第二章 (1)有机合成的基础知识和基本反应

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Benzil-Benzilic acid重排-制备二芳基乙醇酸
O Ph Ph O NaOH EtOH Ph Ph COONa OH H+ Ph Ph COOH OH
历程：
若结构不对称，第一步 亲核加成氢氧根离子进 攻电正性较高的羰基碳
原料二苯乙二酮如何得到？
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安息香的辅酶合成：
CHO VB 1 O OH C CH
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④ 使用任何无机试剂，不必写其制法。如NaOH、HCl 等。
⑤ 常用的简单有机化合物，如甲醛、丙酮、醋酸等，若没
有表明要制备时，都不必写其制法。
⑥ 为节省时间和篇幅，两步以上的简单反应可合在一个箭 号上写出，但必须标明各步进行的先后次序①②③等。
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例 用格式试剂制备仲醇 常规写法：
R CH R' OH
要枢纽）
缩合反应 醛被氧化成羧 酸的衍生物
含氮化合物
醛酮
还原成醇
3、键结的方式和键的极性（如何切断找到合成子）
碳 -碳 碳-官能团 碳骨架的建立 碳与官能团的结合
3
4、对等性、合成子（后续章节介绍）-分子的拆开
5、氧化态（氧化还原反应）
原子的相对氧化态随所连接原子或基团的不同而不同 C=-4：CH4
H OH
γ
β α
β γ
互变异构
O O H
γ
1
5
OH
4 1
3
2
H
1γ 2β
3α
[3，3]σ迁移
γ β
2
H
3
H
α
H[1，5]σ迁移
H
β α
OH
γ
α
β
Fries(弗里斯)重排-合成酚酮
酚酯与路易斯酸一起加热，可发生酰基重排生成邻羟基 和对羟基芳酮的衍生物。该重排反应称为弗里斯重排。 （酚的芳环上带有间位定位基的酯不能发生此重排）能够 反应式：
O
R X
镁粉，乙醚
R MgX
R' C
H
R R' CH OMgX
H3O+ 简化写法：
R R' CH OH
R X
①干醚/镁粉
+ ②R’CHO③ H3O
R CH R' OH
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注意!! 不能写成：
R X
干醚/镁粉， R’CHO， H3O +
R CH R' OH
（7）若反应得到几种异构体，要写明分离异构体
CO 2H
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两条路线比较，显然b优越于a。
合成
o
+
HCN
CN OH
CH3OH,H2SO4,
△
CO 2CH3
小结：
首先，从目标分子的结构入手，只要回推的合理，就可以设计 出切实可行的合成路线，而且往往不止一条； 其次，掌握“逆合成法”，培养回推能力，其重点要防在反应 前后分子结构的变化上。
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四、书写合成路线的方法
*8 环加成反应；
*9 烯烃的羰基化反应。
9
*4 各类缩合反应
重要的缩合反应包括： 羟醛缩合； Claisen 酯缩合反应； 环化酯缩合反应（Dieckmann W缩合）； Mannich 反应； Darzens 反应； Reformatsky 反应； Benzoin 缩合反应（安息香缩合反应）； Perkin 反应； Knoevenagel 反应； Wittig 反应； Michael 加成反应； Robinson 增环反应
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起始物：SM（starting materials)
目标分子：TM（target molecule）
SM TM
前进，复杂化
TM
后退，简单化
SM
逆合成法要求：
（1）每步都有合理、合适的反应机理和合成方法； （2）合成最大程度简化；
（3）有价廉易得的原料。
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二、逆合成法的应用
逆合成法是采用“结构分析”的“逻辑推理法”，能够在回推的过 程中，将结构复杂的“目标分子”，逐步化简。或者说，推导设计 的过程，也就是“化繁为简”的过程。 例1：试用逆合成法设计乙酰乙酸乙酯的合成路线。
O OH C CH
O O Cu(OAc)2 NH4NO3 C C
二苯乙二酮
二苯乙二酮又名为联苯酰、联苯甲酰，是合成药物苯妥英 钠的中间体，我国300吨/年左右。二苯乙二酮具有α-二酮的 性质。能吸收紫外光。用做紫外线固化树脂的光感剂、印 刷油墨组分、有机合成试剂，用以制取杀虫剂等。 14
Claisen（克莱森） 重排
O
+
CH2
N
+
... （羰基加成） N.
