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第2章精细有机合成的理论基础2优秀课件

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精细有机合成与设计PPTPPT课件

精细有机合成与设计PPTPPT课件
精细有机合成与设计ppt课件
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目 录
• 引言 • 精细有机合成基础知识 • 有机合成设计原理 • 常见有机合成反应 • 有机合成中的选择性控制 • 有机合成设计实践 • 有机合成中的绿色化学与可持续
发展
01 引言
课程背景
01
精细有机合成是化学领 域的重要分支，涉及复 杂有机化合物的合成和
固相合成
02
通过固相载体将有机分子连接起来，实现连续 化、高效的合成，减少溶剂使用和废物产生。
光化学合成
04
利用光化学反应进行有机合成，具有条件温和、 选择性高等优点，可以用于一些难以通过传统
方法合成的有机分子。
有机合成中的可持续发展策略与实践
优化合成路线
通过优化有机合成的路 线和方法，降低能耗、 减少废物产生，提高合
详细描述
取代反应是有机合成中常见的一类反应，通过将有机物分子中的某一基团替换为 另一基团，以改变有机物的结构。常见的取代反应包括烷烃的取代、芳烃的取代 、卤代烃的取代等。
加成反应
总结词
通过加成的方式将两个或多个有机物 结合在一起，生成新的有机物的反应。
详细描述
加成反应是有机合成中常用的反应类 型，通过将两个或多个有机物分子结 合在一起，生成新的有机物。常见的 加成反应包括烯烃的加成、炔烃的加 成、醛酮的加成等。
类型烷基化产物的选择性合成。
氧化还原反应中的选择性控制
02
在氧化还原反应中，可以通过选择合适的氧化剂或还原剂以及
反应条件，实现选择性控制。
环化反应中的选择性控制
03
通过选择合适的反应条件和催化剂，可以实现不同类型环化产
物的选择性合成。
06

《精细有机合成基础》PPT课件(2024版)

《精细有机合成基础》PPT课件(2024版)

I: -CH3是斥电子基 使苯环上电子云密度
+C、+I同向，都使苯环上电子云 密度
15
有-I，无T： 如-N+(CH3)3、-CF3、-CCl3等 （1）使σ-配合物均不稳定，使苯环钝化； （2）使邻、对位取代产物更不稳定； （3）为间位定位基。
16
有-I，-T： 如-NO2、-CN、-COOH、-CHO等 （1）诱导效应与共轭效应作用一致； （2）则使苯环钝化； （3）间位定位基。
℃) 2.47
26
2.1 芳香族亲电取代的定位规律
4、亲电试剂的空间效应（P10 表2-3） 5、新取代基的空间效应 6、反应的可逆性
27
7、反应条件的影响
温度
（1）通常情况下，温度升高，亲电取代反应活性增 高，选择性下降。
混NO酸2 硝化
NO 2
NO 2
NO 2
＋
＋
NO 2
0℃ 5％
94％
NO 2 NO 2
-I:吸电子 ＋I:供电子 共轭效应（T）：包括π-π共轭和p-π共轭。
-T:吸电子 ＋T:供电子
14
有+I，无T： 如-C2H5，-CH3 （1）使σ-配合物稳定，活化苯环；
（2）使H 邻、对位取代产物更稳定H ； （3）H 为C 邻H、对位定位基。 H C H
C: s-p超共轭 使苯环上电子云密度
四、苯环上已有两个取代基的定位规律
已有两个取代基为同一 类型定位基，且处于间 位，则定位作用一致。
已有两个取代基为同一 类型定位基，且处于邻、 对位，则定位作用不一 致——取决于定位能力 的强弱。
CH3
少量
COOH
CH3
主产物

