【正文】 水主要生成多取代烯烴，而采用 ThO2作催化劑則主要生成少取代烯烴，這就提供了 — 種合成末端烯烴的方法，例如： 碳碳雙鍵的形成 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 150 (3)?鹵代醇消除次鹵酸 ?鹵代醇與 2價錫化合物、2價鈦化合物或與鋅－乙酸作用，可消除次鹵酸生成烯烴，其中 ?碘代醇的產(chǎn)率最好。 碳碳雙鍵的形成 此反應(yīng)也具反式消除的特點(diǎn)，因此選擇適當(dāng)?shù)?碘代醇可立體選擇地合成一定構(gòu)型的烯烴。 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 151 (4)鄰二鹵化物脫鹵 鄰二鹵化物在脫鹵劑作用可以脫去鹵素生成烯烴。常用脫鹵劑為：鋅粉在甲醇、乙醇或乙酸中，鈉在液氨溶液中，此外還有 2價鉻、2價鈦、 2價釩及烴基鋰、二烷基銅鋰等。 碳碳雙鍵的形成 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 152 (5)羧酸酯的熱解 羧酸酯的熱解常在 300? 500℃ 的高溫下進(jìn)行，一般不需要其他反應(yīng)試劑和溶劑，產(chǎn)物的收率較好。且易于提純。在合成中常用醋酸酯，也可用硬脂酸酯、芳香酸酯、碳酸酯、氨基甲酸酯等。 碳碳雙鍵的形成 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 153 ? 羧酸酯的熱解是合成烯烴的重要方法，它提供了由醇合成烯烴的另一途徑。與醇的直接消除不同，羧酸酯熱解主要生成取代基較少的烯烴，一般沒有異構(gòu)化、重排等副反應(yīng)。 碳碳雙鍵的形成 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 154 ? 羧酸酯的熱解現(xiàn)在公認(rèn)為通過環(huán)狀平面過渡態(tài)，進(jìn)行順式消除。 碳碳雙鍵的形成 例如 ： 由于 1－位氫與乙酰氧劑互成異側(cè)，不能消除，故得不到 (Ⅱ) ，而 3－位同側(cè)氫原子可與乙酰氧基消除得 (Ⅰ) 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 155 ? 2Wittig反應(yīng) ? 磷葉立德與醛、酮作用生成烯烴和氧化三苯基磷的反應(yīng)稱為 Wittig反應(yīng)或羰基烯化反應(yīng)。這是合成長鏈烯烴的一種非常重要的方法。通式為： 碳碳雙鍵的形成 磷葉立德是 Wittig反應(yīng)的重要中間體，稱為 Wittig試劑。 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 156 ? 除醛、酮以外，酯也可進(jìn)行 Witti反應(yīng)。一般情況下，醛的反應(yīng)活性比酮高，酯的反應(yīng)最慢。利用羰基不同的活性可進(jìn)行選擇性反應(yīng)。例如：一個羰基酸酯和磷葉立德反應(yīng)，首先是酮的碳基反應(yīng)，變成碳碳雙鍵。 碳碳雙鍵的形成 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 157 ? 磷葉立德與羰基化合物反應(yīng)合成烯烴具有許多優(yōu)點(diǎn)。第一個優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)物中所生成的碳碳雙鍵處于原來羰基的位置，沒有其他雙鍵位置不同的異構(gòu)體，并且可以制得能量上不利的環(huán)外雙鍵化合物。例如： 碳碳雙鍵的形成 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 158 ? 第二個優(yōu)點(diǎn)是 α ， ?不飽和羰基化合物反應(yīng)時不發(fā)生 l， 4－加成，因此雙鍵位置較固定，適合于萜類、多烯類化合物的合成。例如維生素 A1乙酯的合成： 碳碳雙鍵的形成 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 159 ? 第三個優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)具有一定的立體選擇性。利用不同的試劑，控制一定的反應(yīng)條件，可獲得一定構(gòu)型的產(chǎn)物。 — 般地講，在非極性溶劑中較穩(wěn)定的磷葉立德以反式烯烴為主產(chǎn)物；而不穩(wěn)定的磷葉立德其立體選擇性較差，通常生成順反異構(gòu)體的混合物。 碳碳雙鍵的形成 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 160 3縮合反應(yīng) (1)醛酮自身縮合 含有 α 活潑氫的醛或酮，在堿或酸的催化下與另一分子的醛或酮發(fā)生反應(yīng)，生成 ?A羥基醛或酮，或進(jìn)一步脫水生成 α ， ?不飽和醛或酮的反應(yīng)，稱為羥醛縮合反應(yīng) (或 Aldol縮合 )。羥醛縮合反應(yīng)是合成 α ， ?不飽和醛、酮得一個很好的方法。 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 161 ? 醛、酮的自身縮合可以得到比原料醛、酮碳原子數(shù)目增加一倍的產(chǎn)物，在有機(jī)合成中，利用羥醛縮合和催化氫化反應(yīng)可以合成許多重要的中間體，例如以乙醛為原料來合成 2－乙基己醇： 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 162 ? 對于酮自身的縮合，若是對稱酮，則產(chǎn)物較單一；若是不對稱酮，無論是酸或堿催化，反應(yīng)主要發(fā)生在羰基 α 位上取代基較少的碳原子上，得到 ?羥基酮，或進(jìn)一步脫水得其脫水產(chǎn)物。 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 163 (2)芳香醛與含的 α 氫的脂肪醛、酮之間的縮合 芳醛也無 α 氫，但它也可與含 α 氫的脂肪醛、酮在堿催化下縮合，生成 α ， ?不飽和醛、酮，這一反應(yīng)稱為 ClaisenSchimidt反應(yīng)。 通過 ClaisenSchimidt反應(yīng)可直接得 ?芳基丙烯醛 (酮 )化合物，產(chǎn)物一般以反式為主。 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 164 (3)Knoevenagel反應(yīng) 醛、酮與含有活潑亞甲基的化合物在氨或胺或其羧酸鹽的催化作用下即可發(fā)生縮合反應(yīng)，生成 α ， ?不飽和化合物。常用催化劑為吡啶、哌啶、二乙胺等堿或其羧酸鹽。反應(yīng)中活潑亞甲基化合物一般具有 2個吸電子基團(tuán)，活性較大 (如丙二酸、丙二酸酯、丙二腈、氯乙酸酯等 )。例如： 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 165 ? 這個反應(yīng)在精細(xì)有機(jī)合成特別是藥物合成中應(yīng)用十分廣泛。例如：氰乙酸乙酯與丁酮在乙酸銨／乙酸的催化作用下在苯中回流，帶出反應(yīng)中生成的水，即可制得 α 氰基 ?甲基－ 2－戊烯酸乙酯 后來， Doebner對 Knoevenagel反應(yīng)在催化劑方面進(jìn)行了改進(jìn)，他用吡啶和哌啶的混合物代替Knoevenagel反應(yīng)原來所采用的催化劑氨、伯胺、仲胺，減少了在與脂肪醛縮合時所生成的副產(chǎn)物 ?， ?－不飽和酸，提高了主產(chǎn)物 α ， ?不飽和酸的收率。 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 166 ? 丙二酸與醛 (酮 )在吡啶或吡啶和哌啶混合物的催化下縮合得到 ?取代丙烯酸的反應(yīng)稱為Knoevenage－ Doebner縮合反應(yīng)。此反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)速度快，收率較好，產(chǎn)品純度高，適合于有各種取代基的芳香醛和脂肪醛，?， ?－不飽和酸非常少甚至沒有。例如： 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 167 碳叁鍵的形成 二鹵代烴脫鹵化氫 α 二酮脫氧 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 168 ? 鹵代烴脫鹵化氫也是合成炔烴的重要方法。由二鹵化物在堿的作用下脫去鹵化氫，在分子中引入碳碳叁鍵。