1、第四章成環(huán)反應(yīng),影響成環(huán)反應(yīng)因素:,環(huán)的大小 動(dòng)力學(xué)因素 熱動(dòng)力學(xué)因素 三元環(huán) 四元環(huán) 五元環(huán)、 六元環(huán)、 七元環(huán) ,分析動(dòng)力學(xué)因素?zé)釀?dòng)力學(xué)因素可知五、六、七元環(huán)易于制備，三元環(huán)易于制備也易開環(huán)。（易于，不易于）,涉及關(guān)環(huán)和開環(huán)的反應(yīng)很多。 關(guān)環(huán)反應(yīng)主要分三類： 1、分子內(nèi)的變型：n個(gè)原子的鏈環(huán)化成n元環(huán)； 2、環(huán)加成反應(yīng)：涉及兩個(gè)不同分子間的反應(yīng)，同時(shí)形 成兩個(gè)鍵； 3、電環(huán)化反應(yīng)：它是分子內(nèi)反應(yīng)，但其機(jī)理與環(huán)加成 反應(yīng)有關(guān)。 開環(huán)反應(yīng)亦可分為三類： 1、溶劑水解反應(yīng)：涉及水解，有機(jī)溶劑解和其它親電 試劑和親核試劑的相互作用； 2、氧化開環(huán)：涉及環(huán)內(nèi)分子鏈的氧化斷裂； 3、周環(huán)開環(huán)：是環(huán)加成

2、或電環(huán)化反應(yīng)的逆反應(yīng)。,一些常見的分子內(nèi)環(huán)化反應(yīng)： （1）烷基化反應(yīng) （2）?；磻?yīng) （3）縮合反應(yīng) （4）芳香族化合物親電取代反應(yīng),對(duì)于三元環(huán)、四元環(huán)有張力的小環(huán)，用分子內(nèi)碳負(fù)離子烷基化反應(yīng)或用消除、消除的方法較有用。此外三元環(huán)還可通過碳烯對(duì)雙鍵的加成，四元環(huán)可通過丙二酸二乙酯來合成。 對(duì)于五元環(huán)、六元環(huán)有張力的環(huán)，常用傅克反應(yīng)、羥醛縮合、酯縮合、狄克曼反應(yīng)、雙烯合成等方法，麥克爾反應(yīng)與羥醛縮合結(jié)合起來是向六元環(huán)上并聯(lián)另一個(gè)六元環(huán)的方法，叫縮環(huán)反應(yīng)。,第一節(jié)、三元環(huán) 在動(dòng)力學(xué)上是有利的，熱力學(xué)上是不利的。 羰基化合物的烷基化通常是不可逆的，而三元環(huán)是動(dòng)力學(xué)上有利的反應(yīng)，故能生成三元環(huán)而無需

3、控制。,1、環(huán)氧化合物 2、環(huán)丙基酮類 3、碳烯和氮烯對(duì)烯烴的加成,1、環(huán)氧化合物：,過氧酸起親電試劑的作用。,2、環(huán)丙基酮類：,例：,例：,環(huán)丙烷類：,烯丙醇類反應(yīng)易進(jìn)行，因?yàn)镺H基與試劑之間有氫鍵，因而反應(yīng)完全是立體選擇性的。,：CH2 為碳烯中間體,：CCl2為鹵代碳烯中間體。,例：,鹵代碳烯：,3、碳烯和氮烯對(duì)烯烴的加成 碳烯是不帶電荷的缺電子碳物種， 即： (共六個(gè)外層電子)， 而氮烯 是碳烯的氮類似物， 即 (共六個(gè)外層電子)。 碳烯和氮烯的典型反應(yīng)是對(duì)烯 烴的加成，得到環(huán)丙烷類和環(huán)氮烷類化合物：,反應(yīng)物中心碳原子或中心氮原子有一空的軌道； 加成是協(xié)同進(jìn)行。,第二節(jié)、四元環(huán) 1、有

