药物合成反应规则总结
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药物合成知识点总结一、基本原理1. 药物合成的基本原理药物合成的基本原理是有机合成化学的一部分,它包括有机化学反应、合成路线设计和实验操作等方面的知识。
在药物合成的过程中,需要根据药物的结构特点和合成可行性,设计出合成路线,并通过实验操作将合成路线转化为有效的药物产物。
2. 药物结构与活性关系药物的结构与活性之间存在着密切的关系。
药物的分子结构决定了其在生物体内的作用机制和药理活性。
通过对药物结构的深入了解,可以有针对性地设计出具有特定生物活性的新型药物分子。
3. 药物合成的目标药物合成的目标是将具有一定生物活性的小分子化合物合成为具有特定药理活性的药物分子,为临床治疗提供有效的药物剂型。
药物合成需要充分考虑合成效率、合成可行性和产品纯度等因素,在实际操作中需要综合考虑各种因素,确保合成路线的稳定性和可靠性。
二、合成路线设计1. 合成路线设计的基本原则合成路线设计是药物合成的关键步骤之一。
在设计合成路线时,需要考虑多种因素,包括反应的选择、官能团的保护和去保护、合成中间体的构建等。
合成路线设计需要遵循一定的化学原则和反应规律,确保合成路线的可行性和稳定性。
2. 合成路线设计的策略在合成路线设计中,需要根据目标药物的结构特点和反应类型,确定合成路线的策略。
合成路线设计的策略包括直接合成、片段合成、立体选择性等。
通过合成路线设计的策略,可以有效地将复杂的有机分子合成为目标药物。
3. 合成路线的优化合成路线的优化是药物合成过程中的重要工作之一。
优化合成路线可以提高合成效率、减少副反应和提高产物纯度。
合成路线的优化需要结合实际操作,充分考虑反应条件、反应产物和中间体的稳定性,确保合成路线的可靠性和稳定性。
三、反应类型1. 羟基化反应羟基化反应是有机合成中常见的反应类型之一。
羟基化反应可以将烯烃、芳香化合物等转化为羟基化合物,为药物合成提供了重要的合成方法。
2. 羧基化反应羧基化反应是有机合成中的一种重要反应类型。
药物合成反应规则总结药物合成反应是各种药物从原料到最终成品的制备过程中最为重要的环节之一。
药物的质量、纯度、形态和特殊功能等都与药物合成反应直接相关联。
药物合成反应规则总结,则是对药物合成反应规律的科学分析和总结。
本文将重点介绍药物合成反应规则总结的相关理论知识、范例及其意义。
一、药物合成反应规则总结的理论基础在药物合成反应的实践中,立足于实验实践的经验总结是不可取的,有必要建立扎实的理论基础。
药物合成反应的规则总结所使用的理论工具包括有化学反应规律、有机合成化学、催化化学、生物化学等多个领域的知识。
以下列举了几个常用的理论基础:1、元素学说:元素学说认为物质组成与性质的不同是由于元素不同而产生的。
元素周期表对于各类元素的性质进行了分类和归纳。
药物原料中的元素分布情况,对于制备和改进反应的评价都有着重要的意义。
2、物质结构与反应规律:生物大分子,例如蛋白质、核酸和碳水化合物等,在药物研究中都扮演着重要角色,这些大分子的结构决定了它们的特殊功能,因而有诸多化学作用途径与药物相互作用。
分子结构与反应规律的研究可帮助合成出更加具有目的性质的药物。
3、催化反应学:催化作为一种提高化学反应速率和效果的方法,常被应用于药物合成过程中。
催化剂的选择、应用和性质对反应过程有着直接影响,这些因素的掌握是药物反应规律总结的理论基础之一。
以上列举的这些理论基础仅是药物合成反应规则总结理论体系中的一部分,药物合成反应规则总结需要还需结合实验反应过程进行深入分析,总结反应规律的基础。
二、药物合成反应规则总结的范例1、Friedel-Crafts反应:Friedel-Crafts反应是一种常用的芳香族烃的合成方法,可以制备出范围广泛的芳香族化合物中的化合物。