常用的堿性試劑有 KOH／ EtOH、RONa／ EtOH、 NaH、 NaNH2／液 NH3等。新近報道， NaNH NaH、和 (CH3)3COK在二甲基亞砜中均是良好的堿性試劑。鹵代烴分子中存在－OR、－ NO－ NR2等基團(tuán)時對反應(yīng)沒有影響。 碳碳叁鍵的形成 1 二鹵代烴脫鹵化氫 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 169 ? 例如： 碳碳叁鍵的形成 1 二鹵代烴脫鹵化氫 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 170 ? 由酮與五氯化磷作用制得的偕二鹵代烷可進(jìn)一步消除生成炔烴，提供了由酮合成炔烴的方法。新近利用酮、五氯化磷和吡啶在苯中共熱，可一步生成炔烴： 碳碳叁鍵的形成 1 二鹵代烴脫鹵化氫 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 171 ? α 二酮在氮?dú)獯嬖谙屡c亞磷酸三乙酯共熱，可脫氧生成炔烴。例如，二苯乙二酮脫氧可生成二苯乙炔： 2 α 二酮脫氧 若將 α 二酮先轉(zhuǎn)變?yōu)槎?，再?jīng)氧化劑氧化，亦可制得炔烴： 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 172 碳環(huán)的形成 ? 環(huán)加成反應(yīng) ? 分子內(nèi)酯縮合 ? 酮醇縮合 ? 分子內(nèi)的羥醛縮合和環(huán)合反應(yīng) ? 分子內(nèi)的親核取代反應(yīng) 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 173 ? 環(huán)具有閉合的分子骨架，根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為脂環(huán)和芳環(huán)兩大類，每一類又可分為碳環(huán)和雜環(huán)、單環(huán)與多環(huán)等類型。脂環(huán)中根據(jù)成環(huán)原子數(shù)目又可分為三元環(huán)、四元環(huán)、五元環(huán)等。這里僅對幾種常見的碳環(huán)的合成方法進(jìn)行簡單討論。 碳環(huán)的形成 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 174 ? 在光或熱的作用下，兩個或兩個以上的 ?體系相互作用，兩個 ?體系末端連接成環(huán)狀分子的反應(yīng)，稱為環(huán)加成反應(yīng)。在反應(yīng)過程中既無分子消除，亦無 ?鍵的斷裂。在絕大多數(shù)的環(huán)加成反應(yīng)中均包含兩個 ?鍵的形成。環(huán)加成反應(yīng)可根據(jù)反應(yīng)物中參加反應(yīng)的 ?電子數(shù)目進(jìn)行分類。主要包括 [4＋ 2]環(huán)加成反應(yīng)和 [2＋ 2]環(huán)加成反應(yīng)。 碳環(huán)的形成 1 環(huán)加成反應(yīng) 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 175 (1)Diels－ A1der反應(yīng) Diels－ A1de反應(yīng)又叫做雙烯合成，是共軛二烯與烯、炔進(jìn)行環(huán)化加成生成環(huán)己烯衍生物的反應(yīng)。在反應(yīng)過程中，反應(yīng)物的 ?體系打開，形成兩個新的 ?鍵和一個新的 ?鍵，因此它是六電子參加的 [4＋ 2]環(huán)加成反應(yīng)。該反應(yīng)是環(huán)加成反應(yīng)中最常見的一種，也是構(gòu)成六元環(huán)骨架的重要反應(yīng)之一 。 1 環(huán)加成反應(yīng) 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 176 ? Diels－ A1de反應(yīng)的反應(yīng)物分為兩部分：一部分為雙烯體，提供共扼雙烯；另一部分為親雙烯體，提供不飽和鍵。例如； Diels－ A1de反應(yīng)的發(fā)生只需要光照或加熱，而不受催化劑或溶劑的影響。反應(yīng)時，反應(yīng)物分子相互作用，形成一個環(huán)狀過渡態(tài)，然后轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物分子。