精细有机合成原理及应用

第一篇 精细有机合成基础原理

第1章 绪论

1.1 精细有机合成概述

1.2 精细有机合成发展趋势和重点

1.2.1 选择绿色合成原料

1.2.2 高效催化剂的开发利用

1.2.3 新的或非传统的“洁净”反应介质的开发利用

1.2.4 简化反应步骤，减少污染排放，开发新的合成工艺

1.2.5 替代有毒、有害的化学品

参考书目

参考文献

第2章 精细有机合成基础理论

2.1 精细有机合成基础知识

2.1.1 亲电反应

2.1.2 亲核反应

2.1.3 自由基反应

2.1.4 消除反应

2.2 精细有机合成反应机理

2.2.1 极性反应机理

2.2.2 自由基反应机理

2.2.3 周环反应机理

参考书目

第3章 精细有机合成实验和分析技术

3.1 精细有机合成实验技术

3.1.1 低温实验技术

3.1.2 高压实验技术

3.1.3 真空实验技术

3.1.4 无水无氧实验技术

3.2 精细有机化合物提取与纯化技术

3.2.1 蒸馏法

3.2.2 萃取法

3.2.3 升华法

3.2.4 柱色谱法

3.2.5 结晶法

3.3 精细有机合成中的分析技术

3.3.1 无水无氧分析技术

3.3.2 联用技术

参考书目

参考文献72

第二篇 精细有机合成单元反应

第4章 卤化反应

4.1 取代反应

4.1.1 反应机理

4.1.2 卤化剂

4.2 加成反应

4.2.1 加成反应机理

4.2.2 卤化剂

4.3 置换反应

4.3.1 溴化钾置换醇羟基

4.3.2 卤化磷和氯化亚砜置换羟基

4.3.3 卤素置换磺酸基

4.3.4 置换重氮基

4.3.5 置换卤素

参考书目

参考文献

第5章 磺化和硫酸化反应

5.1 磺化反应

5.1.1 磺化反应概述

5.1.2 磺化反应历程及其影响因素

5.1.3 磺化反应实例

5.2 硫酸化反应

5.2.1 硫酸化反应概述

5.2.2 硫酸化反应历程及其影响因素

5.2.3 硫酸化反应实例

参考书目

参考文献

第6章 硝化和亚硝化反应

6.1 硝化反应基本原理

6.1.1 硝化反应的活泼质点

6.1.2 硝化反应历程

6.2 硝化反应的影响因素

6.2.1 被硝化物的结构与性质对硝化反应的影响

6.2.2 硝化试剂对硝化反应的影响

6.2.3 温度对硝化反应的影响

6.2.4 搅拌对硝化反应的影响

6.2.5 相比对硝化反应的影响

6.3 硝化反应

6.3.1 脂肪烃的硝化

6.3.2 芳烃的硝化

6.3.3 胺和肟的氧化硝化

6.4 亚硝化反应

6.4.1 亚硝化反应机理

6.4.2 亚硝化反应实例

参考书目

参考文献

第7章 还原反应

7.1 还原剂还原

7.1.1 金属单质

7.1.2 低价硫化合物

7.1.3 金属复氢化合物

7.1.4 肼及衍生物

7.1.5 CO

7.1.6 有机还原剂

7.2 加氢还原反应

7.2.1 定义及特点

7.2.2 催化原理

7.2.3 加氢反应的影响因素

7.2.4 典型的加氢反应

7.3 电解还原

7.3.1 还原机理分析

7.3.2 应用实例

参考书目

参考文献

第8章 氧化反应

8.1 空气氧化

8.1.1 空气液相氧化

8.1.2 空气气相氧化

8.2 化学氧化

8.2.1 高锰酸钾

8.2.2 硝酸

8.2.3 双氧水

8.2.4 臭氧催化氧化反应

8.3 生物催化氧化

8.4 电解氧化

8.4.1 直接电解氧化

8.4.2 间接电解氧化

8.5 固载氧化催化剂及其他氧化反应

8.5.1 TEMPO氧化

8.5.2 四氧化锇催化氧化

8.5.3 m-CPBA氧化剂

8.5.4 水滑石类氧化剂

8.5.5 羟基磷灰石氧化剂

8.5.6 铁锰尖晶石

8.5.7 铱的配位催化

8.5.8 Ru（Salen）的光催化氧化

8.5.9 四氧化锇固定于无机载体

8.5.1 0金属催化的氧化反应

8.5.1 1离子液体为溶剂的氧化反应

8.5.1 2微波促进的氧化反应

参考书目

参考文献

第9章 氨基化反应

9.1 氨基化反应基本原理

9.1.1 脂肪族化合物氨基化反应动力学和反应历程

9.1.2 芳香族化合物氨基化反应动力学

和反应历程

9.2 氨基化反应影响因素

9.2.1 氨基化剂对氨基化反应的影响

9.2.2 卤化物的活泼性对氨基化反应的影响

9.2.3 搅拌与溶解度对氨基化反应的影响

9.2.4 温度对氨基化反应的影响

9.3 氨基化方法

9.3.1 醇羟基的氨基化反应

9.3.2 羰基化合物的氨基化反应

9.3.3 卤代烃的氨基化反应

9.3.4 芳香族化合物的氨基化反应

参考书目

