基础有机化学人名反应(22页).doc

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1、-第 1 页-第 2 页基础有机化学人名反应基础有机化学人名反应第四章狄尔斯狄尔斯阿尔德反应（阿尔德反应（DielsDielsAlderAlder reactionreaction）（）（140140）1921 年，狄尔斯和其研究生巴克（Back）研究偶氮二羧酸二乙酯（半个世纪后因光延反应而在有机合成中大放光芒的试剂）与胺发生的酯变胺的反应，当他们用 2-萘胺做反应的时候，根据元素分析，得到的产物是一个加成物而不是期待的取代物。狄尔斯敏锐地意识到这个反应与十几年前阿尔布莱希特做过的古怪反应的共同之处。这使他开始以为产物是类似阿尔布莱希特提出的双键加成产物。狄尔斯很自然地仿造阿尔布莱希特用环戊二

2、烯替代萘胺与偶氮二羧酸乙酯作用，结果又得到第三种加成物。通过计量加氢实验，狄尔斯发现加成物中只含有一个双键。如果产物的结构是如阿尔布莱希特提出的，那么势必要有两个双键才对。这个现象深深地吸引了狄尔斯，他与另一个研究生阿尔德一起提出了正确的双烯加成物的结构。1928 年他们将结果发表。这标志着狄尔斯-阿德尔反应的正式发现。他们也因此获得 1950 年的诺贝尔化学奖。含有一个活泼的双键或叁键的化合物(亲双烯体)与共轭二烯类化合物(双烯体)发生 1,4-加成，生成六员环状化合物：这个反应极易进行并且反应速度快，应用范围极广泛，是合成环状化合物的一个非常重要的方法。-第 3 页带有吸电子取代基的亲双烯

3、体和带有给电子取代基的双烯体对反应有利。常用的亲双烯体有：下列基团也能作为亲双烯体发生反应：常用的双烯体有：a.反应机理这是一个协同反应，反应时，双烯体和亲双烯体彼此靠近，互相作用，形成一个环状过渡态，然后逐渐转化为产物分子：反应是按顺式加成方式进行的，反应物原来的构型关系仍保留在环加成产物中。例如：正常的 Diels-Alder 反应主要是由双烯体的 HOMO(最高已占轨道)与亲双烯体的 LUMO(最低未占轨道)发生作用。反应过程中，电子从双烯体的 HOMO“流入”亲双烯体的 LUMO。也有由双烯体的 LUMO 与亲双烯体的 HOMO 作用发生反应的。b.反应实例-第 4 页本反应具有很强的

4、区域选择性，当双烯体与亲双烯体上均有取代基时，主要生成两个取代基处于邻位或对位的产物：当双烯体上有给电子取代基、亲双烯体上有不饱和基团如：第五章1.1.傅克反应（傅克反应（FriedelFriedelCraftsCrafts reactionreaction）(159)(159)芳烃在 Lewis 酸（无水氯化铝、氯化锌、三氯化铁、三氟化硼 等）存在下发生的酰基化和烷基化反应。Friedel-Crafts反应常用的催化剂有AlCl3、FeCl3、H2SO4 等，目前，对 Friedel-Crafts 反应已经开发出多种新型催化剂，如三氟甲磺酸盐、杂多酸、离子交换树脂等。1、酰基化反应：在无水氯

5、化铝存在下，苯与酰氯或酸酐反应生成芳基酮。2、烷基化反应：在无水氯化铝或无水三氯化铁存在下，苯与卤代烷反应生成烷基苯。卤代烃反应的活泼性顺序为：RF RCl RBr RI;当烃基超过 3 个碳原子时，反应过程中易发生重排。a.反应机理首先是卤代烃、醇或烯烃与催化剂如三氯化铝作用形成碳正离子：所形成的碳正离子可能发生重排，得到较稳定的碳正离子：碳正离子作为亲电试剂进攻芳环形成中间体络合物，然后失去一个质子得到发生亲电取代产物：b.反应实例2.2.伯奇还原反应（伯奇还原反应（BirchBirch reductionreduction reactionreaction）（）（185185）-第 5

