第二章2有机合成基础知识与基本反应

1、第二部分 有机合成基本反应 2. 1 精细有机合成的一般原理精细有机合成的一般原理 2.2 卤化反应卤化反应 2.3 磺化反应磺化反应 2.4 烷基化反应烷基化反应 2.5 酰基化反应酰基化反应 2.6 氧化反应氧化反应 2.7 还原反应还原反应 2.8 缩合反应缩合反应 2.1 精细有机合成的一般原理 2.1.1 有机反应的基本过程 一、键的断裂（可分为均裂和异裂两种） 均裂： 通过加热、光照及过氧化剂引发 异裂： 通过烷基化、极性试剂参与反应 有机反应的五个基本过程：键的断裂、键的形成、键的断裂与形 成同步发生、分子内重排作用和电子传递。 AB (1) 均裂 AB (2) 异裂 二、键的形

2、成 两游离基结合成 键: 2Cl Cl2 (CH3)3C + Cl(CH3)3CCl 两带相反电荷质点结合 成键: 一个离子和一个中性分子 成键: (CH3)3CH2O (CH3)3COH2 三、断键与成键同步发生 *断裂一个单键，同时形成一个单键； CN + CH3I NCCH3ICH3CN + I *一个双键转化为单键（或三键转化为双键），与 此同时，形成一个单键。 H2CCH2 HClH2CCH2HCl + CH2CH3 +Cl C2H5Cl 四、分子内重排 * 基团带着一对电子迁徙（如形成带电子基团） (H3C)3C H CCH3 OH H 催化 H2O (H3C)2C H CCH3

3、CH3 CCH(CH3)2 (H3C)2CC(CH3)2 CCH(CH3)2 大量 H3C CH2 CH3 H3C * 基团带着原键中一个电子迁移（如形成自由基团） * 基团迁移时不带原键中电子（如碳骨架重排） C6H5C C6H5 C6H5 CH2 C6H5C C6H5 CH2C6H5 C6H5CHO CH3 C6H5CHO CH3 五、电子传递 通过有机、无机介质进行有机氧化、还原反应。 2.1.2 有机反应的分类 二、消除二、消除包括包括-消除和消除和-消除消除 - 消除反应消除反应 相对较少相对较少 - 消除反应消除反应 双分子双分子E2和单分子和单分子E1两种历程两种历程 一、加成包

4、括亲电加成和亲核加成 亲电加成 控制步骤为碳正离子中间体的形成 亲核加成 控制步骤为亲核试剂的加成 三、取代包括以下三种途径 1 1、同步取代（如、同步取代（如S SN N2 2） 2 2、先消除再加成（如、先消除再加成（如S SN N1 1） 3 3、先加成再消除、先加成再消除 1 1）羰基亲核取代）羰基亲核取代 2 2）芳香碳亲核取代）芳香碳亲核取代 3 3）芳香碳亲电取代）芳香碳亲电取代 4 4）芳香碳上游离基取代）芳香碳上游离基取代 四、缩合 1、羟醛缩合 2、酯缩合 3、安息香缩合 4、迈克尔缩合 5、狄尔斯-阿德尔缩合 五、重排五、重排 1、分子内重排、分子内重排 2、分子间重排、

5、分子间重排 六、周环反应六、周环反应 1、环化反应、环化反应 2、电环化反应、电环化反应 3、螯键反、螯键反 应应 4、-位移重排闭环位移重排闭环 5、烯、烯-烯反应烯反应 七、氧化还原反应七、氧化还原反应 1、催化氧化；、催化氧化； 4、催化还原；、催化还原； 2、电解氧化；、电解氧化； 5、电解还原；、电解还原； 3、化学试剂氧化；、化学试剂氧化； 6、化学试剂还原。、化学试剂还原。 2.2 卤化反应 2.2.1 卤加成反应卤加成反应 一、卤素与烯烃加成（离子型和自由基型） CH2 = CH2 + X2 CH2XCH2X CH2 = CHCN + Cl2 CH2ClCHClCN 二、卤素与

6、炔烃加成 氯以自由基进行，溴则以离子型进行,产物以反式异构为主 . C6H5CCH + Br2 C6H5CBr = CHBr HX与烯烃加成属离子型加成，遵循马氏规则；与烯烃加成属离子型加成，遵循马氏规则； 在光、过氧化物加成时属自由基，反马氏规则：在光、过氧化物加成时属自由基，反马氏规则： C6H5CH2CH=CH2 + HCl C6H5CH2CHClCH3 C6H5CH2CH2CH2Cl 三、卤化氢与烯烃加成 四、次卤酸及其盐与烯烃加成（离子型亲电） C6H5CH2CH=CH2 + HOCl 或 Ca(OCl)2 C6H5CH2CHOHCH2Cl BPO 2.2.2 卤取代反应 一、烷烃的

