、食品添加剂、饲料添加剂、各种助剂、表面活性剂等化学产品。第19页/共101页

H.Koble，他于1845年实现了从元素单质合成乙酸，并第一次用到“合成”这个词来描述从其他物质制取化合物的过程。

二、有机合成进展第20页/共101页有机合成的另一个里程碑是1856年W.H.Perkin的苯胺紫合成，这是第一个合成染料，被视为第一个工业精细有机合成。×第21页/共101页19世纪最重要的全合成是E.Fischer完成的（＋）－葡萄糖合成。

(+)-葡萄糖E.Fischer获1902年诺贝尔化学奖。第22页/共101页Robinson在1917年通过仿生途径，从丁二醛，甲胺和丙酮二羧酸出发，仅用一步合成了托品酮。Robinson获1947年诺贝尔化学奖。第23页/共101页有机合成进入R.B.Woodward时代。

奎宁的结构R.B.Woodward获1965年诺贝尔化学奖。第24页/共101页J.C.Sheehan领导的小组在二战结束后的1957年才最终完成青霉素V的全合成。

第25页/共101页有机合成进入E.J.Corey时代

一是系统建立了逆合成分析方法;二是在全合成中设计、发展新的合成试剂与方法。第26页/共101页岩沙海葵毒素Kishi教授于1989年完成了岩沙海葵毒素（Palytixin）羧酸的全合成，是天然产物合成的一个里程碑。

第27页/共101页Taxol

BrevetoxinB

第28页/共101页

化学反应是合成的基础，合成路线本来就是由一些具体的反应，按照一定的逻辑思维组合起来的。①合成目标化合物分子的骨架②引入所需的官能团③解决好目标化合物的立体化学方面的要求合成一个有机化合物要考虑的核心问题不外是三个方面：

碳胳的形成和变化●

增长碳链或增加支链●

碳链的减短●

碳环的合成●

官能团的引入●

官能团的相互转化三、有机合成的基础知识第29页/共101页1、碳原子成键(杂化）理论Lewis电子结构式电子可以配对成键（共价键），使原子能够形成一种稳定的惰性气体的电子构型八隅体(Octet)。(价电子层达到8个电子的稳定结构)

第30页/共101页原子轨道及电子构型电子在核外空间出现概率最大的区域叫原子轨道（轨道）电子云的形状可以表达为轨道形状S轨道P轨道1、碳原子成键(杂化）理论第31页/共101页共价键的类型：σ键：电子云沿着键轴(两核间连线)方向以“头碰头” 的方式重叠而形成的共价键。例如：HCl；Cl2；H2HClCl2H2π键：电子云沿着键轴的方向以“肩并肩”地方式重叠 而形成的共价键。例如：N2，1S22S22P3→+第32页/共101页原子的结构举例:+725+624+8261S22S22P21S22S22P41S22S22P3CNO1S22S22P21S22S22P31S22S22P4第33页/共101页2s2px2py2pz2s2px2py2pz跃迁原子轨道重组4个sp3轨道C:1s22s22p2

碳原子的几种轨道杂化1）sp3杂化四面体型第34页/共101页第35页/共101页1434CHHHHHCHHH杂化轨道组成：S，P杂化轨道形状。空间分布。代表物：烷烃碳原子第36页/共101页2）sp2杂化2s2px2py2pz2s2px2py2pz跃迁原子轨道重组

3个sp2轨道2pz平面型第37页/共101页1323CHHHCH++4Hσ键π键杂化轨道组成：S,P杂化轨道形状空间分布代表物：乙烯第38页/共101页3）sp杂化2s2px2py2pz2s2px2py2pz跃迁原子轨道重组sp

2py

2pz直线型第39页/共101页杂化轨道组成：S，P杂化轨道形状。空间分布。代表物：乙炔。

1212+2HCHHCσ键π键+第40页/共101页中间体的杂化：第41页/共101页第42页/共101页注意：当碳负离子其它基团发生共轭时，其碳原子为

sp2杂化，为平面构型第43页/共101页第44页/共101页第45页/共101页第46页/共101页卡宾（Carbene）六电子中心化合物二价的碳化物有机反应活性中间体：寿命很短、不能分离、能够“捕获”缺电子物种，有亲电性第47页/共101页卡宾的结构单线态：碳采用sp2杂化二氯卡宾(基态)三线态：碳采用sp杂化亚甲基卡宾(基态)第48页/共101页常见化合物的杂化：羰基化合物：醇：

酚：第49页/共101页平面结构：第50页/共101页SP2~SP3之间

羧酸类化合物

胺类化合物：

第51页/共101页硝基化合物：

重氮化合物：

HCN

第52页/共101页2、共振结构式第53页/共101页错误理解：混合物互变异构书写原则：核不动：所有原子的相对位置都保持不变，只有 电子移动数不变：未成对电子数相同（电子排列有差别）1,3-丁二烯第54页/共101页不正确的共振式书写共振式的方法：1.写出一个你所熟知的共振极限式2.在已写出的结构式骨架基础上将电子成对移动第55页/共101页电子转移规则p电子向正电荷转移烯丙基碳正离子电子沿着p键转移1,3-丁二烯

