有机化学的反应篇1

一、非金属有机催化剂

非金属有机催化剂指的是具有催化剂的基本性能，但元素中不含有金属离子的有机化合物。其催化的原理是通过分子中含有的氮、磷等元素与被反应物的化学键结合从而形成活化的中间体，随后利用自身的结构来控制形成不同产物。目前非金属有机催化剂主要有三大类，一类是有机胺类、一类是有机磷类、一类是手性醇类质子催化剂。相比较于金属有机催化剂，非金属有机催化剂有更好的催化性，在尤其是当应用与不对称合成的时候，经其催化的反应大都有很好的收率和对映选择性。另一方面，非金属有机催化剂具有成本比较低廉、更容易制造、更容易保存等优势，使得其不断替代金属有机催化剂，成为有机催化剂的主流。目前，我国对于非金属有机催化剂的利用还是刚刚起步阶段，对于非金属有机催化剂的理论研究比较多，但在实际应用中仍然不多，许多化学反应还仍然未找到合适的非金属有机催化剂，只能够使用金属有机催化剂，因此，对于非金属有机催化剂的各个方面的研究实验还是十分必要的。本文就目前已经有的非金属有机催化剂的利用原理做一个简单的汇总，对于一些新的非金属有机催化剂的利用做一个简单的展望。

二、非金属有机催化剂在有机化学反应中的应用

1、重新排列分子结构反应

重新排列分子结构指的是对于分子中的碳骨架进行重新排列，从而发生结构的异化，其模式是一个取代基从一个原子转移到另一个原子中，在非金属有机催化剂的催化过程中，使用的是类似的原理，使用有机叔磷作为催化剂，在化学反应过程中使得叔磷和三建发生加成反应，三苯基膦脱除后又与三苯基膦进行加成，从而生成共轭二烯酮。一个催化反应就完成了，这样一个反应的效率比较高，而且比较简单，在大生产中能够直接用于生成中间体。

2、环加成反应

环加成反应指的是两个共轭体系的分子结合成一个环状分子的反应，是使得两个小分子结合形成一个比较大的环状分子的过程。像是利用丁二烯酸酯和贫电子烯烃在非金属有机催化剂的催化作用下发生环加成反应，形成了环戊烯，或者是通过非金属有机催化剂的催化作用，使得丁二烯酸甲酯和芳环发生环加成反应生成相应的环加成产物，两种反应都是通过原有物质中的烯的结构，在非金属有机催化剂的催化作用下，生成偶极子，再通过加成的方式形成了大型环状分子；另外一种环加成的方式是利用反应的过程中生成的中间体，利用非金属有机催化剂的催化作用使得醛逐渐加成形成环加成的产物，像是乙烯酮和三氯乙醛的加成反应；此外，环加成的原理还包括不对称的环加成反应，Diels-Alder反应等等不同的方式。

3、缩合反应

缩合反应是指一个以上的有机分子在催化剂的作用下形成一个大分子的反应，在这一过程中往往会失去比较小的分子像是水分子或者是一些结构比较简单的分子。在有机化学反应中，缩合反应包括羟醛缩合反应即烯胺上的氮原子与羧基上的氧原子以及醛羰基上的氧原子共享同一个氢原子从而发生缩合反应，也包括米希尔加成、罗宾森环化反应等等。

4、共轭加成

共轭加成是指共轭体系的两侧或者是中间的原子发生加成从而形成共轭加成反应体。共轭加成包括硫醇的共轭加成、多氮化合物的共轭加成。其原理都是在非金属有机催化剂的作用下，共轭体系中的两个原子发生了加成反应形成新的物质，其反应的对映选择性比较高，因此反应的效果比较好。5、氢氰化反应氢氰化反应通过醛和氰化氢在非金属有机催化剂的催化作用下生成手性氰醇，作为一种十分重要的反应中间体。原本手性氰醇的生成比较复杂需要使用氰酶进行催化，但由于非金属有机催化剂的使用，同样能实现反应过程中的高转化率和高对映性，因此极大的提高了手性氰醇的生产效率。另外一种是亚胺的氢氰化，其原理与手性氰醇生成的原理是类似的。

6、烷基化反应

烷基化反应是指有机化合物中的碳氮氧中的氢原子被烷基替代，从而形成新的烷基化产物。其包括了不饱和双键烯丙基化等不同种类的烷基化反应。

有机化学的反应篇2

2准对映体策略

质量标签策略是质谱学研究气相反应途径和机理的传统手段,也是质谱学表征和研究反应中间体的常用手段.手性异构体化合物的分子量相同,因此直接质谱分析难以区分.Pfaltz课题组[21]将传统的质量标签策略发展成准对映体(quasienantiomers,QAS)标记策略,在远离反应位点的地方用同位素标记或差异较小的取代基标记手性异构体.准对映体标记让原本分子量相同的手性异构体有了质量差异,可在质谱分析中直接进行辨别,也可实现手性催化剂的筛选和反应立体选择性的评价[22].此外,该课题组[23]通过ESI-MS方法检测烯丙基酯动力学拆分反应中的活性中间体,而不是前体或产物的新方法来筛选不对称催化剂.这些技术和方法使得质谱学为不对称催化系统的对映选择性研究提供了关键的证据,甚至实现了手性催化剂的筛选.

3质谱分析有机反应中间体的典型案例

Metzger[24]、Eberlin[25]和本课题组[26]均发表过关于质谱学研究反应机理的综述,本文主要对最新研究进展进行小结.

