第二章 碳-氮键的合成

c-h键活化在全合成中的应用
在全合成中，C-H键活化是一种重要的方法，可以在有机分子中功能化C-H键，以构建有机化合物的特定键和结构。

这种反应方法在合成有机化合物、药物发现和材料科学中都具有广泛的应用。

以下是C-H键活化在全合成中的一些应用：
1. 功能化C-H键：C-H键活化可以用来引入新的官能团到有机分子中。

通过选择性的活化C-H键，可以将碳氢键转化为碳氧键、碳氮键、碳卤键等。

这种方法可以简化合成路径，提高合成效率，并且可以创造新的有机化合物。

2. 碳-碳键形成：C-H键活化可以用来形成碳-碳键。

通过与合适的底物反应，可将C-H键活化的中间体与其他分子进行偶联，形成新的碳-碳键。

这种方法可以有效地构建复杂的有机分子骨架。

3. 不对称合成：C-H键活化可以用来实现不对称合成。

通过选择性地活化手性碳上的C-H键，可以使反应产物具有高度立体选择性。

这种方法在药物合成中特别有用，可以合成具有特定立体结构的药物分子。

4. 天然产物合成：C-H键活化可以用来合成复杂天然产物。

许多天然产物具有复杂的结构和生物活性，传统的合成方法往往效率低下。

通过利用C-H键活化，可以选择性地功能化天然产物中的C-H键，实现高效、可控的全合成。

总之，C-H键活化是一种重要的合成方法，在有机合成中具有广泛的应用。

通过选择性地活化C-H键，可以实现有机分子的功能化、碳-碳键形成、不对称合成和天然产物合成等目标。

这种方法为有机化学家提供了一个强大的工具箱，可以构建复杂的有机分子结构。

碳氮键合成研究进展腾维;安斌;朱鸿博;朱一凡;郭冠军【摘要】含有C-N键的有机化合物广泛存在于自然界，是一类构成生命基础的重要化合物。

含氮化合物，广泛存在具有生物活性的天然产物和药物分子中，并且是很多化工产品的重要原料和组成部分，对我们的生活有着重要的意义。

因此，高效、经济、环保的构建C-N键始终是有机化学的一个研究热点。

发展经济环保的C-N 键构建反应在有机合成中具有重要的意义，将工业和自然界中廉价易得的含氧化合物直接应用于C-N键构建，不仅可以降低生产成本，减少污染，还可以为能源、生态和环境问题的解决提供一个新思路。

%Organic compounds containing C-N bond widely exists in the nature, are important compounds that constitute the basis of life. Nitrogenous compounds, widely exists in natural products and drug molecules with biological activity, is an important raw mate. Therefore, the construction of high efficiency, economy and environmental protection of C-N bond is always a hot research topic in organic chemist. The development of economic and environmental protection of C-N bond to build a reaction in organic synthesis has important significance for many chemical products and components, it plays an important role in our life. Oxygen containing compounds in nature and industry will be cheap and easy to get applied directly to the C-N key construction, can not only reduce production costs, reduce pollution, but also provide a new way for the solution of energy, ecology and environmental problems.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2016(044)007【总页数】2页(P27-28)【关键词】碳氮键;偶连反应;环加成反应【作者】腾维;安斌;朱鸿博;朱一凡;郭冠军【作者单位】兰州交通大学化学与生物工程学院，甘肃兰州 730070;兰州交通大学化学与生物工程学院，甘肃兰州 730070;兰州交通大学化学与生物工程学院，甘肃兰州 730070;兰州交通大学化学与生物工程学院，甘肃兰州 730070;兰州交通大学化学与生物工程学院，甘肃兰州 730070【正文语种】中文【中图分类】O629.36碳氮键的构建在有机合成方法学这一领域占有重要的地位，通过合成碳氮键我们可以制备胺及其胺的衍生物、含氮杂环。

第二章第一节第2课时A 级·基础达标练一、选择题1．(2020·海口高二检测)NH3、NF3、NCl3等分子中心原子相同，如果周围原子电负性大者则键角小。

NH3、NF3、NCl3三种分子中，键角大小的顺序正确的是( C ) A．NH3>NF3>NCl B．NCl3>NF3>NH3C．NH3>NCl3>NF3D．NF>NCl3>NH3解析：因电负性：F＞Cl＞H，故键角大小为NH3＞NCl3＞NF3。