第2章精细有机合成基础2PPT课件

第2章精细有机合成基础2PPT课件
如烷烃/环烷烃、芳烃、卤代烃、叔胺、二硫化碳等.
04.12.2020
4
➢ 按Lewis酸碱理论分类
Lewis酸碱理论： 酸是电子对受体(EPA, electron pair acceptor),有空轨道. 碱是电子对给体(EPD, electron pair donor),有孤电子对.
A
+
酸 (EPA)
O O
04.12.2020
12
五、催化剂的制备
➢ 优良的催化剂应具备以下性能： 1、活性高、选择性好、对过热或毒物稳定、寿命长、易再生. 2、机械强度和导热性好。 3、具有合适的宏观结构(如比表面积、孔隙度、孔径分布、 颗粒度、视密度）和微观结构。 4、制备简单、价格便宜。
催化剂的制备方法常见的有以下几种： ① 干混热分解法:金属氧化物催化剂
✓ 极性溶剂:分子中具有永久偶极的溶剂,
μ > 2.5D或ε ＞ 15～20；
04.12.2020
2
✓非极性溶剂：分子中没有永久偶极的溶剂，
如环己烷、苯等。 μ＜2.5D的有机溶剂，如氯苯、二氯甲烷等； 或ε ＞ 15～20的溶剂
➢ 按能否提供质子形成氢键来分类： 质子传递型溶剂：能提供质子形成氢键。如OH、
催化剂以除去积碳、焦油物或硫化氢等毒物。
04.12.2020
11
四、催化剂的组成
催化剂活性物质、助催化剂、载体等组成。如萘气相催
化氧化制邻苯二甲酸酐用催化剂：
V2O5(主催化剂)-K2SO4(助催化剂)-SiO2(载体)
O
V2O 5-K2SO 4-SiO 2 + O 2
主 催 化 剂 -助 催 化 剂 -载 体
结构完全不同的溶剂。

精细有机合成02精细有机合成的理论与技术基础课件

精细有机合成02精细有机合成的理论与技术基础课件

在酸性较强的位置上发生。
SE2和SEi
Y C
Y C
X
X
SE2(前面进攻) 构型保持
X CY
X CY
SE2(后面进攻) 构型转化
精细有机合成02精细有机合成的理 论与技术基础课件
SE1
R X慢
R-
+
+X
R- +Y+ 快 RY
取代反应的的动 力学是一级的， 包括两步：慢的 离解和快的结合
精细有机合成02精细有机合成的理 论与技术基础课件
由于该亲核取代反应中控制反应速度的一步是单分子，因此这 种反应称为单分子亲核取代反应。 SN1反应能量变化图 :
精细有机合成02精细有机合成的理 论与技术基础课件
➢双分子亲核取代反应(SN2)
溴甲烷在碱性水溶液中的水解反应:
C H 3 B r+ O H - C H 3 O H + B r -
溴甲烷在碱性水溶液中的水解反应速度取决于两个反应物的浓度， 该反应的反应历程可认为卤代烷和羟基离子都参与了限速步骤。
第二章 精细有机合成的 理论与技术基础
精细有机合成02精细有机合成的理 论与技术基础课件
复习: p轨道、C－H σ键、C－C π键、元素周期表和电负性概念
原子的电负性：指原子吸收电子的能力。鲍林指定氟原子的电负性为 4.0，其它原子与其比较计算得电负性值，是相对值，无单位。
精细有机合成02精细有机合成的理 论与技术基础课件
动态诱导效应 当进攻试剂接近底物时，因外界电场的影响也会
使共价键上电子云发生改变，键的极性发生变化，这种变化用Id表示。
Id:
-I>-Br>-Cl>-F -CR3>-NR2>-OR>-F