具体实践过程如下:将芳香族烃用Lewis酸催化剂(通常为铝三氯化物)与烷基卤化物反应,制备出烷基芳香族化合物。
化学方程式如下:Ar-H + R-X → Ar-R + HX其中,Ar表示的是烷基与芳香族烃两种基团间的连接,R 则表示烷基。
药物合成反应规则总结为了使大家能更快了解与掌握药物合成反应规律,我将其总结如下,希望大家探讨提议。
共同进步!互相交流!1 Arbuzov 反应亚磷酸三烷基酯作为亲核试剂与卤代烷作用,生成烷基膦酸二烷基酯和一个新的卤代烷:卤代烷反应时,其活性次序为:R'I >R'Br >R'Cl。
除了卤代烷外,烯丙型或炔丙型卤化物、a-卤代醚、a- 或 b-卤代酸酯、对甲苯磺酸酯等也可以进行反应。
当亚磷酸三烷基酯中三个烷基各不相同时,总是先脱除含碳原子数最少的基团。
本反应是由醇制备卤代烷的很好方法,因为亚磷酸三烷基酯可以由醇与三氯化磷反应制得:如果反应所用的卤代烷R'X 的烷基和亚磷酸三烷基酯(RO)3P 的烷基相同(即R' = R),则Arbuzov 反应如下:这是制备烷基膦酸酯的常用方法。
除了亚磷酸三烷基酯外,亚膦酸酯 RP(OR')2和次亚膦酸酯 R2POR' 也能发生该类反应,例如:反应机理一般认为是按 S N2 进行的分子内重排反应:反应实例2 Arndt-Eister 反应酰氯与重氮甲烷反应,然后在氧化银催化下与水共热得到酸。
反应机理重氮甲烷与酰氯反应首先形成重氮酮(1),(1)在氧化银催化下与水共热,得到酰基卡宾(2),(2)发生重排得烯酮(3),(3)与水反应生成酸,若与醇或氨(胺)反应,则得酯或酰胺。
反应实例3 Baeyer----Villiger 反应反应机理过酸先与羰基进行亲核加成,然后酮羰基上的一个烃基带着一对电子迁移到-O-O-基团中与羰基碳原子直接相连的氧原子上,同时发生O-O键异裂。
因此,这是一个重排反应具有光学活性的3---苯基丁酮和过酸反应,重排产物手性碳原子的枸型保持不变,说明反应属于分子内重排:不对称的酮氧化时,在重排步骤中,两个基团均可迁移,但是还是有一定的选择性,按迁移能力其顺序为:醛氧化的机理与此相似,但迁移的是氢负离子,得到羧酸。
合成药生产操作基础知识培训一、药物合成反应1.酯化反应:酯化反应是一种羧酸和醇反应,生成酯类化合物的过程。
在药物合成中,酯化反应常用于制备酯类药物。
2.脱水反应:脱水反应是指将分子中的水分离出去,常见的是醇的脱水反应,例如通过加热使醇失去一个水分子转化为烯烃。
3.氧化反应:氧化反应是指一种物质与氧气反应生成氧化物的过程,常见的氧化反应在药物合成中是将一个化合物中的亲电子氢氧化为氢氧根离子。
4.还原反应:还原反应是指将一个物质中的氧化物还原为较低化合价状态的过程。
在药物合成中,还原反应通常用于制备具有生理活性的药物。
二、反应条件控制1.温度控制:温度对合成反应的速度和产物收率有重要影响。
合成药物过程中,根据反应物性质和反应类型,选择合适的反应温度。
2.时间控制:合成药物需要一定的反应时间来达到预期产物。
不同的反应需要不同的反应时间,通常需要进行试验确定最佳反应时间。
3.压力控制:在一些反应中,需要控制反应体系的压力。
高压反应可以提高速率和收率。
4.光照控制:一些反应需要在光照条件下进行,例如光催化反应。
光照条件的控制对反应结果至关重要。
三、反应物配制和操作1.反应物准备:根据药物合成反应的需要,准备好反应物和反应溶剂。
准确称取或配制反应物,确保配比准确。
2.反应设备:根据反应类型和规模,选择合适的反应设备。
常见的反应设备有反应釜、流程反应器等。
3.反应条件控制:将反应物加入反应设备中,设置好反应条件,如温度、压力等。
如果需要,可以加入催化剂或助剂来促进反应。
4.反应监控:对反应进行实时监控,如温度、pH值、浓度等参数的测量和记录,确保反应进行正常。
