精细有机合成与设计——1.精细有机合成的一般原理.ppt

第一章 精细有机合成的一般原理 1.1 有机反应的基本过程 1.2 有机反应的分类 1.3 有机合成新技术 1.4 有机合成方案设计(正交设计) 1.1 有机反应的基本过程 一、键的断裂： 均裂： 分子本身的键能较小(如O-O,Cl-Cl),或是在裂解时能同时释放出一个键合很牢的分子(如N2，CO2), ——必须从外接受一定的能量才能发生键的均裂。最常见的方法是通过加热(△)或光照(hν)提供能量。例如： 影响异裂的因素： 1.碳正离子的稳定性：烯丙基 3o 2o 1o +CH3 2.阴离子离去基团稳定性 (CH3)3C-I〉(CH3)3C-Br 〉(CH3)3C-Cl 〉(CH3)3C-F (CH3)3C-Cl 〉(CH3)3C-OAC 〉(CH3)3C-OH 二、键的形成 1.两个游离基结合成键 2.正、负离子成键 3.一个离子与一个中性分子成键 三、断键与成键同步发生(过渡态理论) 四、分子内重排  1.基团带着一对电子迁移（Ｃ＋重排） 2.基团带着一个电子迁移（自由基重排） 自由基的稳定性决定 3.基团不带原来键合的电子迁移 五、电子的传递—电有机合成 Fe2++RO—OH→Fe3++RO·+OH- Fe3++PhO—H → Fe2++PhO· +H+ 1.2 反应的分类 一、加成 1.亲电加成（C=C） 2.亲核加成（C=O） 二、消除 1.β-消除（E1、E2） 2.α-消除 快：CHCl3+OH- CCl3-+H2O 慢：CCl3-→：CCl2(二氯卡宾) 三、取代 1.SN1、SN2 2.先加成再消除 亲核取代 （羰基） 亲电取代 （芳香环） 四、缩合 五、重排 1.分子内重排 2.分子间重排 六、周环反应 七、氧化还原反应 不在同一相的反应如何发生？ n-C8H17Br + NaCN → n-C8H17CN +NaBr 1.4 正交试验设计 表1 实验方案表 概念：正交试验设计方法,简称正交设计,它是用“正交表”来安排和分析多因素实验的一种数理统计方法。是试验设计的重要组成部分,该方法由日本的田口玄一于1949年创立。正交试验设计方法是从全面试验中挑出部分有代表性的点进行试验, 这些代表点具有“均匀”和“整齐”的特点，具有很高的效率. 1.4.3正交表的选择 选择正交表的原则，应当是被选用的正交表的因素数与水平数等于或大于要进行试验的因素与水平数，并且使试验次数最少。 如：3个因素5个不同水平进行的试验，那我们选择L18（37 ）正交表而不用L27（313），只需进行9个试验就能说明问题了。 L9（34 ）、 L18（37）、 L27（313 ） 1.4.4试验计划的制定 1.选择合适的正交表 2.在正交表的表头上分别写上因素A、B、C….，再加上一个空列（实验结果）。 3.在正交表中分别将水平数字1、2、3….处填写该因素的1水平值、2水平值、3水平值等。 4.按试验计划表做完实验后，将试验结果分别填入最后一列。 试验设计举例 例： 为提高某化工产品的转化率，选择了三个有关因素进行条件试验，反应温度(A)，反应时间(B)，用碱量(C)，并确定了它们的试验范围：A：80、85、90℃B：90、120、150min C：5 ％ 、6 ％ 、7％请拟定试验计划表。 试验目的是搞清楚因素A、B、C对转化率有什么影响，哪些是主要的，哪些是次要的，从而确定最适生产条件，即温度、时间及用碱量各为多少才能使转化率最高。 能否从正交试验表中得到这些信息呢？ 1.4.5直观分析法 又名极差分析法，它是对实验结果进行处理分析的基本方法，主要包括以下几个步骤： 1.确定同一因素的不同水平对试验指标的影响。 计算A因素A1水平下的试验指标 取平均值 计算其他 ...... 分别确定各因素的最好水平 3.最优工艺方案的确定 根据每个因素的各水平直接的极差值大小，确定哪个因素是主要的，由R确定，然后再根据所得出的各因素的最好水平，最后得出最优工艺条件。 试确定上例中的最优工艺条件 1.K表现出温度以90℃（A3）为最好。反应时间以120min（B2）分转化率最高。用碱量以6％（C2）转化率最高 2.R表现出温度对转化率影响最大，其次用碱量 3.K表现出温度越高转化率越好，因此需要进一步丰富实验数据，探索最佳温度 思考题： 1.阐述18-冠-6作为相转移催化剂有什么特点？（2点） 2.在24，26正交设计中各需多少次试验？ 含冠醚结构的化合物 *