2．下列说法中不正确的是 ( A )A．键角的大小与键长、键能的大小有关B．σ键是原子轨道以“头碰头”的方式相互重叠C．2个原子形成多个共价键中，只有一个σ键，而π键可以是一个或多个D．形成共价键时原子轨道重叠程度越大，体系能量越低，键越稳定解析：键角是分子内同一原子形成的两个化学键之间的夹角，与分子结构有关，与键长、键能无关，故A错误；σ键为s­s、s­p、p­p电子“头碰头”，所以σ键是原子轨道以“头碰头”的方式相互重叠，故B正确；2个原子形成多个共价键中，只有一个σ键，其余为π键，所以只有一个σ键，而π键可以是一个或多个，故C正确；形成共价键时原子轨道重叠程度越大，键越稳定，体系能量越低，故D正确。

3．下列说法中能够说明BF3分子中的4个原子位于同一平面的是( D )A．任意两个B—F键间的夹角相等B．3个B—F键键能相等C．3个B—F键键长相等D．任意两个B—F键间的夹角为120°解析：键参数中，键能和键长是用于判断其价键稳定性的依据，而键角是判断分子立体构型的依据。

3个B—F键间的夹角均为120°时，正好构成的一个以B原子为中心的平面结构，因此4个原子共平面。

4．N2的结构可以表示为CO的结构可以表示为其中椭圆框表示π键，下列说法中不正确的是 ( D )A．N2分子与CO分子中都含σ键和π键B．CO分子与N2分子中的π键并不完全相同C．N2与CO中均含有σ键D．N2与CO的化学性质相同解析：从题图可以看出，N2分子与CO分子中均含有σ键和π键，A、C项正确；N2分子中的π键是由每个氮原子各提供两个p电子以“肩并肩”方式形成的，而CO分子中的一个π键是由氧原子单方面提供电子对形成的，B项正确；N2与CO的原子总数和价电子总数均相同，互为等电子体，二者化学性质相似，但并不完全相同，D项错误。

一、选择题1．硫酸盐(含2-4SO 、4HSO -)气溶胶是 PM2.5的成分之一。

近期科研人员提出了雾霾微颗粒中硫酸盐生成的转化机理，其主要过程示意图如下：下列说法不正确的是（ ） A ．该过程有 H 2O 参与 B ．NO 2是生成硫酸盐的还原剂 C ．硫酸盐气溶胶呈酸性 D ．该过程中有硫氧键生成答案：B 【详解】A ．根据图示中各微粒的构造可知，该过程有H 2O 参与，选项A 正确；B ．根据图示的转化过程，NO 2转化为HNO 2，N 元素的化合价由+4价变为+3价，化合价降低，得电子被还原，做氧化剂，则NO 2的是生成硫酸盐的氧化剂，选项B 不正确；C ．硫酸盐(含SO 24-、HSO 4-)气溶胶中含有HSO 4-，转化过程有水参与，则HSO 4-在水中可电离生成H +和SO 24-，则硫酸盐气溶胶呈酸性，选项C 正确；D ．根据图示转化过程中，由SO 23-转化为HSO 4-，根据图示对照，有硫氧键生成，选项D 正确； 答案选B 。

2．A 、B 、C 、D 、E 是原子序数依次增大的五种短周期主族元素，其中A 的原子序数是B 和D 原子序数之和的14，C 元素的最高价氧化物的水化物是一种中强碱。

甲和丙是D 元素的两种常见氧化物，乙和丁是B 元素的两种常见同素异形体，0.005mol/L 戊溶液的c(H +)=0.01mol/L ，它们之间的转化关系如下图(部分反应物省略)，下列叙述正确的是（ ）A ．C 、D 两元素形成化合物属共价化合物B ．A 、D 分别与B 元素形成的化合物都是大气污染物C ．C 、D 的简单离子的电子数之差为8D．E的氧化物水化物的酸性一定大于D的氧化物水化物的酸性答案：C解析：A、B、C、D、E是原子序数依次增大的五种短周期主族元素，结合甲和丙是D元素的两种常见氧化物，乙和丁是B元素的两种常见同素异形体，0.005mol/L戊溶液的pH=2，戊为硫酸，可知丙为SO3，甲为SO2，乙为O3，丁为O2，则B为O，D为S，其中A的原子序数是B和D原子序数之和的14，A的原子序数为(8+16)×14=6，可知A为C；C元素的最高价氧化物的水化物是一种中强碱，结合原子序数可知，C为Mg，E为Cl，以此分析解答。