6、页Birch 还原是指用钠和醇在液氨中将芳香环还原成 1,4-环己二烯的有机还原反应，在 1944 年由澳大利亚化学家 Arthur John Birch(1915-1995)发表。可用锂或钾替代反应中的钠，使用的醇通常为甲醇或叔丁醇。a.反应机理首先是钠和液氮作用生成溶剂化点子，然后苯环得到一个点子生成自由基负离子（），这时苯环的 电子体系中有 7 个点子，加到苯环上的那个电子处于苯环分子轨道上的反键轨道上，自由基负离子仍是个环状共轭体系，（）表示的是部分共振式。（）不稳定而被质子化，随即从乙醇中夺取一个质子生成环己二烯基（）。（）再取得一个溶剂化电子转变成环己二烯基负离子（），（）是一个强

7、碱，迅速再从乙醇中夺取一个电子生成 1,4-环己二烯。-第 6 页环己二烯基负离子（）在共轭链的中间碳原子上质子化比在末端碳原子上质子化快，原因尚不清楚，b.反应实例第七章1.1.威廉姆逊威廉姆逊合成法合成法 WilliamsonWilliamson reactionreaction（240240）卤代烃与醇钠在无水条件下反应生成醚:如果使用酚类反应,则可以在氢氧化钠水溶液中进行:卤代烃一般选用较为活泼的伯卤代烃(一级卤代烃)、仲卤代烃(二级卤代烃)以及烯丙型、苄基型卤代烃，也可用硫酸酯或磺酸酯。本法既可以合成对称醚，也可以合成不对称醚.a.反应机理反应一般是按 SN2 机理进行的：b.反应实

8、例2.2.科里科里-豪斯合成豪斯合成 CoreyCoreyHouseHouse reactionreaction-第 7 页二烃基铜锂（吉尔曼试剂）与卤代烃反应，偶联为烷烃。这个反应是有机合成中的常用反应。反应的名称来源于对反应研究做出较大贡献的四位美国化学家：哈佛大学的 E.J.Corey、约翰霍普金斯大学的Gary H.Posner、麻省理工学院的 George Whitesides 以及佐治亚理工学院的Herbert O.House。反应机理：反应一般分为三步进行。首先是用金属锂在醚中处理卤代烃（R-X），将其转变为烃基锂化合物（R-Li）。此处的卤代烃可以是一级、二级或三级卤代烃。第二

9、步是用碘化亚铜（CuI）处理上述烃基锂化合物，得到反应中用到的试剂二烷基铜锂（R2CuLi）。二烷基铜锂试剂最早是由美国化学家亨利吉尔曼（Henry Gilman）制得的，故通常称为吉尔曼试剂。最后用二烷基铜锂与另一分子卤代烃（R-X）进行反应，偶联生成含新生成的碳碳键的产物（R-R）。若第二分子卤代烃与第一分子卤代烃不同（R R），那么该反应可以视为一种交叉偶联反应。第二分子卤代烃为甲基卤、苄卤、伯卤代烃和环状仲卤代烃时反应进行得较为顺利。3.3.乌尔曼反应乌尔曼反应 UllmannUllmann reactionreaction卤代芳香族化合物与 Cu 共热生成联芳类化合物的反应称乌尔曼反

10、应（Ullmann）。这个反应是德国化学家 Fritz Ullmann 在 1901 年发现的，是形成芳-芳键的最重要的方法之一。如果不同的卤代芳烃之间发生这个反应则理论上有四种新的联芳类产物，所以在合成上一般都只采用相同的卤代芳烃来实现这个反应。经典的 Ullmann 反应一般需要剧烈的条件（高于 200 C），过量的 Cu 粉催化。伴随着金属有机化学的发展，Ullmann 反应的条件和适用范围得到了扩-第 8 页展。比如，除了最常用的碘代芳烃，溴代芳烃、氯代芳烃也可用于反应。催化剂除了 Cu 外，Ni 催化的偶联也有报道。这个反应的应用范围广泛，可用来合成许多对称和不对称的联苯类化合物。芳

