一有机化合物四步逆命名法.ppt

专题 一.有机化合物四步逆命名法 二.从结构看性质( ) 三.有机合成路线设计( ) 从结构看化学性质 结构与性质 (一)烷烃 键键能大，C-H键极性又小，故烷烃化学性质 稳定。一般在常温下与强酸、强碱、氧化剂、还 原剂都不反应。但稳定性是相对的。 烷烃分子中只含C-C单键和C-H单键，是键. -键 烷烃的化学性质 (二) 烯烃 烯烃分子中含有碳碳双键，碳碳双键由一个键 和一个弱的键组成.故反应的主要部位在碳碳双键 和受双键影响的氢. 结构与性质 双键氢 打开 加成 氧化 聚合 取代氧化 在过氧化物存在下，HBr与不对称 烯加成反马氏规则 H2SO4 的反应 H2/Ni（Pd，Pt ）催化氢化 亲电加成 Br2 HX 不对称烯遵循 马氏规则 H2O (间接水合法制醇) H2O H3PO4, (间接水合 法制醇) HOCl (Cl2+H2O) 结构与性质 (三）炔烃 炔氢 三键加成反应 聚合反应氧化反应 具有酸性 结构与性质 烯烃分子中含有碳碳三键，碳碳三键由一个键 和二个弱的键组成.故反应的主要部位在碳碳三键 和受双键影响的氢. (四)卤代烷 卤代烃的官能团是 卤原子。 C-X键具有极性,卤原子带部分负电荷,与之相 连的碳原子带部分正电荷,易受带负电荷或未共 用电子对试剂的进攻,卤原子带一对电子离开, 发生取代反应. 受卤原子吸电子的影响,H活泼,在强碱的 作用下离开,发生消除反应. 亲核试剂Nu- 结构与性质 （五）醇 有弱酸性 ，断O-H 键，H被 取代. 作亲核试剂 亲核试剂进 攻带正电C， 断C-O键， OH被取代 -氢原子被氧化或脱去 -氢消除 羟基质子化 醇的官能团是羟基,各原子的电负性为： C(2.5)、O(3.5)、H(2.1)，形成极性的C-O键和 O-H键。 结构与性质 （六）酚 结构与性质 （A）羟基对苯环的影响：致活，邻对位取代 氧原子上未共用电子对与苯环p，供电共轭 氧原子的吸电诱导 （B）苯环对羟基的影响：使酚具有酸性 苯环与氧原子未公用电子对p，共轭效应，使氧 原子电子云密度降低，H+易失去； 失去H+后的氧负离子由于苯环分散负电荷而稳定 。 结构与性质 Lewis碱与酸反应强酸作用下醚键断裂 氢被氧化 (七)醚 醚键比较稳定,与碱、氧化剂、还原剂常温下 不反应. 官能团：C-O-C（醚键） 但氧原子具有未公用电子对，可与酸反应。 结构与性质 极性不 饱合键 氢 亲 核 加 成 加 氢 还 原 羰基 受羰基 影响活泼 卤代 缩合 醛氢 氧化歧化 活泼 不含氢的醛 （八）醛和酮 醛和酮的官能团是羰基 。 结构与性质 (九)羧酸 羧酸的官能团是，由 C=O和 O-H 直 接相连而成。 断O-H键 酸的 离解作用 羰基 生成 羧酸衍生物 还原为亚甲基 断C-C键 脱羧，失去CO2 氢 卤代 结构与性质 羰基 亲核取代反应 还原反应 与grinard 试剂的反应 R H H O Z (十)羧酸衍生物 氢 Claisen酯缩合 羧酸衍生物的球棒模如下(Z=Cl,OCR,OR, NH2等): 酰胺氮原子上的反应：脱水，脱羰基。 结构与性质 具有未公用电子对,呈碱性. 作为亲核试剂进行反应，氮 上氢被烷基或酰基取代. 苯环上的亲电取代 结构与性质 （十一）胺 胺的官能团是氨基。 有机合成路线设计 （一）有机合成及其目的 （1）何为有机合成 （2）有机合成的目的 （二）有机合成与创新精神的培养 （三）理想的合成路线 （四）正确合成路线的书写 （五）有机合成路线的设计 专题三 （一）有机合成及其目的 有机合成可以说是有机反应及其组合的应用 ： 有机反应各自适用一类化合物的合成； 有机反应的组合是由几步至多步过程，完成 某一指定有实用价值或有理论意义的有机物 的合成。 （1）何为有机合成 （2）有机合成的目的 （A）验证有机物，特别是天然产物的结构； （B）人工合成和生产有实用价值的化合物 ； （C）进行理论研究： （D）研究有机反应： 来自理论的启示，如环丁二烯、环辛四烯的合成 ；验证理论，如环状共轭多烯的合成； 研究反应机理和立体化学而设计的有机物的合成 。 有机反应的改进和扩展； 新型有机反应的发现。 （二）有机合成与创新精神的培养 合成化学是化学学科的核心，是改造世界、创造社会 最有利的手段。合成制备化学总是处于科技前沿。 生命科学研究进入分子水平，面临各种生物大分子和 小分子合成。 材料科学的发展首先必然是新材料的合成与制备。 能源科学、信息科学等研究工作将涉及许多结构奇 妙性能特殊的新物质。 环境科学化工生产绿色化，环境友好反应需在合成制 备的反应上有新的创造。 可以说，世界上所有科技发展离不开合成制备化学 ，合成制备化学提供并保证它们的物质基础。 诺贝尔化学奖中，有16次是颁给合成了有价值的新有 机化合物的化学家。 合成化学是改造世界、创造社会最有利的手段，合成 制备化学总是处于科技前沿。有机合成的掌握，是培 养创新精神的主要内容之一。 （三）理想的合成路线 （1）原料便宜易得，如脂肪族和芳香族的单 官能团或双官能团。 （2）总产率高并稳定。