维狄希试剂和含硫有机化合物在有机合成中的应用
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羰基的亲核加成反应 → 与魏悌希(Wittig)试剂的反应
与魏悌希(Wittig)试剂的反应。由卤代烷与三苯基膦作用,生成季鏻盐:
磷原子α位的氢被带正电荷的磷活化,能与强碱(如苯基锂或乙醇钠等)结合,生成魏悌希试剂:
魏悌希试剂又称磷叶里德(Phosphous Ylid),其结构式可用下式表示:
核磁共振谱分析结果表明,磷叶里德主要是左边的极性结构,而烯式的双键即使有也是微量的,它的分子内含有负碳离子,和负碳离子相邻的磷原子带正电荷。除磷外,杂原子还可以是硫、氮、砷和锑。对磷叶里德的研究比较多,合成上常用的典型例子就是亚甲基三苯基膦,即PhPCH或PhP=CH或取代亚甲基三苯膦PhP=CR。
磷叶里德的χ射线结晶结构研究表明,碳原子为平面结构,即为sp杂化。而磷为sp杂化,有四个σ键,已满足八电子体系,但磷是第三周期元素,外层除3s、3p轨道外,还有3d空轨道可以与负碳离子的一对p电子发生重叠,便形成p-dπ键,此π键具有很强的极性。所以魏悌希试剂是良好的亲核试剂,可与醛、酮的羰基进行亲核加成反应。
魏悌希试剂与醛、酮作用,首先发生加成反应,加成产物形成一个四元环中间体,随后在温和的条件下分解为氧化三苯基膦和烯烃,这一反应过程称为魏悌希反应:
如用魏悌希试剂与环己酮反应可合成亚甲基环己烷:
反应结果是醛、酮分子中羰基上的氧原子被亚甲基取代。此反应可在某些“困难的”位置引进双键。
魏悌希反应操作简便,条件温和,产率比较高,双键位置肯定。因此广泛用于烯烃的合成,特别是在用来合成天然产物上受到重视。
第十五章 含硫含磷有机化合物
学习要求
1.掌握硫、磷原子的成键特征,了解含硫、含磷有机化合物的类型和命名。
2.掌握硫醇、硫酚、硫醚、亚砜和砜的制法、性质及有机硫试剂在有机合成上的应用。
3.掌握磺酸制法和性质,了解其衍生物的制法和性质。
4.掌握膦、季鏻盐的制法和魏悌希反应。
5.了解一些有机磷农药。
§15—1 S、P原子的成键特征
一、电子构型
1.核外电子排布
N:1S2 2S2 2P3; P:1S2 2S2 2P6 3S2 3P3;
O:1S2 2S2 2P4; S:1S2 2S2 2P6 3S2 3P4;
2.比较
它们能形成相似的共价化合物:
R—OH 醇, R3N 胺; R—SH 硫醇, R3P 膦
二、P—Pπ键
1.P—2Pπ键 (C=O ; C=C ; C=N)
原子体积 电负性 受核的束缚力 和C成键
O、N 较小 较大 较大 2P—2Pπ
S、P 较大 较小 较小 2P—3Pπ N7P15O8S161S2S2P3S3P能量+++--+-2.2P—3Pπ(C=S)
三、3d轨道参与成键
1.S电子跃迁到3d轨道上,形成由S、P、d轨道组合成的杂化轨道,参与成键。
2.用它的空3d轨道,接受外界提供的未成键电子对(P电子对)填充其空轨道,而形成一类新的π键,它是由d轨道和P轨道相互重叠而形成的,所以叫做d— Pπ。(图15-1)
四、与胺类似的含S、P有机物
§15—2 含硫有机物
一、低价含硫化合物——硫醇、硫酚和硫醚
1.结构和命名
S原子可形成与氧相似的低价含化合物。—SH官能团,叫做硫氢基或巯(音求)基。 R-SHSHR-S-R硫醚硫酚硫醇NR1R2R3叔胺NR1R2R3R4季铵盐氧化叔胺NR1R2R3O+PR1R2R3叔膦PR1R2R3R4季鏻盐氧化叔膦PR1R2R3O+SR1R2硫醚SR1R2R3铳盐亚砜SR1R2O+
韦氏试剂的反应
韦氏试剂(Weiss Reagent)是一种常用于检测硫醇的化学试剂。它由韦氏试剂A和韦氏试剂B两部分组成。