7、卤取代反应: 自由基反应，氯、溴、硫酰氯、NBS为卤化剂。 二、烯丙位或苄位的卤取代反应: CH2=CHCH3 + Cl2 hv CH2=CHCH2Cl C6H5CH3 + NBS C6H5CH2Br 三、羰基三、羰基 a a- H卤取代反应卤取代反应: 卤化剂以卤素、硫酰氯、过溴化苯基甲酰胺盐等。卤化剂以卤素、硫酰氯、过溴化苯基甲酰胺盐等。 C6H5COCH3 + Br2 C6H5COCH2Br C6H5CH2CHO + Br2 C6H5CHBrCHO C6H5CH2COOH + Br2 C6H5CHBrCOOH 四、芳环的卤取代反应四、芳环的卤取代反应: 氯、溴、碘均可作为卤化剂。氯、溴、

8、碘均可作为卤化剂。 ArH + Br2 FeX3 ArBr 2.2.3 卤置换反应 一、醇羟基的卤置换反应一、醇羟基的卤置换反应 ROH + HX (PX3、POX3) RX（X = Cl，Br） 二、酚羟基的卤置换反应二、酚羟基的卤置换反应: 以强卤化试剂（以强卤化试剂（PClX）制备。）制备。 ArOH + PCl5 ArCl 三、羧羟基的卤置换反应三、羧羟基的卤置换反应: ArCOOH + PCl5 ArCOCl 四、羧酸脱羧卤置换反应四、羧酸脱羧卤置换反应(Hunsdiecker H): RCOOAg + Br2 RBr + CO2 + AgBr 五、卤代烃的卤置换反应五、卤代烃的卤置

9、换反应 RH RX（X=Cl、Br） 芬克尔斯坦（芬克尔斯坦（Finkelstein）法：）法： RX（Cl、Br）+ I = RI + X RX + SbF3/SbF5 RF ( X = Cl、 Br ) 六、芳香族重氮化卤置换反应六、芳香族重氮化卤置换反应 桑德迈尔桑德迈尔(Sandmeyer)反应反应: ArN2+Cl + Z = ArZ + N2 + Cl Z = Cl 、Br 、I 、CN 等。等。 ArN2+X Ar； Ar + CuX2 ArX (X= Cl、Br) 氟化物制备时采用氟化物制备时采用NH4BF4、HBF6试剂。试剂。 赋予有机物酸性、水溶性、赋予有机物酸性、水溶性

10、、表面活性表面活性及对纤维的亲和力等。及对纤维的亲和力等。 N N N N N N N NCu (SO3H)2-4 磺化铜酞菁高性能蓝染料 磺酸基的引入 可以增加水溶 性。 H+ HOOC-Wool-NH2HOOC-Wool-NH3+ Dye-SO3- HOOC-W ool-NH3+ -O3S-Dye . 酸性染料对蛋白质纤维上染 磺化铜钛菁 染料 C12H25SO3Na C12H25SO3- H2O 阴离子表面活性剂 胶束 2.3 磺化反应磺化反应 2.3.1 磺化试剂 发烟硫酸（SO3H2SO4） 氯磺酸（ClSO3H） 浓硫酸（浓H2SO4） 九二酸（9293） 九八酸（98） 三氧化硫

11、（SO3） 2025 6065 其它：氨基磺酸（NH2SO3H）、亚硫酸盐（Na2SO3） 2.3.2 磺化方法 过量硫酸磺化法（液相磺化法，过量硫酸磺化法（液相磺化法，H2SO4） 共沸去水磺化法（气相磺化法，共沸去水磺化法（气相磺化法， H2SO4） 三氧化硫磺化（三氧化硫磺化（SO3） 氯磺酸磺化（氯磺酸磺化（ClSO3H） 芳伯胺烘焙磺化法芳伯胺烘焙磺化法 脂肪族 化合物 加成磺化（NaHSO3） 置换磺化 游离基反应 氧磺化（SO2O2） 氯磺化（SO2Cl2） 芳香族 化合物 置换磺化（亚硫酸盐法） 亲电取代 过量硫酸磺化 大多数芳香族化合物的磺化采用此法。用浓硫酸磺化时，反 应通

12、式为： Ar-H+H2SO4Ar-SO3H+H2O 反应生成的水使硫酸浓度下降、反应速率减慢，因此要用过 量很多的磺化剂。难磺化的芳烃要用发烟硫酸磺化。这时主 要利用其中的游离三氧化硫，因此也要用过量很多的磺化剂 。 Ar-H+SO3Ar-SO3H 三氧化硫磺化三氧化硫磺化 优点是磺化时不生成水，三氧化硫用量可接近理优点是磺化时不生成水，三氧化硫用量可接近理 论量，反应快、废液少。论量，反应快、废液少。 但三氧化硫过于活泼，在磺化时易于生成砜类等但三氧化硫过于活泼，在磺化时易于生成砜类等 副产物，因此常常要用空气或溶剂稀释使用。副产物，因此常常要用空气或溶剂稀释使用。 主要用于由主要用于由十二

13、烷基苯十二烷基苯制制十二烷基苯磺酸钠十二烷基苯磺酸钠等表等表 面活性剂的磺化过程。面活性剂的磺化过程。 十二烷基苯磺酸钠工业合成路线 共沸去水磺化共沸去水磺化 用于从苯和氯苯制苯磺酸和对氯苯磺酸。用于从苯和氯苯制苯磺酸和对氯苯磺酸。 特点是将过量特点是将过量68倍的苯蒸气在倍的苯蒸气在120180 通入浓硫酸中，利用共沸原理由未反应的苯蒸通入浓硫酸中，利用共沸原理由未反应的苯蒸 气将反应生成的水不断地带出，使硫酸浓度不气将反应生成的水不断地带出，使硫酸浓度不 致下降太多，此法硫酸的利用率高。因磺化时致下降太多，此法硫酸的利用率高。因磺化时 用苯蒸气，又简称气相磺化。用苯蒸气，又简称气相磺化。