3.1以Pd为代表的过渡金属催化反应

1994年,Canary等[27]首次运用ESI-MS方法研究Pd(0)催化的芳基硼酸与溴代吡啶偶联反应,为机理的研究提供了宝贵的证据,该工作为质谱表征反应活泼中间体以及反应机理的研究奠定了基础.本课题组[28,29]利用电喷雾质谱法研究了三氟甲基取代烯炔醇环异构化反应和炔基磷酰胺的分子内环化反应.轴手性产物的Suzuki偶联反应在不对称催化研究中具有重要的意义和创新性,对这一过程进行质谱学研究也具有很大的挑战性.此外,我们还采用ESI-MS/MS技术对手性双烯氯化钯催化的不对称Suzuki偶联反应进行了机理研究[30],根据Pd的同位素峰簇特征将反应相关的物种和其他物种按质荷比进行质量筛选,成功地捕获到了目标Suzuki反应各阶段的反应中间体.目前,Pd(II)/Pd(IV)的催化循环体系是有机化学中新兴的研究领域,这类高价金属复合物是发生C–H键活化和三氟甲基化的重要活性中间体.本课题组与刘国生课题组[31~33]合作,研究了一系列Pd(IV)催化的有机化学反应,如钯催化的苯乙烯分子内氨基氟化反应[31]、钯催化的烯烃的氧化芳基烷基化反应[32]和钯催化的苯乙烯的氟酯化反应[33].本课题组[34]近期研究表明,Pd(IV)反应中间体在MS/MS条件下,能发生气相还原偶联反应,生成相应的偶联产物和Pd(II)物种(图3),这与Pd(IV)复合物的液相反应活性一致.同时,许毓课题组[35]也报道了Pd(IV)复合物的相关质谱学研究结果.由于ESI-MS技术能捕获催化循环中的关键反应中间体,被Chen[36]和Irth[37]证实是高通量筛选催化剂的一种极具价值的研究工具.

3.2自由基中间体

中性自由基反应中间体不易被ESI-MS检测,Metzger等[38]曾利用微反应器-电喷雾质谱联用技术捕获到了单电子转移引发的反式茴香脑二聚反应中的自由基阳离子中间体.在一些自由基反应中,一般需Lewis酸进行催化,同时金属Lewis酸可与底物或自由基中间体形成复合物,被质谱检测[39].本课题组[40,41]运用ESI-MS研究了Selectfluor参与的亲电氟化反应和醛的α-氟化反应,成功捕捉到了亲电氟化反应过程中的自由基阳离子中间体.通过向反应体系中加入自由基捕获剂(如Tempo和Dempo等)[42],用质谱捕捉到了自由基捕获剂与反应中的自由基阳离子中间体形成的复合物,证明了在所选底物的亲电氟化反应过程中确实存在单电子转移过程.

3.3高价碘复合物参与和催化的反应

本课题组[43]于2012年对PhI催化芳基酮α-乙酰氧基化反应进行了研究,捕获了反应中目前未能分离或用其他手段未能直接分析的重要中间体:α-λ3-碘烷基酮复合物.进一步研究质子化的该复合物在串联质谱中的气相裂解行为表明,最后一步产物的生成经历了分子内五元环过渡态的还原消除过程比分子间SN2反应过程更合理.此外,我们[44]还运用质谱法研究了三氟甲基苯基碘鎓阳离子(CF3I+Ph),发现PhI+CF3能发生气相分子内三氟甲基迁移反应并脱除碘原子生成PhCF3+,而PhCF3+可进一步丢失CF2生成PhF+(图4),该反应能很好地体现高价碘氟化试剂的本质反应活性.随后,本课题组[45]又研究了多氟取代碘苯自由基阳离子,发现其在气相殊的CF2丢失反应,这体现了多氟取代引发的新型芳环裂解反应.

3.4气相与液相人名反应相关性的研究

著名质谱学家Beynon曾将现代化的有机质谱仪形容为一个“化学实验室”[46].质谱中离子所发生的重排/碎裂方式与化合物的离子形态在液相中相应条件下的反应有一定相似性[47,48],甚至可以“预测”研究对象在溶液中的化学反应途径.目前,气相中的人名反应除麦式重排和逆Diels-Alder反应外,一直鲜有报道.本课题组[49~55]系统地研究了嘧啶氧基-N-芳基苄胺类除草剂丰富的气相化学反应,如嘧啶氮引发的苄基迁移反应[49]、质子酸促进的气相Smiles重排反应[50]、Lewis酸促进的气相Smiles重排反应[51,52]、对氨基磺酰基阳离子的重排反应[53,54]和芳环的逆-Michael反应[55].在此基础上,本课题组[56]研究发现了类似的溶液相反应,对研究该类除草剂的代谢及降解途径和环境行为有重要的意义.2010年,本课题组[57]利用Favorskii重排反应顺利实现对该类具有高度环张力的活泼芳香性小环类化合物的气相合成,还发现了N-苯基甲基丙烯酰胺质子化后独特的气相N-Claisen重排反应[58].潘远江课题组在本领域也做出了很多出色的工作,如新型的气相Smiles重排反应[59,60]、逆-Michael反应[61]、质子迁移诱导解离[62]和银离子催化的气相Diels-Alder反应[63]等.

有机化学的反应篇3

有机化学是化学科学的一个分支，是一门研究有机化学的科学，它发现的时间不长，但与国民的生活息息相关。高效、高选择性、环境友好的绿色化学，已成为现代有机化学发展的趋势。Diels-Alder反应是有机化学中一个具有里程碑意义的成环反应，这个反应是共轭二烯烃特有的性质，它是合成六元环状化合物的一个重要方法。它通过共轭二烯烃与带有吸电子基团的烯烃作用成环，且产率也很高，也可使杂原子成环。DA反应在合成六元碳环和杂环化合物中以及立体化学领域里有着不可或缺的地位，实现了环烃合成领域的突破，尤其在结构复杂的活性天然产物全合成中应用最广泛。

DA环合反应可在路易斯酸作用下完成，是形成碳碳键的有效手段之一，也是现代有机合成中最常见、应用最广泛的反应类型之一。因为它是没有中间体，只有过渡态的协同反应，它没有离子的参加，故常见的酸或碱对它无任何作用。该反应具有较好的立体专一性和区域选择性。所谓立体专一性是指那些立体结构不同的起始原料，反应后分别得到立体异构不同的产物，这样就能够有计划的控制反应的产物。例如，顺-1，3丁二烯分别与顺型及反型丁烯二酸二甲酯发生双烯合成反应，反应后共轭二烯和亲二烯体的构型仍保留在产物内，即分别得到顺型及反型环己烯-4，5-二甲酸二甲酯。该反应方法合成环状化合物具有操作简单、产率高、原子经济性、材料易得、适用性广等优点，也使得这一合成策略在有机合成中的应用更为重要。

