1有机合成反应理论资料
大学有机化学有机合成全面总结
OH
α -氰 醇
α -羟 基 酸
应用范围：醛、甲基脂肪酮 、C8以下环酮
2. 增加二个碳原子的反应
R MgX + CH2 CH2 O
R CH2CH2 H3O+ RCH2CH2OH OMgX
3. 增加多个碳原子的反应
① R-C CH NaNH2 R-C CNa R/X R-C C-R/
其中：R/ 为伯卤代烃 X 为Cl、Br、I
H2O / OH- PX3 Mg
NH3 R-NH2
R-MgX
R-X
① ②
CO2 H3O+
R-COOH
H3O+
NaCN
R-CN
R-NH2 R-NHR
[H]
R-CH2NH2
R-X
R-NR2
2. 羧酸及其衍生物的转换
R-COCl
NH3
R-CONH2
R/OH
R-COOH
NH3
R-COOR/
R/OH
(RCO)2O
H2SO4 H2O
① (BH3)2 ② H2O2 /
OH-
R-CH-CH3（符合马氏规则） OH
R-CH2CH2OH（反马氏规则）
[H]
② R-C=O H（R/） [ O ]
R-CH-OH H（R/）
[ H ] = LiAiH4 、NaBH4 、 H2 / Ni、Pt、Pd等
③ R-COOR/ [ H ] R-CH2OH + R/OH [ H ] = LiAiH4 、C2H5OH + Na 、 H2 / Ni、Pt、Pd等
R-NH2
● 碳环的合成
① 双烯合成（D-A反应）
X△
-X
有机合成反应机理的研究方法
有机合成反应机理的研究方法有机化学是研究碳基化合物的合成、结构、性质和反应的学科，而有机合成反应机理的研究则是有机化学的核心内容之一。
了解反应机理对于合成新的有机化合物、优化反应条件以及提高反应效率具有重要意义。
本文将介绍一些常用的有机合成反应机理研究方法。
一、实验方法1. 反应动力学研究反应动力学研究是研究反应速率与反应物浓度、温度、压力等因素之间的关系。
通过测定反应速率随时间的变化，可以推断出反应的速率方程和反应机理。
常用的实验方法包括测定反应物浓度的变化、测定反应物消失速率和产物生成速率等。
2. 标记试剂法标记试剂法是通过引入标记原子或分子来追踪反应物的转化路径。
常用的标记试剂包括同位素标记试剂、放射性标记试剂和稳定同位素标记试剂等。
通过分析标记试剂在反应过程中的转化情况，可以推断出反应的机理和路径。
3. 反应中间体的观察反应中间体是指在反应过程中生成但不参与最终产物的化合物。
通过观察和分析反应中间体的性质和反应行为，可以推断出反应的机理和反应路径。
常用的观察方法包括质谱、红外光谱、核磁共振等。
二、计算方法1. 密度泛函理论密度泛函理论是一种基于量子力学的计算方法，用于计算分子体系的电子结构和性质。
通过计算反应物和过渡态的能量和几何结构，可以推断出反应的机理和反应路径。
密度泛函理论在有机合成反应机理研究中得到了广泛应用。
2. 分子力学模拟分子力学模拟是一种基于经典力学的计算方法，用于模拟分子系统的结构和性质。
通过构建反应物、过渡态和产物的分子模型，可以模拟反应过程并推断出反应的机理和反应路径。
分子力学模拟在有机合成反应机理研究中具有重要的应用价值。
三、理论方法1. 量子化学计算量子化学计算是一种基于量子力学的计算方法，用于计算分子体系的能量、几何结构和反应性质。
通过计算反应物、过渡态和产物的能量和几何结构，可以推断出反应的机理和反应路径。
量子化学计算在有机合成反应机理研究中发挥着重要的作用。
有机化学基础理论要点汇总
有机化学基础理论要点汇总有机化学是化学的一个重要分支，它研究含碳化合物的结构、性质、合成和反应等方面。
对于初学者来说，掌握有机化学的基础理论要点是学好这门学科的关键。
以下是对有机化学基础理论要点的详细汇总。
一、化学键与分子结构1、共价键共价键是有机化合物中原子之间最常见的化学键类型。
它是由两个原子共享一对电子形成的。
共价键的形成遵循价键理论和分子轨道理论。
价键理论认为，原子轨道通过重叠形成共价键，且重叠程度越大，键越稳定。
分子轨道理论则从分子整体的角度考虑电子的分布和运动。
2、杂化轨道理论为了解释有机分子的空间结构，引入了杂化轨道理论。
碳原子常见的杂化方式有 sp³、sp²和 sp 杂化。
sp³杂化形成四面体结构，如甲烷；sp²杂化形成平面三角形结构，如乙烯；sp 杂化形成直线形结构，如乙炔。