参考文献

第10章 重氮化和偶合反应

10.1 重氮化反应

10.1.1 重氮化反应概述

10.1.2 重氮化反应机理

10.1.3 重氮化反应的影响因素

10.1.4 重氮化反应实例

10.2 偶合反应

10.2.1 偶合反应概述

10.2.2 偶合反应机理

10.2.3 偶合反应的影响因素

10.2.4 偶合反应的应用

参考书目

参考文献

第11章 烷基化反应

11.1 C-烷基化反应

11.1.1 芳环上C-烷基化

11.1.2 炔烃的C-烷基化

11.2 N-烷基化反应

11.2.1 醇或醚类的N-烷基化

11.2.2 卤代烷的N-烷基化

11.2.3 酯类的N-烷基化

11.2.4 环氧乙烷的N-烷基化

11.2.5 烯烃的N-烷基化

11.2.6 醛、酮类的N-烷基化

11.3 O-烷基化反应

11.3.1 卤代烷的O-烷基化

11.3.2 酯的O-烷基化

11.3.3 醇或酚直接脱水成醚

11.3.4 环氧乙烷的O-烷基化

参考书目

参考文献

第12章 酰基化反应

12.1 N-酰化

12.1.1 N-酰化反应的历程

12.1.2 N-酰化反应的影响因素

12.1.3 N-酰化反应方法及应用

12.2 O-酰化（酯化）

12.2.1 O-酰化反应的历程

12.2.2 O-酰化反应的影响因素

12.2.3 O-酰化反应方法及应用

12.3 C-酰化

12.3.1 C-酰化反应的历程

12.3.2 C-酰化反应的影响因素

12.3.3 C-酰化反应方法及应用

参考书目

参考文献

第13章 水解及醇解反应

13.1 卤化物的水解

13.1.1 卤化物水解反应历程和机理

13.1.2 反应实例

13.2 芳磺酸及其盐类的水解

13.2.1 芳磺酸水解反应历程及影响因素

13.2.2 反应实例

13.3 腈的水解

13.3.1 腈水解反应历程

13.3.2 反应实例

13.4 氨基和重氮基水解

13.4.1 重氮基水解反应历程

13.4.2 反应实例

13.5 酯的水解

13.5.1 酯类水解反应历程

13.5.2 反应实例

13.6 酯的醇解

13.6.1 酯的醇解反应历程及影响因素

13.6.2 反应实例

参考书目

参考文献

第14章 缩合反应

14.1 羟醛缩合

14.1.1 催化剂

14.1.2 羟醛缩合反应机理

14.1.3 醛或酮的自身缩合

14.1.4 醛或酮的交叉缩合

14.2 醛、酮与羧酸及其衍生物的缩合

14.2.1 醛、酮与酸酐缩合（Perkin反应）

14.2.2 醛、酮与含活泼亚甲基的化合物缩合（Knoevenagel，Stobbe反应）

14.2.3 醛、酮与α-卤代羧酸酯缩合（Darzens反应）

14.2.4 醛、酮与磷叶立徳缩合（Wittig反应）

14.3 酯缩合

14.3.1 酯-酯缩合

14.3.2 酮-酯缩合

14.4 成环缩合

14.4.1 形成含一个杂原子的五元杂环的环合反应

14.4.2 形成含一个杂原子的六元杂环的环合反应

14.4.3 形成含一个杂原子的苯并六元杂环的环合反应

14.4.4 形成含两个杂原子的五元杂环的环合反应

14.4.5 形成含两个杂原子的六元杂环的环合反应

14.4.6 形成嘌呤及其衍生物的环合反应

参考书目

参考文献

第15章 精细有机合成路线设计技巧

15.1 逆合成设计概述

15.1.1 合成子与等效试剂

15.1.2 逆向切断、逆向连接和逆向重排

15.1.3 逆向官能团变换

15.2 逆向切断技巧

15.2.1 目标分子碳架和官能团的形成

15.2.2 分子对称性的应用

15.2.3 在杂原子两侧切断

15.2.4 在目标分子的活性位切断

15.2.5 添加辅助基团后切断

15.2.6 常见几种类型化合物的逆向切断技巧

15.3 合成路线的评价标准

15.3.1 合成步骤的控制

15.3.2 原料是否价廉易得

15.3.3 反应条件是否温和或容易控制

15.3.4 整个过程是否安全

参考书目

参考文献

第三篇 现代新绿色技术在精细有机合成中的应用

第16章 绿色反应介质在精细有机合成中的应用

16.1 水相精细有机合成反应

16.1.1 水相有机反应概述

16.1.2 水相精细有机合成反应

16.1.3 水相反应研究动态

16.2 超临界流体在精细有机合成中的应用

16.2.1 超临界流体概述

16.2.2 超临界流体在精细有机合成中的应用

16.2.3 超临界流体反应的研究动态

16.3 离子液体在精细有机合成中的应用

16.3.1 离子液体概述

16.3.2 离子液体在精细有机合成中的应用

16.3.3 离子液体的研究动态