有机合成与推断是高考中有机化学考查的重点题型，本着社会需要科技型和技术型培养人才为原则。从高考的命题趋势上，有机推断题向着培养能力、新信息的方向发展，题材常以新试剂、新药物、新染料及食品添加剂的合成过程为主，从中体验科研的乐趣。特别是有些药物，自然界是不存在的，但是具有特定的性质，为了满足人类的特殊需要，不得不在实验室进行人工合成，这就对学生以后的探究性学习奠定了坚实的基础，而且有利于选择高效、低毒、低污染、零排放、廉价易得的药物，这就涉及所得到的有机物产率问题，都会嵌入试题中。近几年的高考有机化学主要考点有：（1）有多个物质发生多米诺式化学反应，合成具有一定结构的产物。（2）会运用题中所给新信息加以推导和应用。（3）如，将高中教材没有学习过的内容加入，便是信息给予题，把与学过的基础知识综合起来设计为新形式试题，全面提高学生素质，培养学生能力。因此近几年高考不断出现新信息模式嵌入试题中，以下针对DA反应在高中有机合成推断题中的应用进行举例。

根据有机物结构决定性质、性质反应结构的特点，有机物种类繁多，必须要找准关系，按一定的反应顺序和规律引入官能团，不能前后颠倒以免相互干扰影响产率。阅读好所给新信息并能很好运用，用已有基础化学知识解决实际问题及在问题中巩固知识，导出最佳合成路线是做好有机推断及合成题的关键。

参考文献：

[1]曾绍琼.有机化学：上册.3版.北京：高等教育出版社，1993.

[2]邢其毅.基础有机化学：上册.2版.北京：高等教育出版社，1993.

[3]姚焕英.Diels-Alder反应再认识[J].商洛师范专科学校学报，2002，16（2）.

有机化学的反应篇4

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）07-0030-02

有机化学是生物、医学、化学、环境等学科专业大学本科生的一门重要基础课，在学生的知识结构中占有很重要的地位，对后续的生物化学、生物医学、微生物学等生命科学相关课程的学习有重要影响。但有机化学理论性强，有机化合物种类多，反应机理复杂，内容多且时间紧。对这门课的学习，主要难点在于对各类化合物化学性质的记忆，和对有机反应机理的理解与掌握。学生往往会由于这两个难点不能克服，妨碍了对有机化学基本知识的理解和掌握，产生厌学的情绪，致使学习效果不理想[1]。现行教材采用的是罗列式的方式，将每类有机化合物的化学性质逐渐推出，同时对反应机理进行介绍。而每类化合物的化学性质各异，使内容零散，造成记忆和理解的困难。解决这两大难点，对于构筑学生牢固的有机化学基础知识，培养严密系统的科学思维，成为富有科学头脑的科技人才，具有深远的价值和意义。现行有机化学的教学改革，多从革新教学手段，比如说采用多媒体、动画等现代方式来解决，虽然有助于对有机反应机理表面上的理解，但不能建立起深刻的认识乃至记忆和把握[2][3]。为了加深对零散的各类化合物化学性质的记忆，促进对有机反应机理的深刻认识，我们总结出一套纲领性的教学法则——有机反应“五反应法则”（简称“五法则”）和“九反应法则”（简称“九法则”），合称“五-九法则”，有效解决了化学性质记忆和机理理解的两大难点，提高了教学质量。

一、有机“五反应法则”和“九反应法则”

在多年教学实践的基础上，采用综合法，将有机反应归纳为取代、加成、消去、氧化还原和酸碱反应五大类，形成有机反应“五法则”，简化了对化合物性质的记忆。通过对有机反应的自由基、正离子和负离子三种反应中间体的介绍，引入自由基反应、亲电反应、亲核反应的概念，深化对有机反应机理的认识，同时将取代和加成反应扩充为自由基、亲电和亲核三类，形成有机反应的“九法则”。“五法则”与“九法则”结合，形成有机反应的“五-九法则”，解决了有机化学教学中的记忆和理解两大难点。

二、“五-九反应法则”在教学中的运用

将上述的“五-九法则”运用于教学，对于每类化合物结合其结构特征，按“五法则”按图索骥，对号入座，就可列出其可能发生的化学反应，简化了记忆。如果其中有取代和加成反应，再按“九法则”中的自由基、亲电和亲核进行按图索骥、对号入座，鉴别属于哪一类的取代和加成，加深记忆的同时强化了对反应机理的理解。表1是对从烷烃到醛酮的各类化合物化学性质按“五-九法则”进行的归纳。在课堂教学中，教师首先在绪论部分，利用“五-九法则”，讲授有机反应总论。然后，在后续各章的教学中，引入“五-九法则”对有机化合物的性质进行系统介绍。课后的复习，也要求同学利用此线索进行记忆、整理。多年的教学实践证明，该法则对于克服有机化合物化学性质记忆，和反应机理理解掌握上的困难，是行之有效的。

三、结论

“五/九法则”是在总结多年有机化学教学经验的基础上，提出的一套高效的记忆有机化合物化学性质和反应机理的学习方法，对于学习、理解和掌握基础有机化学知识有一定的价值。运用于实际教学，获得了良好的教学效果，值得交流推广。

参考文献：

有机化学的反应篇5

【中图分类号】 G 【文献标识码】 A

【文章编号】0450-9889（2013）12C-0146-03

在有机化学中，碳正离子的重排反应有重要的作用，但是因为其涉及的反应广泛，在有机化学的学习中人们很难通过单纯的记忆系统地掌握全部的反应。通过对比总结碳正离子重排反应的规律特征，可以加深人们对此类反应的理解和认识，从而更好地进行有机化学的学习和研究。

一、有机化学中常见涉及碳正离子中间体的重排反应

（一）Wanger-Meerwein重排

1.一元醇的重排机理本质。在醇分子中，羟基上的氧原子电负性很强，有两对孤对电子，在酸性条件下，这个氧原子上的孤对电子会从溶液中夺取一个质子H+，形成钅羊 盐，此时，氧原子连有两个氢原子，碳氧键极性增加，碳氧键断裂，氧原子得到了碳原子上的一个电子，以水分子的形式被脱去，剩下一个不稳定的碳正离子中间体，这个碳正离子经重排后得到较稳定的碳正离子中间体，最后经SN2反应或E1反应后得到相应的重排产物，如下图所示：