精细有机合成与工艺介绍课件

精细有机合成与工艺介绍课件
演讲人
目录
01. 精细有机合成概述 02. 精细有机合成的基本原理 03. 精细有机合成的工艺流程 04. 精细有机合成的案例分析
精细有机合成的定义
STEP1
STEP2
STEP3
STEP4
精细有机合成是 指通过化学反应 将简单的有机化 合物转化为复杂 的有机化合物的 过程。
精细有机合成的 目标是生产具有 特定结构和性能 的有机化合物， 如药物、农药、 香料等。
反应釜的加热方式：根据 反应条件选择合适的加热 方式，如电加热、蒸汽加
热等。
反应釜的安全措施：设置 安全阀、压力表等安全装 置，以确保反应的安全进
行。
反应温度与压力的控制
反应温度：影 响反应速率和 产物选择性， 需要精确控制
反应压力：影 响反应速率和 产物收率，需 要精确控制
温度和压力的 调整：根据反 应类型和条件 进行优化
品的稳定性和功效。
实际生产案例
案例一：某制 药公司生产抗 肿瘤药物
案例二：某化 工公司生产高 性能有机材料
案例三：某食 品公司生产天 然色素
案例四：某化 妆品公司生产 高端护肤品
案例五：某生 物技术公司生 产生物制药
案例六：某环 保公司生产生 物降解材料
反应釜的选择与设计
反应釜的材质：根据反应 物的性质选择合适的材质， 如不锈钢、搪瓷、玻璃等。
反应釜的容量：根据反应 物的量选择合适的容选择合适的压力，以
保证反应顺利进行。
反应釜的搅拌方式：根据 反应物的性质和反应条件 选择合适的搅拌方式，如 机械搅拌、磁力搅拌等。
精细有机合 成可以提高 产品的质量 和性能，降 低生产成本， 提高企业的 竞争力。
精细有机合 成可以促进 环境保护， 减少污染， 实现可持续 发展。

精细有机合成化学及工艺学PPT课件

精细有机合成化学及工艺学PPT课件

-
3
5.促进技术进步。 6.高经济效益
1.4 本书的讨论范围
有机化工产品：基本有机原料，有机中间体和有机产 品。 基本有机原料：指从石油，天然气或煤等天然资源经 过一次或次数较少的化学加工而制得的结构比较简单 的有机物，如乙烯，苯，甲苯等。 中间体：指将基本原料经进一步加工而制得的结构比 较复杂但还不具有特定用途的有机物，如甲醇，乙酸， 环氧乙烷等。 有机化工产品：指将有机中间体加工制得有特定用途 的有机物，如医药，塑料，合成橡胶等。
85%
5%
10%
15%
硝 化
环 上 的 氯 化
低 温 磺 化
当萘环上已有了一个第一类取代基时，新取代基进入它的同环， 如已有取代基在α位，则新取代基进入它的邻位或对位，并且常常以其
中一个位置为主。
ONa
OH
+ CO2
羧 化
CO O Na
-
17
NH2
NH2
+
N NCl
NN
当已有取代基是第二类定位基，新取代基通常进入没 有取代基的另一环上，并且主要是α位取代。
如 -O -NR2 -OH -F -C l 等，其未共用电
子对和苯环形成正的共轭效应（+T或+C），它们是邻，
对定位，同时它们也具有诱导效应，如氨基和羟基，
其（+T）大于（-I），所以它们使苯环活化。对于卤素，
其正的共轭效应小于负的诱导效应，所以使苯环稍稍
钝化。
-
11
（3）取代基具有负的诱导效应，且同苯环相连的原子没 有共用电子对，如
-
9
第二定位基：
- N （ C H 3 ） 3- C F 3 - N O 2 - C N - S O 3 H- C O O H- C H O- C O O C H 3 - C O C H 3 - C O N H 2- N H 3 - C C l3 等

精细有机合成的理论与技术基础—新型精细有机合成技术(有机合成课件)