11、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，邻硝基碘苯是参与 Ullmann 反应中最活泼的试剂之一。a.反应机理本反应的机理还不肯定，可能的机理如下：另一种观点认为反应的第二步是有机铜化合物之间发生偶联：b.反应实例当用两种不同结构的卤代芳烃混合加热时，则有三种可能产物生成，但常常只得到其中一种。例如，2,4,6-三硝基氯苯与碘苯作用时主要得到 2,4,6-三硝基联苯：第九章第九章科尔伯施密特反应科尔伯施密特反应 Kolbe-SchmittKolbe-Schmitt reactionreaction酚钠和二氧化碳在加压下于 125150 C 反应，生

12、成邻羟基苯甲酸，同时有少量对羟基苯甲酸生成：反应产物与酚盐的种类及反应温度有关，一般来讲，使用钠盐及在较低的温度下反应主要得到邻位产物，而用钾盐及在较高温度下反应则主要得对位产物：邻位异构体在钾盐及较高温度下加热也能转变为对位异构体：-第 9 页a.反应机理反应机理目前还不太清楚。b.反应实例11.3.2Oppenauer 氧化1 说明沃氏氧化反应（Oppenauer 氧化），也译作欧芬脑尔氧化，是伯醇、仲醇在叔丁醇铝或异丙醇铝和丙酮作用下，氧化成为相应的酮，而丙酮则还原为异丙醇。这个反应相当于 Meerwein-Ponndorf 反应的逆向反应。2 反应机理3 实例11.3.3Rosenmu

13、nd 还原1 说明罗森蒙德还原反应 Rosenmund reduction reaction罗森蒙德还原反应是催化氢化还原反应，指在催化剂作用下，氢气将酰氯还原为醛的反应，反应中使用的催化剂称为罗森蒙德催化剂（Rosenmundcatalyst），是附着在硫酸钡（BaSO）上的钯粉并加入中毒剂（2,6-二甲基吡-第 10 页啶、喹啉-硫等）制成。罗森蒙德反应可制备几乎所有醛类，反应需较高温度，常在煮沸二甲苯中进行。氯用受过硫喹啉毒化的钯催化剂进行催化还原，生成相应的醛：反应物分子中存在硝基、卤素、酯基等基团时，不受影响。2 实例11.3.4Gattermann-Koch 反应1 说明加特曼-科

14、赫反应 Gattermann-Koch reaction加特曼-科赫反应属于傅-克酰基化反应（Friedel-Crafts acylation）的一种，指芳环与一氧化碳和氯化氢作用形成芳香醛的反应，该反应需使用氯化铜和氯化铝催化或在 1025MPa 由氯化铝催化进行，在有机合成上有一定应用。2 机理3 实例11.6.2一 Reformatsky 反应1 说明雷福马茨基反应(瑞弗尔马斯基反应)Reformatsky reaction，是在锌（Zn）的参与下，-溴代酸酯与醛、酮加成，在惰性溶剂中反应,经水解后生成-羟-第 11 页基酸酯的加碳反应。在操作中，通常将锌粉直接加入反应物中引发反应，产物

15、在酸性条件下水解即可。2 机理首先是 a-卤代酸酯和锌反应生成中间体有机锌试剂，然后有机锌试剂与醛酮的羰基进行加成，再水解：3 实例二 Wittig 反应1 说明Wittig 反应(叶立德反应、维蒂希反应)。Wittig 试剂与醛、酮的羰基发生亲核加成反应，形成烯烃：2 机理3 实例11.6.3一 Claisen-Schmidt 反应1 说明克莱森反应是 一个无氢原子的醛与一个带有氢原子的脂肪族醛或酮在稀氢氧化钠水溶液或醇溶液存在下发生缩合反应,并失水得到不饱和醛或酮:-第 12 页2 机理3 实例二 Perkin 反应1 说明Perkin 反应,又称普尔金反应，由 William Henry

