高等有机化学-反应机理-2省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖课件

高等有机化学——反应机理1/82路径依赖马屁股决定航天飞机助推器宽度；道格拉斯.若思伟大发觉（1993年诺贝尔经济学奖）；自我强化和锁定效应；可怕淹没成本；习惯——缠在你身上铁链；播种行为，收获习惯；播种习惯，收获性格；播种性格，收获命运。男怕入错行，女怕嫁错郎；做正确事比正确做事更主要；知错就改，善莫大焉。2/82第二章极性反应基础知识3/82亲核试剂是含有能量较高电子化合物，能够形成新化合键。含有亲核性原子能够是中性，也能够带有负电荷。极性反应（PolarReaction）在极性反应中，亲核试剂与亲电试剂发生反应。大部分极性反应是在酸性或碱性条件下进行。1.亲核试剂（Nucleophiles）4/82亲核试剂能够分为三种类型：孤对电子亲核试剂；σ键亲核试剂；π键亲核试剂。亲核试剂（Nucleophiles）5/82孤对电子亲核试剂孤对电子亲核试剂6/82σ键亲核试剂σ键电子亲核试剂7/82π键亲核试剂π键亲核试剂8/82区域选择性9/82亲核性ⅰ.在同族元素中，周期高原子亲核性大，碱性则降低。亲核性：I->Br->Cl->F-；RS->RO-大多数情况下，碱性增加则亲核性增加。碱性：I-<Br-<Cl-<F-；RS-<RO-以下是一些特例：10/82ⅱ.当亲核性原子位阻变大时，亲核性大大下降，而碱性稍有增加。碱性：t-BuO->EtO-;亲核性：t-BuO-<<EtO-亲核性11/82iii负电荷离域使碱性大大下降；相对而言，亲核性则只是部分下降12/82iv.非质子极性溶剂能够溶解阴离子，所以化合物碱性和亲核性都会增加，但亲核性增加得更多。亲核性13/82非亲核性碱14/82Meier’sRule15/82亲电试剂和离去基团

（1）亲电试剂亲电试剂含有能够形成新化合键能量较低空电子轨道。亲电试剂能够是中性，也能够是电正性。亲电试剂能够分为三种类型：路易斯酸亲电试剂；π键亲电试剂；σ键亲电试剂。16/82

ⅰ.路易斯酸式亲电性化合物含有价电子数不到8原子，含有能量低空轨道，通常是P轨道。路易斯酸亲电试剂17/82ⅱ.π键亲电试剂亲电原子满足八偶体结构，不过π键与一个能接收孤对电子原子或官能团相连。π键亲电试剂通常含有C=O，C=N，C≡N。

C=C，C≡C键与含有亲电性原子相连时含有亲电性。π键亲电试剂18/82ⅲ.含有σ键亲电化合物，含有E-X结构。E为亲电性原子，满足八偶体结构，因其与离去基团X相连，造成E含有亲电性。亲电原子为C原子σ键亲电试剂亲电原子为杂原子19/82离去基团20/82离去基团注意：离去基团PKb普通是能够反应离去基团离去能力，但个别是例外，如：RCONR2可在强碱水溶液中水解。

-NR2PKb为35，依据规则此基团离去能力弱，不过它真正离去基团是HNR2，PKb为10.所以此化合物含有强亲电性。21/82C=C键既能够是亲核性也能够是亲电性，它性质取决于所连官能团性质。普通来说，C=C键连有亲核性官能团如RO–，R2N–，–CH2MgBr时，这个烯烃或芳香化合物是亲核性；C=C键连有亲电性官能团如–COR,–CO2R，–CN，–NO2，–CH2X时，这个烯烃或芳香化合物是亲电性。独特C=C键（变色龙）在此要注意两条规则：