2.一元醇重排在反应中的应用。以3，3-二甲基-2-丁醇为原料制备烯烃为例，反应历程如下：

3.对比分析一元醇在稀硫酸条件下的脱水反应特征。比较丙醇与2-甲基-1-丙醇和2，2-二甲-4-甲基戊醇反应的区别：2-甲基-1-丙醇和2，2-二甲基-4-甲基戊醇在稀硫酸的作用下，反应得到的是重排产物；而丙醇在稀硫酸的作用下，形成的碳正离子，没有经历重排过程即生成了产物。由此得到的结论是：不是所有的醇，在稀硫酸的作用下，反应都经历碳正离子重排的过程。

那么，究竟是什么样的一元醇反应要经历重排过程呢？物质的存在与其自身的稳定性有很大的关系，重排后得到的碳正离子越稳定，重排性越大。在碳正离子中，带正电荷的碳离子核外只有7个电子，是一个缺电子的基团，这样的离子不满足八隅体规则，稳定性很低，但是与其相连的烃基通过超共轭效应，对碳正离子具有供电子的能力（如甲基），从而降低其缺电子的性质，提高了碳正离子的稳定性。结合供电子取代基的供电子能力与空间效应的影响考虑，碳正离子的稳定性由高到低排序为：叔碳正离子>仲碳正离子>伯碳正离子。实验事实表明：任何供电子的共轭效应，如p-π共轭和超共轭效应等，都能使碳正离子的稳定性提高。丙醇重排后的碳正离子还是原来的伯碳正离子，稳定性没有提高，所以这样的碳正离子不会发生重排，2-甲基-1-丙醇和2，2-二甲基-4-甲基戊醇，初步形成的分别是伯碳正离子，仲碳正离子、经重排后分别生成了更稳定的叔碳正离子。

（二）Pinacol重排

1.邻二醇重排机理本质。同样是含有羟基官能团的邻二醇，这两个官能团中的一个氧原子容易从溶液中获得一个质子，然后脱去一分子水，形成一个叔碳正离子中间体，叔碳正离子重排后以更稳定的羰基正离子的形式存在，同时这样的羰基正离子容易脱去质子，最后得到重排产物。如下图所示：

2.邻二醇重排在反应中的应用。以2，3-二甲基-2，3-丁二醇为例，反应历程如下：

3.对比分析邻二醇在酸条件下的反应特征。比较顺-1，2-环己二醇和反-1，2-环己二醇重排反应。

反应后，顺式邻二醇得到相同碳原子数的环，而反式邻二醇得到的是减少一个碳原子的环。究竟是什么原因导致了反应后两个环的碳原子数不相同呢？仔细观察上面的反应机理，不难发现，反应结束后，迁移基团与离去基团处于反式共平面上，从SN2的反应类型上解释，随着离去基团的离去，亲核试剂从离去基团的背面进攻，因为背面进攻可以最大限度地减少空间位阻效应，降低反应的活化能，环状邻二醇的碳碳单键是固定不动的，反式邻二醇的迁移基团要通过背面进攻，就必须先开环，这样互为顺反结构的邻二醇，具有不同的重排产物。而链状邻二醇的碳碳单键可以自由旋转，没有顺反结构的差异，因此不用考虑这个问题。

二、基团迁移能力探究

（一）基团迁移理论探究

上述两大碳正离子的重排反应，都是通过基团的迁移完成的，在碳正离子重排的反应中，迁移的基团是按怎样的顺序迁移，这是我们讨论碳正离子重排反应的重要问题。通过对以上例题的比较，不难发现，烷基的迁移顺序与其供电子的能力有关。我们已经知道，碳正离子核外只有7个电子，是一个缺电子的基团，具有一个空的p轨道，容易被亲核试剂进攻，我们可以把碳正离子重排的过程，看成是一次亲核反应的发生，这些迁移的基团就必须带有剩余的电子，才能够进攻带正电荷的碳，剩余电子越多，迁移性越高。即基团的供电子能力越强，迁移能力越强。从这一方面考虑，在重排反应中，能够迁移基团就不仅仅是烷基，而是一类可以进攻碳正离子的亲核分子。另一方面，断裂一个化学键是需要一定能量的，在空间位阻上也有一定的影响，这两个因素同样会影响基团的迁移顺序，但是迁移基团的剩余电子性质依然是影响基团迁移的主要原因 。我们可以通过重排后生成的碳正离子的稳定性比较，来判断反应中优先迁移的基团。

（二）重排反应中基团迁移顺序应用及分析

例：请写出ba1、ba2、ba3反应的机理。

ba1：3-甲基-3苯基-2-丁醇在硫酸条件下的反应机理。

解析：因为苯基的电子密度比甲基的高，所以在反应中优先迁移苯基。

ba2：3-甲基-2-丁醇在硫酸条件下的反应机理。

解析：3°C+的稳定性大于2°C+的稳定性，所以发生的是氢负离子的迁移。

ba3：解释反应机理。

解析：迁移的基团有烃基也有氢负离子，为得到稳定的环状产物，反应需要经过多种基团的多次迁移。

三、涉及碳正离子中间体的重排反应的特征

（一）涉及碳正离子中间体的重排反应的特征

上述两大类的重排反应有两大共性：一是首先通过一个亲电加成反应形成不稳定的碳正离子中间体；二是碳正离子通过类似亲核取代反应的过程，重排得到更稳定的碳正离子中间体。知道了这两个关键点，我们可以将碳正离子重排的机理运用在更多的反应上。