碳氮键合成研究的最新进展马帅帅;吴政【摘要】碳氮键是大量存在于大自然及生命个体的化学键,其合成方法研究的重要性不言而喻,近年来,众多有机化学家对该领域做了大量工作,以期利用无污染的,价格低廉的原料高效构建碳氮化学键,基于此,本文综述了近5年来碳氮键合成方法研究的最新进展.主要包括钯催化的Buchwald-Hartwig偶联,钯催化碳氢键活化胺化,光催化氧化还原胺化,并对部分反应机理做了介绍.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2018(046)018【总页数】3页(P28-30)【关键词】Pd催化;Buchwald-Hartwig;碳氢键活化;光催化【作者】马帅帅;吴政【作者单位】康龙化成新药技术有限公司,北京110000;北京服装学院材料科学与工程学院,北京100029【正文语种】中文【中图分类】O622.6含碳氮键的化合物大量存在于人类生命进程中，又是制药领域和化工产品的重要原料，对我们生活有着及其重要的价值。

因此，高效、绿色的构建碳氮键始终是有机化学与合成的研究热点，相比传统的合成方法，钯催化的偶联反应是形成碳氮键最有效的手段之一，自从麻省理工学院Buchwald教授开辟了钯催化构建芳胺碳氮键偶联反应后，新的配体及催化体系也陆续被开发出来[1-4] ，同时，为了提高原子利用率，钯催化碳氢键活化胺化也得到了广泛的发展[5] ，除次之外，有机化学家也将目光投向了一些新颖的合成方法，诸如光催化氧化还原胺化构建碳氮键等[6-8] 。

