2012-03第六章碳骨架的构建一(碳碳单键的形成)
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碳的成键方式和结构
碳的成键方式和结构
碳的成键方式主要有单键、双键和三键，其依据是成键两原子间共用电子的对数。
具体来说，两原子间共用一对电子的共价键称为单键，如C—C、C—O、C—H；两个原子间共用两对电子的共价键称为双键，如C＝C、C＝O；两原子间共用三对电子的共价键称为叁键，如C≡C、C≡N。
在碳的单键中，每个碳原子与另外的四个原子形成四对共价电子，从而形成正四面体结构。
在烷烃分子中，碳原子与其它原子形成四个单键，因此键角接近109.5°，这使得烷烃分子中的碳链呈现出折线型的结构。
在碳的双键中，每个碳原子与另外两个原子形成两对共价电子，形成平面型结构。
例如，乙烯分子中存在C＝C双键，两个碳原子和四个氢原子共平面。
双键不能转动，双键碳上连接的原子始终与双键共平面，也与碳碳双键周围的氢原子共平面，相邻两个键的键角约为120°。
在碳的三键中，每个碳原子与另外两个原子形成三对共价电子，形成直线型结构。
例如，乙炔分子中存在C≡C叁键，两个碳原子和两个氢原子处于同一条直线上。
相邻键的键角为180°。
2012-03第六章碳骨架的构建一(碳碳单键的形成)解析
R-K > R-Na > R-Li > R-Mg > R-Al > R-Zn > R-Cu > R-Hg
0.82 0.93 0.98 1.31 1.61 1.65 1.90 2.00
金属的电负性
19
①有机镁试剂 ②有机锂试剂 ③Wurtz反应、Wurtz－Fitting反应 ④有机铜锂试剂 ⑤有机锡试剂（Stille反应） ⑥有机锌试剂（Negishi反应）
I
O
O O
H 3O
O
=
O
O H
O O
(80%)
=
28
② 有机锂试剂
与有机镁化合物有着相似的反应性能
凡是有机镁化合物能够发生的反应，它都 能发生。
有机锂试剂更活泼
亲核性比格氏试剂强，大体积的烷基锂可 与有很大空间位阻、活性较小的化合物发生亲 核反应。
LiC6H5
29
强亲核性 强碱性Байду номын сангаас
常用的有机锂试剂如：正丁基锂、仲丁基锂、 叔丁基锂、甲基锂等均已实现了工业化生产。
Wurtz－Fitting反应
(乌兹—费蒂希反应)
投料：ArX、RX、Na
ArX + 2Na ArNa + RX
ArNa + NaX
Ar－R + NaX
可得正烷基苯
副产物为R-R，但易分离
38
Br
2Na + 干醚， CH3(CH2)3Br 20℃
CH2(CH2)2CH3
（62％～72％）
39
④有机铜锂试剂
16
1.偶联反应
• (1)有机金属化合物与卤代烃的偶联
• (2)芳卤的偶联(Ullman反应)
0.82 0.93 0.98 1.31 1.61 1.65 1.90 2.00
金属的电负性
19
①有机镁试剂 ②有机锂试剂 ③Wurtz反应、Wurtz－Fitting反应 ④有机铜锂试剂 ⑤有机锡试剂（Stille反应） ⑥有机锌试剂（Negishi反应）
I
O
O O
H 3O
O
=
O
O H
O O
(80%)
=
28
② 有机锂试剂
与有机镁化合物有着相似的反应性能
凡是有机镁化合物能够发生的反应，它都 能发生。
有机锂试剂更活泼
亲核性比格氏试剂强，大体积的烷基锂可 与有很大空间位阻、活性较小的化合物发生亲 核反应。
LiC6H5
29
强亲核性 强碱性Байду номын сангаас
常用的有机锂试剂如：正丁基锂、仲丁基锂、 叔丁基锂、甲基锂等均已实现了工业化生产。
Wurtz－Fitting反应
(乌兹—费蒂希反应)
投料：ArX、RX、Na
ArX + 2Na ArNa + RX
ArNa + NaX
Ar－R + NaX
可得正烷基苯
副产物为R-R，但易分离
38
Br
2Na + 干醚， CH3(CH2)3Br 20℃
CH2(CH2)2CH3
（62％～72％）
39
④有机铜锂试剂
16
1.偶联反应