16、 Perkin 发展的，由不含有-H 的芳香醛（如苯甲醛）在强碱弱酸盐（如碳酸钾、醋酸钾等）的催化下，与含有-H 的酸酐（如乙酸酐、丙酸酐等）所发生的缩合反应，并生成,-不饱和羧酸盐，后者经酸性水解即可得到,-不饱和羧酸。2 机理三 Mannich 反应1 说明曼尼希反应（Mannich 反应，简称曼氏反应），也称作胺甲基化反应，是含有活泼氢的醛、酮与甲醛及胺(伯胺、仲胺或氨)反应，结果一个活泼氢被胺甲基取代，生成-氨基（羰基）化合物的有机化学反应。反应的产物-氨基（羰基）化合物称为“曼尼希碱”（Mannich 碱），简称曼氏碱。一般醛亚胺与-亚甲基羰基化合物的反应也被看做曼尼希反应。2 机理

17、3 实例11.6.4-第 13 页一 Meerwein-Ponndorf 反应1 说明醛或酮与异丙醇铝在异丙醇溶液中加热，还原成相应的醇，而异丙醇则氧化为丙酮，将生成的丙酮由平衡物中慢慢蒸出来，使反应朝产物方向进行。这个反应相当于 Oppenauer 氧化（沃氏氧化反应，奥本奥尔反应）的逆向反应。2 机理3 实例二 Clemmensen 还原1 说明在酸性条件下浓盐酸，用锌汞齐或锌粉还原醛类或酮类分子中的羰基被锌汞齐和还原为亚甲基。常用于芳香脂肪酮的还原。此法只适用于对酸稳定的化合物。对酸不稳定而对碱稳定的化合物可用 Wolff-Kishner-黄鸣龙反应还原。2 特点本反应的反应机理较复杂，

18、目前尚不很清楚。特点：（1）底物分子中有羧酸、酯、酰胺等羰基存在时，可不受影响（2）-酮酸及其酯类只能将酮基还原成羟基，而对-或-酮酸及其酯类则可将酮基还原为亚甲基-第 14 页（3）还原不饱和酮时，分子中的孤立双键可不受影响；与羰基共轭的双键被还原；而与酯羰基共轭的双键，则仅仅双键被还原。3 实例三 Wolff-Kishner-黄鸣龙 反应1 说明醛类或酮类在碱性条件下与肼作用，羰基被还原为亚甲基。原来 Wolff-Kishner 的方法是将醛或酮与肼和金属钠或钾在高温(约 200 C)下加热反应，需要在封管或高压釜中进行，操作不方便。黄鸣龙改进不用封管而在高沸点溶剂如一缩二乙二醇(二甘醇，

19、b.p.245 C)中，用氢氧化钠或氢氧化钾代替金属钠反应。对碱敏感的化合物不适合用此法还原，可用 Clemmensen 还原。2 机理3 实例四 Cannizzaro 反应1 说明2 机理3 实例12.6.4Kolbe 合成反应-第 15 页1 说明脂肪酸钠盐或钾盐的浓溶液电解时发生脱羧，同时两个烃基相互偶联生成烃类：如果使用两种不同脂肪酸的盐进行电解，则得到混合物：2 机理3 实例12.6.6Hell-Volhard-Zelinsky 反应1 说明羧酸在催化量的三卤化磷或红磷作用下，能与卤素发生卤代反应生成卤代酸：本反应也可以用酰卤作催化剂。2 机理3 实例13.4.4-第 16 页Bou

20、veault-Blanc 还原1 说明2 机理3 实例13.4.6Hofmann 重排(降解)1 说明酰胺用溴(或氯)在碱性条件下处理转变为少一个碳原子的伯胺:2 机理3 实例14.2.1Claisen 酯缩合反应1 说明2 机理3 实例14.4Knoevenagel 反应-第 17 页1 说明含活泼亚甲基的化合物与醛或酮在弱碱性催化剂(氨、伯胺、仲胺、吡啶等有机碱)存在下缩合得到不饱和化合物。2 机理3 实例14.5Michael 加成反应1 说明一个亲电的共轭体系和一个亲核的碳负离子进行共轭加成，称为 Micheal 加成：2 机理3 实例15.2.3Gabriel 合成法1 说明邻苯二甲