四、分离和纯化1.反应结束后,需要将产物从反应物和杂质中分离出来。
常见的分离方法有结晶、蒸馏、萃取等。
2.结晶是将溶液中的产品通过降温或者添加溶剂使其结晶出来,进而分离出来。
结晶的条件和操作需要控制得当,以得到高纯度的产物。
3.蒸馏是利用物质气化和凝结的不同温度进行分离的方法,常见的有常压蒸馏和真空蒸馏。
名词解释傅克烷基化反应:指在无水三氯化铝等路易斯酸存在下,芳烃与卤烷作用,在芳环上发生亲电取代反应,其氢原子被烷基取代,生成烷基芳烃的反应。
亲电加成反应:简称亲电加成,是亲电试剂(带正电的基团)进攻不饱和键引起的加成反应。
反应中,不饱和键(双键或三键)打开,并与另一个底物形成两个新的σ键。
亲电加成中最常见的不饱和化合物是烯烃和炔烃。
sn2反应:如果新化学键的形成在先,而旧化学键的断裂在后,那就要求两个分子先结合,即化学键的形成必然与两种反应物(浓度)都有关系,这类亲核取代反应为SN2反应;sn1反应:如果旧化学键的断裂在先,则化学反应速率只与断键的反应物(浓度)有关,与进入的另一反应物(浓度)无关,这类亲核取代反应称为SN1反应.ac2o:乙酸酐易燃,其蒸气与空气可形成爆炸性混合物,遇明火、高热能引起燃烧爆炸。
与强氧化剂接触可发生化学反应。
能使醇、酚、氨和胺等分别形成乙酸酯和乙酰胺类化合物。
在路易斯酸存在下,乙酐还可使芳烃或烯烃发生乙酰化反应。
在乙酸钠存在下,乙酐与苯甲醛发生缩合反应,生成肉桂酸。
缓慢溶于水变成乙酸。
与醇类作用生成乙酸酯。
Claisen酯缩合反应:含有α-氢的酯在醇钠等碱性缩合剂作用下发生缩合作用,失去一分子醇得到β-酮酸酯。
如2分子乙酸乙酯在金属钠和少量乙醇作用下发生缩合得到乙酰乙酸乙酯。
DMF:N,N-二甲基甲酰胺是一种有机化合物,分子式为C3H7NO,为无色透明液体。
既是一种用途极广的化工原料,也是一种用途很广的优良的溶剂。
除卤化烃以外能与水及多数有机溶剂任意混合,对多种有机化合物和无机化合物均有良好的溶解能力和化学稳定性。
亲电取代反应:是指化合物分子中的原子或原子团被亲电试剂取代的反应。
ncs:N-氯代丁二酰亚胺,是一种比较方便的亲电加成和亲电取代试剂,常用于硫化物、砜和酮的氯化,也可用来合成N-氯化胺。
羟醛缩合反应:具有α氢原子的醛或酮在一定条件下形成烯醇负离子,再与另一分子羰基化合物发生加成反应,并形成β-羟基羰基化合物。
药物合成实验报告总结引言药物合成是药学专业学生实验课程中的重要环节之一,通过对药物合成过程的实际操作,学生能够加深对药物合成原理的理解和掌握实验技巧。
本实验旨在合成一种常用的非处方药物,以验证学生们在有限实验条件下的合成能力和判断能力。
实验设计与方法实验目标本实验的主要目标是通过在已知条件下对目标药物进行合成,进而检验学生对实验原理和方法的理解。
实验步骤1. 获取实验所需的原料和试剂,包括A、B两种原料。
2. 将原料A和B按照一定的比例加入反应容器,并加入适量的溶剂。
3. 将反应容器加热至一定温度,并进行搅拌。
4. 反应进行一定时间后,停止加热,并将反应液进行过滤、洗涤等处理。
5. 经过处理的产物进行干燥,并进行质量测定和纯度测试。
6. 进一步对产物进行结构分析,并与理论预期进行对比。
结果与讨论在本实验中,我们成功合成了目标药物,并进行了质量测定和纯度测试。
通过测试结果发现,实验合成的药物质量较高,纯度达到了理想水平。
与理论预期相比,实验结果吻合度较高,基本满足了设计要求。
然而,在实验过程中也出现了一些小问题。
首先,在反应容器加热过程中,由于温度控制不够精确,导致反应条件发生偏差。
其次,产物的损失较大,可能是由于操作技巧不当以及设备不够完善所致。
这些问题将在今后的实验中予以改进,以提高实验结果的准确性和可重复性。
结论通过本次实验,我们成功合成了目标药物,并验证了实验原理与方法的可行性。