3、分子的极性分子的极性取决于分子中化学键的极性和分子的空间结构。
如果分子的正电荷中心和负电荷中心重合，分子为非极性分子；反之，则为极性分子。
例如，甲烷是非极性分子，而水是极性分子。
4、同分异构现象同分异构现象包括构造异构和立体异构。
构造异构又分为碳链异构、官能团位置异构和官能团异构。
立体异构包括顺反异构和对映异构。
二、官能团与有机化合物的分类官能团是决定有机化合物化学性质的原子或原子团。
常见的官能团有羟基（OH）、醛基（CHO）、羧基（COOH）、氨基（NH₂）、碳碳双键（C=C）、碳碳三键（C≡C）等。
根据官能团的不同，有机化合物可以分为烃（包括烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等）、卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、羧酸、酯、胺等。
三、有机化合物的命名正确的命名是学习和交流有机化学的基础。
有机化合物的命名遵循一定的规则，包括选择主链、确定官能团的位置、标明取代基的名称和位置等。
对于烷烃，采用系统命名法，选择最长的碳链为主链，从靠近支链的一端开始编号。
烯烃和炔烃则要使双键或三键的位置编号最小。
高中化学学习细节(人教版)之有机合成及糖类、油脂、蛋白质：官能团的变化Word版含解析
高中化学学习细节（人教版）之有机合成及糖类、油脂、蛋白质：官能团的变化Word版含解析有机合成是高考中不可缺少的题型，其命题方式如下:? 以烃及烃的衍生物的转化关系为内容的考查方式。
? 有机合成推断中渗透有机实验、有机物的相关信息处理等有机综合性问题。
有机合成的实质和相关知识:有机合成的实质是利用有机基本反应原理，进行必要的官能团反应，合成目标产物。
而有机推断的实质是具体物质的合成流程中的某个环节、物质、反应条件缺省，或通过已知的信息推断出未知物的各种信息。
在推断和合成过程中都常涉及到下列情况:官能团的引入、官能团的消除、官能团的衍变、碳骨架即碳链的增减等。
在解有机合成试题时首先要注意:1(合成方法:识别有机物的类别，含何官能团，以及与之有关的信息。
据现有原料，信息及反应原理，尽可能合理把目标分子分成若干片断,或寻求官能团的引入、转换，保护方法或设法将各片断拼接衍变。
正逆推，综合比较选择最佳方案。
一定要注意有机合成中断的什么线(化学键)，连的什么点(原子)。
2(合成原则:原料价廉，原理正确路线简捷，便于操作，条件适宜易于分离，产率高3(解题思路:剖析要合成的物质(目标分子)，选择原料，路线(正向、逆向思维，结合题给信息)。
合理的合成路线进行什么基本反应，目标分子骨架。
目标分子中官能团引入。
?原料分子(官能团有何不同)过渡中间产物(碎片分子中的官能团如何转化来的)碎片分子切割(断键部位要合理)目标分子【学习目标】认识有机合成中官能团之间的转化。
细节诠释一. 官能团的引入引入官能团有关反应烯烃与水加成,醛/酮加氢,卤代烃水解,酯的水解羟基-OH烃与X取代,不饱和烃与HX或X加成，(醇与HX取代) 22卤素原子(,X)某些醇或卤代烃的消去，炔烃不完全加氢碳碳双键C=C某些醇(,CHOH)氧化,烯氧化,糖类水解，(炔水化) 2醛基-CHO醛氧化, 酯酸性水解, 羧酸盐酸化，(苯的同系物被强氧化剂氧化) 羧基-COOH 酯化反应酯基-COO-二. 官能团的衍变:1. 烃和烃的衍生物转变主线2. 官能团的消除(1)与H加成消除不饱和键; 2(2)消去反应消除卤原子而形成新的C,C双键; (3)消去反应、氧化反应或酯化反应等消除羟基(—OH);(4)加成反应或氧化反应等消除醛基(—CHO); (5)酯水解消除酯基。
有机合成反应思考题及练习题集(10)
有机合成反应思考题及练习题集有机合成反应思考题及练习题集 (1)有机合成反应理论 (2)卤代反应习题 (2)还原反应习题 (5)氧化反应习题 (8)形成碳碳单键的反应 (11)形成长链烯烃的重要反应 (15)合成路线设计技巧 (17)习题参考答案..................................................... 错误！未定义书签。
有机合成反应理论思考题1、什么是电子效应？诱导效应和共轭效应的强度分别与哪些因素有关？2、活性中间体（如正碳离子、负碳离子及自由基）的稳定性取决于哪些因素？3、什么是亲电试剂和亲核试剂？通常可以用作亲电试剂和亲核试剂的化合物有哪些？4、什么是饱和碳原子上的亲核取代反应？请举例说明。