（二）涉及碳正离子中间体的重排反应的应用

请写出下列反应的反应机理。

bb1：写出反应 的机理和产物。

解析：通过重氮化得到重氮正离子，重氮正离子容易离去一个氮分子，得到碳正离子中间体，苯基的迁移能力大于甲基，苯基迁移后，正离子最后脱氢得到相应的产物。

bb2：写出反应

的机理。

解析：这是一个烷氧基的重排，首先在反应物的一个氧上发生亲电加成得到正离子，烷氧基正离子离去一个甲醇分子，得到不稳定的碳正离子中间体，氢负离子迁移，甲氧基分散碳上的正电荷，异丙基把电子供给碳离子，使得这个碳正离子的稳定性提高，溶液中的亲核试剂进攻这个正离子，最后脱氢得到产物。

bb3：写出反应

的机理。

第一种重排方式：

第二种重排方式：

解析：这是一个二烯酮酚的重排反应，反应中首先得到一个烯丙基碳正离子，具有二烯分子结构的离子，在共振中得到两种不同的共振离子，这两个离子按照反式共平面迁移的重排方式，经重排脱氢得到产物。

四、归纳

重排反应的反应过程可以归纳如下：反应首先生成一个不稳定的碳正离子，这个不稳定的碳正离子重排得到较稳定的碳正离子，最后稳定的碳正离子脱去一个质子或者是与溶液中的亲核试剂反应，得到相应的产物。所以，涉及碳正离子的反应的关键是碳正离子的稳定性的问题，有时候为了得到最稳定的碳正离子，在重排反应中伴有多种基团的多次迁移，能够分散碳正离子上的正电荷的基团都可以使碳正离子的稳定性提高。

【参考文献】

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有机化学的反应篇6

文章编号：1008-0546（2013）05-008-02 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

“价值”主要是指客体的某种效用性或“积极作用”，教育的价值就是教育对现实社会和人的生活所带来的益处[1]。有研究指出，理科课程具有两种价值取向――“本体论”价值和“工具论”价值，前者满足学生的需要，后者满足社会的需要[2]。本文所指的教学价值，主要是指教学活动对学生本体的发展价值，可以理解为教学活动对学生的积极作用，或者说是教学活动能给学生带来怎样的收获，能促进学生哪些方面的发展。作为一线化学教师，我们要思考怎样的教学才有价值？“什么是一般人所应具有的最基本的化学观点或观念？这应当是科学教育的重要任务之一”。“学生能否牢固地、准确地、哪怕只是定性地建立起基本的化学观念，应当是中学化学教学的第一目标”[3]。因此，中学理科化学教学不仅要给学生传授化学知识，更重要的是引导学生掌握基本的化学观念，了解研究化学问题的视角和方法，体验化学给人类生活带来的便利，提高学生的科学素养。在平常的教学工作中，我们应自觉以新课改的理念为指导，充分挖掘现有教学内容所承载的教学价值，促进学生的发展。下面以高三《有机反应类型复习》专题教学为例，谈谈在教学设计的过程中，如何挖掘该部分教学内容的价值，促进学生知识与技能、过程与方法和情感态度与价值观三维目标的发展。

有机反应类型在有机化学知识体系中属于基本理论部分，是高考常考点，在全国各地高考化学试卷中，出现频率非常高。组织好此部分内容的复习，不仅可以提高学生对有机反应类型知识掌握的熟练程度和牢固程度，提高高考成绩，同时有利于促进学生认识的发展，而且有助于帮助学生体验有机合成在生产生活中的作用。

一、 多角度研究有机反应类型，使知识有序存储

遗忘规律表明，对同一知识采用不同的方式进行编码，可以提高记忆效果，不容易遗忘。提取信息时可供选择的线索越多，知识再现时会越快速和准确。有机物结构复杂，有机化学反应数量多，相当一部分学生感觉有机化学难学。如果能引导学生对零碎的有机化学知识进行归纳，使之条理化、网络化，不仅能帮助学生记忆，也有利于学生建立牢固的知识结构，减轻学生的学习负担。

高三复习首要任务是帮助学生打好知识基础。多线索复习有机反应类型，可以帮助学生提高信息掌握的深刻度和信息提取的有效性。在进行有机反应类型复习时，可以分别以官能团、反应试剂和反应条件为线索，归纳总结主要官能团可以发生的反应类型，典型的反应试剂与反应类型的关系，以及常见反应条件与反应类型的关系。复习过程中通过引导学生多角度全方位编织有机反应类型知识网络，将零散的、扁平化的知识变成结构化的知识，使学生对有机反应类型的理解更加深刻全面，确保在解题时从大脑提取相关信息更加准确及时。在教学过程中，还可以以小组竞赛的形式进行归纳总结，提高学生学习的兴趣和积极性。

二、形成有机化学学科核心观念，促进学生认识的发展

学习有机反应类型不能仅仅满足于概念层面，即学生能够指出某类有机物可以发生的反应类型，或者能够根据情景中的信息判断所发生有机反应的类型。通过本单元的复习，要能够使学生对有机反应认识的深度和广度都有所提高，掌握研究有机反应的一般方法，提高学生化学学科素养。有机反应类型的复习最重要的价值在于该部分知识所蕴含的有机化学的学科核心思想和其工具性作用。

1. 通过断键和成键的分析，引导学生认识有机化学反应的本质

化学反应是最基本的化学观念之一。各种各样的化学反应，是化学的核心[4]，中学化学教学应有助于学生建立化学反应的观念。化学物质种类繁多，性质各异，通过对反应原理的分析可以帮助学生认识纷繁芜杂的物质变化背后的化学本质。在复习有机反应类型时，不仅要求学生知道某类物质可以发生什么类型的反应，而且还应知道是怎么反应的。不同有机反应类型的本质差异就在于断键和成键的部位和方式不同。学生应理解反应物中的化学键是怎样断裂，生成物的化学键是怎样形成，断键和成键的部位各在什么地方，即学生要弄明白有机反应的机理。如通过乙烯与Cl2、HCl、H2O的加成的对比，引导学生归纳烯烃加成反应的一般原理，即双键中的一根断裂，在断裂的两个不饱和碳上分别再加上其他的原子或原子团。在此基础上，再进一步引导学生思考，丙烯与HCl的加成反应和乙烯与HCl的加成反应对比，有什么不同？从而得出不对称烯烃在发生加成反应时的产物可能有同分异构体的结论。又如通过对乙醇和溴乙烷消去反应过程的分析，可以引导学生掌握醇和卤代烃的消去反应的机理。通过对反应机理的分析，既可以提高学生对化学反应本质的认识，又可以提高学生对知识的迁移和运用的能力，减轻学生机械记忆有机方程式的负担。