韦氏试剂A是由硫代硫酸钠和硝酸银反应生成的,通常呈现出深红色。韦氏试剂B则是由苯胺和硝酸反应生成的,呈现出深蓝色。当韦氏试剂A和韦氏试剂B混合后,会产生一种紫红色溶液,称为韦氏试剂。
韦氏试剂主要用于检测硫醇的存在。硫醇是一类含有硫原子的有机化合物,常用于药物合成和有机合成中。硫醇的检测对于合成过程的监控和纯度的评估非常重要。
硫醇在韦氏试剂的作用下会发生氧化反应。韦氏试剂中的硝酸银和硝酸能够氧化硫醇中的硫原子,将其氧化为二价硫,同时自身还原为亚硝酸银。这一氧化反应使得韦氏试剂的溶液从紫红色变为淡黄色。
韦氏试剂的反应机制如下:首先,硫醇中的硫原子与韦氏试剂中的硝酸银发生反应,生成硫代硫酸银和亚硝酸银。然后,韦氏试剂中的亚硝酸银继续与韦氏试剂中的硫代硫酸银反应,生成氮气和硫代硫酸铵。最后,韦氏试剂中的硫代硫酸铵与韦氏试剂B中的苯胺反应,生成苯砜和韦氏试剂A中的硫代硫酸钠。这一系列反应最终导致了韦氏试剂的颜色变化。
韦氏试剂的反应速度和灵敏度较高,可以在短时间内检测到微量的硫醇。因此,韦氏试剂在化学实验室和工业生产中被广泛应用。
然而,韦氏试剂也有其局限性。它只能用于检测硫醇,对于其他含有硫原子的化合物则无法有效检测。此外,韦氏试剂对于含有醛、酮等官能团的化合物也会产生一定的干扰。
为了克服韦氏试剂的局限性,科学家们不断研发新的试剂和方法。例如,氯胺T试剂能够检测含有硫醇、硫氧化物、硫醚等多种硫化合物。还有一些基于光谱技术的方法,如红外光谱和紫外-可见光谱,可以实现更加精确和全面的硫化合物检测。
韦氏试剂是一种常用的检测硫醇的化学试剂。它通过氧化反应将硫醇中的硫原子氧化为二价硫,从而实现硫醇的快速检测。然而,韦氏试剂只能检测硫醇,并且对于其他含硫化合物有一定的干扰。为了克服这些局限性,科学家们正在不断研发新的试剂和方法,以提高硫化合物的检测灵敏度和准确性。
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化学与环境学院2014—2015学年第二学期期末考试《有机合成》试卷
命题人:陈致远 20122401147
专业 年级 班级 姓名 学号
题号 一 二 三 四 五 六 七 总分
得分
温馨提示:
1、考试时间120分钟。
2. 答题前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在本试题相应的位置。
3. 全部答案在答题卡上完成,答在本试题上无效。
4. 考试结束,将本试题和答题卡一并交回
一、单选题(每题1分,共1×10=10分)
1、1773年,伊莱尔·罗埃尔(Hilaire Rouelle)发现尿素。1828年,德国化学家弗里德里希·维勒在合成某种无机物时候无意中首次合成了尿素,由此揭开了有机合成的序幕。维勒在最初打算合成的是哪一种物质 ( )
A、氯化铵 B、氰酸银 C、硫酸铵 D、氰酸铵
2、莫达非尼是一种新型的中枢神经精神兴奋药物,同传统的中枢兴奋药物咖啡因、苯丙胺类等相比,莫达非尼无明显毒副性及成瘾性,对抑郁症、多发性硬化症、性能力等,都有很好的改善且具有耐受性。在合成该药物的最后一个步骤硫代化合物氧化时,需要用到有机过氧酸。以下哪种不是常见的有机过氧酸? ( )
A、过氧醋酸 B、过氧乙酸 C、过氧苯甲酸 D、过氧三氟甲酸
3、下列化合物,其亲电取代活性由大到小排列为 ( )
A、③>①>②>④ B、④>②>①>③ C、①>③>②>④ D、①>②>③>④
4、以下关于格氏试剂和Wittig试剂的说法正确的是 ( )
A、制备格氏试剂时使用到的乙醚的作用主要是作为溶剂、溶剂、络合剂、驱赶不利气体