精细有机合成与设计——1.精细有机合成的一般原理研究

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三、取代 1.SN1、SN2 2.先加成再消除 亲核取代 （羰基） 亲电取代 （芳香环）
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四、缩合
Claisen （酯）缩合（两个相同酯之间的缩合）
酯中的- H显弱酸性,在醇的作用下可与另一分子酯发 生类似与羟醛缩合的反应,称为Claisen （酯）缩合反应
+
CH3(CH 2)6CH2CN
鎓盐类转移阴离子
②聚醚类 开链聚醚（又称多足体）：1970年开始做P.T.C.使用。
链状聚乙二醇：H(OCH2CH2)nOH 链状聚乙二醇二烷基醚：R(OCH2CH2)nOR
价廉易得，耐热性好，使用方便，有发展前途。
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Ph N O O O O N Ph Ph
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季铵盐作相转移催化剂时的主要影响因素


①季铵正离子的结构 四个烷基的总碳原子数一般是15~25，使Q+两亲性佳。 ②季铵盐中负离子的种类 最常用Q+· Cl-，价廉、易得。当亲核试剂负离子Nu(例 如F-、OH-)比Cl-更难提取到有机相时，就需要使用季 铵的酸性硫酸盐Q+· HSO4- ，但后者制备复杂、价格 贵，很少使用。 ③用量 1mol有机反应物用0.005～0.100mol季铵盐。 ④溶剂 有水存在时，可用不溶于水的非质子传递溶剂。 无水状态下进行固液相转移催化时，可用非质 子传递强极性溶剂。
CH2Cl + KCN
18-冠-6 CH3CN 25oC 0.4 h
有机相
RX + K+ CN-
RCN + K+ X-
冠醚通过结合特定的阳离子转移阴离子。
*手性冠醚
手性中心的引入，使其对客体分子具有结构选择性
和手性选择性。 冠醚环上连接环糊精，增加对客体分子的多点识别。
O O
O
(OCH3)2
N O

不在同一相的反应如何发生？
PTC

n-C8H17Br + NaCN → n-C8H17CN +NaBr
有机相 水相
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1、相转移催化原理 利用相转移催化剂在两相之间运送离子使反应发生
RX
反应物
+
Q+CN-
Q+X-
+
RCN
产物 有机相
相转移催化剂
NaX +
Q+CN-
Q+X-
+
NaCN
反应物
水相
O RCH2 C OR' + H O RCH C OR' OR' O RCH2 C O CH C R OR' + HOR'
-羰 基 酯
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五、重排 1.分子内重排 2.分子间重排 六、周环反应 七、氧化还原反应
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1.3 精细有机合成新技术
一、相转移催化技术 二、微波促进有机合成技术
Fe2++RO—OH→Fe3++RO· +OHFe3++PhO—H → Fe2++PhO· +H+
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1.2 反应的分类



一、加成 1.亲电加成（C=C） 2.亲核加成（C=O） 二、消除 1.β-消除（E1、E2） 2.α-消除 快：CHCl3+OHCCl3-+H2O 慢：CCl3-→：CCl2(二氯卡宾)
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高温有利于反应物的裂解和自由基的形成，提高了化学反应 速率。
高压有利于气相中的反应；另一方面，当气泡破裂产生高压 的同时，还伴随强烈的冲击波，其速度可以达100 m/s的微 射流，对于有固体参加的非均相体系起到了很好的冲击作 用，导致分子间强烈的相互碰撞和聚集，对固体表面形态、 表面组成产生极为重要的作用。 因此空化作用可以看作聚集声能的一种形式，能够在微观尺 度内模拟反应器内的高温高压，促进反应的进行。
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热均裂产生
O CH3CO
辐射均裂产生
O OCCH3
55 - 85oC
C6H6
O CH3CO
Br
Br
光
25oC
2Br
12
苯甲基自由基
CHCH2 > (CH3)3C > (CH3)2CH
三级丁基自由基 异丙基自由基
稀丙基自由基
> CH3CH2 > CH3
相转移催化剂
从上图可以看出；相转移催化剂不断地将CN-从水相运送到有 机相，然后又将X-从有机相运送到水相。
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2、相转移催化剂
1）定义：能把反应物从一相转移到另一相的催化剂。

