第一章卤化反应精选文档.ppt
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1、第一章卤化反应本讲稿第一页,共一百五十五页绪论绪论 本讲稿第二页,共一百五十五页一、药物合成反应课程的目的一、药物合成反应课程的目的使学生在学习有关基础课程后能系统地使学生在学习有关基础课程后能系统地掌握药物制备中重要的掌握药物制备中重要的有机合成反应和有机合成反应和合成设计原理合成设计原理,培养学生在实际药物合,培养学生在实际药物合成工作中成工作中设计设计、分析问题和解决问题分析问题和解决问题的的能力。能力。本讲稿第三页,共一百五十五页二、药物合成反应的研究对象和内容二、药物合成反应的研究对象和内容研究对象:研究对象:有机合成药物有机合成药物研究内容:研究内容:研究药物合成反应的机理、反应物
2、结构、研究药物合成反应的机理、反应物结构、反应条件与反应方向、反应产物之间的关系,反应条件与反应方向、反应产物之间的关系,反应的主要影响因素、试剂特点,应用范围反应的主要影响因素、试剂特点,应用范围与限制等;探讨药物合成反应的一般规律和与限制等;探讨药物合成反应的一般规律和特殊性质以及各基本反应之间的关系特殊性质以及各基本反应之间的关系。本讲稿第四页,共一百五十五页三、药物合成的发展趋势与新技术三、药物合成的发展趋势与新技术1.药物合成实现绿色化生产药物合成实现绿色化生产2.微生物转化应用于药物合成,许多难以用化学微生物转化应用于药物合成,许多难以用化学方法实现的反应得以顺利进行方法实现的反应
3、得以顺利进行3.半合成药物技术得到广泛的应用半合成药物技术得到广泛的应用4.利用不对称合成、区域控制和立体选择性控制利用不对称合成、区域控制和立体选择性控制等技术制备手性药物等技术制备手性药物5.药物合成技术与生物技术相结合实现仿生合成药物合成技术与生物技术相结合实现仿生合成本讲稿第五页,共一百五十五页四、药物合成反应课程教授内容四、药物合成反应课程教授内容和特点和特点第一章第一章卤化反应卤化反应第二章第二章烃化反应烃化反应第三章第三章酰化反应酰化反应第四章第四章缩合反应缩合反应第五章第五章重排反应重排反应第六章第六章氧化反应氧化反应第七章第七章还原反应还原反应第八章第八章药物合成设计原理药物
4、合成设计原理本讲稿第六页,共一百五十五页各单元反应的特点各单元反应的特点1、反应条件温和,操作简便,收率高、反应条件温和,操作简便,收率高2、反应具有较好的化学、区域和立体选择性、反应具有较好的化学、区域和立体选择性3、适应性强,适用面广,实用性好、适应性强,适用面广,实用性好4、原辅材料价廉易得,有丰富的来源、原辅材料价廉易得,有丰富的来源5、不产生公害,不污染环境、不产生公害,不污染环境本讲稿第七页,共一百五十五页五、药物合成反应的类型和试剂的五、药物合成反应的类型和试剂的分类分类(一)反应类型(一)反应类型1、按新键的形成分类、按新键的形成分类分为分为:碳碳碳键形成碳键形成碳碳卤键形成卤
