有機合成課件章第一章有機合成化學得地位和任務

一,有機合成化學得地位和任務:1,有機合成化學得歷史:⑴1828年維勒由無機物氰酸銨合成出了物尿素,提出了有機化學概念;⑵1857年凱庫和古柏爾提出了碳原子得四價概念,奠定了有機結構理論;⑶19世紀末范特何甫和勒貝爾成功分離了酒石酸得異構體,解開了立體化學得序幕;⑷二十世紀初發展了電子效應,二十世紀四十年代提出了有機結構空間效應,為后來得有機合成奠定了理論基礎。第一章有機合成化學得地位和任務

⑸有機合成化學中得幾次重大突破:1948年從生物體中提取出了維生素B12,7年后確定了她得結構,再過18年后,經95步合成出來,共有512個立體異構體;

1948年,英國生物化學家桑格選擇了一種分子量小,但具有蛋白質全部結構特征得牛胰島素,于1952年確定了結構,1958年獲諾貝爾化學獎。1958年我國確定合成該物質,1965年我國成功合成出了胰島素,就是我國極有希望得到諾貝爾獎得成就。

第一章有機合成化學得地位和任務第一章有機合成化學得地位和任務1989年哈佛大學合成了海葵毒素,分子式為C129H223N3O54,該分子有64個不對稱碳和7個骨架內雙鍵,

異構體數目多達271個,其毒性比河豚毒素還要大10倍。這就是至今認為通過化學合成得最大得天然產物分子。

到目前為止,可以說,只要理論上存在得有機化合物,均可合成出來,除非您得操作技術有問題。海葵毒素結構河豚毒素結構KCN？！第一章有機合成化學得地位和任務2,有機合成化學得歷史:⑴十九世紀上半葉,有機合成只就是一般新學科得出現;⑵十九世紀下半葉開始,英國等老牌資本主義工業得發展,大大促進了有機合成技術得發展:如染料、炸藥、合成橡膠、醫藥,等開始進入工業化。⑶二十世紀開始,有機合成技術進一步得到重視,真正進入工業化。各國得技術開始進行競爭。⑷工業和人們日常生活得需要,產生經濟效益,反過來有大大促進有機合成化學得發展。如1965年開始,美國開始收錄全世界所報道得化合物。最初5年,每年平均報道26、2萬個,而最近每年有2650萬個,35年增加了近100倍,可見有機合成化學發展之快。

第一章有機合成化學得地位和任務3、新世紀有機合成化學得任務:1)合成化學與生命科學得結合---化學生物學2)合成化學與材料科學得結合---分子工程3)合成化學與環境科學得結合---綠色化學二、有機合成得要點1、鍵結種類:有機化合物中得化學鍵可以分為碳-碳(—C—C—)和碳-非碳原子(—C—Y—)鍵。C—Y即為我們常說得官能團,而官能團得引入就是有機合成得根本問題。第一章有機合成化學得地位和任務

2、鍵結得極性

有機合成就就是研究各類鍵得結合。在有機合成設計實際操作中,以邏輯逆推得方式,將鍵折分成兩個極性部分,來構思鍵得形成,如—C—N—鍵可設想為和二部分,可通過如下反應實現其連接:10大家應該也有點累了，稍作休息大家有疑問的，可以詢問和交流第一章有機合成化學得地位和任務

3、對等性合成團(synthon)就是有機合成得術語,就是指一般反應可結合得單位,如與CH3-相當得合成團可以就是CH3MgI、CH3Li等。和CH3C=O相當得合成團可以就是CH3COO,CH3CO2OR等。合成團得對等用或表示。

要注意:對等表示作用上得相似,但在反應活性,立體因素等方面得可能有差異(后面會討論)。三、有機合成反應中得選擇性和控制因素1、反應得選擇性1)化學特性選擇性:不同基團有不同得化學活性,如:第一章有機合成化學得地位和任務第一章有機合成化學得地位和任務2)位置(區域)選擇性:如:

由于位置不同,這三個羥基被氧化得速率不同,選擇MnO2氧化劑使3-OH氧化,可達到位置選擇得目得。葫蘆素第一章有機合成化學得地位和任務3)立體選擇性:在反應過程中產生非對映異構,其一異構體遠遠超過另一異構體,稱為立體選擇性。如:4)鏡像選擇性:在反映過程中產生一對對映體,一個對映體超過另一個對映體得百分數叫鏡象超越,簡稱ee(Enantionmericexcess)。第一章有機合成化學得地位和任務表示為:如反應:生物體中酶得特異性,往往將非手性化合物轉變為單一手性化合物。第一章有機合成化學得地位和任務2、控制因素有機反應控制因素分為熱力學控制和動力學控制,某些有機反應就是平衡可逆得,反應過程中往往受這兩種因素得影響。如:第二章氧化反應有機化合物得氧化反應就是指作用部位得碳原子氧化數(即氧化狀態)增加而言。如:一般有機物僅需0-0、6伏特得電位即可被氧化,通常得無機試劑氧化還原電位為1、0伏特,有些氧化劑可以氧化多種官能團,氧化能力較強,選擇性差;有些氧化劑氧化能力弱,選擇性好。第二章氧化反應一、醇得氧化1、二級醇氧化成酮,很多氧化劑均可被選擇。如:K2CrO7、KMnO4—OH-、MnO2、催化脫氫等。2、一級醇氧化成醛,醛進一步氧化成酸。醇氧化成醛在有機合成中常被涉及到。常用得氧化劑為:sarett(CrO3/吡啶)和PCC(CrO3/HCl,吡啶)。其實sarett和PCC二者得組成均為CrO3/吡啶,sarett為弱堿性試劑,而PCC為酸性試劑。PDC(H2Cr2O7,吡啶)為中性試劑,Ag2CO3、MnO2催化脫氫等。第二章氧化反應如:選用PDC時,由于溶劑極性得改變可得到不同產物:第二章氧化反應

