大学有机化学有机合成全面总结.ppt

X2 + NaOH 或 NaOX
CHX3↓ + R-COONa
R-CHCH3 OH
X2 + NaOH 或 NaOX
CHX3↓ + R-COONa
X 为Cl、Br、I
④ 脱羧反应
R-COONa + NaOH（CaO） △ R-H
⑤ 霍夫曼降解反应
O
R-C-NH2
Br2 + NaOH 或 NaOBr + NaOH
酰基化：
O
+ CH3CH2CH2-C-Cl
（或酸酐）
AlCl3
O
C-CH2CH2CH3
Zn-Hg HCl
CH2CH2CH2CH3
⑤ 羟醛缩合
自身缩合：
-
2 CH3(CH2)4CHO
OH △
交叉缩合：
CHO
O
+ CH3-C-C(CH3)3
(CH2)3CH3 CH3(CH2)4CH=C-CHO
O
OH -
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
KMnO4 H+
R-C CH KMnO4
H+
CH2CH2CH3
R-C=O + CO2 R/
RCOOH + CO2 COOH
KMnO4
-CH(CH3)2
H+
-COOH
② 不饱和烃与臭氧作用
R-C=CHR// ① O3
R/
② Zn / H2O
R-C=O + R//CHO R/
③ 卤仿反应
O
R-C-CH3
XH
②
R-CH-CH-R/ OH H
H2SO4 ~170℃
R-CH=CH-R/ + H2O
③ R-CH-CH-R/
NaOH 乙醇
R-CH=C-R/
NaNH2
R-C
C-R/
XX
X
④ R2C=O + R/CH=P(C6H5)3
R2C=CHR/
3. 引入羟基
① R-CH=CH2
H2SO4 H2O
① (BH3)2 ② H2O2 /
有机合成
有机合成
一、合成的目的和要求
所谓有机合成就是从简单易得的原料，通过一步或 多步化学反应制备出比较复杂的目标分子的过程。它也 包括将复杂的物质变为简单物质的过程。
1. 合成的目的
通过一定的反应，使原来分子中某一个或几个化学 键断裂，同时形成一个或几个新的化学键，从而使分子 发生转变或将几个小分子连接起来。
CH=CH-C-C(CH3)3
△
⑥ 格氏试剂与羰基化合物反应
= = =
O
R/-C-H（R//）
① RMgX / 无水乙醚 ② H2O / H+
R R/ C OH
H（R//）
O
R/-C-X
① RMgX / 无水乙醚 ② H2O / H+
O
=
R/-C-R
① RMgX / 无水乙醚 ② H2O / H+
碳胳的形成和变化
● 增长碳链或增加支链 ● 碳链的减短 ● 碳环的合成 ● 官能团的引入 ● 官能团的相互转化
● 增长碳链或增加支链：
1. 增加一个碳原子的反应
①
R-MgX + HCHO
① 无水乙醚 ② H2O / H+
RCH2OH
②
R-MgX + CO2
① 无水乙醚 ② H2O / H+
RCOOH
C HCl
O
SOCl2
Cl O
AlCl3
C
HO O C
多聚磷酸
O
● 官能团的引入
1. 引入卤素
①
-CH3 + Cl2
②
-CH3 NBS
hν
-CH2Cl
Fe
Cl-
-CH2Br
-CH3
③ CH3CH2CH=CH2
NBS
Cl2 500℃
CH3CHCH=CH2 Br
CH3CHCH=CH2 Cl
④ R-CH=CH2
R C OCH3 H OCH3
缩醛（酮）：对还原剂、氧化剂、碱、格氏试剂稳定， 但对酸不稳定。
4. 羧基的保护
R-COOH
5. 氨基的保护
CH3OH / H+ H2O / H+或OH-
R-COOCH3
NH2 NH2
CH3COCl 或 (CH3CO)2O
NHCOCH3
邻对位基
H2O / H+或OH- +
醚：对格氏试剂、还原剂、氧化剂、碱稳定。
2. 酚羟基的保护
OH
CH3I 或 (CH3)2SO4 HI，△
OCH3
苯甲醚：对碱、氧化剂、还原剂等稳定，但对酸不稳定。
3. 醛、酮、羰基的保护
==
O R-C-R/
O R-C-H