14、烘焙磺化烘焙磺化 用于某些芳伯胺的磺化。用于某些芳伯胺的磺化。 特点是将芳伯胺与等摩尔比的浓硫酸先制成固特点是将芳伯胺与等摩尔比的浓硫酸先制成固 态硫酸盐，然后在态硫酸盐，然后在180230烘焙，或是将烘焙，或是将 芳伯胺与等摩尔比的硫酸，在三氯苯介质中在芳伯胺与等摩尔比的硫酸，在三氯苯介质中在 180加热，并蒸出反应生成的水。加热，并蒸出反应生成的水。 如从如从苯胺苯胺制制对氨基苯磺酸对氨基苯磺酸。 NH3+ HSO 4 - .NH SO3H . NH2 NH2 SO3H H2SO4 成盐H2O分子内重排 烘焙：180190 180-190 氯磺酸磺化氯磺酸磺化 磺化剂活性磺化剂活性: SO

15、3ClSO3HH2SO4 用等摩尔比的氯磺酸使芳烃磺化可制得芳磺酸。用等摩尔比的氯磺酸使芳烃磺化可制得芳磺酸。 用摩尔比为用摩尔比为1:45或更多的氯磺酸，可制得芳磺或更多的氯磺酸，可制得芳磺 酰氯。酰氯。 例如：例如： 2-萘酚制备萘酚制备2-萘酚萘酚-1-磺酸磺酸 乙酰苯胺制备对乙酰胺基苯磺氯。乙酰苯胺制备对乙酰胺基苯磺氯。 用二氧化硫加氯气或加臭氧磺化用二氧化硫加氯气或加臭氧磺化 脂肪族化合物一般不能用三氧化硫或其水合物进行磺脂肪族化合物一般不能用三氧化硫或其水合物进行磺 化，因为它或是不起作用，或是使脂肪族化合物发生化，因为它或是不起作用，或是使脂肪族化合物发生 氧化分解，从而生成复杂

16、的混合物。氧化分解，从而生成复杂的混合物。 烷烃可用二氧化硫加氯气或加臭氧的混合物作磺化剂，烷烃可用二氧化硫加氯气或加臭氧的混合物作磺化剂， 在紫外光照射下进行磺氯化或磺氧化。在紫外光照射下进行磺氯化或磺氧化。 加成磺化加成磺化 某些烯烃化合物可以与亚硫酸氢盐发生加成磺化。某些烯烃化合物可以与亚硫酸氢盐发生加成磺化。 例如顺丁烯二酸二异辛酯与亚硫酸氢钠在水介质中例如顺丁烯二酸二异辛酯与亚硫酸氢钠在水介质中 在在 110120可反应而得琥珀酸二辛酯可反应而得琥珀酸二辛酯-2-磺酸磺酸 钠盐（渗透剂钠盐（渗透剂T）。）。 2.4 烷基化反应 2.4.1 C-烷基化反应烷基化反应 一、芳环上的 C

17、- 烷基化反应 RX + AlCl3 R+ + AlCl4 ArH + R+ ArR + H+ Friedel-Crafts反应： 引入芳烃的侧链。 烃化试剂：RX、CH2=CHR、ROH 。 路易斯(Lewis)酸为催化剂，形成正碳离子 。 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： 更详细的反应机理： 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： 二、活泼亚甲基碳的烷基化 活泼亚甲基形成方式：活泼亚甲基形成方式： CH2(CO2R)2 + Sol = CH(CO2R)2 + S

18、olH ROCH2CO2R + Sol = ROCHCO2R + SolH RCOCH2COR + Sol = RCOCHCOR + SolH RCOCH2COOR + Sol = RCOCHCOOR + SolH 1）用于制备一、二取代乙酸用于制备一、二取代乙酸 CH2(CO2R)2 + RX RONa CHR(CO2R)2 CRH(CO2R)2OH-/H+ CHR(COOH)2 CH2RCOOH CRH(CO2R)2 + RX RONa CRR(CO2R)2OH-/H+ CRR(COOH)2 CHRRCOOH 2 ) 2 ) 制备乙酰基单、双取代烃：制备乙酰基单、双取代烃： CH3COCH

19、2CO2R RONa RX CH3COCHRCO2R NaOH CH3COCHRCOONa CH3COCHRCOONa H+ + CH3COCH2R RONa RX CH3COCRRCO2Na OH CH3COCRRCOONa H+ CH3COCHRR 3 3）制备三、四元脂环化合物）制备三、四元脂环化合物: : CH2(CO2C2H5)2 + BrCH2CH2CH2Br RO-/OH- 4 4）制备丁二酸及其衍生物：）制备丁二酸及其衍生物： CHR(CO2C2H5)2 RO /I2 OH/ H+ 5 5）合成乙酰基多元环：）合成乙酰基多元环： CH3COCH2CO2C2H5 + BrCH2C