新型精细有机合成技术
微波照射有机合成技术
目
微波定义
录
1
Contents
研究背景及应用
2
精精细细有有机机合合成技成术技术
新型精细有机合成技术
微波照射有机合成技术
• 微波定义：微波（MW）是频 率大约在300MHz~300GHz， 即波长在100cm至1mm范围内
的电磁波。它位于电磁波谱的
红外辐射（光波）和无线电波 之间。
精精细细有有机机合合成技成术技术 2．电解反应的全过程
新型精细有机合成技术
电解反应是由电化学过程、物理过程和化学过程等许 多步骤组成的。例如，图2-13是丙烯腈电解加氢二聚制己 二腈的全过程。 （1）底物S（CH2= CHCN）在电解液中通过扩散和泳动 到达阴极表面； （2）在阴极表面发生吸附形成S吸；
精精细细有有机机合合成技成术技术
新型精细有机合成技术
相转移催化的应用
Contents
目
录
1
2
3
卤代烷的制备 腈的制备 酯的制备
精精细细有有机机合合成技成术技术
新型精细有机合成技术
相转移催化的应用
• 相转移催化剂的应用范围很广。从理论上讲，凡是能与 相转移催化剂形成可溶于有机相的离子对的各类化合物， 均可用相转移催化方法进行反应。相转移催化目前已成 功地应用于催化卤化、烷化、酰化、羧基化、酯化、醚 化、氰基化、缩合、加成、氧化、还原等多种反应。
精精细细有有机机合合成技成术技术
（4）吸附法
新型精细有机合成技术
吸附法，即将酶吸附在某一适当的固体吸附剂（载
体）上。此法的优点是制备简单，缺点是吸附量小，载
体中酶的浓度低，酶与载体的结合强度低，容易脱落。

第2章 精细有机合成的理论基础2[可修改版ppt]


C H 3C H = C H C H 2O H+H C l 质子溶剂，p-π共轭，
C H 2= C H C H 2C H 2O H+H C l
更容易SN1，＋ CH3CH=CHCH2
＞CH2＝CHCH2CH2＋
(4)
( A )C H 3 C H 2 C H 2 B r+ N a S H
C H 3 C H 2 C H 2 S H + N a B r
该历程中反应是分两步进行的，第一步，中心C原子与离去基间 发生异裂，生成一个不稳定的碳正离子中间体；
第二步，碳正离子与亲核试剂结合生成新的化合物。
★ SN1反应机制的特点 ●反应分两步，第一步是控制步骤，即C-X键首先断裂形成碳正 离子； ●过渡态为平面结构，中心原子由sp3杂化转化为sp2杂化； ●亲核试剂可以从碳正离子两侧与之结合,生成等量的对映体， 即发生消旋化；
●此类反应与亲核试剂的亲核能力及浓度无关。一级反应，即v
= k[R3CX] ★ SN1反应立体化学: 生成等量的对映体即外消旋体
2.影响反应历程和速度的因素
（1）作用物的结构
SN1:单分子亲核取代反应.主要考察形成的C正离子的稳定性 被进攻的碳原子上有给电性取代基；取代基的p-p（如α-氯代 醚类）和p-π（如烯丙基卤化物）共轭有利于SN1。在RX里, 按SN1进行的RX的活性为:烯丙型，苄基型>叔RX>仲RX>伯 RX
(A )(C H 3 )2 C H C H 2 C l+ S H - (C H 3 )2 C H C H 2 S H + C l-
(1)
(B )(C H 3 )2 C H C H 2 I+ S H -