HOCH2CH2OH / 干HCl H2O / H+
R CO R/ O
CH3OH H2O / H+
R-X
OO
CH3-C-CH-C-OC2H5 R
① 浓OH-, △ ② H+
① 稀OH② H+, △
=
O R-CH2C-OH
酸式分解
=
O CH3-C-CH2-R 酮式分解
CH2(COOC2H5)2 C2H5ONa
-+
CH(COOC2H5)2 Na
R-X
R-CH(COOC2H5)2
①
-
Hale Waihona Puke BaiduOH /
H2O
② H+ ，△
CH2 C —C
④ 荻克曼缩合反应
O
CH2C-OC2H5 （CH2）n
CH2C-OC2H5 O
① OH-
C2H5ONa -C2H5OH
CH2
CH2 （CH2）n C=O
CH COOC2H5
② H+
（CH2）n C=O 其中：n = 2，3
⑤ 傅克酰基化反应 CH2
O +O
O
=
= =
AlCl3
O
HO O C Zn-Hg
② 武慈反应
R-X + R-X Na R-R 其中：R/ 最好为伯烷基
X 为Cl、Br、I
③ 铜锂试剂反应
R-X Li R-Li CuI R2CuLi R/X R-R/
其中：R/ 最好为伯烷基； R 一般无限制 X 为Cl、Br、I
④ 傅-克反应
烷基化：
R
+ R-X AlCl3
（或烯、醇）
R ≥3 时重排产物为主
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
X2
-X
FeX3 或Fe
H2SO4 + HNO3
-NO2 Fe + HCl
-NH2
H2SO4 ·SO3 或浓H2SO4
R-X AlCl3
O R-C-X AlCl3
-SO3H
-R O
-C-R
● 官能团的相互转化
1. 卤素、羟基、氨（胺）、羰基、羧基的转换
[O]
R-OH
=
O R-C- [ O ] R-COOH
② 炔烃选择加氢合成烯烃
R-C C-R/
H2 / BaSO4 或Lindlar试剂
Na + NH3液 或Pd / C
R
R/
C=C
H
H
H
R/
C=C
R
H
顺式加成 反式加成
③
RCH2CH2-OH
H2SO4 ~170℃
R-CH=CH2
H2 Ni
RCH2CH3
O 7. 芳环上引入-X、-NO2、-NH2、-SO3H、-R、-C-R
Ag 200~300℃
R-CH-CH2 O
④ 硫酸二甲酯合成酚醚
-OH + (CH3)2SO2
-O-CH3
6. 其它一些反应
① C=O
-CH2-
克莱门森还原法:
=
O R-C-R/
Zn-Hg HCl
R-CH2-R/
沃尔夫-黄鸣龙还原法:
=
O R-C-R/
H2N-NH2，NaOH 二缩乙二醇
R-CH2-R/
R-C-CH3
② CH2=CH2 + O2 PdCl2-CuCl2 CH3CHO
R-CH=CH2 + O2 PdCl2-CuCl2
O R-C-CH3
R/ ③ R-CH=C
① O3
R// ② Zn / H2O
R/ R-CHO + O=C
R//
OH ④ R-CH-R/
KMnO4
O R-C-R/
5. 醚键的形成
R-CH2COOH
⑧ 维荻希试剂与醛酮的反应
R//
- R/
C=O + (ph)3P CH
R///
季膦盐 R
R//
R/
C=C
R///
R
R、 R/、R//、 R///可以为 –H、-R、-Ar、-COOR等
● 碳链的减短
① 不饱和烃的氧化
RCH=CHR/ KMnO4 RCOOH + R/COOH
H+
R-C=CH2 R/
R-NH2
● 碳环的合成
① 双烯合成（D-A反应）
X△
-X
+
其中：X 为吸电子基，反应容易进行
② 二元羧酸脱羧
CH2COOH （CH2）n
△
CH2 （CH2）n C=O
CH2COOH
CH2
其中：n = 2，3
③ 卡宾反应 C = C + CHCl3 (CH3)3COK
Cl Cl C
C —C
C = C + CH2N2 hν
③ R-X + NaCN