• (1)有机金属化合物与卤代烃的偶联
• (2)芳卤的偶联(Ullman反应)
201204第六章碳骨架的构建二(碳碳重键的形成)
C6H5-CH2-CHO （可制备多一个碳的醛）
16
OMe =O + Ph3P=CHOMe
H3O+
CHO
CHOH
从酮合成增加一个碳的醛17Fra bibliotekP196
C6H5-C-C-C6H5
NH2NH2
C6H5-C-C-C6H5 NH2N NNH2
(二元腙)
O= O= = =
(EtO)3P
C6H5-C≡C-C6H5
37
RC≡CH + Cu+
RC≡CCu
RC≡CCu + XC≡CR´
RC≡C-C≡CR´
不对称二炔
38
三、加成反应
1.烯烃的Ziegler型催化加成 2.烯烃的负离子加成 3.有机硼烷与炔化物的加成 4.有机硼烷与炔基锂的加成
39
1.烯烃的Ziegler型催化加成
2CH2=CH2
AlEt3/Ti(OC4H9)4
33
H
CH3
H
CH3
4.有机铜与卤代烃偶联
Cl
Me2CuLi -5℃
34
5.炔烃的氧化偶联（Glaser反应）
(格拉塞反应)
• Glaser于1869年首次以苯基乙炔为原料，以 氨水和乙醇为溶剂，CuCl为催化剂，在空气 存在的条件下合成出了1，4-二苯基1，3-丁 二炔。
35
• 该反应的中间产物苯基炔化铜需要分离， 但其结晶性差，难以分离；且在干燥状态 下易爆炸，使该反应的应用受限。
该方法的缺点在于黄原酸酯需要多步合成，热 解时又掺杂含硫杂质，给分离带来困难。
25
氧化胺的热解——Cope反应
R-CH2-CH2-N-R' RCH=CH2 + R'NOH
碳碳单键的形成
7）Heck反应
Heck 反应是一类重要的卤代芳烃烯基化、形成新的C—C 键的合成反应，1972年由Heck发现，近几年来一直是催化化学和有机化学的研究热点。Heck反应是由一个不饱和卤代烃（或三氟甲磺酸盐）和一个烯烃在碱和钯催化下生成取代烯烃的一个反应。催化剂主要有氯化钯，醋酸钯，三苯基膦钯，CuI等；载体主要有三苯基膦，BINAP等；所用的碱主要有三乙胺，碳酸钾，醋酸钠等。溶剂以DMF、NMP等极性非质子溶剂为主。
酸酐是一个较活泼的酰化试剂，可以与各种亲核试剂发生酰化反应。
酰氯的反应活性很高，在不同条件下可以与各种亲核试剂发生酰化反应。例如，酰氯与氰化钠反应，可以得到酮腈化合物；在碱作用下，丙二酸二乙酯可以与酰氯反应得到2-酰化产物，后者进一步反应可以得到脱羧产物。例如：
烯胺可以与酰氯反应，可以得到中等产率的1，3-二酮化合物。
有机合成中常用的碳中心亲核试剂主要包括：
1）有机金属试剂；
2）具有活泼氢的亚甲基或甲基化合物；
3）炔盐；
4）烯胺、烯醇硅醚等中性试剂；
5）叶立德试剂。
1、碳中心亲核试剂的烷基化反应
最简单的烷基化反应是碳负离子与卤代烃或对甲苯磺酸酯等烷基化试剂的亲和取代反应。例如：
环氧乙烷也可以用作烷基化试剂，得到碳链延长二个碳的产物：
醛和酮也可以看作烷基化试剂，反应后可以在亲核试剂的碳中心原子上引入羟甲基或羟烷基。例如：
芳香醛与-溴代或氯代羧酸酯在活性锌粉作用下，可以得到中等产率的-羟基羧酸酯，这一反应过程被称为Reformatsky反应。例如：
醛与仲胺在酸性条件下形成的亚胺正离子也是一个有用的胺甲基化试剂，可以与多种碳中心亲核试剂进行反应。例如：
使用的卤代烃一般为氯、溴、碘代烃，以及乙烯基或芳基三氟甲磺酸酯。用三氟甲磺酸酯时，加入少量的氯化锂可以活化氧化加成一步的产物，使反应速率加快。
Heck 反应是一类重要的卤代芳烃烯基化、形成新的C—C 键的合成反应，1972年由Heck发现，近几年来一直是催化化学和有机化学的研究热点。Heck反应是由一个不饱和卤代烃（或三氟甲磺酸盐）和一个烯烃在碱和钯催化下生成取代烯烃的一个反应。催化剂主要有氯化钯，醋酸钯，三苯基膦钯，CuI等；载体主要有三苯基膦，BINAP等；所用的碱主要有三乙胺，碳酸钾，醋酸钠等。溶剂以DMF、NMP等极性非质子溶剂为主。
酸酐是一个较活泼的酰化试剂，可以与各种亲核试剂发生酰化反应。