20、H2CH2Br COCH3 COOH CR(CC2C2H5)2 CR(CC2C2H5)2 CHRCOOH CHRCOOH O O 2.4.2 N-烷基化反应 取代型 N-烷基化反应 ArNH2 + ROH ArNHR ArNR2 ArNH2 + RX ArNHR ArNR2 加成型 N-烷基化反应 ArNH2 + 2 CH2=CHCOOCH3 ArN(CH2CH2COOCH3)2 缩合型 N-烷基化反应 RCHO + NH3 RCH=NH H2 RCH2NH2 2.4.3 O-烷基化反应-各种醚 ArH + CH3CH2ONa ArOCH2CH3 2.5 酰基化反应 一、芳环上的酰基化反应 1

21、、 Friedel-Crafts反应 酰化试剂活性： RCOCl (RCO)2 O RCOOR RCOOH 催化剂活性： AlBr3 AlCl3 FeCl3 ZnCl2 CuCl2 HF H2SO4 H3PO4 RCOX + AlCl3 RCO+ + AlCl4- ArH + RCO+ ArCOR + H+ 2 、 Houben-Hoesch反应反应 ArOH + RCN +HCl ZnCl2 HOArCOR + NH4Cl 3 、芳环上的甲酰基化反应 1 ) 加特曼（Gattermann 和 Gattermann-Koch） ArH + CO + HCl ArCHO 以AlCl3、CuCl为

22、催化剂，在芳环上导入甲醛基 不适用于酚、醚的甲酰基化。 2 ) 维斯迈尔（维斯迈尔（Vilsmeier）反应）反应 ArH + HCON(CH3)2 ArCHO 以以POCl3为催化剂，为催化剂，N,N-二甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺、N-甲基甲基-N-苯基苯基 甲酰胺是常用的甲酰化试剂。甲酰胺是常用的甲酰化试剂。可在较活泼的可在较活泼的N，N-二烷基苯二烷基苯 胺、酚类、醚类以及多环芳烃上导入甲酰基。胺、酚类、醚类以及多环芳烃上导入甲酰基。 这是目前在芳环上引入甲酰基的常用方法这是目前在芳环上引入甲酰基的常用方法 二、活泼亚甲基二、活泼亚甲基 C-酰基化反应酰基化反应 RCOCH2CO2R OH

23、- PhCOCl HO- H+ RCOCH2COPh 三、三、 N-酰基化反应酰基化反应 ArNH2 + RCOOH ArNHCOR ArNH2 + (RCO)2O ArNHCOR ArNH2 + ArSO2Cl ArNHSO2Ar 水解可得原来的胺。因此将氨基酰基化为酰胺是水解可得原来的胺。因此将氨基酰基化为酰胺是 保护氨基的好方法。保护氨基的好方法。 CH3COCHCO2C2H5 COPh CH3COCHCOONa COPh 2.6 氧化反应 有机分子的加氧或脱氢过程称为氧化反应。在官能团的转换 中，通过氧化反应可得含较高氧化态官能团的有机化合物。 因此氧化反应同还原反应一样，是有机合成研

24、究和工业生产 中最常用、最重要的反应类型之一。 一般氧化剂可分成几类： 过渡金属氧化物： SeO2 、OsO4、 氧、臭氧、过氧化氢、有机过氧化酸：O2、O3、H2O2、RCO3H 其它有机氧化剂：KMnO4、NaCr2O7、MnO2等 它们通常为亲电试剂。 氧化通常可发生在官能团部位、-碳的部位以及非活性部位。 根据氧化剂和氧化方法的不同，氧化反应分为以下三种类型： （1）液相或气相氧气（空气）催化氧化法 （2）化学试剂氧化法 （3）电解氧化法(自学了解） 2.6.1 氧气（空气）催化氧化氧气（空气）催化氧化 一、液相氧化反应一、液相氧化反应 该反应属于自由基类型，以钴盐为催化剂，常用于烃该

25、反应属于自由基类型，以钴盐为催化剂，常用于烃 和醇类的氧化。和醇类的氧化。 ArCH3 + O2 + Co(Ac)2 ArCOOH 酚类、胺类、甲醛和水等有抑制作用。酚类、胺类、甲醛和水等有抑制作用。 液相催化剂可选液相催化剂可选Pt/C、Cu/CuO/C、CrO3等。等。 1 1）伯醇）伯醇 CH3(CH2)10CH2OH + O2 O2/Pt/C/H2O/OH- CH3(CH2)10COOH HOCH2CH2OH + O2 O2/Pt/C/H2O /OH- HOCH2COOH CH3(CH2)10CH2OH + O2 O2 / PtO2/庚烷 庚烷 CH3(CH2)10CHO CH3CH2

26、=CHCH2OH + O2 O2 / PtO2/庚烷 庚烷 CH3CH2=CHCHO 2 2）仲醇）仲醇 CH3CHOHCH3 + O2 O2 / PtO2/庚烷 庚烷 CH3COCH3 CH3CHOHCOCH3 + O2 CuSO4/吡啶 吡啶/H2O CH3COCOCH3 二、气固接触催化氧化 2.6.2 化学试剂氧化 一、一、KMnO4 1 1）芳环或芳环侧链氧化成羧基）芳环或芳环侧链氧化成羧基 CH3ArCH3 KMnO4 CH3ArCOOH KMnO4 HOOCArCOOH H+ H+ 2 2）烯键顺邻二羟基或羰基化）烯键顺邻二羟基或羰基化 RC=CR KMnO4/强 强OH RCH

