內(nèi)容提要
本書是對縮合反應基本理論和基本規(guī)律的詳細總結(jié)。包括反應類型、反應機理、適用范圍,具體應用實例等,將理論與實踐相結(jié)合、比較全面、系統(tǒng)地介紹了縮合反應。
本書適用于化學、化工、生化、藥物合成等行業(yè)科技工作者以及高等學校相關(guān)專業(yè)師生學習使用,也可供其他有機化學愛好者參考。
縮合反應多種多樣,新反應屢見報道。本書盡量收集一些新反應,并從反應機理上加以解釋,以反映現(xiàn)代有機合成的特點,內(nèi)容豐富
凡兩個或多個有機化合物分子,通過反應以共價鍵結(jié)合釋出小分子而形成一個新的較大分子的反應,或同一個分子發(fā)生分子內(nèi)的反應形成新分子都可稱為縮合反應 (Condensation Reaction)。釋出的簡單分子可以是水、醇、鹵化氫、氨、胺等;也有些是加成縮合,不脫去任何小分子。兩個有機物分子通過加成形成較大分子的反應也稱為縮合反應,如DielsAlder反應等。
按照上述定義,酸和醇反應脫去一分子水形成酯類化合物;羧酸衍生物如酰氯和胺(氨)縮合,脫去一分子氯化氫,生成酰胺類化合物;醛、酮的縮合,脫去一分子水,形成,不飽和羰基化合物;酯縮合生成酮酸酯;兩分子醇脫水生成醚等,都屬于縮合反應。當然,分子內(nèi)具有兩個處于適當位置的基團,彼此反應,失去小分子化合物,形成環(huán)狀化合物,也屬于縮合反應。甚至許多取代反應,如脂肪族鹵素化合物的親核取代、芳香族化合物芳環(huán)上的親電取代等,也屬于縮合反應。許多偶合反應也失去了一些小分子化合物,也屬于縮合反應。由此可見,縮合反應的類型很多,可以通過取代、加成、消除等反應途徑來完成。從形成化學鍵的角度來看,通過縮合反應可形成碳碳鍵、碳雜原子鍵,如碳氧鍵、碳氮鍵、碳磷鍵、碳硫鍵、碳硅鍵等,本書主要討論一些常見的與碳碳鍵形成有關(guān)的縮合反應。
多數(shù)縮合反應是在縮合劑的催化作用下進行的,常用的縮合劑是堿、醇鈉、無機酸等。
縮合反應是構(gòu)建分子骨架的重要反應類型之一,既可生成開鏈的化合物,也可以生成環(huán)狀的化合物,廣泛地用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、香料、染料等化工產(chǎn)品的合成中。
縮合反應在有機化學中是一類非常重要的反應,各種版本的有機化學教科書中都毫無例外地介紹了各種不同的縮合反應。近年來有機化學無論在理論研究方面,還是在具體的有機合成實踐方面,都有了長足的發(fā)展。縮合反應在有機合成中的應用越來越廣泛,特別是在藥物和天然產(chǎn)物的合成方面。
本書有如下特點。
1.本書分為五章,主要介紹與碳碳鍵的形成有關(guān)的縮合反應。前四章主要介紹通過縮合反應合成開鏈化合物的縮合反應,第五章則是介紹環(huán)加成反應,包括[4 2]、[3 2]、[2 2]和[2 1]環(huán)加成反應。
2.所選擇的縮合反應類型,大都是一些經(jīng)典的反應,同時不乏近年來新發(fā)展起來的新反應。對于每一類縮合反應,從反應機理、影響因素、適用范圍、應用實例等方面進行總結(jié),以使讀者對該反應有比較全面的了解。
3.縮合反應多種多樣,新反應屢見報道。本書盡量收集一些新反應,并從反應機理上加以解釋,以反映現(xiàn)代有機合成的特點。
4.所選用的合成實例,真實可靠、可操作性強。適當選擇了一些國內(nèi)學者的研究成果。
5.書中附有大量參考文獻,盡量收集一些綜述性質(zhì)的文獻,以便讀者進一步深入了解有關(guān)知識。
本書由孫昌俊、李文保(長江學者)、王秀菊主編。孫琪、馬嵐、孫風云、孫中云、孫雪峰、王乃永、李倩如、張廷峰、張紀明、辛炳煒、連軍、周峰巖、房士敏、趙曉東、曹曉冉、隋潔、董文亮、魏海舸參加了部分內(nèi)容的編寫和資料收集、整理工作。
編寫過程中,得到山東大學化學與化工學院陳再成、趙寶祥教授及化學工業(yè)出版社有關(guān)同志的大力支持,在此一并表示感謝。
本書實用性強,適合于從事化學、應化、化工、生化、醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料、顏料、日用化工、助劑、試劑等行業(yè)的生產(chǎn)、科研、教學、實驗室工作者以及大專院校的教師、研究生、本科生使用。
書中的錯誤和不妥之處,懇請讀者批評指正。
孫昌俊
2016年1月于濟南
孫昌俊,山東大學化學與化工學院,濟南圣魯金藥物技術(shù)開發(fā)有限公司 化學部主任,教授, 1970年畢業(yè)于山東大學化學系,并于同年留校任教。恢復研究生招生制度后于1982年獲理學碩士學位。