4、機(jī)合成的光化學(xué) 2 + 2 環(huán)加成反應(yīng)。,立體化學(xué)允許,空間允許,2、離子型反應(yīng)制四元環(huán)：,3、由三元環(huán)的張力而擴(kuò)環(huán)，形成環(huán)丁酮類化合物 例如；片吶醇重排,第三節(jié)、五元環(huán) 1、從1、4羰基化合物制備： 2、從1、6二元酯基化合物制備：,例：藥物巴比妥酸衍生物的制備,2、從1、6?；衔镏苽洌?通過酰基化反應(yīng)制備五元環(huán)狀化合物,(這個(gè)分子內(nèi)的claisen?；磻?yīng)稱為Dieckmann反應(yīng)),例:,(4):,(5):,(6):,通過縮合反應(yīng)制備五元環(huán)狀化合物 例如：,強(qiáng)堿熱力學(xué)控制，酮烯醇化； 弱堿動(dòng)力學(xué)控制，醛烯醇化。,3、通過丙二酸酯與二元鹵代物反應(yīng)生成環(huán)狀化合物 例如：,4、通過芳香族

5、化合物的親電取代反應(yīng)生成環(huán)狀化合物 例如：,5、周環(huán)反應(yīng)制備五元環(huán)的特殊反應(yīng)： 戊二烯正離子（熱、順旋）環(huán)戊烯正離子二烯酮轉(zhuǎn)變成環(huán)戊烯酮的環(huán)化反應(yīng),天然突橛酮酸化條件下成環(huán)：,6、1,3-偶極環(huán)加成 1,3偶極環(huán)加成是4+2的過程，故與DielsAlder反應(yīng)有關(guān)，但4電子不是二烯而是1,3偶極：四個(gè)電子分布在三個(gè)原子上，如重氮烷和疊氮化合物：,它們都具有類似雙烯的結(jié)構(gòu)。,第四節(jié)、六元環(huán) 1、 Diels-Alder反應(yīng)： DA反應(yīng)的過程包括4電子體系(二烯)和2電子體系(單烯，往往稱為親二烯體)的環(huán)加成反應(yīng)，又稱4+2的環(huán)加成反應(yīng)。反應(yīng)對(duì)于二烯和親二烯體兩者都是立體專一地順式加成，產(chǎn)物中也保

6、留著反應(yīng)物的相對(duì)構(gòu)型。 雙烯體種類：,脂肪族鏈狀共軛雙烯化合物：丁二烯 脂肪族環(huán)狀共軛雙烯化合物：環(huán)戊二烯 芳香族化合物：蒽 雜環(huán)化合物：呋喃,親雙烯體種類：,CH2=CH、ArCH=CH、CH=CH、CC CHO、COOH、COOC2H5、CN、X、H,產(chǎn)物中也保留著反應(yīng)物的相對(duì)構(gòu)型，例如：,若二烯被固定為反式構(gòu)象，如 ， 則不能發(fā)生 Diels-Alder反應(yīng)。,當(dāng)二烯和親二烯體二者都是不對(duì)稱時(shí)，加成產(chǎn)物以鄰位或?qū)ξ欢〈鸀橹鳎?例如：,雜環(huán)二烯和蒽等可參加Diels-Alder反應(yīng)，雜原子也可以代替二烯或親二烯體中的碳原子。,因共軛芳香體系能量較低，故苯的衍生物不參加DielsAlder