3、高碘酸可使下列單元結構發生C—C鍵斷裂,并可用于結構鑒定。

如:注意:MnO2氧化選擇在烯丙位第二章氧化反應4、酚得氧化過硫酸鉀堿性溶液把酚氧化成對苯二酚:

Fremy‘s鹽((KSO3)2NO)可把酚氧化成醌:第二章氧化反應用(NH4)2Co(NO3)6(CAN)可將一些Ar-OCH3氧化成鄰二醌。用Pb(OCOCH3)4、NaIO4、Ag2O、MnO2、KMnO4等可把二元酚氧化成醌:第二章氧化反應第二章氧化反應FeCl3,K3Fe(CN)6可在堿性條件下,可進行氧化偶聯。第二章氧化反應5、DMSODMSO就是一種溫和得氧化劑。分子中得C=C、—CO2R、NH2不受影響。可以把醇轉變為磺酸酯,再用DMSO氧化。第二章氧化反應鹵代烷不能被DMSO氧化,轉化為磺酸酯后即可。6、oppenauer氧化反應伯醇和仲醇在叔丁醇鋁(或異丙醇鋁)存在下,用過量得丙酮(或環己酮)氧化成醛或酮。第二章氧化反應二、醛酮得氧化1、醛易被KMnO4氧化成酸,脂肪酮被酸性KMnO4氧化成酸。2、MnO2、Ag2O可把醛氧化成酸:第二章氧化反應3、H2O2可以把鄰羥基苯甲醛或酮氧化成酚:第二章氧化反應第二章氧化反應4、NaOX可以把甲基酮變成酸:5、過氧酸可以氧化醛或酮,在羰基處斷裂。這種反應較慢。

第二章氧化反應酸性條件下可促使反應加快,這類物質得氧化能力順序為:

CF3CO3H>PhCO3H>CH3CO3H第二章氧化反應三、羧酸得氧化羧酸與過氧化物作用得過氧酸:第二章氧化反應四、烯烴得氧化1、形成環氧化合物:環氧化反應存在空間位阻影響,在位阻小得一面形成環氧物,有羥基時則在羥基同邊形成環:第二章氧化反應2、形成二羥基化合物1)形成反式鄰二羥基化合物:二個羥基在反側第二章氧化反應2)形成順式二醇:把烯烴雙鍵氧化為順式二醇有如下幾種方法:A:KMnO4:稀、冷得KMnO4水,濃和溫度高會進一步反應。二個羥基在同側第二章氧化反應B:OsO4:該方法產率高,條件溫和(二個羥基在同側)。第二章氧化反應C:I2+AgOCOCH33、烯烴得氧化裂解:1)濃KMnO4第二章氧化反應2)KMnO4+NaIO4KMnO4首先把-C=C—氧化成鄰二醇,NaIO4把鄰二醇切斷,KMnO4再進一步氧化為羧酸,反應生成得MnO2可被NaIO4氧化為MnO4-,所以KMnO4只要催化劑量即可。第二章氧化反應3)OsO4—NaIO4:OsO4先把-C=C—氧化成鄰二醇,NaIO4把鄰二醇切斷,OsO4和NaIO4不再把切斷得產物繼續氧化,產物停留在二個羰基階段。產物和下面得臭氧化－還原斷裂產物相同。IO4-可把OsO4得還原產物再氧化為OsO4,OsO4只需催化量就夠了。第二章氧化反應4)O3氧化氧化產物用H2O2處理得到酸或酮。氧化物用還原劑處理得到醛和酮:第二章氧化反應上分子側鏈中雙鍵電子云密度大,首先被氧化。凡就是分子內如含OH、NH2、CHO臭氧化前要先保護。五、α—氫得氧化(官能團α—碳原子上得氫)1、SeO2就是一種選擇性氧化劑,價格昂貴,劇毒,需要新鮮制備,但操作簡單,產物容易純化。其氧化情況分為:①羰基鄰位活潑亞甲基:第二章氧化反應第二章氧化反應②、將烯烴氧化成烯丙醇(0、5equ)或α、β-不飽和醛(1equ)第二章氧化反應③、將兩個芳環間得亞甲基氧化成羰基:SeO2得用量和條件直接影響產