【正文】 N2反應(yīng)）；在堿性或強(qiáng)酸介質(zhì)中，發(fā)生酰氧鍵斷裂： 腈腈的制備常用鹵代烷與氰化鉀制備，或酰胺在劇烈條件下失水制備，常用P2O5(或POClSOCl2)作失水劑。腈的水解： 在酸、堿條件下加熱回流水解。小心控制水解，可得中間水解產(chǎn)物——酰胺。通過酰胺的水解、脫水的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系為：腈在酸性條件下用醇處理，也可得到羧酸酯。實(shí)例：丙二酸二乙酯、腈乙酸乙酯的制備…… 碳酸及其衍生物碳酸及原碳酸都是不穩(wěn)定的化合物，很容易分解生成CO2。碳酸從結(jié)構(gòu)上可以看成是羥基甲酸。很多重要的化合物可以看成是碳酸和原碳酸的衍生物，若含一個(gè)羥基時(shí)，也往往是不穩(wěn)定的。碳酸HO－CO－OH原碳酸 C(OH)4半酰氯HO－CO－Cl（不穩(wěn)定）全酰氯Cl－CO－ClCCl4酰胺(氨基甲酸)NH2COOH（不穩(wěn)定）胍 NH=C(NH2)2氨基甲酸酯(烏利坦)NH2COOR原甲酸乙酯HC(OC2H5)3脲NH2CONH2二個(gè)羥基均被取代的碳酸衍生物十分有用。保留一個(gè)羥基的碳酸衍生物均不穩(wěn)定，易分解。一、碳酸的酰氯——光氣碳酸可以有兩種酰氯——氯甲酸和光氣： ，氯甲酸極不穩(wěn)定，氯甲酸酯卻是穩(wěn)定的化合物；光氣也不太穩(wěn)定。光氣的制備：工業(yè)上由一氧化碳和氯氣在日光作用下（1812年，英國(guó)Davy,H）或在活性炭催化下加熱至200℃制得；實(shí)驗(yàn)室由四氯化碳和80％的發(fā)煙硫酸制備：光氣的性質(zhì)：光氣為無色氣體， ℃，易溶于苯、甲苯，具有窒息性，毒性很強(qiáng)，能引起肺水腫而導(dǎo)致死亡。光氣可以看成是碳酸的酰氯，非常容易發(fā)生親核取代反應(yīng)，如可以發(fā)生水解、醇解和氨解等反應(yīng)。光氣的應(yīng)用：光氣是重要的有機(jī)合成試劑，在合成染料中占有重要位置。在工業(yè)上重要用于合成聚碳酸酯和二異氰酸酯。如：碳酸乙二醇酯 雙酚A 聚碳酸酯二、碳酸的酰胺碳酸可以形成兩種酰胺：氨基甲酸H2NCOOH 和尿素CO(NH2)2。氨基甲酸不穩(wěn)定，但其鹽、酯和酰氯皆是已知的。H2NCOOH H2NCOOM H2NCOOR H2NCOOCl 氨基甲酸 氨基甲酸鹽 氨基甲酸酯 氨基甲酰氯氨基甲酸酯：制備：碳酸二酯與氨（胺）反應(yīng)：N－烴基氨基甲酸酯尿素在醇溶液中加熱：異氰酸酯以光氣為原料合成：異氰酸苯酯 N－苯基氨基甲酸酯（結(jié)晶固體，用于醇的鑒定）異氰酸酯為液體，高溫下容易變成三聚體――三聚異氰酸酯。 二異氰酸酯在工業(yè)上用作合成聚氨基甲酸酯的原料。性質(zhì)與應(yīng)用：氨基甲酸酯中的烷氧基很容易被親核試劑所取代，如與氨反應(yīng)生成尿素。有些氨基甲酸酯可作為安眠藥，有的則是重要的殺蟲劑，如西維因（N－甲基氨基甲酸－2－萘酯）：尿素尿素是最早從人體排泄物中提取的純有機(jī)物（1773年），也是有機(jī)合成的第一個(gè)有機(jī)物，在有機(jī)合成的發(fā)展史上占有重要地位。尿素在工業(yè)上用CO2和過量NH3在加熱加壓條件下生產(chǎn)。主要用作肥料和生產(chǎn)脲醛樹脂，少數(shù)用于合成安眠藥巴比妥酸（丙二酰脲）。巴比妥酸的兩種衍生物二乙基丙二酰脲（巴比妥）和乙基苯基丙二酰脲（苯巴比妥）是最常用的安眠藥。巴比妥酸尿素的性質(zhì)：尿素為無色晶體，℃能溶于水和乙醇，不溶于乙醚。（1）與強(qiáng)酸成鹽：尿素是一元堿，可與鹽酸、硝酸等強(qiáng)酸生成鹽，可用下式表示：（2）形成包合物：結(jié)晶學(xué)研究發(fā)現(xiàn)：脲分子是一個(gè)六角形的籠狀晶格，中間有500pm的通道，可與具有一定結(jié)構(gòu)形狀的烷烴、醇等形成結(jié)晶化合物（包合物）。六個(gè)碳以上的直鏈烴和醇可將尿素沉淀下來，而小于六個(gè)碳具有支鏈的烴和醇與尿素不能形成沉淀。包合物的主、客體之間通過范德華力結(jié)合，作用力較小，在尿素溶化時(shí)即已分解。這種絡(luò)合物可用于分離某些難以分離的異構(gòu)體。（p629圖13－10）（3）水解：尿素在酸、堿影響下，或在略超過其熔點(diǎn)加熱時(shí)即發(fā)生水解，在尿素酶的影響下，室溫時(shí)即能水解：尿素在土壤中逐漸水解成銨離子，為植物吸收，合成植物體內(nèi)蛋白質(zhì)。