2. 以分类观为指导，解释和预测物质性质

对物质进行分类，是化学常用的研究方法。分类观是化学科学认识物质世界的基本思想方法以及处理问题的基本思维方式[5]。教学过程中，要通过各种活动，将学生对有机物的认识，从典型代表物水平提升到官能团和物质类别的高度，引导学生自主建构“结构决定性质，性质反映结构”的核心学科思想。学生通过本单元的复习，能够明确感知到有机物的分子结构，尤其是官能团决定了有机物的性质。学生能借助官能团的概念，学习和认识某一类有机物的性质。然后从分类的角度，解释和预测同类物质的性质。如能从乙烯的性质推导出含有碳碳双键的一类有机物可能具有的性质。更重要的是，我们还要发展学生依据结构上的相似性来预测陌生有机物性质和反应的能力。如乙醛与乙烯相比，它们有何共同点和差异？它们都含有不饱和键，从而可以预测乙醛也能发生加成反应，同时，乙烯中的不饱和键是非极性的，而乙醛中的不饱和键是极性的，从而可以预测乙醛与其他物质发生加成反应时的产物。

3. 学习研究有机反应的角度和一般方法

最有价值的知识是关于方法的知识。有机反应类型复习的价值还在于帮助学生建构有机反应的分析框架，使学生掌握研究有机反应的分析方法。经过高一高二的学习，学生已经积累了很多零碎的有关有机反应类型的知识，高三复习时可以通过组织有效的学习活动，引导学生从这些纷繁复杂的事实背后，抽象出最一般的原理和方法。比如可以引导学生思考常见有机物有哪些类别？每一类有机物所能发生的典型有机反应有哪些？在有机反应中都学过了哪些反应条件？这些反应条件和有机反应类型之间有何对应关系？烯烃的加成反应和烷烃的取代反应所用的试剂有何不同？能否举例说明加成反应和消去反应断键和成键有何不同？基于这些事实，你认为研究有机反应类型可以从哪些角度进行？在一系列问题的驱动下，引导学生归纳出如下研究有机反应类型的模式图。

上述有机反应类型的分析模式图相当于搭建了一个研究有机反应的理论平台，学生借助这个平台，可以加深对已知有机反应的理解，化繁为简，减轻记忆的负担，也可用于分析陌生的有机反应。这样，知识也就转化成了方法和能力。

三、 体验有机反应在人类生产生活中的重要意义

有机化学与生产、生活以及科技的发展有着密切联系，对社会发展、科技进步和人类生活质量的提高有着广泛而深刻的影响。通过有机反应类型复习，可以帮助学生建立物质间的转化观，体验有机生产给人类带来的便利和可能造成的负面影响。具有特定官能团的有机物的性质和反应类型并不是孤立的，官能团之间可以相互转化。通过引导学生编织常见有机物的转化关系图，不仅可以帮助学生巩固知识，还可以使学生体验到，研究有机物的性质，掌握不同有机物之间的转化关系，在生产实际中具有十分重要的意义。如伍德沃德所说“有机化学极大的改善了人类的生活，使人类在旧的自然界旁边建立起一个新的自然界”。生活中广泛使用的药物，日常的生活材料都得益于有机反应的贡献。根据“结构决定性质，性质反映结构”的基本原理，依据所需物质的性质，我们可以预测其结构，进一步探讨其合成路线和方法，然后进行相应的有机合成，为我们的生活带来便利。制造出对人类有用的物质，将有害物转化为无害物，是有机化学研究的意义所在。

化学知识体系是人类认识自然和改造自然的结晶，其中蕴含着丰富的学科思想和科学研究方法以及人文意境。在教学过程中，我们要多做有心人，追问知识背后的教育意义，尽可能充分挖掘教学内容的功能和价值，提高学生的科学素养，促进学生多方面的发展。

参考文献

[1] 王坤庆. 教育哲学――一种哲学价值论视角的研究[M].武汉：华中师范大学出版社，2006

[2] 郑长龙，梁佩君. 论理科课程的价值[J]. 化学教育，2000，（4）

有机化学的反应篇7

幸运的是我们有了有机化学反应机理这个舞台，学生通过学习反应机理能掌握一系列类似的反应，能独立分析各种“神秘”的反应过程（其实每个反应过程都是由多个学生熟悉基本反应组合而成），之所以“神秘”是因为反应初看起来，似乎神秘，甚至不可能发生，但是通过分析机理常常会揭示隐藏在反应过程背后的秘密。反应机理如此有用，但这部分内容繁杂、抽象枯燥、易懂难记、应用灵活，成为有机化学课程的难点，很多教学改革也是围绕反应机理展开的。南京大学冯骏才教授认为：有机化学教学只要贯彻了以反应机理为主线来讨论反应，不但有利于对有机知识的掌握，还有利于举一反三[1]。正确地引导学生认识反应机理的魅力，通过合适的方法让学生真切地体会到通过机理推导未知、复杂反应的过程犹如一个魔术师的表演，这样有机化学反应机理课会变得生动、有吸引力，学生就会喜欢上有机化学反应机理，这正是我们教学改革的目的。

每讲到烷烃取代反应机理这节课时（这是学生学习有机化学第一次接触的反应机理），我们都会问学生：“喜欢魔术吗？”学生的积极性会一下被调动起来，回答当然是肯定的。当我们接着问：“愿意成为有机化学的魔术师吗？”学生的眼睛都会冒出火花，但每个人心里都有这样的疑问：“可能吗？”此时告诉他们：“今天我们先来体验一把。”于是在这种摩拳擦掌的氛围里有?C化学反应机理的学习开始了，好的开始是成功的一半。

魔术之所以吸引观众的眼球是因为它的神秘与震撼，其实有机化学反应亦如此，如果教师在讲解反应之前先给出现象，提出问题，让学生有了一种神秘的感觉，再告诉他们：“现在验证奇迹的时刻到了，让我们进入到该反应机理中去揭示隐藏在反应过程背后的秘密吧！”这种情境的渲染使枯燥难学的反应机理被学生所渴望。兴趣是最好的老师，机理便也变得不再枯燥，整个课堂会立刻被满满的求知欲所包围。