1 Pd催化Buchwald-Hartwig反应合成碳氮键2012年，Satoshi Ueda等[9] 基于Me4t-BuXPhos配体应用的局限性，设计一种容易制备的新联芳基膦配体Me3(OMe)t-BuXPhos。

以4-甲基咪唑和溴苯的N-芳基化偶联为反应模型(式1)来比较两种配体的活性，结果得到近乎相同的产物选择性和收率。

最后扩展底物范围，发现Me3(OMe)t-BuXPhos配体能很好地催化Me4t-BuXPhos所涉及的绝大多数碳氮偶联反应。

钴催化的碳氮键-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分将介绍钴催化的碳氮键的背景和重要性。

碳氮键是一种重要的有机官能团，广泛存在于天然产物和药物分子中。

传统的碳氮键的形成方法往往需要高催化剂用量、高温和长时间反应，并且产生了大量废弃物，带来环境问题。

因此，开发高效、环境友好的碳氮键形成方法成为有机合成领域的研究热点。

钴催化的碳氮键形成反应是一种新兴的方法，近年来吸引了广泛的研究兴趣。

钴作为廉价、丰富的过渡金属，具有良好的催化活性和选择性，被广泛应用于有机合成反应中。

相比传统的碳氮键形成反应，钴催化的碳氮键形成方法具有反应温和、反应时间短、废弃物少等优点，对于合成具有碳氮键结构的化合物具有重要的应用价值。

本文将首先介绍钴催化的碳氮键形成反应的基本概念和原理，重点探讨其反应机制以及可能的反应路径。

随后，将对钴催化的碳氮键反应在有机合成中的应用进行概述，包括其在药物合成、天然产物合成等方面的应用前景。

最后，通过对相关研究的总结，对钴催化的碳氮键形成方法进行评估，并对其未来发展方向和挑战进行展望。

综上所述，钴催化的碳氮键形成反应具有广泛的应用前景和重要的研究意义，对于实现高效、环境友好的有机合成具有重要意义。

本文旨在系统地介绍钴催化的碳氮键形成反应的研究进展和应用前景，为相关领域的学者提供参考和借鉴。

1.2文章结构本文主要介绍了钴催化的碳氮键的研究进展和应用前景。

文章结构如下：第一部分为引言，包括对钴催化的碳氮键的概述，文章结构的说明和研究目的的介绍。

第二部分为正文，主要介绍钴催化的碳氮键的原理和机制。

首先介绍了碳氮键的概念和重要性，然后详细阐述了钴催化的反应条件和方法，并探讨了其反应机理和催化剂的种类。

其中包括了不同的反应类型和实现碳氮键形成的关键步骤，以及相关的实验方法和技术。

第三部分为结论，总结了钴催化的碳氮键的应用前景和研究意义。

钴催化的碳氮键具有广泛的应用潜力，在有机合成和药物化学等领域具有重要的地位。

有机合成中的金属催化反应金属催化反应是有机合成领域中一种重要的合成策略。

通过金属催化反应，可以实现高效、高选择性的化学转化，为有机化学合成提供了广阔的发展空间。

本文将介绍金属催化反应的原理、应用以及一些成功的案例。

一、金属催化反应的原理金属催化反应主要是指在有机化合物的转化过程中，通过金属配合物作为催化剂来促进反应的进行。

金属催化反应的原理可以归结为以下几个关键步骤：1. 活化底物：金属催化剂能够与底物形成键合，从而活化底物，使其更容易进行反应。

这种活化可以发生在底物的氢、氧、氮等原子上，也可以通过有机分子的C-C和C-X键上发生。

2. 氧化还原：金属催化剂在反应过程中可以参与氧化还原反应，促进底物的氧化或还原。

金属催化剂作为氧化剂或还原剂可以转移电子，从而改变底物的电子状态，使其发生化学转化。

3. 配位或成键：金属催化剂与底物之间发生配位或成键反应，形成活性中间体。

这些中间体在反应过程中发挥重要作用，可以进一步催化底物的转化。

二、金属催化反应的应用金属催化反应在有机合成中具有广泛的应用。

能够实现的转化类型包括但不限于碳-碳键、碳-氮键、碳-氧键、碳-硫键以及氢转移反应等。

通过选择合适的金属催化剂以及反应条件，可以高效地合成各种有机化合物。

1. 碳-碳键形成：金属催化反应可以实现碳-碳键的形成，包括交叉偶联反应、烯烃和炔烃的环化反应、直接烷基化等。

这些反应对于药物和天然产物的合成具有重要意义。

2. 碳-氮键形成：金属催化反应在碳-氮键形成反应中也发挥着重要的作用，例如羟胺和羧酸的缩合反应、亲电取代反应以及氨基化反应等。

这些反应可以方便地合成含有氮元素的有机化合物。

3. 碳-氧键形成：金属催化反应可以实现碳-氧键的形成，例如醇和醚的合成、酯和酸的加成反应等。

这些反应对于合成酯、酮等化合物具有重要意义。

4. 碳-硫键形成：金属催化反应还可以实现碳-硫键的形成，包括硫醚的合成以及烯烃和硫醇的环化反应等。

一、选择题1．(0分)[ID：139542]高效“绿色”消毒剂二氧化氯通常为气体，实验室用 NC13溶液和NaClO2溶液制备ClO2气体，化学方程式为 6NaClO2+NC13 +3H2O=6ClO2↑ +NH3↑+3NaC1+3NaOH。

下列有关说法正确的是（）A．根据上面化学方程式，生成 22. 4 L NH3时转移电子数目为 6 N AB．NC13中所有原子都满足8 电子结构C．在 NaClO2和NC13的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为 6：1D．ClO2具有还原性，可用于自来水的杀菌消毒2．(0分)[ID：139590]X元素的简单阳离子和Y元素的简单阴离子的核外电子层结构相同，下列叙述正确的是A．简单离子半径：X>Y B．原子半径：X<YC．原子序数：X<Y D．原子最外层电子数：X<Y3．(0分)[ID：139587]SiC纳米材料可望在电场发射材料、储氢、光催化和传感等领域都有广泛的应用前景。

科学家用金属钠还原CCl4和SiCl4制得一种一维SiC纳米棒，相关反应的化学方程式为8Na+CCl4+ SiCl4=SiC+8NaCl。

下列说法不正确的是.A．一维SiC纳米棒“比表面积”大，对微小粒子有较强的吸附能力B．上述反应中SiC既是氧化产物又是还原产物C．每生成l mol SiC转移8 mol电子D．CCl4、SiCl4分子中各原子都达到了8电子稳定结构4．(0分)[ID：139568]N A为阿伏加德罗常数的值。

下列说法正确的是A．在沸水中逐滴加入含10－3mol FeCl3的溶液，使其完全水解，生成Fe（OH）3胶体粒子数为10－3N AB．32g甲醇中含有的共价键数目为4N AC．钢铁发生电化学腐蚀生成0.1mol Fe2O3·nH2O（铁锈），则负极上铁单质失去的电子数为0.6N AD．2CO（g）＋O2（g）=2CO2（g）ΔH＝－566kJ·mol−1，则1mol[2CO（g）＋O2（g）]生成1mol [2CO2（g）]放热566kJ5．(0分)[ID：139566]下列说法正确的是A．PCl3分子呈三角锥形，这是磷原子采取sp2杂化的结果B．sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混杂形成的4个新轨道C．中心原子采取sp3杂化的分子，其立体构型可能是四面体形或三角锥形或V形D．AB3型分子的立体构型必为平面三角形6．(0分)[ID：139563]V、W、X、Y、Z为五种短周期主族元素。