酰氯的反应活性很高，在不同条件下可以与各种亲核试剂发生酰化反应。例如，酰氯与氰化钠反应，可以得到酮腈化合物；在碱作用下，丙二酸二乙酯可以与酰氯反应得到2-酰化产物，后者进一步反应可以得到脱羧产物。例如：
烯胺可以与酰氯反应，可以得到中等产率的1，3-二酮化合物。
有机合成中常用的碳中心亲核试剂主要包括：
1）有机金属试剂；
2）具有活泼氢的亚甲基或甲基化合物；
3）炔盐；
4）烯胺、烯醇硅醚等中性试剂；
5）叶立德试剂。
1、碳中心亲核试剂的烷基化反应
最简单的烷基化反应是碳负离子与卤代烃或对甲苯磺酸酯等烷基化试剂的亲和取代反应。例如：
环氧乙烷也可以用作烷基化试剂，得到碳链延长二个碳的产物：
醛和酮也可以看作烷基化试剂，反应后可以在亲核试剂的碳中心原子上引入羟甲基或羟烷基。例如：
芳香醛与-溴代或氯代羧酸酯在活性锌粉作用下，可以得到中等产率的-羟基羧酸酯，这一反应过程被称为Reformatsky反应。例如：
醛与仲胺在酸性条件下形成的亚胺正离子也是一个有用的胺甲基化试剂，可以与多种碳中心亲核试剂进行反应。例如：
使用的卤代烃一般为氯、溴、碘代烃，以及乙烯基或芳基三氟甲磺酸酯。用三氟甲磺酸酯时，加入少量的氯化锂可以活化氧化加成一步的产物，使反应速率加快。
201204第六章碳骨架的构建三(碳环的形成)
12
卡宾的生成
乙烯酮和重氮化合物的分解： R2C=C=O R2C-N≡N
Y
- + 光
R2C: + CO R2C: + N2
光
卤代物在强碱作用下发生α-消除：
R 2C
碱
X
R2C: + XY
13 X为F、Cl、Br、I；Y为Li、Zn、Sn、H等
卡宾的反应
重排作用 H H
CH: : CH2
插入单键(C-H、C-X、C-O) H C CH3 Cl2C: + Ph C2H5
R3
R1-NH2
CH2
CO2R4 R5
C
R5 1,3-二羰基化 合物
R2
N
α-卤代酮
R1 吡咯衍生物
47
双杂原子五元杂环化合物——1,2-唑和1,3-唑
N N S
吡唑
N O
异噻唑
N
异噁唑
H
N N S
N O
N
H 咪唑
噻唑
噁唑
48
1,2-唑环
P209
用1,3-二羰基化合物与肼、羟胺等亲核试 剂反应：
21
CO2C2H5 N2CHCO2C2H5 + HCΞCH
(70%)
22
C6H5-C≡C-C6H5
N2CHCOOEt -N2
C6H5-C=C-C6H5
COOEt
H 3O +
C6H5-C=C-C6H5
COOH
23
2.双烯环加成
O 光，异丙醇 -78℃ O
+
CO2Et
加热
CO2Et
24
hν
O O
Ph
卡宾的生成
乙烯酮和重氮化合物的分解： R2C=C=O R2C-N≡N
Y
- + 光
R2C: + CO R2C: + N2
光
卤代物在强碱作用下发生α-消除：
R 2C
碱
X
R2C: + XY
13 X为F、Cl、Br、I；Y为Li、Zn、Sn、H等
卡宾的反应
重排作用 H H
CH: : CH2
插入单键(C-H、C-X、C-O) H C CH3 Cl2C: + Ph C2H5
R3
R1-NH2
CH2
CO2R4 R5
C
R5 1,3-二羰基化 合物
R2
N
α-卤代酮
R1 吡咯衍生物
47
双杂原子五元杂环化合物——1,2-唑和1,3-唑
N N S
吡唑
N O
异噻唑
N
异噁唑
H
N N S
N O
N
H 咪唑
噻唑
噁唑
48
1,2-唑环
P209
用1,3-二羰基化合物与肼、羟胺等亲核试 剂反应：
21
CO2C2H5 N2CHCO2C2H5 + HCΞCH
(70%)
22
C6H5-C≡C-C6H5
N2CHCOOEt -N2
C6H5-C=C-C6H5
COOEt
H 3O +
C6H5-C=C-C6H5
COOH
23
2.双烯环加成
O 光，异丙醇 -78℃ O
+
CO2Et
加热
CO2Et
24
hν
O O
Ph
2012-03第六章碳骨架的构建一(碳碳单键的形成)解析
16
1.偶联反应
• (1)有机金属化合物与卤代烃的偶联
• (2)芳卤的偶联(Ullman反应)