21、酰亚胺与氢氧化钾的乙醇溶液作用转变为邻苯二甲酰亚胺盐，此盐和卤代烷反应生成 N-烷基邻苯二甲酰亚胺，然后在酸性或碱性条件下水解得到一级胺和邻苯二甲酸，这是制备纯净的一级胺的一种方法。-第 18 页有些情况下水解很困难，可以用肼解来代替：2 机理邻苯二甲酰亚胺盐和卤代烷的反应是亲核取代反应，取代反应产物的水解过程与酰胺的水解相似。3 实例15.2.6Hinsberg 反应1 说明伯胺、仲胺分别与对甲苯磺酰氯作用生成相应的对甲苯磺酰胺沉淀，其中伯胺生成的沉淀能溶于碱(如氢氧化钠)溶液，仲胺生成的沉淀则不溶，叔胺与对甲苯磺酰氯不反应。此反应可用于伯仲叔胺的分离与鉴定。15.3.2一 Sandmeye

22、r 反应1 说明重氮盐用氯化亚铜或溴化亚铜处理，得到氯代或溴代芳烃：这个反应也可以用新制的铜粉和 HCl 或 HBr 来实现(Gattermann 反应)。2 机理-第 19 页3 实例二 Gattermann 反应1 说明重氮盐用新制的铜粉代替亚铜盐(见 Sandmeyer 反应)作催化剂，与浓盐酸或氢溴酸发生置换反应得到氯代或溴代芳烃：本法优点是操作比较简单，反应可在较低温度下进行，缺点是其产率一般较 Sandmeyer 反应低。2 机理见 Sandmeyer 反应3 实例三 Schiemann 反应1 说明芳香重氮盐和氟硼酸反应，生成溶解度较小的氟硼酸重氮盐，后者加热分解生成氟代芳烃：此

23、反应与 Sandmeyer 反应类似。2 机理-第 20 页本反应属于单分子芳香亲核取代反应，氟硼酸重氮盐先是分解成苯基正离子，受到氟硼酸根负离子进攻后得到氟代苯。3 实例17.2.1一 Paal-Knorr 反应1 说明1,4-二羰基化合物在无水的酸性条件下脱水，生成呋喃及其衍生物。1,4-二羰基化合物与氨或硫化物反应，可得吡咯、噻吩及其衍生物。2 机理3 实例二 FriedelCrafts 酰基化反应1 说明芳烃与酰基化试剂如酰卤、酸酐、羧酸、烯酮等在 Lewis 酸(通常用无水三氯化铝)催化下发生酰基化反应，得到芳香酮：这是制备芳香酮类最重要的方法之一，在酰基化中不发生烃基的重排。2 机

24、理3 实例-第 21 页17.2.1Cannizzaro 反应1 说明2 机理3 实例17.3.2Skraup 合成法1 说明2 机理3 实例20.1.2一 Skraup 合成法1 说明邻苯二甲酰亚胺与氢氧化钾的乙醇溶液作用转变为邻苯二甲酰亚胺盐，此盐和卤代烷反应生成 N-烷基邻苯二甲酰亚胺，然后在酸性或碱性条件下水解得到一级胺和邻苯二甲酸，这是制备纯净的一级胺的一种方法。有些情况下水解很困难，可以用肼解来代替：-第 22 页2 机理邻苯二甲酰亚胺盐和卤代烷的反应是亲核取代反应，取代反应产物的水解过程与酰胺的水解相似。3 实例二 Strecker 氨基酸合成法1 说明醛或酮用与氰化钠、氯化铵反应，生成氨基腈，经水解生成氨基酸。这是制备氨基酸的一个简便方法。2 机理3 实例