有機(jī)合成課件章

有機(jī)合成課件章課程要求

一.按時上課二.不聽課者無考試資格三.閉卷考試

第2頁,共48頁，星期六，2024年，5月第一章有機(jī)合成化學(xué)的地位和任務(wù)

一，有機(jī)合成化學(xué)的地位和任務(wù)：1，有機(jī)合成化學(xué)的歷史：⑴1828年維勒由無機(jī)物氰酸銨合成出了物尿素，提出了有機(jī)化學(xué)概念；⑵1857年凱庫和古柏爾提出了碳原子的四價概念，奠定了有機(jī)結(jié)構(gòu)理論；⑶19世紀(jì)末范特何甫和勒貝爾成功分離了酒石酸的異構(gòu)體，解開了立體化學(xué)的序幕；⑷二十世紀(jì)初發(fā)展了電子效應(yīng)，二十世紀(jì)四十年代提出了有機(jī)結(jié)構(gòu)空間效應(yīng)，為后來的有機(jī)合成奠定了理論基礎(chǔ)。第3頁,共48頁，星期六，2024年，5月第一章有機(jī)合成化學(xué)的地位和任務(wù)

⑸有機(jī)合成化學(xué)中的幾次重大突破：

1948年從生物體中提取出了維生素B12,7年后確定了它的結(jié)構(gòu)，再過18年后，經(jīng)95步合成出來，共有512個立體異構(gòu)體；

1948年，英國生物化學(xué)家桑格選擇了一種分子量小，但具有蛋白質(zhì)全部結(jié)構(gòu)特征的牛胰島素，于1952年確定了結(jié)構(gòu)，1958年獲諾貝爾化學(xué)獎。

1958年我國確定合成該物質(zhì)，1965年我國成功合成出了胰島素，是我國極有希望得到諾貝爾獎的成就。

第4頁,共48頁，星期六，2024年，5月第一章有機(jī)合成化學(xué)的地位和任務(wù)第5頁,共48頁，星期六，2024年，5月第一章有機(jī)合成化學(xué)的地位和任務(wù)1989年哈佛大學(xué)合成了?？舅?，分子式為C129H223N3O54，該分子有64個不對稱碳和7個骨架內(nèi)雙鍵,

異構(gòu)體數(shù)目多達(dá)271個，其毒性比河豚毒素還要大10倍。這是至今認(rèn)為通過化學(xué)合成的最大的天然產(chǎn)物分子。

到目前為止，可以說，只要理論上存在的有機(jī)化合物，均可合成出來，除非你的操作技術(shù)有問題。第6頁,共48頁，星期六，2024年，5月?？舅亟Y(jié)構(gòu)河豚毒素結(jié)構(gòu)KCN？！第7頁,共48頁，星期六，2024年，5月第一章有機(jī)合成化學(xué)的地位和任務(wù)2，有機(jī)合成化學(xué)的歷史：⑴十九世紀(jì)上半葉，有機(jī)合成只是一般新學(xué)科的出現(xiàn)；⑵十九世紀(jì)下半葉開始，英國等老牌資本主義工業(yè)的發(fā)展，大大促進(jìn)了有機(jī)合成技術(shù)的發(fā)展：如染料、炸藥、合成橡膠、醫(yī)藥，等開始進(jìn)入工業(yè)化。⑶二十世紀(jì)開始，有機(jī)合成技術(shù)進(jìn)一步得到重視，真正進(jìn)入工業(yè)化。各國的技術(shù)開始進(jìn)行競爭。⑷工業(yè)和人們?nèi)粘Ｉ畹男枰a(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，反過來有大大促進(jìn)有機(jī)合成化學(xué)的發(fā)展。如1965年開始，美國開始收錄全世界所報道的化合物。最初5年，每年平均報道26.2萬個，而最近每年有2650萬個，35年增加了近100倍，可見有機(jī)合成化學(xué)發(fā)展之快。第8頁,共48頁，星期六，2024年，5月

第一章有機(jī)合成化學(xué)的地位和任務(wù)3、新世紀(jì)有機(jī)合成化學(xué)的任務(wù)：1）合成化學(xué)與生命科學(xué)的結(jié)合---化學(xué)生物學(xué)2）合成化學(xué)與材料科學(xué)的結(jié)合---分子工程3）合成化學(xué)與環(huán)境科學(xué)的結(jié)合---綠色化學(xué)二、有機(jī)合成的要點(diǎn)1、鍵結(jié)種類：有機(jī)化合物中的化學(xué)鍵可以分為碳-碳（—C—C—）和碳-非碳原子（—C—Y—）鍵。C—Y即為我們常說的官能團(tuán)，而官能團(tuán)的引入是有機(jī)合成的根本問題。第9頁,共48頁，星期六，2024年，5月第一章有機(jī)合成化學(xué)的地位和任務(wù)