27、OHCHOHR (顺式 顺式) RC=CR KMnO4/弱 弱OH RCOCHOHR RC=CR KMnO4/酸酐 酸酐 RCOCOR 3 3）烯键裂解为羧基或羰基）烯键裂解为羧基或羰基 RC=CR KMnO4过量， 过量，H+ RCOOH + RCOOH 二、二、MnO2 - -选择性氧化剂选择性氧化剂 R2CH=CHCH2OH MnO2 /H+ RCH=CH2CHO R2CH=CHCHOHR MnO2 /H+ RCH=CHCOR 适用与从烯丙醇或苄醇制备适用与从烯丙醇或苄醇制备 a, b-a, b- 不饱和醛酮，烯键、炔键不受影响；不饱和醛酮，烯键、炔键不受影响； 伯醇伯醇不会继续被氧化成

28、羧酸不会继续被氧化成羧酸 三、含铬氧化剂三、含铬氧化剂 1 1）芳环侧链的氧化）芳环侧链的氧化 ArCH3 Na2Cr2O7/强 强H+ ArCOOH ArCH2CH3 Na2Cr2O7/H2O ArCH2COOH 2）酚、芳胺的氧化）酚、芳胺的氧化 HOArOH Na2Cr2O7/H+ 二醌二醌 ）醇的氧化）醇的氧化 醇氧化成醛或酮或羧酸醇氧化成醛或酮或羧酸 RCH2OH Na2Cr2O7/H+ RCOOH RCHOHR MnO2、 、CrO3 RCOR 或或Cr2O72- RCH2OH CrO3/(Py)2 RCHO RCH=CHCH2OH CrO3/(Py)2 RCH=CHCHO RCH

29、=CHCHOHR CrO3/(Py)2 RCH=CHCOR 沙瑞特试剂（Sarrett):CrO3 / (Py)2 温和的选择性氧化剂 四、过氧化物四、过氧化物 RCH=CHCH3 RCOOOH RCHCHCH3 O 五、含卤氧化剂 1）次氯酸钠 ArCH3 1)NaClO/OH-, 2)H+ ArCOOH ArCOCH3 1)NaClO /OH-, 2)H+ ArCOOH + CHCl3 2） 高碘酸（氧化1,2-二醇、-氨基醇、-羟基酮、-二酮、-羟基酸 -酮酸，且碳碳键断裂，常用于结构鉴定） RCHOHCHOHR H5IO6 2RCHO RCOCOR H5IO6 RCOOH + HOOC

30、R 3 3）三氯化铁）三氯化铁 HOArOH FeCl3 二醌二醌 HOArNH2 FeCl3 二醌二醌 4 4）N-N-卤代酰胺为氧化剂（卤代酰胺为氧化剂（NBS、NBA、NCA） ArCH2OH NBS/H2O ArCHO NBS:N-溴代琥珀酰亚胺；NBA:N-溴代乙酰胺；NCA:N-氯代乙酰胺 在溶剂丙酮中将伯醇和中醇分别氧化成醛和酮。 1）氧化烯丙位烃转化为醇或酮 R2C=CHCH2R SeO2 R2C=CHCHOHR + RC=CHCOR 2）羰基邻位C-H的氧化 RCOCH3 SeO2 RCOCHO RCH2CHO SeO2 RCOCHO 3）饱和环酮 SeO2 ,-二酮 六、S

31、eO2 选择性较强的氧化剂，常用来氧化醛酮-位上的甲基或亚甲基， 或氧化烯丙基、苄基得烯丙基醇或羰基化合物。 毒性较大，应用 受到限制！ 七、Pb(OAc)4 和高碘酸相似，能使1,2-二醇、1,2-二酮、-羟基醇和- 羟基酸氧化短裂成醛、酮或酸；此外能使伯仲醇氧化成醛或 酮，使羧酸脱羧。 RR1COHCOHRR2 Pb(OAc)4 RCOR1 + RCOR2 ArCH2OH Pb(OAc)4 ArCHO HOOCR2CCR2COOH Pb(OAc)4 R2C=R2C 八、二甲基亚砜（八、二甲基亚砜（DMSODMSO） 选择性氧化剂，有效使伯仲醇氧化成相应醛和酮选择性氧化剂，有效使伯仲醇氧化成

32、相应醛和酮； 1）DMSO 单独使用可以氧化单独使用可以氧化a a-卤代羧酸或其酯、卤代羧酸或其酯、 a a-卤代苯乙酮及伯碘烷为相应醛和酮卤代苯乙酮及伯碘烷为相应醛和酮 2）DMSO/DCC/Py(菲茨钠菲茨钠-慕发特法慕发特法) 二甲基亚砜与二环己基碳二酰亚胺二甲基亚砜与二环己基碳二酰亚胺(DCC)或或Ac2O、SO3 、 P2O5 、 COCl2 等脱水剂一起使用时，也能非常有效地将伯醇甚至伯卤化物转变为醛。该方法等脱水剂一起使用时，也能非常有效地将伯醇甚至伯卤化物转变为醛。该方法 称为莫法特称为莫法特菲兹纳菲兹纳(MoffattPfitzner)反应。氧化伯仲醇为醛酮，烯、反应。氧化伯

