精细有机合成 02 第二章 精细有机合成的理论与技术基础.ppt

第三节 精细有机合成技术 ?微波辐照技术 ?相转移催化技术 当反应体系是非均相体系时，处于不同相的反应物之间彼此不能接触，若在反应体系中加入相转移催化剂（PTC），则会使两反应物转移到同一相中，便可使反应顺利进行。 ?酶催化技术 酶是由生物细胞产生的以蛋白质为主要成分的高效生物催化剂。用酶作催化剂所进行的反应，具有催化效率高、反应速率快、立体选择性好、反应条件温和等优点。 * 第二章 精细有机合成的理论与技术基础 复习: p轨道、C－H σ键、C－C π键、元素周期表和电负性概念 原子的电负性：指原子吸收电子的能力。鲍林指定氟原子的电负性为4.0，其它原子与其比较计算得电负性值，是相对值，无单位。 第一节 精细有机合成基础理论知识 ?电子效应和空间效应 ?诱导效应 有机物分子中相互连接的不同原子间由于原子各自的电负性不同而引起的连接键内电子云偏移的现象，以及原子或分子受外电场作用而引起的电子云转移现象。通常用I表示。 ?静态诱导效应 由于分子内成键原子的电负性不同所引起的电子云沿键链按一定方向移动的效应，或者说键的极性通过键链依次传递的效应。 箭头表示电子云的偏移方向 ?诱导效应的方向通常是以C-H键作为基准的，根据原子或原子团比氢的电负性大小引起的静态诱导效应分为吸电静态诱导效应（-IS）和供电静态诱导效应（+IS）。 ?诱导效应沿键链的传递是以静电诱导的方式进行的，只涉及电子云分布状况改变和键的极性的改变，一般不引起整个电荷的转移、价态的变化。 ? 在键链中通过静电诱导传递的诱导效应受屏蔽效应的影响是明显的，诱导效应随着距离的增加，变化非常迅速。 由于氯原子的吸电诱导效应的依次传递，促进了质子的离解，增强的该酸的酸性。 ?动态诱导效应 当进攻试剂接近底物时，因外界电场的影响也会使共价键上电子云发生改变，键的极性发生变化，这种变化用Id表示。 ?Id和Is作用方向一致时，将有助于化学反应的进行。 Id和Is的作用方向不一致时， Id往往起主导作用。 ? Id: -I-Br-Cl-F -CR3-NR2-OR-F -O--OR ?共轭效应 在单双键交替排列的体系中或具有未共用电子对的原子与双键直接相连的体系中，p轨道与π轨道间存在着相互的作用和影响，每个成键原子不仅受到成键原子的原子核的作用，而且也受到其他原子核的作用，因而分子能量降低，体系趋于稳定。这种现象称为离域键，含有这样一些离域键的体系通称为共轭体系，共轭体系中原子间的相互影响的电子效应称为共轭效应。 ?空间效应 是由分子中各原子或基团的空间适配性，或反应分子间的各原子或基团的空间适配性所引起的一种形体效应 ?空间效应的强弱取决于相关原子或基团的大小和形状。 ?空间位阻一般指体积庞大的取代基直接影响化合物反应活性部位的显露，阻碍反应试剂对反应中心的有效进攻。 ?空间位阻也可以指进攻试剂的庞大体积影响其有效进入反应位置。 ?空间位阻是最常见的一种空间效应。 ?有机反应试剂 共价键断裂的方式不同 例：氯气分子在不同条件下 第二节 精细有机合成反应基础知识 ?取代反应 取代反应指与碳原子相连的原子或基团被另一个原子或基团所替代的反应。 ?脂肪族亲核取代反应（SN） 卤代烷中卤素 的电负性很强， 因此，C-X键的 电子对偏向卤原子 底物 亲核试剂（进入基团） 离去基团 ?单分子亲核取代反应(SN1) 叔丁基溴的水解: 该反应的反应速度仅取决于叔丁基溴的浓度，而不受OH-浓度的影响。 反应速度=k[(CH3)3CBr] SN1反应历程可用下式来表示： 卤代烷首先离解为正碳离子与 带负电荷的离去基团，而离解 过程需要消耗能量，是控制反 应速度的步骤，也是速度最慢 的步骤。 离解生成正碳离子随后立即与亲核试剂反应，而这一过程速度极快。 由于该亲核取代反应中控制反应速度的一步是单分子，因此这种反应称为单分子亲核取代反应。 SN1反应能量变化图 : 溴甲烷在碱性水溶液中的水解反应: ?双分子亲核取代反应(SN2) 溴甲烷在碱性水溶液中的水解反应速度取决于两个反应物的浓度，该反应的反应历程可认为卤代烷和羟基离子都参与了限速步骤。 该反应是一个同步过程，亲核试剂从反应物离去基团的背面向与它连接的碳原子进攻，先与碳原子形成较弱的键 离去基团与碳原子的键有所减弱，两者与碳原子成直线形状，碳原子上另外三个键逐渐由伞形转变成平面。 这一过程需要消耗能量(即活化能)，所以这一过程较慢，是控制反应速度的步骤。 SN2反应能量变化图 : ?影响反应的因素 ?在SN1反应中，与离去基团相连的碳原子背面的空