回到上面我们第一节机理课的学习中，烷烃的取代反应也就是卤代反应，鉴于此可以通过提问让学生自己分析可能得到的产物，通常学生会说卤代烃，接着引导他们思考甲烷与氯气反应会生成什么产物？一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷甚至会有四氯化碳，这些学生都会想到。如果问他们会不会生成乙烷？他们往往会摇头否定。接着带领充满好奇学生进入到自由基机理的学习过程中。通过链的引发，链的传递及链的终止，学生完全搞明白为什么还会有乙烷生成，这种氛围的渲染使一堂枯燥的机理课变得被学生所喜爱。这只是刚刚开始， 告诉学生在后面的学习中会有更多更亮丽的精彩。

假如我们把反应机理看作是一个“魔术”，教师便是“魔术师”，反应原料、条件相当于“道具”，反应过渡态、中间体就是我们的“托儿”，“道具”和“托儿”在魔术中起着非常重要的作用，让学生掌握反应过程，就是让学生找到并认清楚“托儿”。

有机化学的反应篇8

中图分类号：TQ11 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（a）-0013-01

1 简述金属有机化学

1.1 金属有机化合物的组成

金属有机化合物即为碳元素和金属元素经过某一反应而形成的化合物，人类发展比较早的金属有机化合物主要有格式试剂、而叔丁醇钾等化合物，这些化合物的结构是由金属原子和氧原子组成的，所以不能认为格式试剂、而叔丁醇钾等化合物是金属有机化合物。从广义上讲，金属有机化合物中的金属指的是一些具有金属性质的非金属元素（如硫、碲、硒、硼、硅、砷等），实际上，这一定义已远不符合经典金属有机化合物的范畴。但是因为元素有机化学和金属有机化学之间存在紧密的关联，所以，即便是分不清元素有机化学和金属有机化学的概念，也不可能造成什么麻烦。

1.2 金属有机化学研究分类

我们将对金属有机化合物的探讨的科学称之为金属有机化学。在学术界中，这一化学往往被分为两种。

1.2.1 探究金属有机化合物的合成及金属有机化合物的性质

采用一系列方法合成金属有机化合物并研究它的一些物理化学性质，其实质上就是合成金属有机化合物，并且研究这些化合物的相关物理性质和金属有机化合物在高分子材料科学领域中的应用。

1.2.2 探究金属有机合成化学

采用一系列方法研究金属有机化合物如何在合成中得到更好的应用，虽然金属有机化合物也在合成的范围之内，此外，还通过其他一些方法获得一些配体，但是其主要目的是研究金属有机化合物在有机合成学上所起的作用，这类研究本质上就是研究金属有机合成化学。

我们可以从上述论述中得知，金属有机化学是一种由多种学科构成的组合学科，其构成学科主要有晶体学、无机化学、材料学等和有机化学等一系列学科，金属有机化学对于不对称有机合成学而言有着重要的基础性作用，被认为是现代的有机化学界研究的重中之重。

2 我国金属有机化学进展

2.1 主族元素金属有机化学

2.1.1 有机硅化学

现如今，有机硅化合物广受人们的青睐，究其主要原因有其种类多种多样，使用范围广。从20世纪50年代开始，林一和王葆仁等人合成对有机硅聚化合物和有机硅单体领域做了大量的工作，其主链是硅氧烷。后来，北京大学也对领域做了大量的研究工作。目前，有机硅工业体系已经在我国形成了，下列五个品种早已完成了其工业化进程，即为硅橡胶、硅凝胶、硅树脂、硅偶联剂和硅油等五大品种，此外，它们还对我国经济和国防建设起到了身份重要的作用。

2.1.2 有机硼化学

21世纪60年代末，我国科学院下面的上海有机化学研究中心和其他研究中心开展了紧密的合作，它们主要研究了硼氢化合物，这之中有B2H6、B3H9、B6H11和 B10H14等的合成方法，其实验水平已经接近空前的程度。时间进入60年代，人们开始关注有机硼在有机合成中的应用，这指的是硼氢化反应，硼氮六环、氮硼烷的合成，此外，还有硼烷的结构规则以及硼酸酯化学等。

2.2 过渡金属有机络合物化学

2.2.1 过渡金属络合物的合成、反应及结构

众所周知，积极研究过渡金属有机络合物的合成方法及相关物理化学性质具有重要的意义，它在进行金属一碳键研究的过程中具有基础性作用，此外还有利于金属有机化学的进一步发展。

2.2.2 络合催化和小分子活化

在此之前，由烯烃聚合而成的催化剂只能在d族过渡金属中得到一些应用，沈之荃及欧阳等人花费了大量的精力，并做了一些研究工作，得到了一种新的稀土催化剂。

3 我国金属有机化学进展方向

3.1 根据现有的金属有机化合物反应规律来研究新的合成反应

目前，像炔烃-αβ-不饱和羰基化合物之类的串联偶联反应等金属有机化学反应得到了较为细致的研究；此外还有双取代、三取代烯烃，共轭双烯等的立体选择性合成技术比较成熟；亚胺的烷基化反应和四异丙氧基钛促进的还原烯化反应也在现代工业中得到广泛使用。值得庆祝的是，我国独自研究了一种新型反应，即为炔烃-αβ-不饱和羰基化合物的串联偶联反应，这一反应给我们展现了一种较为先进的质解方法，可用于猝灭C-Pd键。

在我国技术有机化学研究中，亚胺的烷基化反应是一种快速发展的反应，而目前，这一反应已经出现了几个子系列。在亚胺的烷基化反应中存在亚胺经三甲基氯硅烷活化后和烯丙基锡的反应，当有锌粉或镁屑存在的情况下和烯丙基溴的Barbier型进行反应，以及和氟离子引起的亚胺和三甲基烯丙基硅烷的反应。