33、仲醇为醛酮，烯、 酯、胺基及叔羟基无影响。酯、胺基及叔羟基无影响。 RCH=CHCH2OH DMSO/DCC RCH=CHCHO 3）DMSO/Ac2O 改善上述中改善上述中DCC毒性，但立体选择性有所降低。毒性，但立体选择性有所降低。 2.6.3 2.6.3 电解氧化电解氧化 一、一、直接氧化直接氧化 苯苯 + H+ H2 2O O H+ H+二醌 二醌 二、二、间接氧化间接氧化 蒽蒽 + Cr+ Cr2 2O O7 72 2 H H2 2O/H+O/H+ 蒽醌蒽醌 2.6.4 醇的氧化 伯醇氧化为酸，仲醇氧化为酮 伯醇在适当的氧化剂作用下，可选择性地氧化为醛，而不是 氧化态更高的羧酸。 例

34、 TCQ：四氯苯醌 莫法特菲兹纳(MoffattPfitzner)反应。 例 DMSO-Ac2O :改善上述中DCC毒性，但立体选择性有所降低。 仲醇氧化生成酮，常用Na2Cr2O7-H2SO4溶液或MnO2、 CrO3Py2，H2CrO4HOAc等为氧比剂。 例 例 异丙醇铝也可选择性地将伯醇氧化成醛-欧芬 脑尔(Oppenauer)氧化：-选择性较好 2.6.5 醛和酮的氧化反应 一般情况下，醛易被氧化成羧酸。常用的氧化剂有：铬酸、高锰酸 钾和氧化银，及弱氧化剂：Tollen试剂，Feiling试剂等。 CHO KMnO4 / CH3COCH3 H2O COOH O O CHO H2CrO

35、4 O O COOH 胡椒醛 CHOCOOH Ag2O 选择性较好的氧化剂，氧化能力较弱，不影响分子中其他易氧化基团，如双键 例 酮在过氧化物如过乙酸、过苯甲酸、三氟过乙酸等作用下被氧 化成酯Baeyer-Williger氧化 O O O + CH3CO3H CH3COOC2H5 己内酯 羰基的- CH键在一定条件下，可被氧化成羟基或羰基。 例 2.6.6 碳碳重键的氧化 1、烯烃双键可被过酸（过氧三氟乙酸、过氧苯甲酸、叔丁基过 氧化氢）氧化为环氧化物。由于环氧化物是许多反应的合成中 间体，故烯轻的环氧化的应用十分广泛。双键上连有供电子基 团时，可促进反应的进行。 CH3 CH3 RCO3H

36、CH3 CH3 O 环氧化物可进一步发生开环反应，如水解得反式二醇 . CC O H CH3 H CH2CH3 CC OH HO CH2CH3 H CH3 H + CC OH HO CH2CH3 H H CH3 H2O H+or OH- 该反应具有较高的立体选择性，氧优先从分子位阻较小的一面进攻： 例 2、利用KMnO4、OsO4、I2及湿的AgOAc为氧化剂，仔细控制条件 ，可在温和的条件下，高产率地将双键转化为顺式二醇。反应生成 邻二醇还是继续氧取决于反应的pH值， pH值在12以上有利于生成 邻二醇，在12以下则利于进一步氧化，生成-羟基酮或双键断裂 的产物。KMnO4浓度过高或过量都对

37、进一步氧化有利。 例 3、双键在酸性条件下用KMnO4氧化，链烯双键断裂生成 两分子羰基化合物，环烯则断裂为一分子二羰基化合物。 如果双键碳上有氢原子，则产物为羧酸。这个反应可用于 双键的结构剖析，但有时也可用于合成。OsO4与NaIO4一 起也能成功地断裂双键。 例 4、 臭氧化物经氧化水解生成羧酸或酮、还原水解生成醛 、酮或醛酮混合物，或用强还原剂还原得醇 。 应用：推测反应物的结构，确定双键的位置 OO O CC or LiAlH4 Pd/C CH3SCH3 Zn/H2O HOHCHOH+C +C O+OC CO + O C CH3SCH3 O H2O2,OH- +O=CCOOH H2O

38、2,OH- COOH COOHO3,CH3OH O O3,CH3OH (CH3)2S O O O3Pd/C OH OH 5、双键-碳上的氧化 双键的-碳上的氢由于受双键的影响容易被氧化。常用的氧 化剂有：SeO2 , NBS 等。 SeO2(0.5mol) CH3OH,heat HOCH2 温和的溴化试剂： N溴代丁二酰亚胺（NBromo Succinimide），简称NBS NBr O O CH2=CHCH2Br BPO NBS CH3CH=CH2 BPO：过氧化苯甲酰（引发剂） CHBrCH3CH2CH3 heat CCl4 NBS/BPO 2.7 还原反应 有机分子的脱氧、加氢或获得电子