7、反應(yīng)，但蒽可參加反應(yīng)，因產(chǎn)物的能量更低。 例如：,雜原子也可以代替二烯或親二烯體中的碳原子，使分子參與DielsAlder反應(yīng)，例如：,2、電環(huán)化反應(yīng) Diels-Alder反應(yīng)和1,3偶極環(huán)加成反應(yīng)均涉及6個(gè)電子經(jīng)過一個(gè)環(huán)狀過渡態(tài)而再分配。如果這6個(gè)電子包含在同一個(gè)分子內(nèi)，類似的再分配便可發(fā)生在分子內(nèi)，這種分子內(nèi)的周環(huán)過程就稱：電環(huán)化反應(yīng)。 例如：反應(yīng)也是立體專一的，原有取代基位置方向不變,3、羥醛縮合： 例如：,4、從乙酰乙酸乙酯或丙二酸二乙酯制備：,5、 芳香族化合物還原： 在一定的壓力和活性催化劑作用下苯環(huán)完全還原為環(huán)己烷（工業(yè)化生產(chǎn)工藝）,萘的控制還原可生成五種化合物：,第五節(jié)、生成

8、芳香環(huán)的環(huán)化 碳芳香環(huán)的形成 常涉及的反應(yīng)有Friedel-Crafts反應(yīng)和芳 基化反應(yīng)。,第六節(jié)、中環(huán)和大環(huán)的形成 要形成中環(huán)(811元環(huán))和大環(huán)(12元環(huán))，必須應(yīng)用特殊的方法通常為高度稀釋技術(shù)：非環(huán)前體非常慢地加到反應(yīng)介質(zhì)中，以致于其濃度很低( M)，使分子間反應(yīng)的可能性大大減少，同時(shí)分子內(nèi)的各種構(gòu)象互變更容易，有利于分子內(nèi)反應(yīng)。 從反應(yīng)類型分，形成中環(huán)和大環(huán)的反應(yīng)主要有： （1）縮合反應(yīng)； （2）偶姻反應(yīng)； （3）有機(jī)金屬化合物反應(yīng)。,（1）縮合反應(yīng)形成中環(huán)和大環(huán) 許多分子內(nèi)的縮合反應(yīng)都形成中環(huán)大環(huán)，如：,（2）偶姻反應(yīng)形成中環(huán)和大環(huán) ； 反應(yīng)過程是：酯被金屬鈉的單電子還原，所得到的

9、負(fù)離子自由基發(fā)生二聚 作用，然后，失去烷氧離子而得到二酮，后者經(jīng)進(jìn)一步還原生成偶姻的雙 負(fù)離子，最后得到羥基酮(偶姻)。,（3）有機(jī)金屬化合物反應(yīng)形成中環(huán)和大環(huán) 通過有機(jī)金屬化合物反應(yīng)，可形成某些特殊結(jié)構(gòu)的中環(huán)和大環(huán)化合物，如 以下含有剛性部分結(jié)構(gòu)(不再可能圍繞價(jià)鍵自由旋轉(zhuǎn)的結(jié) 構(gòu))的分子，會(huì)增加形 成中環(huán)和大環(huán)的環(huán)化機(jī)會(huì)：,第七節(jié)、雜環(huán)成環(huán)反應(yīng)：,形成CC、CZ鍵應(yīng)用較多的反應(yīng)是：,1、雜原子對(duì)羰基碳原子或腈基碳原子作為親核試劑進(jìn)攻，形成CZ鍵； 2、通過脫-HX、-HS、-NH2、-OHR、-OH等小分子化合物，形成CZ鍵； 3、烯醇或烯胺的C原子對(duì)羰基碳原子作為親核試劑進(jìn)攻，形成CZ鍵；

10、 4、在堿性條件下，活潑亞甲基與、不飽和羰基化合物進(jìn)行Michact加成，形成CZ鍵；,雜芳香環(huán)的形成 此處只涉及含有氧、氮和硫雜原子的五元環(huán)和六元環(huán)。 反應(yīng)特點(diǎn)： (a)在單環(huán)化合物的合成中，閉環(huán)步驟常包括碳雜原子鍵的形成； (b)如果系統(tǒng)中含有2個(gè)相鄰的雜原子，則在閉環(huán)步驟中很少涉及雜原子雜原子鍵的形成； (c)如果目標(biāo)分子是雙環(huán)的，并具有與苯環(huán)稠合的雜原子，則原料幾乎總是預(yù)先形成苯的衍生物。 （I）單環(huán)化合物的形成； （）苯并稠環(huán)化合物的形成。,五元雜環(huán)合成：,1、 吡咯及衍生物 （1）1、4二羰基化合物與氨（胺）成環(huán),（2）烯胺與鹵代酮成環(huán),（3）在過渡金屬化合物催化下，異腈與、不飽和