• (3)三烷基硼烷的偶联 • (4)重氮化合物与芳烃的偶联
• (5)羧酸盐的电解偶联（Kolbe反应）
17
(1)有机金属化合物与卤代烃的 偶联
18
有机金属化合物
δ- δ+
R—M
有机金属化合物的反应性取决于所连接的金 属：金属的正电性越大则该有机金属试剂越 活泼。
R X NaX 2R R R
35
R Na
RX + 2Na
RNa + NaX
RNa + RX
R－R + NaX
当两个烃基不同时，可生成三种不同的烷 烃混合物，分离困难。 不适合制备碳原子为单数的烃
36
CH2 I
2N -a 2NaI
CH2C H2
37
NO2 I
Cu
NO2 O2N
芳环上有吸电子取代基存在时能促进反 应的进行，尤其以硝基、烷氧羰基在卤 素的邻位时影响最大。 参见P
175
当用两种不同结构、不同活性的卤代芳 烃与铜粉混合加热时，理论上可得到三 种产物，实际上只得到其中一种。
参见P175
61
P175 O2N I ＋ Cl O2N
Et2O
2 RLi + CuX
[R2Cu]－Li+ + LiX
41
二烃基铜锂试剂与烷基（伯、仲）、烯基 和芳基溴（或碘）发生取代卤原子的偶联 反应，收率良好，是有机金属试剂与烃基 化试剂偶联的首选。
42
R2CuLi + R'X
R―R' + RCu + LiX
碳碳键的形成
Nhomakorabea实验测定
活化能的测定方法主要有量热法 和光谱法等。这些方法可以提供 有关反应机理和反应动力学的重 要信息。
热力学与动力学分析
热力学分析
热力学主要研究反应的方向和限度，即反应是否自发进行以及反应的最大可能产物。通过 热力学分析，可以了解反应的能量变化和平衡常数等参数。
动力学分析
动力学主要研究反应的速率和机制，即反应的快慢和中间产物。通过动力学分析，可以了 解反应的活化能、反应速率常数和反应机理等信息。
随着绿色化学和可持续发展的理念逐渐深入人心，未 来的研究应更加注重环境友好和资源节约。例如，开 发基于可再生能源的合成方法、降低合成过程中的能 耗和减少废弃物排放等。
尽管我们已经取得了一些关于碳碳键形成的进展，但 仍有许多未知领域需要进一步探索。例如，探索新的 反应机理和反应类型，开发更高效和环保的合成方法 等。
自由基偶联反应在有机合成中广泛应用，可以用于合成多种有机化合物。
离子偶联反应
离子偶联反应是指离子引发的化学反应， 通过离子偶联反应可以形成碳碳键。
在离子偶联反应中，一个有机化合物分 离子偶联反应可以通过多种方式进行， 子中的正电荷或负电荷被激活，然后与 例如亲核取代、亲电加成、亲核加成等。 其他有机化合物分子中的相反电荷发生
02
除了传统的有机合成方法外，现代的过渡金属催化、光催化和电化学方法也被 广泛应用于碳碳键的形成。这些方法具有条件温和、选择性高和环境友好等优 点，为合成复杂有机分子提供了更多可能性。
03
此外，随着计算化学的发展，我们可以通过理论计算和模拟来预测反应机理和 产物，进一步优化反应条件和提高产物收率。
对未来研究的展望
碳碳键的形成
目 录
• 引言 • 碳碳键的形成方式 • 形成条件及影响因素 • 碳碳键形成过程中的能量变化 • 实例分析 • 结论
活化能的测定方法主要有量热法 和光谱法等。这些方法可以提供 有关反应机理和反应动力学的重 要信息。
热力学与动力学分析
热力学分析
热力学主要研究反应的方向和限度，即反应是否自发进行以及反应的最大可能产物。通过 热力学分析，可以了解反应的能量变化和平衡常数等参数。
动力学分析
动力学主要研究反应的速率和机制，即反应的快慢和中间产物。通过动力学分析，可以了 解反应的活化能、反应速率常数和反应机理等信息。
随着绿色化学和可持续发展的理念逐渐深入人心，未 来的研究应更加注重环境友好和资源节约。例如，开 发基于可再生能源的合成方法、降低合成过程中的能 耗和减少废弃物排放等。
尽管我们已经取得了一些关于碳碳键形成的进展，但 仍有许多未知领域需要进一步探索。例如，探索新的 反应机理和反应类型，开发更高效和环保的合成方法 等。
自由基偶联反应在有机合成中广泛应用，可以用于合成多种有机化合物。