39、的过程称为还原反应 。该反应是有机合成中最普通的反应类型之一，在官能团的 转换方面有着极其广泛的用途。 根据还原剂种类和还原过程的不同，还原反应可分为催化 氢化法、化学还原剂法、电解还原三类。 而化学还原剂又可分为金属氢化物还原剂、溶解金属还原 剂、醇铝还原剂以及其它类型还原剂等。不同的还原剂具有 不同的还原活性和选择性。 2.7.1 催化加氢 催化加氢是指在催化剂（均相或非均相）存在下对底物进行的加 氢反应。适用于烯烃、炔烃、硝基化合物、醛、酮、腈、芳环及 杂多环等。 还原反应中最为简便的方法之一； 选择合适的催化剂是实现选择性加氢的关键 催化加氢分为均相和非均相反应 1、非均相催化加氢、非

40、均相催化加氢-常见的催化剂常见的催化剂 1) Raney Ni 1) Raney Ni Ni/Al + NaOH + H2O Ni + NaAlO2 + H2 2) P2 2) P2型型NiBNiB Ni(OCOCH3)2 + NaBH4 NiB + H2 3) Pd 3) Pd PdCl2 + HCHO NaOH Pd + HCOONa 4) PtO 4) PtO2 2(Pt/C)(Pt/C) H2PtCl6 + NaNO3 PtO2 5) Lindlar Pd/CaCO5) Lindlar Pd/CaCO3 3 PdCl2 H+ /OH-/ CaCO3 Pd/CaCO3 6) CuCr 6

41、) CuCr2 2O O4 4亚铬酸铜亚铬酸铜 Cu(NO3)2 + Na2Cr2O7 CuCr2O4 罗森蒙德（罗森蒙德（Rosenmund）还原法）还原法-制备醛制备醛 RCOCl + H2 Pd/BaSO4 RCHO ClArCOCl + H2 Pt/BaSO4 ClArCHO 氢解反应氢解反应 ArCH2OR + H2 Pd/SiO2 ArCH3 ArSH + H2 Raney Ni ArH Lindlar催化剂（催化剂（Pd/CaCO3 ） RCCH + H2 Pd/CaCO3 RCH=CH2 (顺顺) RCOCl + H2 Pd/CaCO3 RCHO 2、均相催化氢化：、均相催化氢

42、化： 使用可溶性的催化剂钌、铹、铱等的磷配位络合物如：使用可溶性的催化剂钌、铹、铱等的磷配位络合物如： (C6H5)3P3RhCl、(Ph3P)3RuClH、(Ph3P)3IrH 选择氢化碳碳双键和碳碳叁键，对于羰基、氰基、硝基、氯、叠选择氢化碳碳双键和碳碳叁键，对于羰基、氰基、硝基、氯、叠 氮等官能团都不发生还原。氮等官能团都不发生还原。 CH2=CHCH=CHCH3 + H2 (C6H5)3P3RhCl CH3CH2CH=CHCH3 CH2=CHCOCH3 + H2 (C6H5)3P3RhCl CH3CH2COCH3 HCCCH3 + H2 (C6H5)3P3RhCl CH2=CHCH3

43、选择还原端烯 2.7.2 化学试剂还原 一、活泼金属与供质子剂一、活泼金属与供质子剂 1、Na/Hg; Na/NH3（Li/NH3）/C2H5OH CH2=CHCHO Na/ROH CH2 = CH2CH2OH CH2=CHCH=CH2 Na/NH3 CH3CH=CHCH3 Na/C2H5OH 二氢萘二氢萘 萘萘 + Na/C5H11OH 四氢萘四氢萘 Li/NH3/C2H5OH 十氢萘十氢萘 2、Zn/Hg/HCl 克莱门森克莱门森(Clemmensen)法法 R2C=O Zn-Hg / HCl R2CH2 3、Fe催化剂催化剂 ArNO2 Fe/HCl ArNH2 4、SnCl2/HCl

44、HOH2CArNO2 Sn/HCl HOH2CArNH2 RCHBrCHCl (n-C4H9)3SnH RCH2CHCl RCN SnCl2 RCHO NO2HO NH2HO Na2S-H2O NaHS-H2O NO2 NO2 NH2 NO2 二、含硫化合物 硫化钠、二硫化钠、多硫化钠、硫化铵、亚硫酸钠、亚硫酸氢 钠及连二亚硫酸钠（保险粉）等。这类还原剂可用于硝基、亚 硝基、偶氮基等的还原。 硫化物可使多硝基化合物部分还原，如可将间-二硝基苯还原 成间-硝基苯胺。 1）沃尔夫）沃尔夫 - 凯希纳（凯希纳（Wolff-Kishner）法：）法： R2C=O + NH2NH2 高温高压 高温高压

45、RCH2R + N2 黄鸣龙（常压）法：黄鸣龙（常压）法： R2C=O + NH2NH2 常压 常压/DEG/OH- RCH2R + N2 2）对甲苯磺酰肼）对甲苯磺酰肼(CH3C6H4SO2NHNH2) ： R2C=O 对甲苯磺酰肼 对甲苯磺酰肼 腙； 腙； 腙腙 NaBH3CN/LiAlH4 RCH2R 3）二亚胺（亚肼）二亚胺（亚肼） R2C=CH2 + NH=NH R2CHCH3 + N2 三、肼及其衍生物还原为烃 四、氢负离子转移试剂 1) 1) 金属氢化物（金属氢化物（NaHNaH、NaBHNaBH4 4、LiAlHLiAlH4 4）: : LiAlH4使酯、羧酸、醛、酮还原为对应