R-CN H2O / H+ RCOOH
其中：R-X为脂肪族伯卤代烃
Y
CH2Cl
④
+ HCHO + HCl
AlCl3 或ZnCl2
其中：Y为供电子基
Y
CHO
⑤
+ CO + HCl
AlCl3 或ZnCl2
⑥ R C O HCN H
R OH C
H2O
H R C COOH
H CN H+
R R/-C-OH
R//
⑥ 二元醇的制备
C=C
稀、冷KMgO4 或OsO4
OH OH C — C 顺式产物
R-CH-CH2 O
H2O / H+
OH R-CH-CH2 反式产物
OH
= =
=
4. 引入羰基
① HC CH + H2O
HgSO4 H2SO4
CH3CHO
O
R-C
CH + H2O
HgSO4 H2SO4
④ R-CH2X
H2O / OHPX3、PX5、SOCl2
RCH2OH
⑤ 格氏试剂合成法
HCHO ① RMgX / 无水乙醚
② H2O / H+
R/-CHO ① RMgX / 无水乙醚
R-CH2OH
R R/-CH-OH
② H2O / H+
=
O R/-C-R//
① RMgX / 无水乙醚 ② H2O / H+
2. 合成的要求：
合成的步骤越少越好； 每步的产率越高越好； 原料越便宜越好。
二、有机合成的基本反应
化学反应是合成的基础，合成路线本来就是由一些具 体的反应，按照一定的逻辑思维组合起来的。
合成一个有机化合物要考虑的核心问题不外是三个方面：
① 合成目标化合物分子的骨架 ② 引入所需的官能团 ③ 目标化合物的立体化学方面的要求
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
①
2 ROH
H2SO4 ~140℃
② 威廉姆逊合成法
R-O-R
+ H2O
合成对称醚
R-ONa + R/-X
R-O-R/ + NaX
其中：R = 伯、仲、叔烷基
R/ = 伯、仲（不能为叔）烷基
③ 环醚的合成
R-CH=CH2 + HOCl
R-CH-CH2 Ca(OH)2 R-CH-CH2
OH Cl
O
R-CH=CH2 + O2
三、官能团的保护
在有机合成中，往往要考虑到某些官能团也会受到 反应试剂或条件的影响而产生副反应，甚至影响整个合 成过程。因此在合成时必须采取对某些受影响的基团暂 时转换为另外的稳定的结构，而进行保护措施，待反应 完毕再使基团复原。
在选择保护基时要符合下列要求:
① 在温和条件下易与被保护基团反应。 ② 保护基必须在保护阶段的各种条件下是稳定的。 ③ 保护基易于在温和条件下除去。
X2
HX
HBr 过氧化物
R-CH—CH2 XX
R-CH-CH3 （符合马氏规则） X
R-CH2-CH2Br（违反马氏规则）
X2 R-C=CH
X2
⑤ R-C CH
XX
HX R-C=CH2 HX
2. 双键或三键的形成 X
XX R-C—CH
XX X
R-C—CH3 X
① R-CH-CH-R/
NaOH 乙醇
R-CH=CH-R/ + HX
1. 醇羟基的保护
① 四氢吡喃醚 ROH +
H2O / H+
H+ R-O-
O
O
四氢吡喃醚
ROH + HO(CH2)4CHO
R = 伯、仲、叔烃基
四氢吡喃醚：对碱、格氏试剂、烷基锂、催化加氢及 一些氧化剂稳定。但对酸不稳定。
② 转变成醚 ROH
Ph3CCl CH3COOH / H2O
R-O-CPh3
R R/ C OH
R
O
O
R/-C-OR//
①
RMgX / 无水乙醚 ② H2O / H+
=
R/-C-R
① RMgX / 无水乙醚 ② H2O / H+
其中：R、R/、R// 为烷基、芳基 X 为Cl、Br
R R/ C OH
R
⑦ 乙酰乙酸乙酯和丙二酸酯的反应
=
= =
=
OO
CH3-C-CH2-C-OC2H5 C2H5ONa
-
NH3 ·SO4H
H2SO4
间位基
NaOH
6. 双键的保护
R-CH=CH-R/
X2
R-CH—CH-R/
Zn
XX
卤代烃：对碱、氧化剂、还原剂稳定
7. 芳环位置的保护
H2SO4 H2O / H+