第五章 成环反应精简版.ppt

第五章成环反应,成环策略,A.有环体系的修饰,B.非环体系的环化,单边环化,双边环化或多边环化,第一节单边环化（分子内反应）,由于分子内反应引起的熵减比相应的分子间反应小，因此，分子内反应通常比相应的分子间反应容易进行,制约分子内反应的因素：,A.环的张力,环的大小（n）345671015,环化速率0.120.0021001.70.0310-810-4,制约分子内反应的因素,B.分子的几何构型,分子的几何结构制约着分子中反应中心原子能否有效的进行轨道的交盖,C.同时形成双反应中心的要求,反应获得成功的先决条件是：形成一个反应活性中心所用的试剂和条件不能影响和破坏另一反应中心,D.竞争性分子间反应,综合上述因素，成环的难易为：53；64,7,8,9,分子内反应成环,通过分子内亲电-亲核中心相互作用形成碳环，是合成环状化合物的常规方法。,一些分子内反应成环的例子,合成：,一些分子内反应成环的例子,一些分子内反应成环的例子,一些分子内反应成环的例子,第二节：双边环化,Diels-Alder反应是共轭二烯同烯类或炔类生成环己烯类衍生物的反应，是最重要的六元环合成方法。,Diels-Alder反应,Diels-Alder反应的机理,分子轨道对称性守恒原理认为：双烯体的HOMO与亲双烯体LUMO相位相符；亲双烯体的HOMO与双烯体的LUMO相位相符。因此，它们以同面方式加成，新键的形成和原有p键的衰减协同进行。,电子效应对Diels-Alder反应的影响,双烯体电子密度越大，亲双烯体电子密度越小，D-A反应越容易发生；反之亦然。,较稳定的共振式,Diels-Alder反应的立体选择性,Diels-Alder反应是立体专一性反应，生成的产物中，双烯体和亲双烯体构型保持不变,Diels-Alder反应的内型规则,endo加成产物,exo加成产物,Alder“内型规则”,主要产物,内型加成和外型加成的确认,endo加成产物,exo加成产物,主要产物,Diels-Alder反应的内型规则,内型规则说明反应过程是协同的,Diels-Alder反应中双烯体的相对构型也保持不变,反,反,反,顺,内型异构体和外型异构体的相互转变,内型异构体和外型异构体的相互转变,endo加成产物,exo加成产物,内型规则的解释,内型Diels-Alder加成过渡态中HOMO-LUMO的相互作用,endo加成,exo加成,其它因素对Diels-Alder反应选择性的影响,取代基、溶剂对Diels-Alder反应中内型加成和外型加成的比例也有影响,X,endo,exo,75,CH3,C2H5,Ph,H,25,35,65,0,100,60,40,双烯体,双烯体反应活性一般受取代基的电子效应和空间效应的影响,电子效应,较稳定的共振式,双烯体带有供电子取代基，反应活性提高,二烯的双键必须是s-顺式构型才能参与Diels-Alder反应,S-trans,S-cis,S-trans,S-cis,凡是有利于形成s-cis构型的因素都能提高Diels-Alder反应的活性,空间效应对双烯体的影响,常见的双烯体,亲双烯体,乙烯型和乙炔型衍生物是常见的亲双烯体。,亲双烯体带有吸电子取代基有利于提高反应活性,相对速率,常见的亲双烯体,逆Diels-Alder反应,Diels-Alder反应式可逆的，在合成上也有很重要的应用。,逆Diels-Alder反应,Diels-Alder反应在有机合成中的应用,Diels-Alder反应在有机合成中的应用,Diels-Alder反应在有机合成中的应用,Diels-Alder反应在有机合成中的应用,Diels-Alder反应在有机合成中的应用,杂原子参与的Diels-Alder反应,氮杂Diels-Alder反应,常用的Lewis酸：,氮杂Diels-Alder反应合成四氢喹啉,电环化反应,电环化反应的理论基础,Woodward-Hoffmann规则,4n体系的分子轨道,注意：,HOMO,LUMO,基态：,Woodward-Hoffmann规则:4n电子体系加热顺旋、光照对旋,4n+2体系的分子轨道,注意：,基态：,HOMO,LUMO,Woodward-Hoffmann规则:4n+2电子体系加热对旋、光照顺旋,电环化反应在有机合成中的应用,电环化反应在有机合成中的应用,电环化反应在有机合成中的应用,全顺式环癸五烯的电环化反应：,光照时生成顺旋关环产物反-9,10-二氢萘,加热时生成对旋关环产物顺-9,10-二氢萘,卡宾对烯烃的加成,卡宾的结构,卡宾的产生,卡宾对烯烃的加成反应,Simmon-Smith反应,Simmon-Smith反应,扩环反应在合成中的应用,卡宾及类卡宾反应的应用,第三节杂环化合物的合成,含一个杂原子的杂环化合物,含多个杂原子的杂环化合物,一、含一个杂原子的五员杂环,1、呋喃类的合成,A.1,4-二羰基化合物为原料,脱水剂：硫酸、氯化锌、乙酸酐或五氧化二磷,合成实例,B.a-卤代羰基化合物为原料,1，3-二羰基化合物和a-卤代羰基化合物在碱性条件下作用,合成实例,合成实例,2、吡咯类化合物的合成,A.1，4-二羰基化合物和氨或伯胺作用,合成实例,B.a-氨基酮和酮缩合,a-氨基酮与含有活泼亚甲基的酮进行缩合反应，得到吡咯类化合物。,吡咯合成实例分析,吡咯合成实例分析,3、吲哚类化合物的合成,吲哚及其相关物，是杂环化学中非常重要的研究领域。吲哚单元存在于很多天然产物结构中，是具有众多药理活性的生物碱。,植物生长调节剂,Fischer合成法,将醛或酮的苯腙与酸性催化剂，如BF3,ZnCl2等加热，可用来合成吲哚类化合物,Madelung合成法,邻酰胺基甲苯碱性条件下，加热环合，可以制备吲哚衍生物,Bischler合成法,a-羟基或a-氯代酮在酸催化下，同芳香胺反应得到吲哚,Reissert合成法,邻硝基甲苯在碱存在下，同草酸二乙酯缩合得邻硝基a-酮酸酯。将硝基还原，同时发生环化得吲哚衍生物。,应用实例,应用实例,二、含一个杂原子的六员杂环,1.吡啶及其衍生物的合成,吡啶及其衍生物的合成策略,Hantzsch合成法（路线A）,b-酮酸酯或其他活泼亚甲基化合物在氨存在下，同醛缩合,羟醛缩合,迈克尔加成,Hantzsch合成法,Hantzsch合成法,吡啶及其衍生物的合成,羟胺与1,5-二羰基化合物反应可得吡啶衍生物,吡啶及其衍生物的合成,乙酰丙酮和醋酸铵的反应（路线B）,2、喹啉类化合物的合成,喹啉类化合物的合成,1.Skraup合成法,硫酸是脱水剂和酸、硝基苯