ⅰ.在吸电子基团β位C原子上含有亲电性。不是α位上C原子。如：βαβα22/82ⅱ.不要把正电荷与亲电性混同亲电性原子是C原子，不是O原子。CH2-OCH3CH2=OCH3++Me2N=CH2+Me2N-CH2+独特C=C键（变色龙）23/82酸性条件和碱性条件：pKa值24/82碱性条件下反应机理：酸性条件和碱性条件：pKa值25/82酸性条件下反应机理：酸性条件和碱性条件：pKa值26/82酸性条件和碱性条件：pKa值27/82第三章碱性条件下极性反应28/82C(sp3)-Xσ键取代反应29/82C(sp3)-Xσ键消除反应30/82SN2反应机理亲核取代反应31/82SN2和SN2’反应机理亲核取代反应区分SN2与SN2׳反应机制关键在与，化学式中双键位置有没有发生改变，SN2反应机制双键位置不发生改变。32/82杂原子SN2反应机理33/82SN2反应机理中特例34/82SN2反应机理中立体化学35/82β消除反应中E2反应机理36/82E2反应机理立体化学37/82E2反应机理立体化学38/82C(sp2)-XE2消除反应机理39/82练习40/82β消除反应中E2’反应机理41/82E2消除反应机理42/82β消除反应中E1cb反应机理E1cb反应机理（特点：两步完成，第一步是碱进攻酸性H原子，形成碳负离子。第二步是离去基团离去，形成新π键。）（H原子酸性很强，而且离去基团离去性很弱时发生）43/82β消除反应中E1cb反应机理44/82消除反应或取代反应预测在C(sp3)-X化合物反应中，以消除反应或取代反应进行主要取决于两个最主要原因：第一，亲核试剂亲核性强弱和含有孤对电子化合物碱性强弱。第二，反应底物是否Me、Bn或是伯碳，仲碳，叔碳卤代烷烃。45/82亲核性和碱性1.亲核性强，碱性弱基团,如：Br-,I-,R2S,RS,R3P,CN-,丙二酸酯负离子等基团。

2.亲核性强，碱性强基团，如：RO-,R2N-,RC≡C-,Cl-。3.亲核性弱，碱性强基团，如：t-BuO,i-Pr2NLi(LDA),(Me3Si)2NK(KHMDS),i-Pr2NEt，DBU,DBN,TMG.46/82亲核加成反应

羰基化合物上加成反应羰基化合物有两个主要共振结构式，R2C=OR2C+-O-,从第二个共振结构式中，能够看出碳原子带有正电性，很轻易发生羰基上亲核加成反应。羰基化合物α位上氢有一定弱酸性，在碱性条件下可被夺去，形成碳负离子。O=CR--CR2-O-CR=CR2碳负离子是一个很好亲核试剂。

碱进攻酸性α-氢

亲核试剂进攻缺电子碳

酸和亲电试剂进攻富电子氧

47/82羰基化合物热力学稳定性与共振结构式R2C+-O-稳定性有直接关系，羰基化合物热力学稳定性次序：

RCOCl<RCO2COR<RCHO<R2CO<RCO2R<RCONR2<ROCO2R<ROCONR2<R2NCONR2<RCO2-。羰基化合物热力学稳定性次序48/82羰基上加成反应（CeCl3能促进羰基上加成反应）49/82羰基加成反应立体化学50/82羰基化合物与含氮亲核试剂加成反应醛、酮与能够与胺发生加成反应，也能够和胺衍生物（羟氨、肼、苯肼）发生反应。与一级胺反应，氮上还有氢，加成物失去一份子水，变为亚胺称为西佛碱。亚胺在稀酸中水解，可得回原来羰基化合物及其胺，所以能够用来保护羰基化合物。反应过程以下：51/82二级胺与羰基化合物反应，能够生成烯胺。反应历程以下：二级胺与羰基化合物反应52/82

一分子醛或酮，在碱作用下，形成碳负离子，此碳负离子与另一分子醛或酮羰基发生亲核加成反应。

反应历程以下：羟醛缩合反应（Aldolreaction）53/82羟醛缩合反应（Aldolreaction）54/82Aldolreaction立体化学55/82Aldolreaction立体化学56/8257/82练习（安息香缩合反应）58/82Retro-aldol反应59/82Knoevenagel缩合反应

60/82（E1cb消除）Knoevenagel缩合反应

61/82共轭加成反应62/82Michael加成反应63/82Robinsonannulation64/82Robinsonannulation第一步（Michael加成反应）65/82Robinsonannulation第二步（Aldol加成反应）66/82Robinsonannulation第三步（脱水反应）67/82思索题68/82C(sp2）-X上亲核取代反应

羰基碳上取代反应

许多羰基化合物（如：酯、酰氯、酰胺、酸酐）里，羰基连有离去基团，羰基碳上带有一定正电性，有利于亲核试剂进攻，发生亲核取代反应。是加成-消除反应机理，不是SN2反应机理。

69/82酯与胺反应生成酰胺70/82羰基化合物在进行亲核取代反应中除了会发生加成-消除反应机理之外，酰氯和酸酐还能够和醇进行消除-加成反应机理取代反应。

反应实例：加成-消除反应机理：酰氯和醇酯化反应71/82消除-加成反应机理：没有α氢羰基化合物不能进行此反应机理。酰氯和醇酯化反应72/82加成-消除反应催化剂（I-也有类似作用）73/82Claisen缩合反应酯在碱催化下缩合为β-酮酯。74/82逆Claisen缩合反应75/82格式试剂、金属负氢试剂对酯基加成反应76/82格式试剂对酰胺加成反应77/82α,β-不饱和羰基化合物烯基碳上取代反应α，β-不饱和羰基化合物上β碳上带有