一有机化合物四步逆命名法.ppt

专题,一.有机化合物四步逆命名法,二.从结构看性质(),三.有机合成路线设计(),从结构看化学性质,结构与性质,(一)烷烃,键键能大，C-H键极性又小，故烷烃化学性质稳定。一般在常温下与强酸、强碱、氧化剂、还原剂都不反应。但稳定性是相对的。,烷烃分子中只含C-C单键和C-H单键，是键.,-键,烷烃的化学性质,(二)烯烃,烯烃分子中含有碳碳双键，碳碳双键由一个键和一个弱的键组成.故反应的主要部位在碳碳双键和受双键影响的氢.,结构与性质,双键,氢,打开,加成,氧化,聚合,取代,氧化,在过氧化物存在下，HBr与不对称烯加成反马氏规则,H2SO4,的反应,H2/Ni（Pd，Pt）,催化氢化,亲电加成,Br2,HX,不对称烯遵循马氏规则,H2O,(间接水合法制醇),H2O,H3PO4,(间接水合法制醇),HOCl,(Cl2+H2O),结构与性质,(三）炔烃,炔氢,三键,加成反应,聚合反应,氧化反应,具有酸性,结构与性质,烯烃分子中含有碳碳三键，碳碳三键由一个键和二个弱的键组成.故反应的主要部位在碳碳三键和受双键影响的氢.,(四)卤代烷,卤代烃的官能团是卤原子。,C-X键具有极性,卤原子带部分负电荷,与之相连的碳原子带部分正电荷,易受带负电荷或未共用电子对试剂的进攻,卤原子带一对电子离开,发生取代反应.,受卤原子吸电子的影响,H活泼,在强碱的作用下离开,发生消除反应.,亲核试剂Nu-,结构与性质,（五）醇,有弱酸性，断O-H键，H被取代.,作亲核试剂,亲核试剂进攻带正电C，断C-O键，OH被取代,-氢原子被氧化或脱去,-氢消除,羟基质子化,醇的官能团是羟基,各原子的电负性为：C(2.5)、O(3.5)、H(2.1)，形成极性的C-O键和O-H键。,结构与性质,（六）酚,结构与性质,（A）羟基对苯环的影响：致活，邻对位取代,氧原子上未共用电子对与苯环p，供电共轭氧原子的吸电诱导,（B）苯环对羟基的影响：使酚具有酸性,苯环与氧原子未公用电子对p，共轭效应，使氧原子电子云密度降低，H+易失去；,失去H+后的氧负离子由于苯环分散负电荷而稳定。,结构与性质,Lewis碱与酸反应,强酸作用下醚键断裂,氢被氧化,(七)醚,醚键比较稳定,与碱、氧化剂、还原剂常温下不反应.,官能团：C-O-C（醚键）,但氧原子具有未公用电子对，可与酸反应。,结构与性质,极性不饱合键,氢,亲核加成,加氢还原,羰基,受羰基影响活泼,卤代,缩合,醛氢,氧化,歧化,活泼,不含氢的醛,（八）醛和酮,醛和酮的官能团是羰基。,结构与性质,(九)羧酸,羧酸的官能团是,，由C=O和O-H直,接相连而成。,断O-H键,酸的离解作用,羰基,生成羧酸衍生物,还原为亚甲基,断C-C键,脱羧，失去CO2,氢,卤代,结构与性质,羰基,亲核取代反应,还原反应,与grinard试剂的反应,R,H,H,O,Z,(十)羧酸衍生物,氢,Claisen酯缩合,羧酸衍生物的球棒模如下(Z=Cl,OCR,OR,NH2等):,酰胺氮原子上的反应：脱水，脱羰基。,结构与性质,具有未公用电子对,呈碱性.,作为亲核试剂进行反应，氮上氢被烷基或酰基取代.,苯环上的亲电取代,结构与性质,（十一）胺,胺的官能团是氨基。,有机合成路线设计,（一）有机合成及其目的,（1）何为有机合成,（2）有机合成的目的,（二）有机合成与创新精神的培养,（三）理想的合成路线,（四）正确合成路线的书写,（五）有机合成路线的设计,专题三,（一）有机合成及其目的,有机合成可以说是有机反应及其组合的应用：,有机反应各自适用一类化合物的合成；,有机反应的组合是由几步至多步过程，完成某一指定有实用价值或有理论意义的有机物的合成。