第二部分 有机合成基本反应 2. 1 2.2 精细有机合成的一般原理 卤化反应

2.32.4 2.5 2.6 2.7 2.8

磺化反应烷基化反应 酰基化反应 氧化反应 还原反应 缩合反应

2.1

精细有机合成的一般原理

2.1.1 有机反应的基本过程有机反应的五个基本过程：键的断裂、键的形成、键的断裂与形成同步发生、分子内重排作用和电子传递。

一、键的断裂(可分为均裂和异裂两种)

A

B

A

B

(1) 均 裂

(2) 异 裂

均裂： 通过加热、光照及过氧化剂引发 异裂： 通过烷基化、极性试剂参与反应

二、键的形成 两游离基结合成键: 2Cl 两带相反电荷质点结合成键:(CH3)3C + Cl (CH3)3CCl

Cl2

一个离子和一个中性分子成键:(CH3)3C H2O (CH3)3C OH2

三、断键与成键同步发生

*断裂一个单键，同时形成一个单键；CN + CH3I NC CH3 I CH3CN + I

*一个双键转化为单键(或三键转化为双键),与此同时， 形成一个单键。H2C CH2 CH2 HCl CH3 + Cl σ+ H2C CH2 H σ- Cl

C2H5Cl

四、分子内重排 * 基团带着一对电子迁徙(如形成带电子基团)H C OHH 催化

(H3C)3C

CH3

-H2O

(H 3C)2C

H C

CH 3

CH3 CH2

(H3C)2C大量

C(CH3)2

H3C

C

CH(CH 3)2

H3C

C

CH(CH 3)2

CH3

* 基团带着原键中一个电子迁移(如形成自由基团)C6H5 C6H5 C CH2 C6H5 C CH2 C6H5

C6H5

C6H5

* 基团迁移时不带原键中电子(如碳骨架重排)CH3 C6H5 CH O C6H5 CH3 CH O

五、电子传递通过有机、无机介质进行有机氧化、还原反应。

2.1.2 有机反应的分类一、加成——包括亲电加成和亲核加成亲电加成 控制步骤为碳正离子中间体的形成 亲核加成 控制步骤为亲核试剂的加成

二、消除——包括α-消除和β-消除α- 消除反应 相对较少

β- 消除反应 双分子E2和单分子E1两种历程

三、取代——包括以下三种途径1、同步取代(如SN2) 2、先消除再加成(如SN1) 3、先加成再消除 1)羰基亲核取代 2)芳香碳亲核取代 3)芳香碳亲电取代 4)芳香碳上游离基取代

四、缩合1、羟醛缩合 3、安息香缩合 2、酯缩合 4、迈克尔缩合

5、狄尔斯-阿德尔缩合

五、重排1、分子内重排 2、分子间重排

六、周环反应1、环化反应 2、电环化反应 3、螯键反应 5、烯-烯反应 4、δ-位移重排闭环

七、氧化还原反应1、催化氧化； 2、电解氧化； 3、化学试剂氧化； 4、催化还原； 5、电解还原； 6、化学试剂还原。

2.2 卤化反应2.2.1 卤加成反应一、卤素与烯烃加成(离子型和自由基型) CH2 = CH2 + X2 CH2XCH2X

CH2 = CHCN + Cl2二、卤素与炔烃加成

CH2ClCHClCN

氯以自由基进行，溴则以离子型进行,产物以反式异构为主.

C6H5C≡CH + Br2

C6H5CBr = CHBr

三、卤化氢与烯烃加成HX与烯烃加成属离子型加成

,遵循马氏规则；

在光、过氧化物加成时属自由基，反马氏规则：C6H5CH2CH=CH2 + HCl BPO C6H5CH2CHClCH3 C6H5CH2CH2CH2Cl

四、次卤酸及其盐与烯烃加成(离子型亲电)C6H5CH2CH=CH2 + HOCl 或 Ca(OCl)2 C6H5CH2CHOHCH2Cl

2.2.2 卤取代反应一、烷烃的卤取代反应:自由基反应，氯、溴、硫酰氯、NBS为卤化剂。

二、烯丙位或苄位的卤取代反应:

CH2=CHCH3 + Cl2

hv

CH2=CHCH2Cl

C6H5CH3

+

NBS

C6H5CH2Br

三、羰基 a- H卤取代反应:卤化剂以卤素、硫酰氯、过溴化苯基甲酰胺盐等。 C6H5COCH3 + Br2 C6H5CH2CHO + Br2 C6H5CH2COOH + Br2 C6H5COCH2Br C6H5CHBrCHO C6H5CHBrCOOH

四、芳环的卤取代反应:氯、溴、碘均可作为卤化剂。 ArH + Br2FeX3

ArBr

2.2.3 卤置换反应一、醇羟基的卤置换反应ROH + HX (PX3、POX3) RX(X = Cl,Br)

二、酚羟基的卤置换反应: 以强卤化试剂(PClX)制备。ArOH + PCl5 ArCl

三、羧羟基的卤置换反应:ArCOOH + PCl5 ArCOCl

四、羧酸脱羧卤置换反应(Hunsdiecker H):RCOOAg + Br2 RBr + CO2 + AgBr

五、卤代烃的卤置换反应RH RX(X=Cl、Br) 芬克尔斯坦(Finkelstein)法： RX(Cl、Br)+ I ¯ = RI + X ¯ RX + SbF3/SbF5 RF ( X = Cl、 Br )

六、芳香族重氮化卤置换反应 桑德迈尔(Sandmeyer)反应:ArN2+Cl¯+ Z ¯ = ArZ + N2 + Cl ¯Z = Cl ¯、Br ¯、I ¯、CN ¯ 等。 ArN2+X¯ Ar· ; Ar·+ CuX2 ArX (X= Cl、Br) 氟化物制备时采用NH4BF4、HBF6试剂。

2.3 磺化反应 赋予有机物酸性、水溶性、表面活性及对纤维的亲和力等。N N N N N Cu N N N

C12H25

SO3NaH2O

(SO3H)2-4C12H25

SO3

-

磺化铜酞菁—高性能蓝染料 磺酸基的引入 可以增加水溶 性。 阴离子表面活性剂

HOOC-Wool-NH2磺化铜钛菁 染料

H+

HOOC-Wool-NH3+Dye-SO3胶束

HOOC-W ool-NH 3+. -O3S-Dye酸性染料对蛋白质纤维上染

2.3.1 磺化试剂浓硫酸(浓H2SO4) 三氧化硫(SO3) 九八酸(98%) 九二酸(92~93%)

20~25% 60~65%

发烟硫酸(SO3 H2SO4) 氯磺酸(ClSO3H) 其它：氨基磺酸(NH2SO3H)、亚硫酸盐(Na2SO3)

2.3.2

磺化方法过量硫酸磺化法(液相磺化法，H2SO4)共沸去水磺化法(气相磺化法， H2SO4)

亲电取代 三氧化硫磺化(SO3) 芳香族 化合物氯磺酸磺化(ClSO3H)芳伯胺烘焙磺化法

置换磺化(亚硫酸盐法) 氧磺化(SO2+O2) 游离基反应 氯磺化(SO +Cl ) 2 2 加成磺化(NaHSO3) 置换磺化

脂肪族 化合物

①过量硫酸磺化大多数芳香族化合物的磺化采用此法。用浓硫酸磺化时，反

应通式为： Ar-H+H2SO4→Ar-SO3H+H2O反应生成的水使硫酸浓度下降、反应速率减慢，因此要用过

量很多的磺化剂。难磺化的芳烃要用发烟硫酸磺化。这时主要利用其中的游离三氧化硫，因此也要用过量很多的磺化剂。 Ar-H+SO3→Ar-SO3H

②三氧化硫磺化

优点是磺化时不生成水，三氧化硫用量可接近理

论量，反应快、废液少。 但三氧化硫过于活泼，在磺化时易于生成砜类等 副产物，因此常常要用空气或溶剂稀释使用。 主要用于由十二烷基苯制十二烷基苯磺酸钠等表 面活性剂的磺化过程。

十二烷基苯磺酸钠工业合成路线