2）特点：既能溶于水相，又能溶于有机相；能与其中 一个反应物的部分基团作用。提高产率、降低反应温度、 缩短反应时间。 3）相转移催化剂 ①翁盐类 季铵盐：三乙基苯甲基氯化铵（TEBA） 四正丁基溴化铵（TBAB） 三辛基甲基氯化铵（TOMAC）
eg 1.
+ KMnO4
NaOH(4%) CH2Cl2
OH + KMnO4
C6H5CH2N+(C2H5)3ClNaOH(4%), CH2Cl2 o 0C
OH 50%
eg 2.
1-溴辛烷与氰化钠水溶液反应。不加P.T.C.，加热两周也不反应。
CH3(CH 2)6CH2Cl + NaCN
C16H33N(C 4H9)3Br 回流1.5h,99%


空化现象：存在于液体中的微小气泡在超声场的作用下 被激活，表现为泡核的形成、振荡、生长、收缩乃至崩 溃等一系列动力学过程，及其引发的物理和化学效应。 气泡寿命约为0.1us，在几微秒之内突然崩溃，气泡破 裂类似于一个小小的爆炸过程，产生极短暂的高能环 境，由此产生大约4000K 和100MPa的局部的高温、高 压。同时这种局部高温、高压存在的时间非常短，仅有 几微秒，所以温度的变化率非常大，这就为在一般条件 下难以实现或不可能实现的化学反应提供了一种非常特 殊的环境。
异裂：A-B→A++B- （成键的一对电子为某一原子或原子团所占有）
经过异裂生成离子的反应称为离子型反应（分为亲电和亲核反应两种）
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均裂： 分子本身的键能较小(如O-O,Cl-Cl), 或是在裂解时能同时释放出一个键合很牢的 分子(如N2，CO2), ——必须从外接受一定的能量才能发生键的 均裂。最常见的方法是通过加热(△)或光照 (hν)提供能量。例如：

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二、键的形成 1.两个游离基结合成键 2.正、负离子成键 3.一个离子与一个中性分子成键
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三、断键与成键同步发生(过渡态理论)
任何一个化学反应都要经过一个过渡态才能完成。
A + BC
过渡态的特点:
A ........ B ........... C
AB + C
（1）能量高。 （2）极不稳定，不能分离得到。 （3）旧键未完全断开，新键未完全形成。
乙基自由基 甲基自由基
>
苯基自由基
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异裂：当断键后形成的带电荷质点相对稳 定时,容易发生键的异裂。大多数反应均 为异裂反应。例如
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影响异裂的因素： 1.碳正离子的稳定性：烯丙基 > 3o > 2o > 1o > +CH3

Cl
〉
CH3Cl
2.阴离子离去基团稳定性 (CH3)3C-I〉(CH3)3C-Br 〉(CH3)3C-Cl 〉(CH3)3C-F (CH3)3C-Cl 〉(CH3)3C-OAC 〉(CH3)3C-OH



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传统加热与微波加热的区别


传统加热（外部加热） 利用热传导、对流、热辐射等将热量传递到物体表面，再经热 传导将内部加热，需要一定的时间。 微波加热（内加热） 对物体内外进行“整体”加热 。 通常，一些介质材料由极性分子和非极性分子组成。在自然状 态下，介质内的偶极子作杂乱无章的运动和排列。在微波电磁场的 作用下，介质中的极性分子从原来的热运动状态转为跟随微波电磁 场的交变而排列取向。由于微波波段电磁场频率高达109数量级， 在微波场中，介质中相邻分子间的相互作用和极性分子的变“极” 效应产生极其强烈的类似摩擦的作用，使极性分子在瞬间获得巨大 能量，并以热量的形式表现出来，介质温度便随之升高 。（如采用 的微波频率为2450MHz，就会出现每秒24亿5千万次交变，分子间 就会产生激烈的摩擦。 ）
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四、分子内重排
1.基团带着一对电子迁移（Ｃ＋重排）
2.基团带着一个电子迁移（自由基重排）
C6H5 C6H5 C CH2 C6H5 C6H5 C6H5 C CH2 C6H5
自由基的稳定性决定
3.基团不带原来键合的电子迁移

稳定性： O- 〉Ｃ-
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五、电子的传递—电有机合成

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•主客体配合物:选择性地络合不同金属离子，用于分离金属离 子。 O
O Li + O O O O

O
O K
+
O O
O
常用18-冠-6，15-冠-5等。
eg 1.
KMnO4 18-冠-6
HOOC(CH2)4COOH
CH3CN 25oC 72h
100%
eg 2.
CH2Cl + KCN
CH2CN (20 % ) CH2CN (100 % )
(OCH3)14 环糊精冠醚