离子偶联反应
离子偶联反应是指离子引发的化学反应， 通过离子偶联反应可以形成碳碳键。
在离子偶联反应中，一个有机化合物分 离子偶联反应可以通过多种方式进行， 子中的正电荷或负电荷被激活，然后与 例如亲核取代、亲电加成、亲核加成等。 其他有机化合物分子中的相反电荷发生
02
除了传统的有机合成方法外，现代的过渡金属催化、光催化和电化学方法也被 广泛应用于碳碳键的形成。这些方法具有条件温和、选择性高和环境友好等优 点，为合成复杂有机分子提供了更多可能性。
03
此外，随着计算化学的发展，我们可以通过理论计算和模拟来预测反应机理和 产物，进一步优化反应条件和提高产物收率。
对未来研究的展望
碳碳键的形成
目 录
• 引言 • 碳碳键的形成方式 • 形成条件及影响因素 • 碳碳键形成过程中的能量变化 • 实例分析 • 结论
有机反应中的碳碳键形成
有机反应中的碳碳键形成有机反应是一种化学反应，它涉及有机化合物中的碳元素。
在有机反应中，碳碳键的形成是一个重要的步骤。
本文将讨论有机反应中碳碳键形成的机制和几种常见的反应类型。
一、亲核取代反应亲核取代反应是有机反应中常见的碳碳键形成反应。
在这种反应中，亲核试剂攻击电子不足的碳原子，取代掉一个离去基团。
这个反应步骤可以通过以下机制进行描述：1. 亲核试剂攻击反应物中的碳原子，形成一个中间体离子。
2. 离去基团离开，生成一个新的碳碳键。
这种反应形成的新碳碳键通常较为稳定，并且具有较高的立体选择性。
亲核取代反应在有机化学合成中广泛应用，可以用于构建碳骨架的不同部分。
二、加成反应加成反应是另一种常见的有机反应类型，它在有机合成中用于形成碳碳键。
在这种反应中，两个反应物中的碳原子直接连接起来，形成一个新的碳碳键。
加成反应的机制主要有两种：1. 核烯加成：在核烯加成反应中，一个烯烃和一个亲核试剂反应，形成一个新的碳碳键。
这种反应的机制可以通过以下步骤描述：a. 烯烃中的π电子攻击亲核试剂，形成一个中间体。
b. 中间体负离子与另一个碳原子发生亲核取代反应，形成一个新的碳碳键。
2. 亲电加成：在亲电加成反应中，亲电试剂和一个亲核试剂反应，形成一个新的碳碳键。
这种反应的机制可以通过以下步骤描述：a. 亲电试剂攻击亲核试剂的π电子，形成一个中间体离子。
b. 中间体离子中的一个离去基团离开，生成一个新的碳碳键。
三、环化反应环化反应是有机反应中形成碳碳键的重要途径之一。
在环化反应中，线性分子转变为环状分子，并形成一个或多个新的碳碳键。
环化反应的机制可以通过以下步骤描述：1. 分子内亲核试剂攻击线性分子中的一个碳原子，形成一个中间体。
2. 中间体发生内部重排或离去基团的转移，生成一个新的碳碳键，并最终形成环状分子。
环化反应在天然产物的合成和药物研发中具有广泛的应用，可以构建复杂的碳骨架结构。
四、烷化反应烷化反应是有机反应中形成碳碳键的另一种重要方式。
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11
1. 碳－碳单键的形成
碳链增长 碳链缩短
2. 碳－碳重键的形成
消除反应 偶联反应 加成反应 缩合反应
12
3. 碳环的形成
环丙烷化反应 环加成反应 分子内缩合反应 分子内取代反应
13
第一节
碳—碳单键的形成
碳链增长
碳链缩短
15
一、碳链增长的反应
1. 偶联反应 2. 加成反应 3. 缩合反应 4. 取代反应 5. 还原反应
23
对于不活泼的卤代芳烃：偶联反应需过渡金属催化
CN
Clቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
+ PhMgBr
CN
MnCl2 , THF 0℃ , 30min
Ph
Br
Br
Pd(PPh3)4 + CH3MgCl Et2O , 回流
CH3 Br
24
n-C8H17 C=C H
(CH2)7CH2Br
C5H11MgBr CuCN/LiCl (cat.) THF，0~5℃
63
（3）三烷基硼烷的偶联
B2H6 + R-CH=CH2 RCH2CH2BH2
…….