（4）放氮：尿素與次鹵酸鈉溶液作用，放出氮?dú)?，這一反應(yīng)與Hoffmann反應(yīng)相似。測(cè)量氮?dú)怏w積或用奈斯勒（Nessler）試劑通過比色法測(cè)定，可知尿液中的尿素含量。尿素還可與HNO2作用放氮，這一反應(yīng)常用于破壞亞硝酸及氮的氧化物。（5）雙縮脲反應(yīng)：將固體尿素小心加熱，則兩分子尿素脫去一分子氨生成雙縮脲（縮二脲）。縮二脲在堿性溶液中與銅離子形成紫色絡(luò)合物——縮二脲反應(yīng)。該反應(yīng)用于鑒別肽鍵（蛋白質(zhì)）。尿素的衍生物——氨基脲可由尿素與水合肼反應(yīng)得到，氨基脲常用于醛酮的鑒定。 有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)在科研中，若從天然產(chǎn)物中得到一個(gè)很有用的化合物，我們采取的一般步驟是純化，確定其結(jié)構(gòu)，若為一新化合物，我們就用人工已知、可靠的合成方法把它合成出來，以驗(yàn)證其結(jié)構(gòu)。所以，有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)是有機(jī)化學(xué)工作者必備的手段。合成路線的好壞，也反映出一個(gè)化學(xué)工作者的知識(shí)水平與能力。 有機(jī)化學(xué)合成路線設(shè)計(jì)方法通常是倒推法，也叫逆合成分析。 合成設(shè)計(jì)的一般程序?yàn)椋?１．分析 a．認(rèn)出目標(biāo)分子中的官能團(tuán)。 b．用已知和可靠的反應(yīng)進(jìn)行切斷。 c．必要時(shí)重復(fù)進(jìn)行切斷，直至達(dá)到易于取得的起始原料。 2．合成 a．根據(jù)分析，寫出合成計(jì)劃，加進(jìn)試劑和條件； b．根據(jù)實(shí)驗(yàn)中遇到的失敗和成功，修改計(jì)劃； 一．碳胳的切斷與合成 ㈠ 切斷介紹 1．主導(dǎo)思想：切斷是為了合成，切斷時(shí)一定要想到合成。 2．分子碎片要有合適的試劑代替，并容易得到。 3．要有合適的反應(yīng)。（最好有合理的機(jī)理） 4．切斷時(shí)，不可能切斷成兩個(gè)近乎相等的分子碎片，有對(duì)稱性時(shí)按對(duì)稱性切開（目的：合成步驟少）。 5．在沒有合適的反應(yīng)相對(duì)應(yīng)時(shí)，回推到適當(dāng)階段，再切斷。 6．加入活化基團(tuán)，幫助觀察，切斷，反應(yīng)后脫去活化基團(tuán)。 7．加入保護(hù)基，反應(yīng)后脫去。 8．副產(chǎn)物少。 ㈡ 基團(tuán)的切斷。 1．簡(jiǎn)單醇的切斷 ① 叔醇 ② 仲醇 2．醇衍生物的切斷 3．簡(jiǎn)單烯烴的切斷 ①烯至醇 ②烯至酮＋wittig試劑（wittig 反應(yīng)） ③ 烯至炔 4．芳香酮的切斷 5．簡(jiǎn)單羧酸及其衍生物的切斷 ㈢ 基團(tuán)的切斷 1．1,3二官能團(tuán)化合物和α,β不飽和羧基化合物。 2．1,5二羧基化合物 3．1,2二官能團(tuán)化合物 4. 1,4二官能團(tuán)化合物 5. 1,6二官能團(tuán)化合物 ㈣ 碳環(huán)化合物的合成 １．小環(huán)化合物 ２．稠環(huán)芳烴 　二．官能團(tuán)的引入(自學(xué)) 四氫哌喃醚,對(duì)堿、格氏試劑、烴基鋰、催化加氫及氧化劑穩(wěn)定，容易被稀酸分解。 磺酸基占位 三．立體構(gòu)型的要求 在有機(jī)合成中，有時(shí)產(chǎn)物需要一定的立體要求。 １．獲得順式或反式產(chǎn)物　（自學(xué)） 烯烴： 二醇： ２．環(huán)的駢聯(lián) 環(huán)連接點(diǎn)的主體要求也是復(fù)雜的工作。如合成： 由于α位有羰基，在堿催化下可以發(fā)生酮與烯醇式互變，并且并聯(lián)的環(huán)反式比順式穩(wěn)定，可以利用這點(diǎn)，得到反應(yīng)產(chǎn)物。 ３．不對(duì)稱合成 有機(jī)合成是對(duì)有機(jī)化學(xué)家創(chuàng)造能力的一種檢驗(yàn)。