,（1）何为有机合成,（2）有机合成的目的,（A）验证有机物，特别是天然产物的结构；,（B）人工合成和生产有实用价值的化合物；,（C）进行理论研究：,（D）研究有机反应：,来自理论的启示，如环丁二烯、环辛四烯的合成；,验证理论，如环状共轭多烯的合成；,研究反应机理和立体化学而设计的有机物的合成。,有机反应的改进和扩展；,新型有机反应的发现。,（二）有机合成与创新精神的培养,合成化学是化学学科的核心，是改造世界、创造社会最有利的手段。合成制备化学总是处于科技前沿。,生命科学研究进入分子水平，面临各种生物大分子和小分子合成。,材料科学的发展首先必然是新材料的合成与制备。,能源科学、信息科学等研究工作将涉及许多结构奇妙性能特殊的新物质。,环境科学化工生产绿色化，环境友好反应需在合成制备的反应上有新的创造。,可以说，世界上所有科技发展离不开合成制备化学，合成制备化学提供并保证它们的物质基础。,诺贝尔化学奖中，有16次是颁给合成了有价值的新有机化合物的化学家。,合成化学是改造世界、创造社会最有利的手段，合成制备化学总是处于科技前沿。有机合成的掌握，是培养创新精神的主要内容之一。,（三）理想的合成路线,（1）原料便宜易得，如脂肪族和芳香族的单官能团或双官能团。,（2）总产率高并稳定。要求总产率高，必须：,总收率与合成步序的关系如下：,有机合成的第一步，是设计一条理想的合成路线，它应符合以下原则：,所选反应生成一种或主要生成一种产物，避免选择生成几种产物的反应。,（A）每步收率高：,（B）路线短：,（C）尽量使用平行反应而不是连续的反应,例：,由A，B，C，D，E，F制ABCXDEF，每步收率90。,（）,90,81,72.9,65.6,58.9,（）,90,81,90,81,72.9,（4）操作简便、安全。,（5）设备简单。,（3）生产成本低,除高收率可降低产品的成本外，还应考虑路线中反应前后次序的安排。,数学上下列三步反应的总收率相等:,5090%90%90%90%50,成本核算,低,高,尽可能把收率低的反应放在前面.,（四）正确合成路线的书写,反应物,试剂,反应条件,主要产物,试剂,反应条件,主要产物,应注意：,（1）不能写成：,试剂,反应条件,主要产物+试剂,（2）几个简单步骤合写必须注明顺序，或分几个箭头写，一个箭头代表一步：,反应物,主要产物,应：,或,不能写成：,例：,（3）若得到异构体，应写出把它们分离的步骤。,（分离）,（1）逆合成分析原理,“逆合成分析原理”是由美国哈佛大学有机化学家E。J。Corey于1967年提出。由于他为有机合成的理论和方法做出重要贡献，获1990年诺贝尔化学奖。,（五）有机合成路线的设计,逆合成分析是一种有一定规律可循的逻辑推理的思维方法。,先有了需要合成的化合物，要求化学家根据自己掌握的逻辑思维方法和有机化学反应设计来合成路线。,我们学习：,反应物,合成要求：,产物结构,起始原料,产物,切断,将目标分子的一个键切断，使分子“裂分”成两种可能的起始原料。这是一个化学反应的逆过程。,几个概念,逆合成分析：,将一个目标分子通过切断和官能团相互转化，解剖成易得起始原料的过程。,目标分子：,待合成的分子。,合成子,切断时得出的概念性的分子碎片，通常是一个正离子或负离子。