16.4 氟两相在精细有机合成中的应用

16.4.1 氟两相体系概述

16.4.2 氟两相体系中的精细有机合成反应

16.4.3 氟两相体系的研究动态

参考书目

参考文献

第17章 相转移催化技术在精细有机合成中的应用

17.1 相转移催化概述

17.1.1 盐类相转移催化剂

17.1.2 开链聚醚相转移催化剂

17.1.3 包结物结构的相转移催化剂

17.1.4 其他相转移催化剂

17.2 相转移催化原理

17.2.1 传统相转移催化反应机理

17.2.2 新型相转移催化反应机理

17.3 相转移催化反应在精细有机合成中的应用

17.3.1 相转移催化反应在卤化反应中的应用

17.3.2 相转移催化反应在氧化反应中的应用

17.3.3 相转移催化反应在取代反应中的应用

17.3.4 相转移催化反应在其他精细有机合成中的应用

参考书目

参考文献

第18章 酶催化技术在精细有机合成中的应用

18.1 概述

18.1.1 生物催化的形成与发展

18.1.2 酶的来源及分类

18.1.3 酶催化的特点

18.1.4 酶催化的反应机理

18.1.5 影响酶促反应反应速率的因素

18.2 酶催化的精细有机合成反应

18.2.1 氧化还原酶

18.2.2 转移酶

18.2.3 水解酶

18.2.4 裂解酶

18.2.5 异构酶

18.2.6 工业应用实例

18.3 酶催化的精细有机合成反应进展

18.3.1 离子液体在生物酶催化反应中的应用

18.3.2 超临界流体在生物酶催化精细有机合成反应中的应用

18.3.3 脯氨酸催化的不对称有机合成反应研究进展

参考书目

参考文献

第19章 光催化技术在精细有机合成中的应用

19.1 光化学反应原理

19.1.1 比耳-朗伯定律

19.1.2 B.Draper和Stark-Einstein定律

19.1.3 光化学中使用的光源

19.2 光化学中使用的光敏剂和光催化剂

19.2.1 光敏剂

19.2.2 光催化剂

19.2.3 新型光催化剂

19.3 精细有机合成中的光催化反应

19.3.1 光加成反应

19.3.2 光氧化反应

19.3.3 光分解反应

19.3.4 光化学开环反应

19.4 光催化在精细有机合成中的应用前景

参考书目

参考文献

第20章 微波催化技术在精细有机合成中的应用

20.1 微波技术概述

20.2 微波催化原理

20.3 微波在精细有机合成中的应用

20.3.1 微波在Suzuki反应中的应用

20.3.2 微波在环合反应中的应用

20.3.3 微波在卤化反应中的应用

20.3.4 微波在酯化反应中的应用

20.3.5 微波在Knoevenagel反应中的应用

20.3.6 微波在乙酰化反应中的应用

20.3.7 微波在缩醛（酮）反应中的应用

20.3.8 微波在叠氮基芳基酮合成中的应用

20.3.9 微波在其他反应中的应用

20.3.1 0微波在香豆素衍生物合成中的应用

20.3.1 1微波在食品添加剂中的应用

20.3.1 2微波在无溶剂反应中的应用

20.3.1 3微波在其他精细合成中的应用

参考书目

参考文献

《精细有机合成原理及应用》第一篇着重阐述精细有机合成原理，以亲电反应、亲核反应、自由基反应和消除反应为主，叙述反应过程中旧键断裂和新键形成的过程、影响反应的因素，以典型精细有机合成反应为例探讨了精细有机合成机理。本篇最后简单介绍精细有机合成的实验和分析基础知识。第二篇讲述各类精细有机合成单元反应，包括卤代反应、磺化反应、硫酸化反应、硝化反应、亚硝化反应、氨基化反应、重氮化反应、偶合反应、氧化反应、还原反应、烷基化反应、酰基化反应、水解反应、醇解反应和缩合反应等。为培养学生的综合能力和新产品设计开发的创新意识和探索精神，对近年来发展的精细有机合成绿色化的新方法和新反应做了介绍。同时深入地介绍了精细有机合成路线设计，重点是逆合成的基础知识，有机化合物的逆向切断技巧和合成设计方法。精细有机合成工艺复杂，反应步骤多，技术密集度高，专一性强，“三废”排放量大，容易造成环境污染；加快发展绿色精细有机合成工艺，必须优先发展绿色合成技术。因此《精细有机合成原理及应用》第三篇着重介绍一些现代技术在精细有机合成中的应用，如：酶技术、光技术、微波技术、相转移催化技术和非传统的“洁净”反应介质。这些新技术的应用，突破了传统精细有机合成反应的固有模式，为精细有机合成发展带来了新动力和新方向。新技术的应用提高了精细有机合成目标化合物的收率，反应产物易于纯化，能耗低，降低了环境污染和生产成本，促进了可持续性发展。

《精细有机合成原理及应用》中介绍的部分研究成果是在国家自然科学基金（20276015，20576026）、河北省自然科学基金（203364）的支持下取得的。