近來，各種天然產(chǎn)物的復(fù)雜結(jié)構(gòu)（多至數(shù)十個(gè)手性中心）和各種有理論意義化合物的特殊結(jié)構(gòu)都向有機(jī)合成化學(xué)家提出了新的挑戰(zhàn)。對(duì)于有機(jī)合成，除了在反應(yīng)條件上要求盡量溫和外，在選擇性上也要求有化學(xué)選擇性，區(qū)域選擇性，立體選擇性及對(duì)應(yīng)選擇性。特別是對(duì)映選擇性，是人們努力奮斗的熱點(diǎn)。可以說對(duì)映選擇性的有機(jī)合成是對(duì)有機(jī)化學(xué)家創(chuàng)造能力的最好檢驗(yàn)。實(shí)現(xiàn)對(duì)映選擇性的合成，也就是手性合成，不對(duì)稱合成問題。 不對(duì)稱合成是指在一個(gè)反應(yīng)中使非手性的分子轉(zhuǎn)變?yōu)槭中苑肿?，在產(chǎn)生的手性分子中，對(duì)映異構(gòu)體的含量是不等量的。 一般來說，實(shí)現(xiàn)不對(duì)稱合成的途徑有五個(gè)： ⑴　手性底物的誘導(dǎo) 通過底物原有手性的誘導(dǎo)，在產(chǎn)物中形成新的手性中心。很多天然產(chǎn)物的立體控制的全合成，往往選擇一個(gè)手性的原料出發(fā)。如：青蒿素的全合成就是從手性的香茅醛或是手性的異胡薄荷醇開始的。目前常選用的手性起始物有萜類，氨基酸，糖類等。 ⑵　手性輔助的誘導(dǎo) 在合成的某一個(gè)階段，引入一個(gè)手性輔助物，形成局部的誘導(dǎo)，產(chǎn)生一個(gè)新的手性中心。如利用手性醇來生成酯或是縮醛、酮，或是利用手性的胺來生成酰胺。這種手性輔助物往往要在反應(yīng)后除去。 ⑶手性試劑的控制 ⑷手性催化劑的控制 ⑸手性環(huán)境的影響　　 手性環(huán)境包括溶劑，相轉(zhuǎn)移催化劑等。 以上各種途徑都是利用底物或輔助物的手性，試劑或催化劑的手性。與反應(yīng)物結(jié)合時(shí)，形成非對(duì)映異構(gòu)的過渡態(tài)。于是對(duì)不同面的進(jìn)攻產(chǎn)生差異，從而產(chǎn)生了反應(yīng)的對(duì)映選擇性。 對(duì)映體過量百分?jǐn)?shù)（%.） 即enantiomeric excess % %=([R][S]) / ([R]+[S])100%=%[R]%[S] %，說明產(chǎn)物光學(xué)純度越高，不對(duì)稱合成選擇性越好。 例１．銠催化的不對(duì)稱氫化反應(yīng) 這是美國(guó)孟山都公司用以制取治療帕金森綜合的特效藥物L(fēng)－Dopa的方法。 例２．鈦催化的不對(duì)稱環(huán)氧化反應(yīng) 這是Baker公司用以制備千毒蛾性引發(fā)劑的方法。1980年這種性引發(fā)劑每克售價(jià)高達(dá)一千英鎊。而采用不對(duì)稱合成法后，價(jià)格降至每克一百英鎊。千毒蛾性引發(fā)劑（dispalure）的結(jié)構(gòu)式為： 林國(guó)強(qiáng)等從C11端開始利用sharpless不對(duì)稱環(huán)氧化，同時(shí)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)拆分，而后直接利用銅鋰試劑進(jìn)行開環(huán)： 這個(gè)方法使用于烯丙醇衍生物，用的試劑是叔丁基過氧化氫，四異丙氧基鈦和酒石酸酯。這里的酒石酸酯是手性的來源。用天然的L－（＋）酒石酸酯和非天然的D－（－）酒石酸酯所得的環(huán)氧化物的構(gòu)型是相反的。該法所用的試劑都是簡(jiǎn)單易得的，反應(yīng)產(chǎn)率一般在80%左右，％。這個(gè)方法可以同時(shí)引入兩個(gè)手性中心。加上環(huán)氧環(huán)在開環(huán)以后可能有多種變化，因而，引起人們很大的重視，并在很多天然產(chǎn)物的合成中得到應(yīng)用。 這種方法只限于烯丙醇類的衍生物，對(duì)于一些沒有相鄰的羥甲基的烯烴化合物。 參考書：黃耀曾，錢延龍　《金屬有機(jī)化學(xué)進(jìn)展》化學(xué)工業(yè)出版社（1987） P28（戴立信） 四．合成路線的選擇 要求： （1）原料易得； （2）產(chǎn)率高，副反應(yīng)少，易純化； （3）步驟少； （4）操作方便、安全。51 / 51