精细有机合成技术-课件


6
艺术பைடு நூலகம்（20世纪40～60年代）
到了20世纪上半叶，由于初步确立了化学结构 理论，逐渐建立了通过有机化学反应的规律来进行 有机合成的研究。因此合成出了血红素、颠茄酮 （16步法）、马萘雌酮等。前两个化合物的合成者 是Nobel化学奖的获得者。 在1945～1960年，出现了许多复杂分子的高度 精巧的合成方法。如人工合成了维生素B12。 我国化学家在这个时期也对有机合成做出了贡 献，如黄鸣龙反应和牛胰岛素的全合成等。 这个时期，有机合成化学家几乎可以随心所欲 地合成任何分子。
空间效应
是由分子中各原子或基团的空间适配性，或反应 分子间的各原子或基团的空间适配性所引起的一种形体效应
空间效应的强弱取决于相关原子或基团的大小和形状。 空间位阻是最常见的一种空间效应。 空间位阻一般指体积庞大的取代基直接影响化合物反应活性部 位的显露，阻碍反应试剂对反应中心的有效进攻。
空间位阻也可以指进攻试剂的庞大体积影响其有效进入反应位 置。
第一节 精细有机合成基础理论知识
电子效应和空间效应 诱导效应 有机物分子中相互连接的不同原子间由于原子各自的 电负性不同而引起的连接键内电子云偏移的现象，以及原子或分子 受外电场作用而引起的电子云转移现象。通常用I表示。
静态诱导效应 由于分子内成键原子的电负性不同所引起的电子 云沿键链按一定方向移动的效应，或者说键的极性通过键链依次传 递的效应。
CHANGZHOU INSTITUTE OF ENGNEERING TECHNOLOGY
5
初创期（19世纪和20世纪前半叶）
今天，我们有了关于化学结构的知识，知道当年 Perkin的实验当然不会成功。
NH2 OH HC N H2N CH3
N
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SN2:双分子亲核取代反应. 主要考察空间阻力.受到的阻力 越小,活性就越大.
注意：烯丙型RX and 苄基型RX,发生 SN2反应的活性也是非常大的,与伯RX 相当
（2）离去基团的影响
越容易形成负离子（或接受电子能力强）的离去基 团越有利于亲核取代反应的进行。难易次序：
（3）亲核试剂的影响
对SN1影响不大，对SN2反应有明显的影响。绝大多 数试剂的亲核能力与其碱性一致。
2. 卤代烷与NaOH在水－乙醇溶液中进行反应，下列哪些是SN2机理？哪些是SN1机理？
(1) 产物发生Walden转化；
SN2
(2) 增加溶剂的含水量反应明显加快； SN1
（3）有重排反应；
SN1
（4）叔卤代烷反应速率大于仲卤代烷； SN1
（5）反应只有一步。
SN2
3）下列每一对反应中，预测哪一个更快，为什么？
C3H
ClKN2-H液3NHC3H
N2H+ C3H
必须使用强碱
38%（预期的）
N2H
62%（非预期的）
消除-加成机理(苯炔机理)如下：
非正常三键NH2-
Cl -HCl H NaN2/H液N3H
条件苛刻
NH2“苯炔”
NH2 NH3
-
-
NH2
NH3
NH2 + N2HNH2 + N2H-
（3）苯环上其它取代基对亲核置换反应的影响 a）当取代基的共轭位（邻、对位）有吸电子取代基 存在，对反应有利
C 2 H 5 O > O H > C 6 H 5 O > C 2 H 5 S > H 2 O
同族元素的亲核试剂中，原子半径越大，越容易极 化，亲核性越强
（4）溶剂的影响
对SN1反应，极性溶剂有利于中性化合物R-X的解离 溶剂极性越大， 反应速度越快
对SN2反应，Nu-易与质子传递型溶剂形成氢键，使 反应活性降低。反应宜在非质子传递型溶剂中进行
第2章精细有机合成 的理论基础2
1.脂肪族亲核取代反应历程
（1）双分子亲核取代反应历程（SN2） 该过程中旧键的断裂与新键的形成是同时发生的，没有中间 体的形成，反应一步进行。通式如下：
SN2历程的特征：
①Nu-从离去基团背面进攻；②构型反转（R/S）；③旧键
