精细有机合成方法学-理论基础与技术.ppt

自由基的生成 自由基形成的途径是共价键的均裂， 即断裂共价键的一对成键电子分别分配给两个成键原子。 常见的引发共价键均裂的方式有热解、光解和电子转移等几种 热解 共价键受热到一定温度发生热离解，共价键均裂，产生自由基。 光解 分子受到一定波长的光照射也可以被活化， 当具有可以满足化学键均裂需要的能量时，就生成自由基 单电子转移 金属离子单电子得失的性能可以用于生成自由基 卡宾 卡宾是含有两个非键电子的中性二价碳原子团。由于稳定的四价碳是八隅体电子构型，因此只有6个价电子卡宾显著缺电子 。 单线态和三线态 如果卡宾的两个非键电子自旋相反成对占据一个?-或p-轨道，则称为单线态卡宾； 反之，如果两个非键电子分别占据在一个?-轨道和一个p轨道上，则称为三线态。 单线态和三线态卡宾的稳定性 都与中心碳原子的取代基的电子和立体效应密切相关。 一般讲，供电子基团可以向中心碳原子的空的p轨道提供电子，而稳定单线态结构；而吸电子基团则更利于三线态结构。 必须指出，虽然卤素等原子电负性比碳大， 但它们的孤对电子可以与中心碳原子的p-轨道共轭，因此更利于单线态结构。 卡宾的生成 在相同的碳原子上消除两个原子（团）的α-消除反应是形成卡宾的主要途径 一些活泼的分子分解也可以产生卡宾。 精细有机合成中的溶剂效应 一般认为影响溶解作用的因素主要有： （1）溶质和溶剂分子之间各种非定向相互作用力。 主要是离子-离子和离子-偶极之间的静电引力（库仑力）和分子间范德华作用 （Van der Waals）的诱导力和色散力。 （2）溶质和溶剂分子之间各种定向相互作用。 包括氢键作用、电子对给体与电子对受体相互作用（电荷转移作用）， 偶极分子的固有偶极作用等。 （3）溶质分子自身的缔合程度。 （4）溶质的分子量。 （5）温度。 溶解 溶剂的分类 化学结构分类 同类结构物质一般有类似的性质，把溶剂按化学结构分类，既简便直观， 又可以给溶剂的选择以定性的指导，在实际应用中十分重要。 根据“相似相溶”原理，可以按溶质和溶剂结构类似程度初步指导溶剂的选择。 另外，根据各类官能团的化学反应的知识，就可以指导我们合理地选择溶剂， 避免溶剂干扰目标反应。 首先根据是否存在活泼质子可以分为质子溶剂和非质子溶剂两大类。 按官能团又可以细分为：卤代溶剂、醚类溶剂、芳烃溶剂、醇类溶剂等。 极性分类 分子中具有永久偶极矩的溶剂为极性溶剂。 反之，分子中没有永久偶极矩的溶剂则为非极性溶剂， 例如己烷、环己烷、苯、四氯化碳和二硫化碳等化学结构对称的溶剂。 偶极矩主要影响在溶质周围的溶剂分子的定向作用。 溶解是溶质分子或离子被溶剂分子的分割、包围和稳定的过程和现象， 即溶剂化作用。 溶剂的溶剂化能力一般认为与溶剂的极性相关 即使溶剂分子本身没有永久偶极矩， 外加电场也可以使溶剂分子内部电荷分离 而产生诱导偶极。 介电常数表示溶剂分子本身分离出电荷的能力， 或溶剂使它的分子偶极定向的能力 偶极矩μ和介电常数ε是常用的表示溶剂极性的两个主要参数， 可以定性也可以定量，但是都不能完整表示溶剂极性 有机反应中溶剂的使用和选择 首先，溶剂应有足够的化学稳定性， 在反应和后处理条件下不与反应物、催化剂、助剂和产物等 发生化学反应。 其次，溶剂对反应物有良好的溶解性或者分散性能， 尽可能使反应均匀可控进行。 再者，溶剂应有利于产品的纯化等后处理工艺过程。 最后，溶剂的选择还要尽可能考虑到溶剂的安全性、 环境污染和价格等非化学因素 卡巴西平合成工艺中的溶剂归一化 精细有机合成工艺的要素 反应---------选择适当的单元反应 路线---------设计合理的合成路线 工艺流程---建立优化的生产工艺 按反应类型有： 卤化、磺化、硝化、还原、氧化、重氮化、胺化、烷化、加成、消除、酰化、水解、缩合、环化、聚合等 数量众多，但遵循共同的有机化学基本理论，并可以通过类似的技术手段实现 功能分类: 分子骨架的形成：Ｃ－Ｃ、Ｃ＝Ｃ、Ｃ≡Ｃ、Ｃ－Ｘ、Ｃ－Ｏ、Ｃ－Ｎ 官能团转换：氧化、还原、取代 有机合成反应基础 在本质上， 有机反应就是旧的共价键断裂和新的共价键形成的过程 遵照规律，掌握技术，开展实践 共价键的基本特性 价键理论、杂化轨道理论和分子轨道理论 这三种理论各有特点，需要相互补充，才能简洁、完整地解释共价键的结构和反应特性 价键理论： 两个原子的价电子配对共享，使每个原子的价电子层达到惰性气体原子电子构型 杂化轨道理论 分子轨道理论 所有的原子轨道线性组合形成等同数目的分子轨道 用于共轭体系和周环反应 共价键的性质的度量 共价键的性质可以用键长、键角、键能和极性等参数加以描述 调节共价键极性 影响共价键的性质的因素 共价键