一直從事有機化學的教學與科研工作,積累了大量科技資料,尤其在有機合成、藥物設計、藥物合成、糖化學、核苷化學、生物有機、雜環(huán)化學、藥物反應等方面具有豐富的經(jīng)驗。
在國內(nèi)外學術(shù)刊物發(fā)表各種研究論文近200篇,出版了《生物有機化學專論》(山東科技出版社)、《有機化學》(山東大學出版社)、《精編有機化學教程》(山東大學出版社,國家十一、五規(guī)劃重點教材)、《藥物合成反應---理論與實踐》(2007,化學工業(yè)出版社) 等多部著作。
目前在濟南圣魯金藥物技術(shù)開發(fā)有限公司任化學部主任,領(lǐng)導數(shù)十人專職從事有機合成工作。
第一章 -羥烷基化、-鹵烷基化、-氨烷基化、-羰烷基化反應
第一節(jié)-羥烷基化反應1
一、羰基-位碳原子上的-羥烷基化反應(羥醛縮合反應)1
1.自身縮合1
2.交叉縮合6
3.分子內(nèi)羥醛縮合反應11
4.Robinson環(huán)化反應17
5.定向羥醛縮合24
6.類羥醛縮合反應37
7.不對稱羥醛縮合反應40
二、不飽和烴的-羥烷基化反應(Prins反應)46
三、芳醛的-羥烷基化反應(安息香縮合反應)54
四、有機金屬化合物的-羥烷基化反應60
1.有機鋅試劑與羰基化合物的反應(Reformatsky反應)60
2.由Grignard試劑或烴基鋰等制備醇類化合物74
第二節(jié)-鹵烷基化反應(Blanc反應)83
一、氯甲基化試劑84
二、鹵甲基化反應的催化劑85
三、影響氯甲基化反應的因素85
第三節(jié)-氨烷基化反應91
一、Mannich反應91
二、Pictet-Spengler異喹啉合成法107
三、Strecker反應117
四、Petasis反應129
第四節(jié)-碳的羰基化反應134
一、Claisen酯縮合反應134
1.酯-酯縮合135
2.酯-酮縮合152
二、負碳離子;婶驶衔160
參考文獻169
第二章 -羥烷基化、-羰烷基化反應
第一節(jié)-羥烷基化171
一、芳烴的-羥烷基化反應(Friedel-Crafts反應)172
二、活潑亞甲基化合物的-羥烷基化反應176
三、有機金屬化合物的-羥烷基化反應179
第二節(jié)-羰烷基化反應185
一、Michael加成反應185
二、有機金屬化合物的-羰烷基化反應200
1.Grignard試劑與,-不飽和羰基化合物反應201
2.有機銅類化合物與,-不飽和羰基化合物反應205
3.烴基硼烷與,-不飽和羰基化合物反應208
4.有機鋅試劑和,-不飽和羰基化合物的不對稱共軛加成209
5.芳基金屬試劑和,-不飽和化合物的不對稱共軛加成210
參考文獻212
第三章 亞甲基化反應
第一節(jié) 羰基的亞甲基化反應214
一、Wittig反應214
二、鈦的亞甲基化試劑在烯烴化合物合成中的應用226
三、鋅試劑、鉻試劑與羰基化合物反應合成亞甲基化合物231
第二節(jié)羰基-位的亞甲基化233
一、Knoevenagel反應234
二、Stobbe反應242
三、Perkin反應248
四、Erlenmeger-Plchl反應254
第三節(jié)有機金屬化合物的亞甲基化258
一、苯硫甲基鋰與羰基化合物的反應258
二、Julia烯烴合成法259
三、Peterson反應(硅烷基鋰與羰基化合物的縮合反應)264
參考文獻275
第四章 ,-環(huán)氧烷基化反應(Darzens縮合反應)
參考文獻285
第五章 環(huán)加成反應
第一節(jié)Diels-Alder反應286
一、Diels-Alder反應的反應機理286
二、Diels-Alder反應的立體化學特點297
三、不對稱Diels-Alder反應303
四、逆向Diels-Alder反應317
五、反電子需求的Diels-Alder反應326
第二節(jié)1,3-偶極環(huán)加成反應[3 2]環(huán)加成反應330
一、含雜原子的1,3-偶極體的環(huán)加成反應331
二、全碳原子1,3-偶極體的環(huán)加成反應341
第三節(jié) [2 2]環(huán)加成反應348
一、烯烴與烯烴的[2 2]環(huán)加成反應348
二、乙烯酮與烯烴、醛、酮的環(huán)加成反應353
三、烯烴與含炔鍵化合物的[2 2]環(huán)加成反應358
四、炔與累積二烯的[2 2]環(huán)加成362
五、Lewis酸催化的含炔鍵化合物的[2 2]環(huán)加成反應363
六、炔醇(醚)的[2 2]環(huán)加成反應365
第四節(jié)[2 1]反應367
參考文獻375
主要參考資料377