5、什么是芳香族化合物的亲电取代反应？请简述一取代苯和二取代苯的定位规律。
卤代反应习题一、思考题1、卤代反应的重要性主要表现在哪几个方面？2、常用的氯化剂、溴化剂有哪些？并说明各种试剂的应用范围。
3、用I2与芳烃反应制备碘代芳烃时，为使反应顺利进行，常采用什么措施？4、写出下列反应的机理，并讨论反应物的结构对反应的影响。
（1）X2对双键的加成；（2）芳环侧链的取代；（3）芳核上的取代；（4）HX对双键的加成；（5）NBS对双键的加成；（6）NBS对烯丙位的取代；5、何谓卤仿反应？它在分析与合成上有何重要性？二、解释下列反应三、完成下列反应(6)CH 3O COCH 3??(7) C 7H 15OHC 7H 15Cl?PhC O N H (C H 2)4CH 2CO O HC l 2 / P?(10)(11)CH 3O CH 2(CH 2)2CC 6H 5ON BS / hv , CCl 4?（12）（13）（14）（15）还原反应习题一、思考题1）何谓催化氢化和催化氢解、低压氢化和高压氢化？2）催化氢化法有何优点和不足？3）试比较R-Ni、Pt、Pd及CuCr2O4催化剂的性能特点及应用范围。
精细有机合成知识点总结
精细有机合成知识点总结一、有机合成基础知识1. 有机化合物的结构特点：有机化合物以碳为主要元素，通常含有氢、氧、氮、硫等元素，具有复杂的结构和多样的性质。
有机化合物的结构特点对于合成时的反应条件和合成路径具有重要的影响。
2. 有机合成的基本原理：有机合成是指通过将简单的有机化合物经过一系列的反应转化成目标化合物的过程。
合成的基本原理包括合成途径的选择、反应条件的控制、反应机理的理解等方面。
3. 有机合成的分类：有机合成可以根据合成途径、合成目标、合成方法等多个方面进行分类。
常见的分类包括：官能团化合成、碳碳键形成、环化反应、取代反应等。
二、精细有机合成的理论基础1. 反应机理：在精细有机合成中，对于反应的机理的理解是非常重要的。
包括反应物的选择、反应条件的控制、中间体的形成等方面的理论基础。
2. 功能团保护和去保护：在有机合成过程中，有时需要对特定的官能团进行保护，以防止其在反应过程中发生不必要的改变。
同时，也需要在合成的适当时机去除这些保护基团，以获得目标产物。
3. 立体化学：有机合成中的立体化学是一个重要的理论基础。
包括立体化学的理论基础、手性分子的制备和合成、手性识别和手性分离等方面的知识。
4. 共价键断裂和形成：在有机合成中，共价键的断裂和形成是非常常见的反应过程。
了解这些反应的机理和条件对于合成路径的选择和优化具有重要的意义。
三、精细有机合成的实验技术1. 反应条件的控制：在实际合成过程中，对反应条件的控制是非常重要的。
包括温度、压力、溶剂的选择等方面的实验技术。
2. 操作技术：精细有机合成涉及到很多精细的操作技术，包括溶剂的蒸馏、试剂的使用、产物的提取和纯化等。
3. 合成路径的选择和优化：在精细有机合成中，选择合适的合成路径对于提高产物收率和纯度都具有重要的意义。
需要根据反应物的结构特点和反应机理进行合适的路径设计和优化。
四、精细有机合成的应用1. 药物合成：精细有机合成在药物合成领域有着广泛的应用。
有机化学反应机理研究
有机化学反应机理研究有机化学反应机理研究是化学领域中的一个重要分支，它涉及到有机物分子间的化学反应过程，通过解析反应机理的步骤，可以深入分析反应的本质和细节，为有机合成和药物研发提供理论指导。
本文将就有机化学反应机理研究的意义、方法和应用进行探讨。
一、有机化学反应机理研究的意义有机化学反应机理研究的意义主要体现在以下几个方面。
1.揭示反应本质：有机化学反应机理研究可以从微观层面上揭示反应的本质，了解不同反应中键的形成、断裂和重排等过程。
这对于深入理解化学反应的本质起到了关键作用。
2.预测反应产物：通过研究有机化学反应的机理，可以推断反应的中间体和过渡态，进而预测反应的产物。
这对于有机合成的可控性和反应条件的选择具有重要指导意义。
3.设计新反应：有机化学反应机理研究可以为发展新的有机合成方法和反应提供启示。
通过了解反应机理，可以有针对性地设计新的催化剂和反应条件，实现有机合成的高效、可持续发展。
4.药物研发：有机化学反应机理研究对药物研发也有着十分重要的影响。