11、羧酸酯或腈化合物進(jìn)行環(huán)加成反應(yīng) （4）從現(xiàn)有雜環(huán)或其它環(huán)化合物轉(zhuǎn)化,2、呋喃及衍生物 （1）1、4二羰基化合物脫水成環(huán) 常用脫水劑：濃硫酸、濃鹽酸、對(duì)甲苯磺酸、醋酸酐、五氧化二磷、多聚磷酸、無水二氯化鋅等,（2）戊糖脫水成環(huán),（3）1、3二羰基化合物與鹵代酮成環(huán),（4）1、3二羰基化合物與羥基酮成環(huán),（5）從現(xiàn)有雜環(huán)或其它環(huán)化合物轉(zhuǎn)化 3、 噻吩及衍生物 （1）1、4二羰基化合物與P4S10成環(huán),（2）1、3硫羰基化合物與鹵代酮成環(huán),（3）1、3二羰基化合物與硫羰基化合物成環(huán),（4）鹵代、不飽和羰基化合物與硫基乙酸酯成環(huán) （5）從現(xiàn)有雜環(huán)或其它環(huán)化合物轉(zhuǎn)化,含二個(gè)雜原子： 咪唑、吡唑、異惡唑、

12、惡唑、噻唑,1、咪唑,（1）、鹵代羰基化合物與NH=CRNH2作用成環(huán),（2）、氨基羰基化合物與硫氰酸酯成環(huán),（3）1、2二胺與羧酸（醛、酮）,（4）、酰胺基酮與乙酸銨成環(huán),2、吡唑 （1）1、3二羰基化合物與苯肼成環(huán),（2）乙炔或炔化物與重氮甲烷進(jìn)行環(huán)加成,六元雜環(huán)合成： 吡啶及衍生物； （1）1、5二羰基化合物與氨成環(huán),（2）三分子乙醛與氨在高溫、高壓下成環(huán),二分子1、3二羰基化合物與醛、氨在高溫、高壓下發(fā)生類似反應(yīng),（3）1、3二羰基化合物與氰基乙酰胺成環(huán) （4）乙炔與氨在催化劑作用下成環(huán) 苯并五元雜環(huán)和苯并六元雜環(huán)：,1、苯并五元雜環(huán)吲哚及衍生物： 2、苯并六元雜環(huán)喹啉及衍生物：,苯并

13、稠環(huán)化合物的形成 通過鄰二取代苯實(shí)現(xiàn)閉環(huán)或一元取代苯的FriedelCrafts等反應(yīng)實(shí)現(xiàn)閉 環(huán)。例如：,小結(jié) 環(huán)狀化合物的合成方法 (一)非芳香環(huán)化合物 (1)飽和的“五元”、“六元”環(huán)： 可通過一般的親電試劑和親核試劑相互 作用得到。 (2)飽和中環(huán)和大環(huán)： 使用特殊方法高度稀釋技術(shù)，偶姻反應(yīng)。 (3)部分飽和環(huán)： 上述(1)(2)的方法， 周環(huán)反應(yīng)，,不飽和狀態(tài)通過消 除反應(yīng)產(chǎn)生， 芳香化合物或其它物種的部分氧化。 (二)芳香化合物 (1)單環(huán)的苯衍生物： 簡(jiǎn)單的苯衍生物通過官能團(tuán)化或官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)。 (2)苯并稠合化合物：從一取代或鄰二取代苯來合成。,切斷的策略 (1)對(duì),不飽和醛、酮，不管是環(huán)狀或非環(huán)狀，常常將其看作是一個(gè) 縮合反應(yīng)的產(chǎn)物，例如：,(2)對(duì)具有五