其舊鍵的斷裂和新鍵的生成是相互協(xié)調(diào)地在同一步驟中完成的，屬于協(xié)同反應(yīng)。 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 177 ? 帶有供電子基的雙烯體和帶有吸電子基團(tuán)的親雙烯體對反應(yīng)有利。例如： 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 178 ? Diels－ A1de反應(yīng)要求雙烯體的兩個雙鍵均為 S－順式構(gòu)象，S－反式構(gòu)象的雙烯體不發(fā)生該類反應(yīng)?？臻g位阻對 Diels－ A1de反應(yīng)也有影響，有些雙烯體雙鍵雖為 S－順式，但由于 1， 4－位取代基位阻較大，也不發(fā)生 Diels－ A1de反應(yīng)。 Diels－ A1de反應(yīng)是一個可逆反應(yīng)。通常，正向成環(huán)反應(yīng)的反應(yīng)溫度相對較低，溫度升高則發(fā)生逆向分解反應(yīng)。這種可逆性在合成上很有用，它可作為提純雙烯化合物的一種方法，也可用來制備少量不易保存的雙烯體。 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 179 (2)[2＋ 2]雙烯環(huán)加成 在光引發(fā)下烯快的環(huán)加成反應(yīng)是合成四元環(huán)化合物極有價值的合成法。 某些烯類化合物在光、熱和一些金屬鹽影響下可二聚，或和另一個烯類化合物進(jìn)行環(huán)化加成，形成環(huán)丁烷系化合物。也可和一個炔類化合物加成，形成環(huán)丁烯系化合物。 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 180 ? 例如： 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 181 (3)卡賓及類卡賓對烯鍵的加成 卡賓對烯鍵的加成屬于 [2＋ 2]環(huán)加成反應(yīng)，是合成環(huán)丙烷衍生物的一個重要方法。 卡賓是電中性的含有 2價碳的活性中間體，2價碳原子上有兩個未成對的價電子。 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 182 ? 當(dāng)兩個價電子自旋方向相反時稱為單線態(tài)卡賓，兩個價電子自旋方向相同時稱為三線態(tài)卡賓。單線態(tài)卡賓中的碳為 SP2雜化， 一對電子占據(jù)在 SP2軌道中。三線態(tài)卡賓中的碳既可能是 SP2雜化，其中兩個電子分別占據(jù) SP2及 P軌道；也可能是 SP雜化，其中兩個電子各占據(jù)一個 P軌道。介于兩者之間的結(jié)構(gòu)也是可能的。結(jié)構(gòu)如下圖所示： 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 183 ? 單線態(tài)卡賓和三線態(tài)卡賓與烯烴加成都可得環(huán)丙烷衍生物，但不同電子狀態(tài)的卡賓表現(xiàn)出不同的立體化學(xué)特征。 ? 單線態(tài)的卡賓與烯烴的加成按協(xié)同機(jī)理進(jìn)行，且具有立體定向性，產(chǎn)物能夠保持起始烯烴的構(gòu)型：三線態(tài)卡賓按分步機(jī)理，與烯烴加成，由于加成形成的自由基有足夠的時間圍繞 CC單鍵旋轉(zhuǎn)，可得順、反異構(gòu)體的混合物。 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 184 ? 例如，重氮甲烷受光、熱作用，生成單線態(tài)卡賓，與烯烴發(fā)生立體定向加成。 三線態(tài)卡賓與反－ 2－丁烯反應(yīng)則生成順－ 1，2— 二甲基環(huán)丙烷和反－ 1， 2－二甲基環(huán)丙烷。 2022/2/4 有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 185 ? 在不同條件下可得到不同電子狀態(tài)的卡賓，從而得到不同構(gòu)型的環(huán)丙烷衍生物。例如： 2022/2/4 有機(jī)合成與路線