2、鍵結(jié)的極性

有機(jī)合成就是研究各類鍵的結(jié)合。在有機(jī)合成設(shè)計實(shí)際操作中，以邏輯逆推的方式，將鍵折分成兩個極性部分，來構(gòu)思鍵的形成，如—C—N—鍵可設(shè)想為和二部分，可通過如下反應(yīng)實(shí)現(xiàn)其連接：第10頁,共48頁，星期六，2024年，5月第一章有機(jī)合成化學(xué)的地位和任務(wù)

3、對等性合成團(tuán)（synthon）是有機(jī)合成的術(shù)語，是指一般反應(yīng)可結(jié)合的單位，如與CH3-相當(dāng)?shù)暮铣蓤F(tuán)可以是CH3MgI、CH3Li等。和CH3C=O相當(dāng)?shù)暮铣蓤F(tuán)可以是CH3COO，CH3CO2OR等。合成團(tuán)的對等用或表示。

要注意：對等表示作用上的相似，但在反應(yīng)活性，立體因素等方面的可能有差異（后面會討論）。第11頁,共48頁，星期六，2024年，5月三、有機(jī)合成反應(yīng)中的選擇性和控制因素1、反應(yīng)的選擇性1）化學(xué)特性選擇性：不同基團(tuán)有不同的化學(xué)活性，如：第一章有機(jī)合成化學(xué)的地位和任務(wù)第12頁,共48頁，星期六，2024年，5月第一章有機(jī)合成化學(xué)的地位和任務(wù)2）位置(區(qū)域)選擇性：如：

由于位置不同，這三個羥基被氧化的速率不同，選擇MnO2氧化劑使3-OH氧化，可達(dá)到位置選擇的目的。葫蘆素第13頁,共48頁，星期六，2024年，5月第一章有機(jī)合成化學(xué)的地位和任務(wù)3）立體選擇性：在反應(yīng)過程中產(chǎn)生非對映異構(gòu)，其一異構(gòu)體遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過另一異構(gòu)體，稱為立體選擇性。如：4）鏡像選擇性：在反映過程中產(chǎn)生一對對映體，一個對映體超過另一個對映體的百分?jǐn)?shù)叫鏡象超越，簡稱ee(Enantionmericexcess)。第14頁,共48頁，星期六，2024年，5月第一章有機(jī)合成化學(xué)的地位和任務(wù)表示為：如反應(yīng)：生物體中酶的特異性，往往將非手性化合物轉(zhuǎn)變?yōu)閱我皇中曰衔?。?5頁,共48頁，星期六，2024年，5月第一章有機(jī)合成化學(xué)的地位和任務(wù)2、控制因素有機(jī)反應(yīng)控制因素分為熱力學(xué)控制和動力學(xué)控制，某些有機(jī)反應(yīng)是平衡可逆的，反應(yīng)過程中往往受這兩種因素的影響。如：第16頁,共48頁，星期六，2024年，5月第二章氧化反應(yīng)

有機(jī)化合物的氧化反應(yīng)是指作用部位的碳原子氧化數(shù)(即氧化狀態(tài))增加而言。如：一般有機(jī)物僅需0-0.6伏特的電位即可被氧化，通常的無機(jī)試劑氧化還原電位為1.0伏特，有些氧化劑可以氧化多種官能團(tuán)，氧化能力較強(qiáng)，選擇性差；有些氧化劑氧化能力弱，選擇性好。第17頁,共48頁，星期六，2024年，5月第二章氧化反應(yīng)

一、醇的氧化1、二級醇氧化成酮，很多氧化劑均可被選擇。如：K2CrO7、KMnO4—OH-、MnO2、催化脫氫等。2、一級醇氧化成醛，醛進(jìn)一步氧化成酸。醇氧化成醛在有機(jī)合成中常被涉及到。常用的氧化劑為：sarett(CrO3/吡啶)和PCC(CrO3/HCl，吡啶)。其實(shí)sarett和PCC二者的組成均為CrO3/吡啶，sarett為弱堿性試劑，而PCC為酸性試劑。PDC(H2Cr2O7，吡啶)為中性試劑，Ag2CO3、MnO2催化脫氫等。第18頁,共48頁，星期六，2024年，5月第二章氧化反應(yīng)如：選用PDC時，由于溶劑極性的改變可得到不同產(chǎn)物：第19頁,共48頁，星期六，2024年，5月第二章氧化反應(yīng)

3、高碘酸可使下列單元結(jié)構(gòu)發(fā)生C—C鍵斷裂，并可用于結(jié)構(gòu)鑒定。

如：注意：MnO2氧化選擇在烯丙位第20頁,共48頁，星期六，2024年，5月第二章氧化反應(yīng)4、酚的氧化過硫酸鉀堿性溶液把酚氧化成對苯二酚：

Fremy‘s鹽（(KSO3)2NO

）可把酚氧化成醌：第21頁,共48頁，星期六，2024年，5月第二章氧化反應(yīng)用(NH4)2Co(NO3)6(CAN)可將一些Ar-OCH3氧化成鄰二醌。用Pb(OCOCH3)4、NaIO4、Ag2O、MnO2、KMnO4等可把二元酚氧化成醌：第22頁,共48頁，星期六，2024年，5月第二章氧化反應(yīng)第23頁,共48頁，星期六，2024年，5月第二章氧化反應(yīng)FeCl3，K3Fe(CN)6可在堿性條件下，可進(jìn)行氧化偶聯(lián)。第24頁,共48頁，星期六，2024年，5月第二章氧化反應(yīng)5、DMSO