第二章核酸的结构与功能一、名词解释1．核酸 2．核苷 3．核苷酸 4．稀有碱基 5．碱基对 6．DNA的一级结构 7．核酸的变性 8．Tm值 9．DNA的复性 10．核酸的杂交二、填空题11．核酸可分为 ____和____两大类，其中____主要存在于____中，而____主要存在于____.12．核酸完全水解生成的产物有____、____和____,其中糖基有____、____,碱基有____和____两大类. 13．生物体内的嘌呤碱主要有____和____，嘧啶碱主要有____、____和____.某些RNA分子中还含有微量的其它碱基，称为____。

14．DNA和RNA分子在物质组成上有所不同，主要表现在____和____的不同，DNA分子中存在的是____和____，RNA分子中存在的是____和____。

15．RNA的基本组成单位是____、____、____、____，DNA的基本组成单位是____、____、____、____，它们通过____键相互连接形成多核苷酸链。

16．DNA的二级结构是____结构，其中碱基组成的共同特点是（若按摩尔数计算）____、____、____. 17．测知某一DNA样品中，A=0.53mol、C=0.25mol、那么T= ____mol,G= ____mol。

18．嘌呤环上的第____位氮原子与戊糖的第____位碳原子相连形成____键,通过这种键相连而成的化合物叫____。

19．嘧啶环上的第____位氮原子与戊糖的第____位碳原子相连形成____键，通过这种键相连而成的化合物叫____。

20．体内有两个主要的环核苷酸是____、____,它们的主要生理功用是____.21．写出下列核苷酸符号的中文名称：ATP____、dCDP____。

22．DNA分子中,两条链通过碱基间的____相连，碱基间的配对原则是____对____、____对____。

23．DNA二级结构的重要特点是形成____结构，此结构属于____螺旋，此结构内部是由____通过____相连维持,其纵向结构的维系力是____。

药物合成中的CH键活化研究1. 引言CH键活化是有机合成领域中的一个重要研究方向。

传统的有机合成方法中，CH键通常是非活化的，需要通过复杂的转化步骤才能实现功能基团的引入。

而CH键活化研究的发展，为有机合成提供了一种高效、环境友好的策略。

本文将重点介绍药物合成中的CH键活化研究进展，探讨其在药物合成中的应用潜力以及面临的挑战。

2. CH键活化的重要性CH键是有机分子中最常见的键之一，其活化将使得有机合成更加高效、简洁。

CH键活化不仅可以通过在有机分子上直接引入功能基团，还可以实现碳氢键与其他键之间的选择性转化，有机分子的转化新途径使得合成药物的路径更加灵活。

因此，CH键活化研究具有重要的理论和应用价值。

3. CH键活化的反应类型目前，CH键活化研究已涉及多种反应类型。

其中包括碳—碳键活化、碳—氮键活化、碳—氧键活化等。

这些反应不仅可以实现原子经济性高的合成路线，还可以提高反应的选择性和速度，降低副反应的发生。

这些特点使得CH键活化成为一种非常有吸引力的反应。

4. 药物合成中的CH键活化研究案例4.1 药物合成中的碳—碳键活化碳—碳键活化是CH键活化研究的重要领域之一。

通过碳—碳键活化，可以在有机分子中引入新的碳—碳键，从而实现对药物结构的调整和优化。

例如，某些含有两个芳香环的药物分子，可以通过碳—碳键活化，在两个芳香环之间引入新的碳—碳键，增加药物分子的稳定性和活性。

其次，碳—碳键活化还可以在有机分子中引入稳定性较好的碳杂环结构，扩展药物分子的结构空间。

4.2 药物合成中的碳—氮键活化碳—氮键活化是另一个重要的研究方向。

通过碳—氮键活化，可以在有机分子中引入氮原子，从而实现对药物功能基团的引入和调整。

例如，一些药物中常见的酰胺结构，可以通过碳—氮键活化，在有机分子中引入酰胺基团。

这种方法不仅能提高药物的生物利用度和稳定性，还能增加药物分子与靶标的作用力。

4.3 药物合成中的碳—氧键活化碳—氧键活化是具有广泛应用前景的反应类型。