药物的合成通常是一个复杂的有机合成过程，研究药物的反应机理可以帮助合成化学家优化药物合成路线，提高产率和纯度。
二、有机化学反应机理研究的方法有机化学反应机理研究的方法多种多样，根据反应类型和研究目的的不同，可以选用不同的实验手段和理论方法。
1.实验方法：实验方法是有机化学反应机理研究的基础。
通过化学实验，可以观察和探究反应物和产物的转化过程，了解反应的速率、中间体和过渡态等信息。
实验方法包括核磁共振（NMR）、质谱（MS）、红外光谱（IR）等分析技术。
2.理论计算：理论计算方法是有机化学反应机理研究的重要手段之一。
利用量子化学计算方法，可以模拟和计算反应物的结构、能量和反应路径等信息，揭示反应的机理和动力学。
常用的理论计算方法有密度泛函理论（DFT）、分子力场（MM）等。
3.同位素标记：同位素标记方法可以用于追踪反应物的转化过程。
通过标记反应物中的同位素（如氘代试剂、放射性同位素等），可以追踪同位素在反应过程中的分布和转移，从而揭示反应的机理细节。
有机合成化学ppt
7
8 O2N N
1 12 O2N N
9
6 N NO2
2 N NO2 5
10
11
O2N N
3
4 N NO2
图 1-1 HNIW的结构图
1.2 有机合成化学的任务
二、有机合 成化学要为 理论工作提 供具有多种 特殊性能的 分子，以验 证和发现新 的理论。
HH
HO
OH
H
H
O
N
H2C
N
N
H2NOC
Me H2NOC
六、光化学反应(光诱导反应)目前已达到了很高程度地化学、区域和立体控制 的水平。光化学机理研究和合成应用也是当前的研究热点。
1.3 有机合成反应和方法学
七、电有机合成近年来得到了进一步的重视和发展，在精细化工合成上可 能有发展前景，在基础研究方面正努力进一步改善电合成的选择性，并开拓其 应用范围。
OH
OH OH
OH
HO
OH
OH
OHOH
OH
HOΒιβλιοθήκη OHOOOH
OH
HO
N
N
O
OH
H
H OH
OH
OH
HO
O
OH
O OH
OH
OH O
OH
O
OH
OH
HO OH
O HO
OH
OH
OH
OH
OH
HO
OH
OH
海葵毒素
1.2 有机合成化学的任务
MeO
Me O
MeO
O
N
H OH
MeO
O
OH Me
O OH O H Me
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慢 C Br
R3
R2 R1
δ-
δ-
HO C Br
R3
R1
快
R2
HO C
+ Br-
R3
如果三个取代基团不同则发生构型反转 （叫Walden翻转）
SN2反应的能量过程
过渡态中，中心碳原子从sp3杂化变成具有空p轨道的 sp2杂化，此时空p轨道一瓣与亲核进攻基团重叠，另
一瓣与离去基团重叠。正如此，亲核反应中没发现有
Boger D L. Modern Organic Synthesis. TSRI Press. 1999: 25
由于过渡态空间效应的存 在反式异构体的活化能或 自由能 (Ea, or ΔG‡)要比 顺式高，所以
→ kcis > ktrans
反式异构体反应动力学更 慢，热力学更不稳定。
Boger D L. Modern Organic Synthesis. TSRI Press. 1999: 25
• 反应过程能量表现形式不同： SN1存在中间体，有 两个过渡态； SN2不存在中间体，只有一个过渡态
• 反应动力学不同：SN1为一级反应；SN2为二级反应 • 反应产物立体构型不同： SN1反应产物为消旋体混
合物； SN2反应产物仅有构型翻转一种立体异体构
SN1与SN2反应的相同点
• 反应产物具有相同的分子式和化学性质 • 同为亲核试剂对反应底物的亲核进攻 • 二者仅是亲核取代反应历程的两种极端表现，
SN1反应
R1 R2
CX
R3
R2 R1 慢
C
R3
R1 R2
Nu C
R3
构型翻转
R2 R1 正面进攻
快 Nu-
C
快 Nu-
背面进攻 R3
• 一级反应动力学 • 消旋化
R1 R2
C Nu R3
构型保持
SN1反应的能量过程
HCl
Cl-
C OH
C
C Cl
SN1与SN2反应的不同点
• 反应历程不同：决速步SN1为单分子离解；SN2为双 分子加成
RBr 相对活性
CH3Br > CH3CH2Br > (CH3)2CHBr > (CH3)3CBr