未成对电子转移成双键碳酸根单电子转移形成p键烯丙基自由基第56页/共101页不是所有的共振式都是等价的拥有最多八电子结构的共振式是最重要的拥有较少相反电荷分离的结构要比拥有较多电荷分离的结构重要。电荷应该优先处于和其电负性一致的原子上第57页/共101页最稳定较稳定不稳定，贡献小最稳定，贡献大较稳定，贡献较大不稳定，贡献小注意：共振式与互变异构体的区别第58页/共101页3、路易斯结构式1.用单键将结构所有成键原子连接起来（也就是 共享电子对）2.如果有多余的价电子，将它们以孤对电子的形式 使尽可能多的原子满足八隅体结构。3.如仍有原子不满足八隅体结构，将尽可能多的孤 对电子变为共享电子对直到全部满足八隅体。书写路易斯结构的简单、有效方法：第59页/共101页形式电荷（FormalCharge）

:..HOOON::....+–..ALewisstructureisnotcompleteunlessformalcharges(ifany)areshown.CH2N2

叠氮化合物臭氧硝基甲烷亚硝酰正离子NO+

一氧化碳思考题：写出下列化合物的路易斯结构式

1,3-DipolarCompounds第60页/共101页不符合八隅体的例子只有第二周期元素并且有足够的价电子时才严格遵守八隅体。对于含奇数电子的物种来说，这种分配时不可能的一些第二周期的前几个元素的化合物，如硼烷， 缺少价电子第61页/共101页超出第二周期后的元素有可能被多于8个的电子 所围绕，这种现象被称为价层扩充。例如：第62页/共101页思考题：写出下列中间体的共振极限式，并指出贡献大小。第63页/共101页如何解释羧基的羰基氧的碱性比羟基氧强？第64页/共101页注意电荷分离式可能引起芳香性

第65页/共101页有机化学中的电子效应1.诱导效应(Inductiveeffects)由电负性不同而引起不存在极性交替现象沿原子链传递，随传递距离增加而迅速减弱

诱导效应的特点：第66页/共101页比较标准：以H为标准常见的吸电子基团（吸电子诱导效应用-I表示）NO2>CN>F>Cl>Br>I>CC>OCH3>OH>C6H5>C=C>H常见的给电子基团（给电子诱导效应用+I表示）(CH3)3C>(CH3)2C>CH3CH2>CH3>H带正电荷的基团具有吸电子诱导效应，带负电荷的基团具有给电子诱导效应。第67页/共101页π-π共轭

共轭体系因电子离域，使电子云密度分布发生改变，导致分子性能改变，这种原子之间的相互影响称共轭效应。单双键交替排列的体系，两个π键之间的共轭作用。2.共轭效应（Conjugationeffect）第68页/共101页

p-π共轭：π键与p轨道产生的共轭,称p-π共轭。δ

δ

δ

δδ

δ例如：氯乙烯，烯丙基氯

第69页/共101页第70页/共101页定义：当C-H键与键（或p电子轨道）处于共轭位置时，也会产生电子的离域现象，这种C-H键电子的离域现象叫做超共轭效应。

在超共轭体系中，电子偏转的趋向用弧型箭头表示。-超共轭-p超共轭3.超共轭效应Hyperconjugation第71页/共101页特点：1超共轭效应比共轭效应弱得多。

2在超共轭效应中，键一般是给电子的， C-H键越多，超共轭效应越大。-CH3>-CH2R>-CHR2>-CR3第72页/共101页酸碱性定性比较：比较共轭碱的稳定性共轭碱的稳定性越大（电子效应来判断），酸性越强乙酸取代乙酸苯甲酸（对硝基、甲氧基）酸碱理论：

第73页/共101页第74页/共101页

第75页/共101页

碱性强弱可通过电子密度来判断，由此可判断反应活性，改善反应条件。第76页/共101页解释下列化合物中a氢(红色)酸性强弱121’2’第77页/共101页LewisAcid-BaseReactions第78页/共101页DrawingaCurvedArrowfromthesourceofelectronstothedestinationofelectronsR.Robinson第79页/共101页热力学控制产物和动力学控制产物

第80页/共101页

构象(comformation)和构象异构体原子或基团在空间的相对位置（构象）开链烷烃的构象第81页/共101页

描述立体结构的几种方式第82页/共101页十字的交点代表手性碳。横前竖后，主要官能团写在上端。伞形式Fischer投影式Fisher投影式第83页/共101页Fisher投影式与其它表达式的转化注意：Fisher投影式是重叠式构象第84页/共101页

环己烷的构象a键

(axialbond)、直立键e键

(equatorialbond)平伏键第85页/共101页

立体化学中常用的标记方法1.D/LD-(+)-甘油醛L-(-)-甘油醛基准物在标准的Fisher投影式中，手性碳原子横键上较大基团在右侧为D构型，较大基团在左侧为L构型D-(+)-葡萄糖第86页/共101页2.Erythro/threo：赤藓糖苏阿糖在标准的Fisher投影式中，相邻两个手性碳横键上的较大基团在同侧称为赤式，较大基团在异侧称为苏式。赤式erythro苏式threoCH3CH3ClHHBrCH3CH3ClHHBr第87页/共101页432143213、R/S

对映异构体第88页/共101页(R)-甘油醛(S)-甘油醛构型（R、S）的快捷判定法

当最小（优先）基团在横向位置时，其它三个基团优先顺序按顺时针排列的，则为S型（变），如按逆时针排列的，则为R型（变）。当最小基团在竖向时，其它三个基团的优先次序按顺时针排列的，则为R型，如按逆时针排列的，则为S型。第89页/共101页Camphor(樟脑）由于桥联的作用