5、键形成碳碳氮键形成氮键形成碳碳氧键形成等反应类型氧键形成等反应类型本讲稿第八页,共一百五十五页2、按反应机理分类分为、按反应机理分类分为:亲电取代亲电取代亲电加成亲电加成亲核取代亲核取代亲核加成亲核加成自由基等反应类型自由基等反应类型本讲稿第九页,共一百五十五页3、按引入的原子或基团的不同分为、按引入的原子或基团的不同分为:卤化卤化烃化烃化酰化酰化缩合缩合氧化氧化还原还原重排等反应类型重排等反应类型本讲稿第十页,共一百五十五页(二)反应试剂的分类(二)反应试剂的分类1 1、亲电试剂、亲电试剂 具有较高的活性能从作用物得到电子而具有较高的活性能从作用物得到电子而 形成共价键的试剂形成共价键的试剂
6、正离子如正离子如C+、Cl+、Br+、I+、NO2+等等可接收孤对电子的分子如可接收孤对电子的分子如Lewis酸酸羰基碳原子等羰基碳原子等本讲稿第十一页,共一百五十五页 2 2、亲核试剂、亲核试剂 提供电子与作用物形成共价键的试剂提供电子与作用物形成共价键的试剂负离子如负离子如Cl,OH,RO,NH2等等具有孤对电子的分子如具有孤对电子的分子如H2O,ROH,RNH2等等具有具有电子的烯键、芳烃等电子的烯键、芳烃等3 3、自由基试剂、自由基试剂 由共价键均裂所产生的带有独电子的中性基团由共价键均裂所产生的带有独电子的中性基团本讲稿第十二页,共一百五十五页六、药物合成反应课程的学习方法六、药物合
7、成反应课程的学习方法1、掌握重要药物合成反应、反应的影响因、掌握重要药物合成反应、反应的影响因素,素,如作用物和如作用物和试剂活性试剂活性,主要,主要反应条反应条件件,反应的,反应的选择性选择性等及其药物合成的应用,等及其药物合成的应用,并了解其并了解其反应机理反应机理。本讲稿第十三页,共一百五十五页2、掌握重要人名反应在药物合成中的应用、掌握重要人名反应在药物合成中的应用Delepine反应反应本讲稿第十四页,共一百五十五页3、了解一些新试剂,新反应的特点、应用、了解一些新试剂,新反应的特点、应用范围,并与类似反应进行比较范围,并与类似反应进行比较.4、课前要预习,课后要做练习、课前要预习,
8、课后要做练习5、重视药物合成实验、重视药物合成实验,提高自己的动手提高自己的动手能力能力本讲稿第十五页,共一百五十五页第一章第一章卤化反应卤化反应HalogenationReaction 本讲稿第十六页,共一百五十五页定义:定义:有机化合物分子中引入卤有机化合物分子中引入卤原子原子(X)形成形成C-X键的反应键的反应称卤化反应。称卤化反应。用途:用途:1、作为特定活性药物、作为特定活性药物本讲稿第十七页,共一百五十五页5-氟尿嘧啶氟尿嘧啶诺氟沙星诺氟沙星本讲稿第十八页,共一百五十五页甲苯磺丁脲甲苯磺丁脲t1/25.7hr氯苯磺丙脲氯苯磺丙脲t1/233hr本讲稿第十九页,共一百五十五页2 2、
9、制备药物中间体、制备药物中间体 3 3、卤原子作为保护剂、阻断剂、卤原子作为保护剂、阻断剂本讲稿第二十页,共一百五十五页卤化反应的类型卤化反应的类型1 1、卤加成反应、卤加成反应本讲稿第二十一页,共一百五十五页2、卤取代反应、卤取代反应HX(1)饱和烷烃、芳香环上的卤取代)饱和烷烃、芳香环上的卤取代本讲稿第二十二页,共一百五十五页(2)烯丙位、苄位上的卤取代)烯丙位、苄位上的卤取代(3)羰基化合物)羰基化合物-位的卤取代位的卤取代本讲稿第二十三页,共一百五十五页3、卤置换反应、卤置换反应H原子外的基团原子外的基团X醇、酚、醚、羧酸:形成卤代烃、酰卤醇、酚、醚、羧酸:形成卤代烃、酰卤本讲稿第二十