(RCH2CH2)3B
三烷基硼烷用碱性硝酸银处理，则烷 基发生偶联，反应条件温和，是形成 碳－碳键的有效方法。
64
CH3(CH2)3CH=CH2 + [ CH3(CH2)5－]3B
AgNO3 , NaOH
CH3(CH2)5－(CH2)5CH3
正十二烷（70%）
①NaBH4 , BF3 ②AgNO3 , NaOH
提供了一种由烯烃合成饱和二聚体的方法
65
混合型偶联
B2H6 B－H
CH3(CH2)3CH=CH2
（过量）
CH3(CH2)3CH=CH2
AgNO3 , NaOH
CH3(CH2)5
－(CH2)5CH3
(45%)
66
P176
OMe
(CH3)2CuL i
H
H
CH3
双键构型保持不变
48
⑤有机锡试剂
SnCl4 + 4 MeMgBr
Me4Sn +4MgBrCl
49
Stille反应
Y + Me4Sn Br
过渡金属钯催化
Y
Pd
Me
50
Stille反应通式
RX R Sn( R ) 3 R R ( R ) 3 SnX
4
• 目前，有机化学反应已超过3000个，其中 广泛用于有机合成的有两百多个。
–碳骨架的构建 –官能团的引入、转换与保护 –不对称合成
5
第六章
碳骨架的构建
6
有机化合物的合成包括
分子骨架的形成 官能团的转换
1.分子骨架的形成是有机合成的核心
官能团虽然决定化合物的性质，但它是 附着在分子骨架上的，没有骨架，官能团 也就没有归宿。
Br
1.Mg 2.B2H6 AgNO3 OH-
OMe
OMe
67
Suzuki偶联反应
R
C=C
H + BX2
R'
C=C
H Y R
C=C
Pd(PPh3)4
H
H
X=OH,OR,R Y=Br,I
H
H
C=C
H
H
R'
68
几何构型保持不变
Suzuki偶联反应
• 是芳基或烯基硼化合物在钯催化剂促进下与芳 基卤或烯基卤的交叉偶联反应。 • 是连接芳基-芳基、芳基-烯基、烯基-烯基的 重要方法。
R X NaX 2R R R
35
R Na
RX + 2Na
RNa + NaX
RNa + RX
R－R + NaX
当两个烃基不同时，可生成三种不同的烷 烃混合物，分离困难。 不适合制备碳原子为单数的烃
36
CH2I
2Na -2NaI
CH2CH2
37
Wurtz－Fitting反应
(乌兹—费蒂希反应)
投料：ArX、RX、Na
ArX + 2Na ArNa + RX
ArNa + NaX
Ar－R + NaX
可得正烷基苯
副产物为R-R，但易分离
38
Br
2Na + CH3(CH2)3Br 干醚，20℃
CH2(CH2)2CH3
（62％～72％）
39
④有机铜锂试剂
有机铜化合物的优越性能
有机锌试剂的反应活性比有机镁、有机锂试剂 的低，可以制备含多种官能团的有机锌试剂，而无 需进行官能团的保护。
55
ZnCl +
OMe
Ni0或Pd0
OMe
I
Negishi(根岸耦合)反应
56
NHBoc
Ⅰ COOBn
Zn,THF
NHBoc
ⅠZn
COOBn
O= Pd0
超声波,35℃
Ⅰ
O=
NHBoc
COOBn
Ar—Li + XCH2—R
合成：CH2=CHCH2—R
CH2=CHLi + XCH2—R
33
③ Wurtz反应
(乌兹反应)
是 RX 在金属钠存在下起的反应
34
RX + 2Na
强亲核试剂
RNa + NaX
碳链增长一倍 RNa + RX
R－R + NaX
2 R R X S N R R X 反应历程：
H
n-C8H17 C=C H
(C13H27-n H
25
家蝇性诱剂
格氏试剂与活泼卤代烃反应的收率较好
H2C=CHCH2Br + CH3CH2MgBr CH3CH2CH2CH=CH2 + MgBr2
（94%）
26
C6H5MgBr +
Cl Cl
C 6H 5 Cl
(88%)
27
O
=
O O
MgBr +
16
1.偶联反应
• (1)有机金属化合物与卤代烃的偶联
• (2)芳卤的偶联(Ullman反应)
• (3)三烷基硼烷的偶联 • (4)重氮化合物与芳烃的偶联
• (5)羧酸盐的电解偶联（Kolbe反应）
17
(1)有机金属化合物与卤代烃的 偶联
18
有机金属化合物
δ- δ+
R—M
有机金属化合物的反应性取决于所连接的金 属：金属的正电性越大则该有机金属试剂越 活泼。
1.对各种基团反应的选择性（一些活泼基 团如羟基、羧基、酯基、氨基等都不与它反 应） 2.较高的立体选择性（它能保持其自身或 反应物原有的构型）
有机铜化合物分为
烃基铜、烃基铜配合物、二烃基铜锂
RCu RCu•L R2CuLi
40
二烃基铜锂最常用
R2CuLi
在有机溶剂中有较好的溶解性、较高的活 泼性和选择性，是有机合成中常用的有机 铜试剂。
R-K > R-Na > R-Li > R-Mg > R-Al > R-Zn > R-Cu > R-Hg