DMSO是一種溫和的氧化劑。分子中的C=C、—CO2R、NH2不受影響。可以把醇轉(zhuǎn)變?yōu)榛撬狨?，再用DMSO氧化。第25頁,共48頁，星期六，2024年，5月第二章氧化反應(yīng)鹵代烷不能被DMSO氧化，轉(zhuǎn)化為磺酸酯后即可。6、oppenauer氧化反應(yīng)伯醇和仲醇在叔丁醇鋁(或異丙醇鋁)存在下，用過量的丙酮(或環(huán)己酮)氧化成醛或酮。第26頁,共48頁，星期六，2024年，5月第二章氧化反應(yīng)二、醛酮的氧化1、醛易被KMnO4氧化成酸，脂肪酮被酸性KMnO4氧化成酸。第27頁,共48頁，星期六，2024年，5月2、MnO2、Ag2O可把醛氧化成酸：第二章氧化反應(yīng)第28頁,共48頁，星期六，2024年，5月3、H2O2可以把鄰羥基苯甲醛或酮氧化成酚：第二章氧化反應(yīng)第29頁,共48頁，星期六，2024年，5月第二章氧化反應(yīng)4、NaOX可以把甲基酮變成酸：5、過氧酸可以氧化醛或酮，在羰基處斷裂。這種反應(yīng)較慢。

第30頁,共48頁，星期六，2024年，5月第二章氧化反應(yīng)酸性條件下可促使反應(yīng)加快，這類物質(zhì)的氧化能力順序為：

CF3CO3H>PhCO3H>CH3CO3H第31頁,共48頁，星期六，2024年，5月第二章氧化反應(yīng)三、羧酸的氧化羧酸與過氧化物作用得過氧酸：第32頁,共48頁，星期六，2024年，5月第二章氧化反應(yīng)四、烯烴的氧化1、形成環(huán)氧化合物：環(huán)氧化反應(yīng)存在空間位阻影響，在位阻小的一面形成環(huán)氧物，有羥基時則在羥基同邊形成環(huán)：第33頁,共48頁，星期六，2024年，5月第二章氧化反應(yīng)2、形成二羥基化合物1）形成反式鄰二羥基化合物：二個羥基在反側(cè)第34頁,共48頁，星期六，2024年，5月第二章氧化反應(yīng)2）形成順式二醇：把烯烴雙鍵氧化為順式二醇有如下幾種方法：A：KMnO4：稀、冷的KMnO4水，濃和溫度高會進(jìn)一步反應(yīng)。二個羥基在同側(cè)第35頁,共48頁，星期六，2024年，5月第二章氧化反應(yīng)B：OsO4：該方法產(chǎn)率高，條件溫和(二個羥基在同側(cè))。第36頁,共48頁，星期六，2024年，5月第二章氧化反應(yīng)C：I2+AgOCOCH33、烯烴的氧化裂解：1）濃KMnO4第37頁,共48頁，星期六，2024年，5月第二章氧化反應(yīng)2）KMnO4+NaIO4KMnO4首先把-C=C—氧化成鄰二醇，NaIO4把鄰二醇切斷，KMnO4再進(jìn)一步氧化為羧酸，反應(yīng)生成的MnO2可被NaIO4氧化為MnO4-，所以KMnO4

只要催化劑量即可。第38頁,共48頁，星期六，2024年，5月第二章氧化反應(yīng)3）OsO4—NaIO4：

OsO4先把-C=C—氧化成鄰二醇，NaIO4把鄰二醇切斷，OsO4和NaIO4不再把切斷的產(chǎn)物繼續(xù)氧化，產(chǎn)物停留在二個羰基階段。產(chǎn)物和下面的臭氧化－還原斷裂產(chǎn)物相同。IO4-可把OsO4的還原產(chǎn)物再氧化為OsO4，OsO4只需催化量就夠了。第39頁,共48頁，星期六，2024年，5月第二章氧化反應(yīng)4）O3氧化氧化產(chǎn)物用H2O2

處理得到酸或酮。氧化物用還原劑處理得到醛和酮：第40頁,共48頁，星期六，2024年，5月第二章氧化反應(yīng)上分子側(cè)鏈中雙鍵電子云密度大，首先被氧化。凡是分子內(nèi)如含OH、NH2、CHO臭氧化前要先保護(hù)。第41頁,共48頁，星期六，2024年，5月五．α—?dú)涞难趸ü倌軋F(tuán)α—碳原子上的氫）1．SeO2是一種選擇性氧化劑，價格昂貴，劇毒，需要新鮮制備，但操作簡單，產(chǎn)物容易純化。其氧化情況分為：①羰基鄰位活潑亞甲基：第二章氧化反應(yīng)第42頁,共48頁，星期六，2024年，5月第二章