要求总产率高，必须 ： 总收率与合成步序的关系如下： 有机合成的第一步，是设计一条理想的合成路线， 它应符合以下原则： 所选反应生成一种或主要生成一种产物，避免选择 生成几种产物的反应。 （A）每步收率高： （B）路线短： 0。003 0。5 21。1 0。1 2。8 35。4 3。1 16。8 59。2 50 70 90 15步10步5步 总收率（）每步平均收率 （） （C）尽量使用平行反应而不是连续的反应 例：由A，B，C，D，E，F制ABCXDEF，每步收率90 。 （） 90 81 72.965.658.9 （） 90 81 90 81 72.9 （4）操作简便、安全。 （5）设备简单。 （3）生产成本低 除高收率可降低产品的成本外，还应考虑路线中反 应前后次序的安排。 数学上下列三步反应的总收率相等: 5090% 90% 90% 90% 50 成本核算低高 尽可能把收率低的反应放在前面. （四）正确合成路线的书写 反应物 试剂 反应条件 主要产物 试剂 反应条件主要产物 应注意： （1）不能写成 ：试剂 反应条件 主要产物+试剂 （2）几个简单步骤合写必须注明顺序，或分 几个箭头写，一个箭头代表一步： 反应物主要产物 应： 或 不能写成 ： 例： （3）若得到异构体，应写出把它们分离的步骤 。 （分离 ） （1）逆合成分析原理 “逆合成分析原理”是由美国哈佛大学有机化学家 E。J。Corey于1967年提出。由于他为有机合成的 理论和方法做出重要贡献，获1990年诺贝尔化学奖 。 （五）有机合成路线的设计 逆合成分析是一种有一定规律可循的逻辑推理的思 维方法。 先有了需要合成的化合物，要求化学家根据自己掌 握的逻辑思维方法和有机化学反应设计来合成路线 。 我们学习：反应物 合成要求 ： 产物结构起始原料 产物 切断 将目标分子的一个键切断，使分子“裂分”成两种 可能的起始原料。这是一个化学反应的逆过程。 几个概念 逆合成分析 ：将一个目标分子通过切断和官能团相互转化，解 剖成易得起始原料的过程。 目标分子 ： 待合成的分子。 合成子 切断时得出的概念性的分子碎片，通常是一个正 离子或负离子。 官能团相互转化 ：将一个官能团转换成另一个官能团，使切断成为可能 的一种方法。这也是一个化学反应的逆过程。 合成等效剂 能够起合成子作用的试剂。 合成子其本身常太不稳定而不能直接使用。如 CH3I是CH3+的合成等效剂。 目标分子 合成子 步骤 ： 这种图式通常称为“合成树” 。 切断好坏的标准如下： （1）有合理的切断机理； （2）使目标分子得到最大程度的简化； （3）能推导出简便易得的原料 （4）合成反应容易掌握。 解题注意事项 （A）由指定的一种或几种化合物合成： 必须由指定的化合物制备合成过程中所需的所有化 合物，直至产物（无机试剂任选）。 对一有机合成的题，首先要对所给条件进行分析， 因为不同的已知条件，所用的反应步骤不同。 例：以甲醇、乙醇及无机试剂为原料，经乙酰乙酸 乙酯合成3-甲基-2-丁酮（p423 习题16-5-1）。 由乙醇制备三乙，由甲醇制备碘 甲烷，然后合成产物。 （B）由Cn以下某种化合物（如烯、不饱和 烃、醇等）合成： 必须由指定的n个碳以下（包括n个碳）的该种化 合物制备合成过程中所需的所有化合物，直至产物 。 例： （C）几个碳原子或几个碳原子以下的有机化 合物任选： 只要需要，几个碳原子的任何类型化合物拿来就可 以用，不需合成。 由不超过三个碳的有机物合成 （p384 习题14-9-2 ） 例 ： -羟基酸酯可由Reformatsky反应制备。-卤代酸酯 可以拿来就用。 （D）完成转化 或 所需化合物拿来就可用，不需合成。 指定某种原料（其他有机和无机试剂任选 ） 例1 ： 完成下列转化（p424 习题16-9-7）： 例2 ： 以苯为原料合成（p285 习题10-18-8）： (a)碳-碳键的形成 大多数生成碳-碳键的合成反应是极性的，即，某 一试剂的电负性的碳原子，与另一试剂的电正性的 碳原子结合，形成一个新的碳-碳共价键。 负碳离子：电子供给体合成子（亲核试剂）。 正碳离子：电子接收体合成子（亲电试剂）。 (2)有机合成路线的设计 包括三方面问题 ： 目标分子碳骨架的建立。 官能团的转换。 立体化学的选择和控制。 （A）目标分子碳骨架的建立 。 官能团的保护 电子供电体电子接受体 高级炔 Grignard试剂醇，依C=O结构而定 增二个碳伯醇 炔醇 增一个碳的羧酸 碳-碳键的形成 产物 叔醇 电子供电体电子接受体 产物 Wittig试剂 烯 氰基负离子 比RX增一个碳原子的： -羟基腈增一个碳 碳-碳键的形成（续） 电子供电体电子接受体 产物 碳-碳键的形成（续） 烷基苯 付氏烷基化反应 芳酮 付氏酰基化反应 （两个电中性的非自由基合成子） （b）成环反应 小环（3-4元）： 由1，2-或1，3二卤代烷与丙二酸酯进行二次烷基化 。 普通环（5-7元） ： Diels-Aider反应（周环反应） Dieckmann缩合（分子内的Claisen酯缩合反应） （c）减碳反应 Hofmann反应 卤仿反