0.82 0.93 0.98 1.31 1.61 1.65 1.90 2.00
金属的电负性
19
①有机镁试剂 ②有机锂试剂 ③Wurtz反应、Wurtz－Fitting反应 ④有机铜锂试剂 ⑤有机锡试剂（Stille反应） ⑥有机锌试剂（Negishi反应）
69
CH3(CH2)5
B(O-i-Pr)2 C=C + I-Ph H H
Pd(PPh3)4 NaOEt
CH3(CH2)5
C=C
Ph
H
H
70
（4）重氮化合物与芳烃的偶联
芳香重氮盐在碱性条件下与其它芳香族 化合物偶联生成联苯或联苯衍生物 (Gomberg-Bachmann 反应 )
(冈伯格—巴赫曼反应)
71
反应通式：
ArN2+X－ + Ar'H + NaOH
Ar－Ar' + N2 + NaX + H2O 二芳基化合物
72
73
分子内的重氮盐发生分子内偶联，是 合成多环化合物的良好方法。
O=
KOAc , 25℃ Freon 113 , 18-冠-6
O=
74
(5)羧酸盐的电解偶联
(Kolbe反应)
30
RX + 2Li
干燥、无氧 乙醚、0℃以下
R-Li + LiX Ph-Li + C4H9Br
Ph-Br + C4H9Li
31
CH2Li
C2H5
+ Br―CH―CH3
C2H5 CH2―CH―CH3
有机锂化合物与卤代烃的反应比格氏试剂剧烈
32
取代的芳基和烯基化合物可以这样切割分子 来合成：
合成：Ar—CH2—R
I
O
O O
H 3O
O
=
O
O H
O O
(80%)
=
28
② 有机锂试剂
与有机镁化合物有着相似的反应性能
凡是有机镁化合物能够发生的反应，它都 能发生。
有机锂试剂更活泼
亲核性比格氏试剂强，大体积的烷基锂可 与有很大空间位阻、活性较小的化合物发生亲 核反应。
LiC6H5
29
强亲核性 强碱性
常用的有机锂试剂如：正丁基锂、仲丁基锂、 叔丁基锂、甲基锂等均已实现了工业化生产。
1. 碳－碳单键的形成
碳链增长 碳链缩短
2. 碳－碳重键的形成
消除反应 偶联反应 加成反应 缩合反应
12
3. 碳环的形成
环丙烷化反应 环加成反应 分子内缩合反应 分子内取代反应
13
第一节
碳—碳单键的形成
碳链增长
碳链缩短
15
一、碳链增长的反应
1. 偶联反应 2. 加成反应 3. 缩合反应 4. 取代反应 5. 还原反应
23
对于不活泼的卤代芳烃：偶联反应需过渡金属催化
CN
Clቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
+ PhMgBr
CN
MnCl2 , THF 0℃ , 30min
Ph
Br
Br
Pd(PPh3)4 + CH3MgCl Et2O , 回流
CH3 Br
24
n-C8H17 C=C H
(CH2)7CH2Br
C5H11MgBr CuCN/LiCl (cat.) THF，0~5℃
63
（3）三烷基硼烷的偶联
B2H6 + R-CH=CH2 RCH2CH2BH2
…….
(RCH2CH2)3B
三烷基硼烷用碱性硝酸银处理，则烷 基发生偶联，反应条件温和，是形成 碳－碳键的有效方法。
64
CH3(CH2)3CH=CH2 + [ CH3(CH2)5－]3B
AgNO3 , NaOH
CH3(CH2)5－(CH2)5CH3
正十二烷（70%）
①NaBH4 , BF3 ②AgNO3 , NaOH
提供了一种由烯烃合成饱和二聚体的方法
65
混合型偶联
B2H6 B－H
CH3(CH2)3CH=CH2
（过量）
CH3(CH2)3CH=CH2
AgNO3 , NaOH
CH3(CH2)5
－(CH2)5CH3
(45%)
66
P176
OMe
(CH3)2CuL i
H
H
CH3
双键构型保持不变
48
⑤有机锡试剂
SnCl4 + 4 MeMgBr
Me4Sn +4MgBrCl
49
Stille反应
Y + Me4Sn Br
过渡金属钯催化
Y
Pd
Me
50
Stille反应通式
RX R Sn( R ) 3 R R ( R ) 3 SnX
4
• 目前，有机化学反应已超过3000个，其中 广泛用于有机合成的有两百多个。
–碳骨架的构建 –官能团的引入、转换与保护 –不对称合成
5
第六章
碳骨架的构建
6
有机化合物的合成包括
分子骨架的形成 官能团的转换
1.分子骨架的形成是有机合成的核心
官能团虽然决定化合物的性质，但它是 附着在分子骨架上的，没有骨架，官能团 也就没有归宿。
Br
1.Mg 2.B2H6 AgNO3 OH-
OMe
OMe
67
Suzuki偶联反应
R
C=C
H + BX2
R'
C=C
H Y R
C=C
Pd(PPh3)4
H
H
X=OH,OR,R Y=Br,I
H
H
C=C
H
H
R'
68
几何构型保持不变
Suzuki偶联反应
• 是芳基或烯基硼化合物在钯催化剂促进下与芳 基卤或烯基卤的交叉偶联反应。 • 是连接芳基-芳基、芳基-烯基、烯基-烯基的 重要方法。