O
N
△
OCH2
+
CH2 N
N2
（亲核重排）
O
O
CH2N2
过量
+ N2
环辛酮
O
主要产物60%
6 少量不稳定
(4) 骨架与官能团均变 在复杂分子的合成中，常常在变化碳骨架的同时， 把官能团也变化成所需要者。 当然，骨架的变化不一定都是大小的变化。有时 仅仅是结构形状的变化就可以达到目的。
（3） 碳架的重组
碳架重组的反应是各种重排反应，包括： *1 Wegner-Meerwein 重排； *2 片呐醇 (Pinacol) 重排； *3 异丙苯氧化重排； *4 Bechmann 重排（贝克曼重排）； *5 Favosky 重排； *6 Baeyer-Villiger 氧化重排； *7 Hofmann 重排; *8 联苯胺重排; *9 Benzil-Benzilic acid重排（二苯乙二酮-二苯乙醇酸重排）; *10 Claisen 重排; *11 Fries 重排; *12 Cope 重排。
KOH醇溶液 170℃ 共轭烯
非共轭烯
O C OH
稀 NaOH溶液 回流
O C OH
非共轭丁烯酸
共轭丁烯酸
反应的结果，官能团的位置发生了变化，而骨架的大小和官 能团的类型都无变化。 5
(2) 骨架不变，仅官能团变
CH3
CO 2H
KMnO 4/H+
CO 2H
Br2,[Fe]
Br
(3) 骨架变而官能团不变 重氮甲烷与羰基反应，得到环扩大的产物。
定义：烯丙基芳基醚在高温（200℃）重排为邻烯丙基酚或对 烯丙基酚，称为Claisen重排 反应式为：
OCH2 CH CH2 α β γ 200℃
OH CH2 CH CH2 γ β α
OH
200℃
γ α β CH2 CH CH2
反应机理：
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1α 1
α
2β
O
2 3
O
β γ
[3，3]σ迁移
α
O
H
3γ
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+
CO 2CH3
COOH
HOCH3
CO 2CH 3
a
β-羟基酸
HO CO 2H
脱水
脱水 b
不饱和酯
COOH α-羟基酸 OH
△ H3O +
水解 β-羟基酯
HO CO 3;
CO 2C2H5 Br
CN OH
Reformatsky反应
H
H+ /EtOH
CO 2H Br
O
+ HCN
C=-3：CH3-CH3
C=-2：CH2=CH2；CH3OH C=-1：CH=CH C=0： CH2=O；CH2Cl2 C=+1：CO
C=+2：HCO2H
4
6、反应的种类
有机分子是由碳骨架和官能团两部分组成的。根据分子骨架和 官能团的变与不变，可分为四种类型。 (1) 碳骨架和官能团的类型都无变化
第二章 有机合成的基础知识和基本反应
第一部分
有机合成的基础知识
1
1.1
有机合成的要点
1、以周期表为依据（合适的新试剂）
*古老基本元素：C、H、O、N和卤素 *以非金属为中心的有机化合物：硼、硅、硫、磷、砷 *氟有机化学
*有机金属化合物 现代有机合成化学已经扩充到周期表中所有元素
2
2、以羰基化合物为中心（醛酮及其衍生物为合成的重
一合成反应时，他们之间会相互干扰。这时，须将某个官能团 置换或消去，等这步反应完后再设法恢复。
O
例1
O
PhSeBr, H2O H
CH2CO2CH2CH3
H
CH2CO2CH2CH3
O O C 2H5
Claisen缩合
CH3 C CH2 C O
O 2 CH3C OC 2H5
CH3
酯化反应
O C OH
氧化反应
CH3CHO
氧化反应
CH3CH2OH
CH2 CH2
或农副产品
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合成：将推导的过程反串起来，加上充分条件。
CH2 CH2
KMnO 4/H
+
① H2SO 4
H3O +
CH3CH2OH
1.3 有机合成路线设计的基本方法 * 逆合成法
* 分子简化法
* 官能团置换或消去法 * 分子拆解法
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1.3.1 逆合成法
“逆合成法”是有机合成路线设计最简单、最基本的方法。 一、何谓“逆合成法”？
与合成路线方向相反的方法，或叫做倒推的合成法，也叫反向合成。 从产物开始，由后倒推，逐步回复，直至推出适当的原料。
1.原理上的推导
从目标分子出发，分析其结构，逐步化繁为简、反推路线， 去追溯最终所需要的原料——符合易得、价廉的条件。 2.确定实用的路线 将上法推导出的各种可能的路线进行比较和试用， 确定较好的合成路线。