150
1
0.01
1 有机合成反应理论
Principle of Organic Reaction
本章内容
1.1 脂肪族亲核取代反应 1.2 脂肪族亲电取代反应 1.3 芳香族亲电取代反应 1.4 芳香族亲核取代反应 1.5 自由基反应
1.1 脂肪族亲核取代反应
Nucleophilic substitution of aliphatic compounds
R X + Nu-
R Nu + X-
• R:为脂肪族烃基
• X(离去基团): Hal-、RSO3-、HO-、+N2-…… • Nu-(亲核基团):Hal-、OH-、RO-、RCOO-、RS-、
CN-、N3-……
亲核取代反应类型
（1）中性底物+中性亲核体
CH3
-Cl-
C Cl + EtOH
CH3
CH3 C OEt CH3H
HO
+ NaBr
tert-butanol
SN1
Br + NaOH iso-propyl bromide
HO
+ NaBr
iso-propanol
SN1~SN2
主
SNi反应
• 有一种分子内亲核取反应可以使产物构型得到保 持，反应分两步进行:
–第一步是SN1反应，底物分解成碳正离子；
–第二步是部分离去基自身另一亲核端进攻碳正 离子，由于离子对的存在不能到达后面，因此 只有从前面进攻，得到构型保持产物，这种反 应历程叫SNi反应。
O
C O SN
Cl
R3
构型翻转
背面进攻
而ROSOCl的热分解是一级反应
R1 R2
C
R3
OH + SOCl2
R1 R2
C
R3
OSOCl
- SO2 加热
SN1
R1
R2 R1
Cl C
R2
快
Cl-
C
快 Cl-
R3
R3
构型翻转
R1 R2
C Cl R3
构型保持
影响反应历程的因素
（1）取代基结构
电子效应和空间效应：空间效应为主。 溴代烷与碘负离子的卤素交换SN2反应活性：
O
脂肪族亲核反应历程分类
• SN2反应历程：双分子亲核取代 • SN1反应历程：单分子亲核取代 • SNi反应历程：自位亲核取代
SN2反应
慢 R X + Nu-
δ-
δ-
Nu R X
快 R Nu + X-
进攻与离去同时进行 二级反应动力学
例如：溴甲烷（R1=R2=R3=H）在碱中的水解
R1
R2 HO- +
反应举例
在低于0.15mol·L-1的NaOH溶液中水解时
CH3Br + NaOH bromomethane methyl bromide
C2H5Br + NaOH bromoethane
CH3OH + NaBr methanol
C2H5OH + NaBr ethanol
SN2
Br + NaOH tert-butyl bromide
-H+ 87%
（2）中性底物+负离子亲核体
Байду номын сангаас
CH3 C OEt CH3
CN + I- 丙酮
Br
96%
CN + BrI
（3）正离子底物+中性亲核体
Ph2CH N N
EtOH Ph2CH
-H+
Ph2CHOEt
Ph2CHOEt
H
（4）正离子底物+负离子亲核体
O
N CH2NMe3 O
NaCN DMF
O N CH2CN
大多数反应是混合反应历程，同时具有SN1和 SN2反应特点，只是各占比例不同而已
混合反应历程
• 对大多数脂肪族亲核取代而言，反应为SN1与SN2 反应的混合历程，表现为： –反应动力学为非整数级数，处于1和2之间 –构型保持和构型翻转反应产物所占比例非整 数，对单一立体异构体反应底物而言，产物 旋光处于零和最大值之间 –不同反应条件下两种反应历程所占比例可调
从前面进攻的SN2机理。为什么？
SN2反应举例（1）
Regan C K, Craig S L, Brauman J I. Science, 2002, 295: 2245~2247
SN2反应举例（2）
less stable product formed and proceeds through a less stable T.S.
最典型的就是醇用氯化亚砜进行取代合成 氯代烷的反应：
R OH + SOCl2
SNi R OSOCl
离子对 R+
O
自身进攻
SO
R Cl + SO2
Cl
• 支持这种机理的证据：加入吡啶时部分构型翻转。
R1 R2
C
R3
OH + SOCl2
R1 R2
C
R3
OSOCl
SN2
N
R1 R2
Cl C
R3
R1
R2