10、四页,共一百五十五页反应类型反应类型亲电加成亲电加成亲电取代亲电取代亲核取代亲核取代自由基反应自由基反应本讲稿第二十五页,共一百五十五页卤素卤素(X2):Br2、Cl2次卤酸次卤酸(HOX):HOCl、HOBrN-卤代酰胺:卤代酰胺:N-溴溴(氯氯)代乙酰胺代乙酰胺(NBA、NCA)N-溴溴(氯氯)代丁二酰亚胺代丁二酰亚胺(NBS、NCS)卤化氢卤化氢(HX):HCl、HBr常用的卤化剂:常用的卤化剂:本讲稿第二十六页,共一百五十五页第一节第一节 不饱和烃的卤加成反应不饱和烃的卤加成反应和卤素的加成反应和卤素的加成反应和次卤酸和次卤酸(酯酯)的加成反应的加成反应和和N-卤代酰胺的加成反应卤代酰
11、胺的加成反应和卤化氢的加成反应和卤化氢的加成反应和硼烷的加成反应及卤解和硼烷的加成反应及卤解本讲稿第二十七页,共一百五十五页1 1、X2对烯烃的加成对烯烃的加成一、不饱和烃和卤素的加成一、不饱和烃和卤素的加成F2Cl2Br2I2F2与不饱和烃反应太剧烈与不饱和烃反应太剧烈本讲稿第二十八页,共一百五十五页CH2=CH2+Br2BrCH2CH2Br+Cl2ClCH2CH2Cl+I2ICH2CH2I(I2太贵,需用太贵,需用I2时,用时,用NaI发生置换反应发生置换反应)本讲稿第二十九页,共一百五十五页A A、机理、机理亲电加成亲电加成(1)卤素与烯烃的亲电加成)卤素与烯烃的亲电加成(3)(4)+(
12、3)本讲稿第三十页,共一百五十五页B B、产物构型、产物构型主要为主要为对向加成对向加成产物产物双键上连有苯环双键上连有苯环(尤其是苯环上有给电子(尤其是苯环上有给电子基)时,基)时,同向加成产物增加同向加成产物增加本讲稿第三十一页,共一百五十五页X=H88%12%X=OCH363%37%本讲稿第三十二页,共一百五十五页氯氯电负性大,原子半径小,极化性小,不易电负性大,原子半径小,极化性小,不易形成桥氯正离子,形成桥氯正离子,同向加成物会增加同向加成物会增加顺式加成产物顺式加成产物不同卤素,产物构型不同不同卤素,产物构型不同本讲稿第三十三页,共一百五十五页C C、影响反应的因素、影响反应的因素
13、.烯烃的结构烯烃的结构碳碳双键上连有碳碳双键上连有给电子基给电子基,有利于有利于反应的进行反应的进行碳碳双键上连有碳碳双键上连有吸电子基吸电子基,不利于不利于反应的进行反应的进行HOOCCH=CHCOOH本讲稿第三十四页,共一百五十五页.卤素的活泼性卤素的活泼性F2Cl2Br2I2选择性:选择性:Cl2Br2本讲稿第三十五页,共一百五十五页.溶剂溶剂CH2Cl2、CHCl3、CCl4、CS2等惰性溶剂等惰性溶剂33%*21%*52%*69%*13%*8%*亲核性溶剂中,有多种产物亲核性溶剂中,有多种产物本讲稿第三十六页,共一百五十五页.催化剂催化剂路易斯酸和叔胺路易斯酸和叔胺.温度温度温度不宜
14、太高,室温或温度不宜太高,室温或0本讲稿第三十七页,共一百五十五页D、立体化学:、立体化学:取决于烯烃的结构及空间位阻取决于烯烃的结构及空间位阻外消旋体外消旋体a.无位阻的直链烯烃:对向(反式)加成无位阻的直链烯烃:对向(反式)加成本讲稿第三十八页,共一百五十五页b.有位阻的脂环烯:有位阻的脂环烯:(位阻小的一面加成)(位阻小的一面加成)本讲稿第三十九页,共一百五十五页立体化学问题(位阻)本讲稿第四十页,共一百五十五页20-25(8485%)本讲稿第四十一页,共一百五十五页、氯、溴加成产物主要为对向加成产物,是、氯、溴加成产物主要为对向加成产物,是一对外消旋体(无位阻的脂肪烯烃)一对外消旋体(