R X NaX 2R R R
35
R Na
RX + 2Na
RNa + NaX
RNa + RX
R－R + NaX
当两个烃基不同时，可生成三种不同的烷 烃混合物，分离困难。 不适合制备碳原子为单数的烃
36
CH2I
2Na -2NaI
CH2CH2
37
Wurtz－Fitting反应
(乌兹—费蒂希反应)
投料：ArX、RX、Na
ArX + 2Na ArNa + RX
ArNa + NaX
Ar－R + NaX
可得正烷基苯
副产物为R-R，但易分离
38
Br
2Na + CH3(CH2)3Br 干醚，20℃
CH2(CH2)2CH3
（62％～72％）
39
④有机铜锂试剂
有机铜化合物的优越性能
有机锌试剂的反应活性比有机镁、有机锂试剂 的低，可以制备含多种官能团的有机锌试剂，而无 需进行官能团的保护。
55
ZnCl +
OMe
Ni0或Pd0
OMe
I
Negishi(根岸耦合)反应
56
NHBoc
Ⅰ COOBn
Zn,THF
NHBoc
ⅠZn
COOBn
O= Pd0
超声波,35℃
Ⅰ
O=
NHBoc
COOBn
Ar—Li + XCH2—R
合成：CH2=CHCH2—R
CH2=CHLi + XCH2—R
33
③ Wurtz反应
(乌兹反应)
是 RX 在金属钠存在下起的反应
34
RX + 2Na
强亲核试剂
RNa + NaX
碳链增长一倍 RNa + RX
R－R + NaX
2 R R X S N R R X 反应历程：
H
n-C8H17 C=C H
(C13H27-n H
25
家蝇性诱剂
格氏试剂与活泼卤代烃反应的收率较好
H2C=CHCH2Br + CH3CH2MgBr CH3CH2CH2CH=CH2 + MgBr2
（94%）
26
C6H5MgBr +
Cl Cl
C 6H 5 Cl
(88%)
27
O
=
O O
MgBr +
16
1.偶联反应
• (1)有机金属化合物与卤代烃的偶联
• (2)芳卤的偶联(Ullman反应)
• (3)三烷基硼烷的偶联 • (4)重氮化合物与芳烃的偶联
• (5)羧酸盐的电解偶联（Kolbe反应）
17
(1)有机金属化合物与卤代烃的 偶联
18
有机金属化合物
δ- δ+
R—M
有机金属化合物的反应性取决于所连接的金 属：金属的正电性越大则该有机金属试剂越 活泼。
1.对各种基团反应的选择性（一些活泼基 团如羟基、羧基、酯基、氨基等都不与它反 应） 2.较高的立体选择性（它能保持其自身或 反应物原有的构型）
有机铜化合物分为
烃基铜、烃基铜配合物、二烃基铜锂
RCu RCu•L R2CuLi
40
二烃基铜锂最常用
R2CuLi
在有机溶剂中有较好的溶解性、较高的活 泼性和选择性，是有机合成中常用的有机 铜试剂。
R-K > R-Na > R-Li > R-Mg > R-Al > R-Zn > R-Cu > R-Hg
0.82 0.93 0.98 1.31 1.61 1.65 1.90 2.00
金属的电负性
19
①有机镁试剂 ②有机锂试剂 ③Wurtz反应、Wurtz－Fitting反应 ④有机铜锂试剂 ⑤有机锡试剂（Stille反应） ⑥有机锌试剂（Negishi反应）
69
CH3(CH2)5
B(O-i-Pr)2 C=C + I-Ph H H
Pd(PPh3)4 NaOEt
CH3(CH2)5
C=C
Ph
H
H
70
（4）重氮化合物与芳烃的偶联
芳香重氮盐在碱性条件下与其它芳香族 化合物偶联生成联苯或联苯衍生物 (Gomberg-Bachmann 反应 )
(冈伯格—巴赫曼反应)
71
反应通式：
ArN2+X－ + Ar'H + NaOH
Ar－Ar' + N2 + NaX + H2O 二芳基化合物
72
73
分子内的重氮盐发生分子内偶联，是 合成多环化合物的良好方法。
O=
KOAc , 25℃ Freon 113 , 18-冠-6
O=
74
(5)羧酸盐的电解偶联
(Kolbe反应)
30
RX + 2Li
干燥、无氧 乙醚、0℃以下
R-Li + LiX Ph-Li + C4H9Br
Ph-Br + C4H9Li
31
CH2Li
C2H5
+ Br―CH―CH3
C2H5 CH2―CH―CH3
有机锂化合物与卤代烃的反应比格氏试剂剧烈
32
取代的芳基和烯基化合物可以这样切割分子 来合成：
合成：Ar—CH2—R
I
O
O O
H 3O
O
=
O
O H
O O
(80%)
=
28
② 有机锂试剂
与有机镁化合物有着相似的反应性能
凡是有机镁化合物能够发生的反应，它都 能发生。
有机锂试剂更活泼
亲核性比格氏试剂强，大体积的烷基锂可 与有很大空间位阻、活性较小的化合物发生亲 核反应。
LiC6H5
29
强亲核性 强碱性
常用的有机锂试剂如：正丁基锂、仲丁基锂、 叔丁基锂、甲基锂等均已实现了工业化生产。