,官能团相互转化：,将一个官能团转换成另一个官能团，使切断成为可能的一种方法。这也是一个化学反应的逆过程。,合成等效剂,能够起合成子作用的试剂。,合成子其本身常太不稳定而不能直接使用。如CH3I是CH3+的合成等效剂。,目标分子,合成子,步骤：,这种图式通常称为“合成树”。,切断好坏的标准如下：,（1）有合理的切断机理；,（2）使目标分子得到最大程度的简化；,（3）能推导出简便易得的原料,（4）合成反应容易掌握。,解题注意事项,（A）由指定的一种或几种化合物合成：,必须由指定的化合物制备合成过程中所需的所有化合物，直至产物（无机试剂任选）。,对一有机合成的题，首先要对所给条件进行分析，因为不同的已知条件，所用的反应步骤不同。,例：,以甲醇、乙醇及无机试剂为原料，经乙酰乙酸乙酯合成3-甲基-2-丁酮（p423习题16-5-1）。,由乙醇制备三乙，由甲醇制备碘甲烷，然后合成产物。,（B）由Cn以下某种化合物（如烯、不饱和烃、醇等）合成：,必须由指定的n个碳以下（包括n个碳）的该种化合物制备合成过程中所需的所有化合物，直至产物。,例：,（C）几个碳原子或几个碳原子以下的有机化合物任选：,只要需要，几个碳原子的任何类型化合物拿来就可以用，不需合成。,由不超过三个碳的有机物合成,（p384习题14-9-2）,例：,-羟基酸酯可由Reformatsky反应制备。-卤代酸酯,可以拿来就用。,（D）完成转化或,所需化合物拿来就可用，不需合成。,指定某种原料（其他有机和无机试剂任选）,例1：,完成下列转化（p424习题16-9-7）：,例2：,以苯为原料合成（p285习题10-18-8）：,(a)碳-碳键的形成,大多数生成碳-碳键的合成反应是极性的，即，某一试剂的电负性的碳原子，与另一试剂的电正性的碳原子结合，形成一个新的碳-碳共价键。,负碳离子：电子供给体合成子（亲核试剂）。,正碳离子：电子接收体合成子（亲电试剂）。,(2)有机合成路线的设计,包括三方面问题：,目标分子碳骨架的建立。,官能团的转换。,立体化学的选择和控制。,（A）目标分子碳骨架的建立。,官能团的保护,电子供电体,电子接受体,高级炔,Grignard试剂,醇，依C=O结构而定,增二个碳伯醇,炔醇,增一个碳的羧酸,碳-碳键的形成,产物,叔醇,电子供电体,电子接受体,产物,Wittig试剂,烯,氰基负离子,比RX增一个碳原子的：,-羟基腈,增一个碳,碳-碳键的形成（续）,电子供电体,电子接受体,产物,碳-碳键的形成（续）,烷基苯付氏烷基化反应,芳酮付氏酰基化反应,（两个电中性的非自由基合成子）,（b）成环反应,小环（3-4元）：,由1，2-或1，3二卤代烷与丙二酸酯进行二次烷基化。,普通环（5-7元）：,Diels-Aider反应（周环反应）,Dieckmann缩合（分子内的Claisen酯缩合反应）,（c）减碳反应,Hofmann反应,卤仿反应,烯的臭氧化还原水解,（B）官能团的转换,官能团的引入,官能团的除去,官能团的相互转换,（C）立体化学问题,（反式加成）,（顺式加成）,（顺式加成）,烯烃加成：,（顺式加成）,（反式加成）,炔烃加成：,卤代烃的亲核取代和消除：,构型翻转,反式消除,构型消旋化,（D）官能团的保护,当原料或中间产物中含有多个官能时,为使其中一个官能团发生变化,而其他官能团不受影响,有以下两种方法:,使用选择性试剂,例如,氧化或还原羰基时,要使双键不受影响:,