在实验过程中,我们对药物合成的基本原理和实验技术有了更加深入的了解。
同时,我们也发现了实验中存在的问题,并在今后的实验中予以改进。
总而言之,药物合成实验是药学专业学生不可或缺的一环,通过实际操作,学生可以更好地理解和掌握药物合成的方法和技巧。
我们相信,在今后的学习中,我们会不断完善自己的合成能力,并在不久的将来成为优秀的药学研究人员。
参考文献[1] 张三, 李四. 药物合成技术研究进展[J]. 药学前沿, 2010, 32(5): 21-25.[2] 王五, 赵六. 药物合成实验报告编写指南[M]. 北京: 科学出版社, 2015.。
期末药物合成总结一、药物合成的基本原理和方法药物合成的基本原理是根据目标药物的结构和活性,合理设计合成路线和反应条件,从而实现目标化合物的合成。
合成路线通常包括若干个中间体,以及一系列反应步骤。
药物合成的方法多种多样,常见的包括有机合成、糖化学合成、无机合成等。
1. 有机合成:有机合成是药物合成中最常见的方法之一。
它利用有机化学反应,通过建立碳-碳、碳-氧、碳-氮等键进行分子的合成。
常用的有机合成反应包括酯化、酰化、醚化、烯烃加成等。
2. 糖化学合成:糖化学合成是合成天然产物和药物中不可或缺的一部分。
它通过利用糖的化学性质和反应特点,合成具有生物活性的化合物。
糖化学合成常用的反应有保护基的加入与脱除、糖苷键的形成与断裂等。
3. 无机合成:无机合成主要利用无机化学原理,在药物合成中也有一定的应用。
例如,无机合成可以用于合成金属配合物药物,通过改变配体结构和金属中心的性质,调控药物的活性和稳定性。
二、药物合成的新技术与挑战随着科学技术的不断进步,药物合成领域也出现了一些新的技术和挑战。
1. 绿色合成:绿色合成是近年来的研究热点之一。
它通过减少或消除有毒、有害的反应物和副产物的生成,减少对环境的污染,实现药物的可持续合成。
常见的绿色合成方法包括微波辐射、超声波辐射、催化反应等。
2. 生物合成:生物合成是利用生物体自身的代谢途径合成目标化合物。
它通过工程化生物体的基因组和代谢途径,调控药物合成中的关键酶和途径,实现高效、可控的合成。
生物合成可以利用真菌、细菌、植物等各种生物体,也可以利用合成生物学的方法构建新的微生物生产系统。
3. 多步合成:多步合成是合成复杂化合物和天然产物的一种常用方法。
它需要经过多个反应步骤,对反应条件和中间体的控制要求较高。
由于步骤较多,不同反应的耐受性和选择性可能产生问题,因此需要合理设计合成路线和优化条件。
三、总结药物合成是药学研究的重要内容之一,通过合理设计合成路线和反应条件,人工合成目标药物,并不断改进合成方法和开发新的技术,是实现药物研发和临床应用的关键。
药物合成期末总结一、引言药物合成是药物研究和开发的重要环节,通过有机合成的手段,可以获得目标化合物,从而进行生物活性和药理学的研究。
随着合成化学的发展,药物合成的方法不断丰富和创新,为药物研究提供了更多的选择和工具。
本文对即将结束的药物合成课程进行总结,包括了学习内容、实验技术、反应机理和合成策略等内容。
通过对这一学期的学习总结,可以加深对药物合成的理解和应用。
二、学习内容1. 有机化学基础知识药物合成的基础是有机化学的知识,包括有机反应、有机反应的机理和机理研究方法。
本课程重点学习了若干有机反应的机理和应用,如取代反应、加成反应、消除反应和重排反应等。
通过学习这些基本的有机反应,提高了对有机化学的理解和应用能力。
2. 药物合成的基本方法药物合成的方法包括化学合成和生物合成两大类。
化学合成是通过有机合成的手段合成目标化合物,其中包括常见的有机反应和实验技术。
生物合成是利用生物酶或微生物来完成化学转化。
本课程主要学习了化学合成的基本方法和技术,如In situ合成、固相合成和液相合成等。
学习这些合成方法可以为具体药物的合成提供参考和指导。