15、无位阻的脂肪烯烃)、氯加成时同向加成产物的比例增加,尤、氯加成时同向加成产物的比例增加,尤其是连有苯环,位阻较大的双键,甚至只得其是连有苯环,位阻较大的双键,甚至只得到同向加成产物到同向加成产物、空间位阻较大的环烯烃双键,通常只在位阻、空间位阻较大的环烯烃双键,通常只在位阻较小的一面加成形成单一异构体较小的一面加成形成单一异构体小结:小结:本讲稿第四十二页,共一百五十五页(2)(2)卤素与烯烃的自由基加成卤素与烯烃的自由基加成引发剂:有机过氧化物、偶氮二异丁腈、紫外光引发剂:有机过氧化物、偶氮二异丁腈、紫外光适用于双键上有适用于双键上有吸电子吸电子的烯烃的烯烃本讲稿第四十三页,共一百五十五页反
16、应活性:炔烃反应活性:炔烃 HBrHClHF本讲稿第五十八页,共一百五十五页(2 2)溴化氢对烯烃的自由基加成)溴化氢对烯烃的自由基加成本讲稿第五十九页,共一百五十五页A、反马氏规则机理、反马氏规则机理H原子加到含氢较少的碳原子上原子加到含氢较少的碳原子上叔叔R3C仲仲R2HC伯伯RH2C本讲稿第六十页,共一百五十五页a.只有只有溴化氢溴化氢才能与烯烃发生自由基型的加成反应才能与烯烃发生自由基型的加成反应b.注意自由基加成反应的条件:注意自由基加成反应的条件:光照或过氧化物光照或过氧化物存在存在B、反应特点:、反应特点:本讲稿第六十一页,共一百五十五页例:例:本讲稿第六十二页,共一百五十五页2
17、、HX对炔烃的加成对炔烃的加成 加成加成符合马氏规则符合马氏规则本讲稿第六十三页,共一百五十五页五、不饱和烃的硼氢化五、不饱和烃的硼氢化-卤解反应卤解反应本讲稿第六十四页,共一百五十五页本讲稿第六十五页,共一百五十五页本节要点1.不不饱饱和和烃烃与与卤卤素素加加成成反反应应的的历历程程及及其其立立体化学体化学2.次次卤卤酸酸(酯酯)和和N-卤卤代代酰酰胺胺等等和和不不饱饱和和烃反应的历程及其立体化学烃反应的历程及其立体化学3.卤卤化化氢氢对对不不饱饱和和烃烃加加成成反反应应的的历历程程及及影影响因素响因素本讲稿第六十六页,共一百五十五页思考题1 卤化反应在有机合成中的应用?为什么常用一些卤代物
18、作为反应中间体?2 归纳一下常用的氯化剂、溴化剂都有哪些?它们的主要理化性质及应用范围?本讲稿第六十七页,共一百五十五页第二节第二节 烃类的卤代反应烃类的卤代反应脂肪烃的卤代反应脂肪烃的卤代反应 -饱和烃饱和烃卤取代卤取代-苄位、烯丙位的卤取代苄位、烯丙位的卤取代芳烃卤代反应芳烃卤代反应本讲稿第六十八页,共一百五十五页一、脂肪烃的卤取代反应一、脂肪烃的卤取代反应1 1、饱和脂肪烃的卤取代反应、饱和脂肪烃的卤取代反应反应活性:叔反应活性:叔C-H仲仲C-H伯伯C-H(C.稳定性稳定性)反应活性:反应活性:F2Cl2Br2I2选择性:选择性:I2Br2Cl2F2自由基历程自由基历程本讲稿第六十九页
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