46、的醇。使酯、羧酸、醛、酮还原为对应的醇。 R2C=O LiAlH4 (NaBH4) R2CHOH R2C=CHCHO LiAlH4 R2C=CHCH2OH 使羧酸及其衍生物还原成醇：使羧酸及其衍生物还原成醇： RCOOH LiAlH4 RCH2OH 使羧酸及其衍生物还原成醛：使羧酸及其衍生物还原成醛： RCOOH（RCOCl） LiAlOC(CH3)23H RCHO RCOOR（RCOCl） LiAlOC(CH3)23H RCHO RCON(CH3)2 LiHAl(OC2H5)3 RCHO 2) 丙醇铝丙醇铝/异丙醇法：异丙醇法： 是一种选择性良好的还原剂，只还原羰基而不影响双键及是一种选择性

47、良好的还原剂，只还原羰基而不影响双键及 其其 他不饱和键。他不饱和键。 RCHO Al(O i-Pr)3 RCH2OH + CH3COCH3 梅尔魏因梅尔魏因-庞多夫庞多夫-维尔莱维尔莱 Meerwein-Ponndorf-Werley法：法： R2C=O AlOCH(CH3)23 R2CHOH 3) 硼烷（有毒、自燃）：硼烷（有毒、自燃）： 还原成烃：还原成烃：CH2=CH2 + B2H6 CH3CH3 还原成醇：还原成醇：RCOOH + B2H6 RCH2OH 还原成胺：还原成胺：RCN + B2H6 RCH2NH2 2.7.3 电解还原电解还原 电解还原是电解液离解产生的氢离子在电解池的

48、负极上接电解还原是电解液离解产生的氢离子在电解池的负极上接 受电子，形成受电子，形成原子氢原子氢，用于还原有机化合物的一种方法。，用于还原有机化合物的一种方法。 2.7.4 碳碳重键和环丙烷的氢化 碳碳叁键是最容易被几种还原试剂氢化的官能团。几乎在 所有其它官能团存在的情况下，炔键都能选择性地发生完全 的氢化或部分还原。其中最主要的还原是将三键立体选择性 地转变为顺式双键。使用氢化二异丁基铝或氢和Pd催化剂(如 1-2Pd沉淀在BaSO4或CaCO3上，用喹啉和乙酸铅作为抑 制剂；HLindlar l973)，容易实现炔烃的顺式氢化。 在液氨或胺的溶液中，金属锂或钠可将位阻小的炔烃还原为反 式

49、烯烃。然而，这种还原试剂能够与大多数极性官能团(羧酸 除外)发生作用，所以其它官能团需要保护。 例 碳碳双键通常使用氢和多相催化剂进行还原。催化氢化中， 常见过镀金属的催化活性顺序：PdRh(铑)PtNiRu(钌). 除Pd 以外，其它催化剂可被选择性地用于某些还原过程中，使 氢迁移的速度控制到最小值。 例如，如果想将CC双键重氢化，则选用镍或钌；如果要抑 制其它对氢解敏感的基团被还原，则选用铑作催化剂。 氢化的容易程度与重键上取代基的大小和数目成反比。四取代 的双键的氢化，受到位阻的极大限制，只有在催化剂存在下， 首先通过氢的迁移，使双键转移到位阻小的位置上，才能发生 氢化。 不过，二取代或

50、三取代的双键在还原过程中也能发生异构化， 形成不易被还原的取代的双键。在质子酸存在下，这种烯键的 异构化反应进行得特别快。 OO C6H6 H2, (Ph3P)3RhCl 香芹酮 选择性还原端烯 硼氢化： 乙硼烷及其类似物与碳碳重键加成所得的有机硼化合物 ，同有机酸发生溶剂解反应生成饱和烃，该反应称为硼氢化 。炔烃硼氢化的产物为顺式烯烃。 环丙烷可以发生氢解开环 例 醛或酮的羰基在不同条件下，可被还原成亚甲基和羟基。 1 、 还原成亚甲基-酸性条件还原 锌汞齐-浓盐酸还原羰基至亚甲基的反应称为Clemmensen还原。 分子中同时有羧基、酯基存在时，可不受影响。本方法还原非共轭 羰基效果较差，而对芳羰基特别有效，故常用于芳酮还原以制备难 于用傅克反应制得的直链烃基苯。 2.7.5 醛和酮的还原 C CH3 O CH2CH3 Zn-Hg HCl OH CH3 OCH3 Zn-Hg HCl OH CHO OCH3 Wolff-Kishiner-黄鸣龙还原-碱性条件还原 在NaOH-二甘醇-水合肼体系下回流(190、200)1h，同时分出水 ，继续加热至氮气全部逸出，羰基即被还原为亚甲基。以后又发现 ，用叔丁醇钾作碱，还原不仅可在常压下，可在室温下完成： OH O O OH O Zn-Hg HCl CH 2CH2CH3 CC H 2CH3 O NH2