断裂与新键形成同时；④二级反应，即v = k[RCH2X][OH-]； 假一级反应（当 [OH-] ﹥ ﹥ [RCH2X] 时 )，v = k[RCH2X]
●此类反应与亲核试剂的亲核能力及浓度无关。一级反应，即v
= k[R3CX] ★ SN1反应立体化学: 生成等量的对映体即外消旋体
2.影响反应历程和速度的因素
（1）作用物的结构
SN1:单分子亲核取代反应.主要考察形成的C正离子的稳定性 被进攻的碳原子上有给电性取代基；取代基的p-p（如α-氯代 醚类）和p-π（如烯丙基卤化物）共轭有利于SN1。在RX里, 按SN1进行的RX的活性为:烯丙型，苄基型>叔RX>仲RX>伯 RX
C H 3C H = C H C H 2O H+H C l 质子溶剂，p-π共轭，
C H 2= C H C H 2C H 2O H+H C l
更容易SN1，＋ CH3CH=CHCH2
C H 3 C H 3 C H 2 C H C H 2 C N+B r-
空间位阻大， 不利于SN1
(2)
(B )C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 C H 2 B r+C N - C H 3 C H 2 C H 2 C H 2 C H 2 C N+B r-
(3)
(A )C H 3C H = C H C H 2C l+H 2O (B )C H 2= C H C H 2C H 2C l+H 2O
（2）亲核置换反应反应历程
a）双分子历程 (二级反应） 中间体：配合物负离子
X
X
Nu
Nu
+ Nu-
-
+ X-
NO2
NO2
NO2
迈森海默络合物
b）单分子历程 （一级反应）
重氮盐的水解或醇解生成醇或醚是亲核置换反应， 其历程按SN1进行： Nhomakorabea. 苯炔历程
第一步：消除卤化氢，形成苯炔中间体； 第二步：亲核加成生成取代产物
（2）单分子亲核取代反应历程（SN1）
该历程中反应是分两步进行的，第一步，中心C原子与离去基间 发生异裂，生成一个不稳定的碳正离子中间体；
第二步，碳正离子与亲核试剂结合生成新的化合物。
★ SN1反应机制的特点 ●反应分两步，第一步是控制步骤，即C-X键首先断裂形成碳正 离子； ●过渡态为平面结构，中心原子由sp3杂化转化为sp2杂化； ●亲核试剂可以从碳正离子两侧与之结合,生成等量的对映体， 即发生消旋化；
b. 当苯环上同时有卤基和其它吸电性基时，通常都是 卤基发生亲核置换，而其它吸电性基团不发生变化 （重氮基容易分解，氰基容易水解）
习题
1. 下面所列的每对亲核取代反应，各按何种机理进行？哪一个反应更快？为什么？
I-的亲核性很强，且丙酮极性较小。这种反 应条件有利于SN2, SN2反应速率：1ºRX＞2ºRX ＞3ºRX
4.芳香族已有取代基的亲核置换反应
（1）重要性
在芳环上引入某些基团。要在芳环上引入-OH、-OR、-OAr、NH2、-NHR、-NR2、-NHAr、-CN和-SH等取代基的化合物，采用环 上H的亲核取代相当困难。
但是，亲电取代可以在苯环上引入磺基、硝基、亚硝基、卤基、 烷基、酰基、羧甲基和偶氮基等。引入这些基团后，由于这些基 团的吸电子作用使与之相连的C原子上的电子云密度比其它C原子 降低得更多，因此该位置易发生亲核置换反应。
(A )(C H 3 )2 C H C H 2 C l+ S H - (C H 3 )2 C H C H 2 S H + C l-
(1)
(B )(C H 3 )2 C H C H 2 I+ S H -
(C H 3 )2 C H C H 2 S H + I-
C H 3 (A ) C H 3 C H 2 C H C H 2 B r+C N -
3.芳香族环上氢的亲核取代反应
反应时，亲核试剂优先进攻环上电子云密度最低的位置， 故（反应难易和定位规律）与芳香族亲电取代反应相反。
特点：①由于芳香环和亲核试剂的电子云密度都比较高， 所以这类反应较难发生。②当芳环上连接有吸电子基团 时，使邻位和对位的电子云密度下降得比间位更多，该 位有利于发生亲核取代反应。