3. 反应机理的研究方法反应机理的研究是药物合成中非常重要的环节,可以帮助研究人员理解反应的过程和产物的结构。
本课程学习了反应机理的研究方法,包括小分子模型研究和中间体和过渡态的观察等。
了解反应机理的研究方法可以提高对药物合成的理解和预测能力。
4. 合成策略的构建合成策略的构建是药物合成中的重要环节,通过灵活运用不同的合成方法和反应,可以高效地合成目标化合物。
本课程学习了合成策略的构建方法,包括线性合成、退化合成和合成途径的安排等。
通过学习这些策略的构建方法,可以提高对药物合成的设计和优化能力。
三、实验技术实验技术是药物合成中不可或缺的一部分,可以帮助研究人员有效地完成合成实验。
本课程学习了一些常见的实验技术,如溶剂挥发法、萃取法和结晶法等。
学习这些实验技术可以提高实验操作的熟练度和反应产率的有效控制。
医药有机合成知识点总结一、合成路线设计1. 药物合成路线的选择原则合理的合成路线设计是制药过程中的关键步骤,需要考虑到原料的可获得性、反应条件的温和性、产物纯度和收率等因素。
在设计合成路线时,需要遵循以下原则:- 尽量避免使用昂贵或难以获得的原料- 尽量采用反应条件温和且具有良好转化率的反应- 优先选择对显性手性存在较好的选择性的反应- 注重合成产物的纯度和稳定性- 考虑产物合成的可扩展性和生产性2. 合成路线的优化一旦确定了初步的合成路线后,通常需要进行合成路线的优化工作,以提高产率、减少副产物的产生、简化反应步骤等。
这通常包括改进反应条件、催化剂的优化、新的合成方法的引入等手段。
3. 实例分析以某个药物的合成路线为例进行分析,包括中间体的合成、反应的选择和优化、催化剂的应用等方面的内容。
二、反应类型及方法1. 反应类型医药有机合成中常见的反应类型包括:加成反应、消除反应、置换反应、加成-消除反应、氧化还原反应等。
具体的反应种类包括:亲核加成、求电子取代、亲电取代、睾酮化、重氮化、酰胺反应等。
2. 常见合成方法- 金属催化的偶联反应,如钯催化的Suzuki偶联、钯催化的Heck偶联、钯催化的Sonogashira偶联等。
- 还原反应,包括氢化还原、金属粉末还原等。
- 吸附剂催化的反应,如氧化铝、硅胶等。
- 光化学反应,利用光能激发化学反应,包括光氧化反应、光还原反应等。
- 手性诱导的反应,如采用手性催化剂、手性配体等进行反应。
三、催化剂应用1. 催化剂的种类催化剂在有机合成中起着重要的作用,可以提高反应的选择性、减少副反应的发生、降低反应条件等。
医药有机合成中常用的催化剂包括:- 金属催化剂,如钯、铑、钌、铂等- 有机催化剂,如有机酸、有机碱、有机金属化合物等- 生物催化剂,利用酶和细胞进行催化的方法2. 催化剂的应用示例结合具体的药物合成反应示例,介绍催化剂在医药有机合成中的应用情况,包括提高产率、增加产物选择性、减少废物产生等方面的应用案例。
药物合成反应规则总结为了使大家能更快了解与掌握药物合成反应规律,我将其总结如下,希望大家探讨提议。
共同进步!互相交流!1 Arbuzov 反应亚磷酸三烷基酯作为亲核试剂与卤代烷作用,生成烷基膦酸二烷基酯和一个新的卤代烷:卤代烷反应时,其活性次序为:R'I >R'Br >R'Cl。
除了卤代烷外,烯丙型或炔丙型卤化物、a-卤代醚、a- 或 b-卤代酸酯、对甲苯磺酸酯等也可以进行反应。
当亚磷酸三烷基酯中三个烷基各不相同时,总是先脱除含碳原子数最少的基团。
本反应是由醇制备卤代烷的很好方法,因为亚磷酸三烷基酯可以由醇与三氯化磷反应制得:如果反应所用的卤代烷R'X 的烷基和亚磷酸三烷基酯(RO)3P 的烷基相同(即R' = R),则Arbuzov 反应如下:这是制备烷基膦酸酯的常用方法。
除了亚磷酸三烷基酯外,亚膦酸酯 RP(OR')2和次亚膦酸酯 R2POR' 也能发生该类反应,例如:反应机理一般认为是按 S N2 进行的分子内重排反应:反应实例2 Arndt-Eister 反应酰氯与重氮甲烷反应,然后在氧化银催化下与水共热得到酸。
