有機合成是有機化學的重要組成部分,它透過容容易獲得的簡單化工原料,透過相應反應來得到複雜的原料,利用有機合成還可以用來改變分子結構,得到新的物質。其中,碳鏈的增減就是有機合成中常提到的。由於有機物結構複雜,種類繁多,反應也多,所以,想透過我的回答就瞭解是不可能的,我這裡就介紹幾種典型的增加碳鏈的反應。
這個反應是親核取代反應,首先乙炔和金屬鈉反應,生成炔化鈉,炔化鈉和伯滷烷反應就能使碳鏈增長,炔化鈉是個有機合成中間體,反應如下
上面兩個圖可看出,乙炔先和鈉反應生成炔化鈉中間體,炔化鈉再和鹵代烴反應增長碳鏈。乙炔能和鈉反應的原因是,乙炔分子中,碳碳叄鍵的電負性強,電子雲更偏向碳原子,所以氫原子更容易解離而失去氫原子,表現出酸性,容易和一些活潑金屬反應。但是要注意,乙炔的酸性只是和烷烴、烯烴比較而言,真正的酸性事實上比水還弱。
鹵代烴能夠和一些金屬直接化合,生成由金屬原子和碳原子直接相連的化合物,也叫有機金屬化合物。其中鹵代烴能夠和金屬鈉反應,生成有機鈉化合物。反應如下
烷基鈉得到後,可以進一步與鹵代烴反應生成烷烴,這個反應就稱為孚茲反應。反應如下
這個反應合成的烷烴所含碳原子比鹵代烴原料所用的碳原子多一倍,產率高。這個反應通常也可以用來製備芳烴。反應如下
上一個反應已經說了,某些鹵代烴和金屬能夠直接反應生成金屬有機物。其中,格利雅試劑就是一類,化學式為RMgX。這個物質是用一滷代烷與金屬鎂在絕對乙醚的條件下生成,格林雅試劑能夠發生多種反應。這個試劑在有機合成中非常重要,通常用它製取增加碳鏈的醇或酸。
格利雅試劑與酮或醛作用下發生加成反應,這是一個親核加成反應,生成各種醇。反應如下
格利雅試劑首先和醛或酮的碳氧雙鍵發生加成,然後在酸性條件下水解得到醇。通常,格利雅試劑和甲醛反應生成伯醇;格利雅試劑和其它醛反應生成仲醇;格利雅試劑和酮反應生成叔醇。這個反應這能夠增加碳原子。
格利雅試劑也能和乾冰反應生成羧酸,將低溫二氧化碳通入格利雅試劑的幹醚溶液中,待二氧化碳不再被吸收後,把混合物水解,便得到羧酸。反應如下
這個反應主要是用來製取醚的,我們用醇鈉和鹵代烴反應生成醚,這個反應是親核取代反應,反應如下
注意,當我們製備含有叔烴基的醚時,應該採用叔醇鈉和伯滷烷,避免用叔滷烷為原料,因為叔滷烷在反應過程中會發生脫鹵化氫而生成烯烴的副反應。
在稀鹼的作用下,醛可以相互作用,其中一分子的醛的α氫原子加到另一個醛的羰基氧原子上,其餘部分則加到碳上,生成β-羥基醛。透過羥醛縮合反應,在分子中增長了碳鏈。反應如下
注意,生成的β-羰基醛,受熱時容易失去一分子水,生成不飽和醛,反應如下
原因是因為,凡事α碳上有氫原子的β羰基醛都容易失去水,由於α氫原子比較活波,並且失去水後產物具有共軛雙鍵,也比較穩定。
簡單介紹了一些經典的增鏈反應,由於有機化學和有機合成的複雜,只能介紹幾類。有興趣可以看有機合成。
有機合成是有機化學的重要組成部分,它透過容容易獲得的簡單化工原料,透過相應反應來得到複雜的原料,利用有機合成還可以用來改變分子結構,得到新的物質。其中,碳鏈的增減就是有機合成中常提到的。由於有機物結構複雜,種類繁多,反應也多,所以,想透過我的回答就瞭解是不可能的,我這裡就介紹幾種典型的增加碳鏈的反應。
炔鈉與鹵代烴的反應這個反應是親核取代反應,首先乙炔和金屬鈉反應,生成炔化鈉,炔化鈉和伯滷烷反應就能使碳鏈增長,炔化鈉是個有機合成中間體,反應如下
上面兩個圖可看出,乙炔先和鈉反應生成炔化鈉中間體,炔化鈉再和鹵代烴反應增長碳鏈。乙炔能和鈉反應的原因是,乙炔分子中,碳碳叄鍵的電負性強,電子雲更偏向碳原子,所以氫原子更容易解離而失去氫原子,表現出酸性,容易和一些活潑金屬反應。但是要注意,乙炔的酸性只是和烷烴、烯烴比較而言,真正的酸性事實上比水還弱。
孚茲反應鹵代烴能夠和一些金屬直接化合,生成由金屬原子和碳原子直接相連的化合物,也叫有機金屬化合物。其中鹵代烴能夠和金屬鈉反應,生成有機鈉化合物。反應如下
烷基鈉得到後,可以進一步與鹵代烴反應生成烷烴,這個反應就稱為孚茲反應。反應如下
這個反應合成的烷烴所含碳原子比鹵代烴原料所用的碳原子多一倍,產率高。這個反應通常也可以用來製備芳烴。反應如下
格利雅試劑製取醇或羧酸上一個反應已經說了,某些鹵代烴和金屬能夠直接反應生成金屬有機物。其中,格利雅試劑就是一類,化學式為RMgX。這個物質是用一滷代烷與金屬鎂在絕對乙醚的條件下生成,格林雅試劑能夠發生多種反應。這個試劑在有機合成中非常重要,通常用它製取增加碳鏈的醇或酸。
格利雅試劑與酮或醛作用下發生加成反應,這是一個親核加成反應,生成各種醇。反應如下
格利雅試劑首先和醛或酮的碳氧雙鍵發生加成,然後在酸性條件下水解得到醇。通常,格利雅試劑和甲醛反應生成伯醇;格利雅試劑和其它醛反應生成仲醇;格利雅試劑和酮反應生成叔醇。這個反應這能夠增加碳原子。
格利雅試劑也能和乾冰反應生成羧酸,將低溫二氧化碳通入格利雅試劑的幹醚溶液中,待二氧化碳不再被吸收後,把混合物水解,便得到羧酸。反應如下
威廉森合成法這個反應主要是用來製取醚的,我們用醇鈉和鹵代烴反應生成醚,這個反應是親核取代反應,反應如下
注意,當我們製備含有叔烴基的醚時,應該採用叔醇鈉和伯滷烷,避免用叔滷烷為原料,因為叔滷烷在反應過程中會發生脫鹵化氫而生成烯烴的副反應。
羥醛縮合反應在稀鹼的作用下,醛可以相互作用,其中一分子的醛的α氫原子加到另一個醛的羰基氧原子上,其餘部分則加到碳上,生成β-羥基醛。透過羥醛縮合反應,在分子中增長了碳鏈。反應如下
注意,生成的β-羰基醛,受熱時容易失去一分子水,生成不飽和醛,反應如下
原因是因為,凡事α碳上有氫原子的β羰基醛都容易失去水,由於α氫原子比較活波,並且失去水後產物具有共軛雙鍵,也比較穩定。
簡單介紹了一些經典的增鏈反應,由於有機化學和有機合成的複雜,只能介紹幾類。有興趣可以看有機合成。