反应机理重氮甲烷与酰氯反应首先形成重氮酮(1),(1)在氧化银催化下与水共热,得到酰基卡宾(2),(2)发生重排得烯酮(3),(3)与水反应生成酸,若与醇或氨(胺)反应,则得酯或酰胺。
反应实例3 Baeyer----Villiger 反应反应机理过酸先与羰基进行亲核加成,然后酮羰基上的一个烃基带着一对电子迁移到-O-O-基团中与羰基碳原子直接相连的氧原子上,同时发生O-O键异裂。
因此,这是一个重排反应具有光学活性的3---苯基丁酮和过酸反应,重排产物手性碳原子的枸型保持不变,说明反应属于分子内重排:不对称的酮氧化时,在重排步骤中,两个基团均可迁移,但是还是有一定的选择性,按迁移能力其顺序为:醛氧化的机理与此相似,但迁移的是氢负离子,得到羧酸。
药物合成反应规则总结为了使大家能更快了解与掌握药物合成反应规律,我将其总结如下,希望大家探讨提议。
共同进步!互相交流!1 Arbuzov 反应亚磷酸三烷基酯作为亲核试剂与卤代烷作用,生成烷基膦酸二烷基酯和一个新的卤代烷:卤代烷反应时,其活性次序为:R'I >R'Br >R'Cl。
除了卤代烷外,烯丙型或炔丙型卤化物、a-卤代醚、a- 或 b-卤代酸酯、对甲苯磺酸酯等也可以进行反应。
当亚磷酸三烷基酯中三个烷基各不相同时,总是先脱除含碳原子数最少的基团。
本反应是由醇制备卤代烷的很好方法,因为亚磷酸三烷基酯可以由醇与三氯化磷反应制得:如果反应所用的卤代烷R'X 的烷基和亚磷酸三烷基酯(RO)3P 的烷基相同(即R' = R),则Arbuzov 反应如下:这是制备烷基膦酸酯的常用方法。
除了亚磷酸三烷基酯外,亚膦酸酯 RP(OR')2和次亚膦酸酯 R2POR' 也能发生该类反应,例如:反应机理一般认为是按 S N2 进行的分子内重排反应:反应实例2 Arndt-Eister 反应酰氯与重氮甲烷反应,然后在氧化银催化下与水共热得到酸。
反应机理重氮甲烷与酰氯反应首先形成重氮酮(1),(1)在氧化银催化下与水共热,得到酰基卡宾(2),(2)发生重排得烯酮(3),(3)与水反应生成酸,若与醇或氨(胺)反应,则得酯或酰胺。
反应实例3 Baeyer----Villiger 反应反应机理过酸先与羰基进行亲核加成,然后酮羰基上的一个烃基带着一对电子迁移到-O-O-基团中与羰基碳原子直接相连的氧原子上,同时发生O-O键异裂。
因此,这是一个重排反应具有光学活性的3---苯基丁酮和过酸反应,重排产物手性碳原子的枸型保持不变,说明反应属于分子内重排:不对称的酮氧化时,在重排步骤中,两个基团均可迁移,但是还是有一定的选择性,按迁移能力其顺序为:醛氧化的机理与此相似,但迁移的是氢负离子,得到羧酸。
反应实例酮类化合物用过酸如过氧乙酸、过氧苯甲酸、间氯过氧苯甲酸或三氟过氧乙酸等氧化,可在羰基旁边插入一个氧原子生成相应的酯,其中三氟过氧乙酸是最好的氧化剂。
这类氧化剂的特点是反应速率快,反应温度一般在10~40℃之间,产率高。
4 Beckmann 重排肟在酸如硫酸、多聚磷酸以及能产生强酸的五氯化磷、三氯化磷、苯磺酰氯、亚硫酰氯等作用下发生重排,生成相应的取代酰胺,如环己酮肟在硫酸作用下重排生成己内酰胺:反应机理在酸作用下,肟首先发生质子化,然后脱去一分子水,同时与羟基处于反位的基团迁移到缺电子的氮原子上,所形成的碳正离子与水反应得到酰胺。
迁移基团如果是手性碳原子,则在迁移前后其构型不变,例如:反应实例5 Birch 还原芳香化合物用碱金属(钠、钾或锂)在液氨与醇(乙醇、异丙醇或仲丁醇)的混合液中还原,苯环可被还原成非共轭的1,4-环己二烯化合物。
反应机理首先是钠和液氨作用生成溶剂化点子,然后苯得到一个电子生成自由基负离子(Ⅰ),这是苯环的л电子体系中有7个电子,加到苯环上那个电子处在苯环分子轨道的反键轨道上,自由基负离子仍是个环状共轭体系,(Ⅰ)表示的是部分共振式。
(Ⅰ)不稳定而被质子化,随即从乙醇中夺取一个质子生成环己二烯自由基(Ⅱ)。
(Ⅱ)在取得一个溶剂化电子转变成环己二烯负离子(Ⅲ),(Ⅲ)是一个强碱,迅速再从乙醇中夺取一个电子生成1,4-环己二烯。
环己二烯负离子(Ⅲ)在共轭链的中间碳原子上质子化比末端碳原子上质子快,原因尚不清楚。
反应实例取代的苯也能发生还原,并且通过得到单一的还原产物。
例如6 Bouveault---Blanc 还原脂肪族羧酸酯可用金属钠和醇还原得一级醇。
α,β-不饱和羧酸酯还原得相应的饱和醇。
芳香酸酯也可进行本反应,但收率较低。
本法在氢化锂铝还原酯的方法发现以前,广泛地被使用,非共轭的双键可不受影响。
反应机理首先酯从金属钠获得一个电子还原为自由基负离子,然后从醇中夺取一个质子转变为自由基,再从钠得一个电子生成负离子,消除烷氧基成为醛,醛再经过相同的步骤还原成钠,再酸化得到相应的醇。
反应实例醛酮也可以用本法还原,得到相应的醇:7 Bucherer 反应萘酚及其衍生物在亚硫酸或亚硫酸氢盐存在下和氨进行高温反应,可得萘胺衍生物,反应是可逆的。
反应时如用一级胺或二级胺与萘酚反应则制得二级或三级萘胺。
如有萘胺制萘酚,可将其加入到热的亚硫酸氢钠中,再加入碱,经煮沸除去氨而得。
反应机理本反应的机理为加成消除过程,反应的第一步(无论从哪个方向开始)都是亚硫酸氢钠加成到环的双键上得到烯醇(Ⅱ)或烯胺(Ⅵ),它们再进行下一步互变异构为酮(Ⅲ)或亚胺(Ⅳ):反应实例8 Bamberger,E.重排苯基羟胺(N-羟基苯胺)和稀硫酸一起加热发生重排成对-氨基苯酚:在H2SO4-C2H5OH(或CH3OH)中重排生成对-乙氧基(或甲氧基)苯胺:其他芳基羟胺,它的环上的o-p位上未被取代者会起类似的重排。
例如,对-氯苯基羟胺重排成2-氨基-5-氯苯酚:反应机理反应实例9 Berthsen,A.Y 吖啶合成法二芳基胺类与羧酸在无水ZnCl2存在下加热起缩合作用,生成吖啶类化合物。
反应机理反应机理不详反应实例10 Cannizzaro 反应凡α位碳原子上无活泼氢的醛类和浓NaOH或KOH水或醇溶液作用时,不发生醇醛缩合或树脂化作用而起歧化反应生成与醛相当的酸(成盐)及醇的混合物。
此反应的特征是醛自身同时发生氧化及还原作用,一分子被氧化成酸的盐,另一分子被还原成醇:脂肪醛中,只有甲醛和与羰基相连的是一个叔碳原子的醛类,才会发生此反应,其他醛类与强碱液,作用发生醇醛缩合或进一步变成树脂状物质。
具有α-活泼氢原子的醛和甲醛首先发生羟醛缩合反应,得到无α-活泼氢原子的β-羟基醛,然后再与甲醛进行交叉Cannizzaro反应,如乙醛和甲醛反应得到季戊四醇:反应机理醛首先和氢氧根负离子进行亲核加成得到负离子,然后碳上的氢带着一对电子以氢负离子的形式转移到另一分子的羰基不能碳原子上。
反应实例11 Chichibabin 反应杂环碱类,与碱金属的氨基物一起加热时发生胺化反应,得到相应的氨基衍生物,如吡啶与氨基钠反应生成2-氨基啶,如果α位已被占据,则得γ-氨基吡啶,但产率很低。
本法是杂环上引入氨基的简便有效的方法,广泛适用于各种氮杂芳环,如苯并咪唑、异喹啉、丫啶和菲啶类化合物均能发生本反应。
喹啉、吡嗪、嘧啶、噻唑类化合物较为困难。
氨基化试剂除氨基钠、氨基钾外,还可以用取代的碱金属氨化物:反应机理反应机理还不是很清楚,可能是吡啶与氨基首先加成,(Ⅰ),(Ⅰ)转移一个负离子给质子给予体(AH),产生一分子氢气和形成小量的2-氨基吡啶(Ⅱ),此小量的(Ⅱ)又可以作为质子的给予体,最后的产物是2-氨基吡啶的钠盐,用水分解得到2-氨基吡啶:反应实例吡啶类化合物不易进行硝化,用硝基还原法制备氨基吡啶甚为困难。
本反应是在杂环上引入氨基的简便有效的方法,广泛适用于各种氮杂芳环,如苯并咪唑、异喹啉、吖啶和菲啶类化合物均能发生本反应。
12 Claisen 酯缩合反应含有α-氢的酯在醇钠等碱性缩合剂作用下发生缩合作用,失去一分子醇得到β-酮酸酯。
如2分子乙酸乙酯在金属钠和少量乙醇作用下发生缩合得到乙酰乙酸乙酯。
二元羧酸酯的分子内酯缩合见Dieckmann缩合反应。
反应机理乙酸乙酯的α-氢酸性很弱(pK a-24.5),而乙醇钠又是一个相对较弱的碱(乙醇的pK a~15.9),因此,乙酸乙酯与乙醇钠作用所形成的负离子在平衡体系是很少的。
但由于最后产物乙酰乙酸乙酯是一个比较强的酸,能与乙醇钠作用形成稳定的负离子,从而使平衡朝产物方向移动。
所以,尽管反应体系中的乙酸乙酯负离子浓度很低,但一形成后,就不断地反应,结果反应还是可以顺利完成。
常用的碱性缩合剂除乙醇钠外,还有叔丁醇钾、叔丁醇钠、氢化钾、氢化钠、三苯甲基钠、二异丙氨基锂(LDA)和Grignard试剂等。
反应实例如果酯的α-碳上只有一个氢原子,由于酸性太弱,用乙醇钠难于形成负离子,需要用较强的碱才能把酯变为负离子。
如异丁酸乙酯在三苯甲基钠作用下,可以进行缩合,而在乙醇钠作用下则不能发生反应:两种不同的酯也能发生酯缩合,理论上可得到四种不同的产物,称为混合酯缩合,在制备上没有太大意义。
如果其中一个酯分子中既无α-氢原子,而且烷氧羰基又比较活泼时,则仅生成一种缩合产物。
如苯甲酸酯、甲酸酯、草酸酯、碳酸酯等。
与其它含α-氢原子的酯反应时,都只生成一种缩合产物。
实际上这个反应不限于酯类自身的缩合,酯与含活泼亚甲基的化合物都可以发生这样的缩合反应,这个反应可以用下列通式表示:13 Claisen—Schmidt 反应一个无α-氢原子的醛与一个带有α-氢原子的脂肪族醛或酮在稀氢氧化钠水溶液或醇溶液存在下发生缩合反应,并失水得到α,β-不饱和醛或酮:反应机理反应实例14 Claisen 重排烯丙基芳基醚在高温(200°C)下可以重排,生成烯丙基酚。
当烯丙基芳基醚的两个邻位未被取代基占满时,重排主要得到邻位产物,两个邻位均被取代基占据时,重排得到对位产物。
对位、邻位均被占满时不发生此类重排反应。
交叉反应实验证明:Claisen重排是分子内的重排。
采用 g-碳 14C 标记的烯丙基醚进行重排,重排后 g-碳原子与苯环相连,碳碳双键发生位移。
两个邻位都被取代的芳基烯丙基酚,重排后则仍是a-碳原子与苯环相连。
反应机理Claisen 重排是个协同反应,中间经过一个环状过渡态,所以芳环上取代基的电子效应对重排无影响。
从烯丙基芳基醚重排为邻烯丙基酚经过一次[3,3]s 迁移和一次由酮式到烯醇式的互变异构;两个邻位都被取代基占据的烯丙基芳基酚重排时先经过一次[3,3]s 迁移到邻位(Claisen 重排),由于邻位已被取代基占据,无法发生互变异构,接着又发生一次[3,3]s 迁移(Cope 重排)到对位,然后经互变异构得到对位烯丙基酚。
取代的烯丙基芳基醚重排时,无论原来的烯丙基双键是Z-构型还是E-构型,重排后的新双键的构型都是E-型,这是因为重排反应所经过的六员环状过渡态具有稳定椅式构象的缘故。
反应实例Claisen 重排具有普遍性,在醚类化合物中,如果存在烯丙氧基与碳碳相连的结构,就有可能发生Claisen 重排。
15 Clemmensen 还原醛类或酮类分子中的羰基被锌汞齐和浓盐酸还原为亚甲基:此法只适用于对酸稳定的化合物。
对酸不稳定而对碱稳定的化合物可用Wolff-Kishner-黄鸣龙反应还原。
反应机理本反应的反应机理较复杂,目前尚不很清楚。
反应实例16 Combes 喹啉合成法Combes合成法是合成喹啉的另一种方法,是用芳胺与1,3-二羰基化合物反应,首先得到高产率的β-氨基烯酮,然后在浓硫酸作用下,羰基氧质子化后的羰基碳原子向氨基邻位的苯环碳原子进行亲电进攻,关环后,再脱水得到喹啉。