3.2 进一步研究金属有机化合物的反应规律

金属有机化合物的双等瓣置换和伴随加合的等瓣置换新模式和氧桥联二茚基稀土化合物的立体控制选择性合成是我国在研究金属有机化学程中得到的。这两个反应规律是一种研究程度较高的金属有机化合物的反应规律，它以研究单等瓣置换反应为基础，发现桥连双环戊二烯基双金属络负离子可以一起和两分子簇合物发生等瓣置换反应，最终获得一系列具有较新结构的桥连双环戊二烯基双原子簇化合物。因此，它对于现有反应规律做深入研究有很好地指导作用，此外，还对金属有机化学的研究工作具有至关重要的作用。

3.3 加快研究新的金属有机化合物反应机理

在刚发现的金属有机化合物基元反应之中二价钯在催化反应中卤离子的作用下和氟离子形成的三甲基烯丙基硅烷和亚胺的反应机理是技术比较成熟的，要知道，卤离子在质解反应中具有十分重要的作用；氟离子在该反应中只起催化作用，氟离子没有可能完全产生其催化作用。所以，对于新的金属有机化合物反应机理所做的的进一步探究同样具有非常重要研究价值。

4 结语

最近几年，金属有机化学这一前沿学科有了飞速发展，其中它的发展打破了传统的无机化学和有机化学的界限，同时又和合成化学、理论化学、结构化学、催化、高分子科学、生物无机化学等交织在一起，从而成为近代学科前沿领域之一。金属有机化学的探究对我国的科技发展有着非常重要意义，其中在农业、医药、轻工业等广阔领域有着非常宽广的前景。所以深入探究金属有机化合物的性能和结构的关系，不仅能够为结构化学、有机化学做出贡献，还对了解有机锡化合物的催化性能、生理活性和热稳定性等都有非常重要意义，并对寻找新材料、新药物有非常重要的应用价值。

参考文献

[1] 唐晋.我国金属有机化学的研究已进入世界前沿[J].化学进展，2006（11）.

[2] 李东.金属有机化学研究方向及进展[J].化学科技导报，2005（6）.

有机化学的反应篇9

2010年10月6日，瑞典皇家学院宣布将诺贝尔化学奖授予美国科学家理查德-赫克、日本科学家根岸英一和铃木章，以表彰他们开发有效的连接碳原子以构建复杂分子的方法――钯催化交叉偶联反应。

一、钯催化交叉偶联反应的相关背景

1.交叉偶联反应

偶联反应，从广义上讲，就是由两个有机分子进行某种化学反应而生成一个新有机分子的过程。狭义的偶联反应是涉及有机金属催化剂的碳-碳键生成的反应，根据类型的不同，又可分为自身偶联反应和交叉偶联。交叉偶联反应是一个有机分子与另一有机分子发生的不对称偶联反应。

2.碳碳键形成的重要性

新碳-碳键的形成在有机化学中是极其重要的。人们了解了天然有机物质的结构和性能，并根据有机物质的结构，通过碳原子组装成链，建立有机分子，最终实现天然有机物质的人工合成。目前为止，人类已经利用有机合成化学手段创造出几千万种物质，且越来越多的有机物质已经广泛应用到制药、建材、食品、纺织等人类生活领域，我们的生活也几乎离不开有机物了。合成药物、塑料等有机物质时，需要用小的有机分子将碳原子连接在一起构建新的复杂大分子，因而有机合成中高效的连接碳-碳键的方法是有机合成化学中的重要工具。从以往该领域诺贝尔化学奖的授予情况也可以看出合成新碳-碳键的重要性：1912年维克多・格林尼亚因发明格林尼亚试剂――有机镁试剂获奖，1950年迪尔斯和阿尔德因发明双烯反应迪尔斯-阿尔德反应获奖，1979年维蒂希与布朗因发明维蒂希反应共同获奖，2005年伊夫・肖万、罗伯特・格拉布、理查德・施罗克因在有机化学的烯烃复分解反应研究方面作了突出贡献获奖。

3.早期研究

碳原子化学性质不活泼，碳原子之间不愿相互结合，因而涉及到两个碳原子之间的化学反应，条件要求便会比较苛刻。早在一百多年前，科学家们就已经开始在思考这个问题了。1901年法国化学家维克多・格林尼亚发现金属镁与卤代烃在醚溶液中反应生成一类高活性有机金属镁化合物，即以他的名字命名的“格式试剂”（通式RMgX，R代表烃基，X代表卤素)，利用镁原子强行塞给碳原子两个电子，使碳原子变得活跃，可以和许多亲电试剂反应构建碳-碳键。这项非常重要的成果，使格林尼亚获得了1912年的诺贝尔化学奖。然而，由于格式试剂反应活性太高，使这种方法在合成结构复杂的大分子时具有很大局限：人们不能控制活跃的碳原子的行为，反应往往产生大量的副产物，大大降低了反应的效率；另一方面，格林尼亚反应一般难以用来合成两个不饱和碳之间的碳-碳键，如芳基与烯基之间的碳-碳键。

4.有机合成中的钯催化交叉偶联反应

随着时展，合成有机化学的研究愈加深入，20世纪后半期，科学家们发现了大量通过过渡金属催化来创造新有机分子的反应，促使有机合成化学快速发展。特别是赫克、根岸英一和铃木章发现的钯催化交叉偶联反应，为化学家们提供了一个更为精确有效的工具。

三位科学家发现的钯催化交叉偶联反应中都使用了金属钯作为反应的催化剂，当碳原子与钯原子连在一起时，钯原子唤醒了“懒惰”的碳原子，但又不至于使它太活泼，于是形成温和的碳-钯键，在反应过程中，钯原子又可以把别的碳原子吸引过来，形成另一个金属-碳键，此时两个碳原子都连接在钯原子上，它们的距离足够接近而发生反应，生成新的碳-碳单键。

以下两个反应式代表了典型的两类钯催化交叉偶联反应。

上述两个反应的催化剂都是零价的金属钯，都使用卤代烃RX（或卤代烃的类似物）作为亲电偶联试剂。区别在于两个反应所选用的亲核偶联试剂，在反应（1）中，选用的是烯烃，反应（2）中则是一种有机金属化合物RM（M为Zn，B，Al或Sn）。我们所熟知的赫克反应属于反应（1）这一类的交叉偶联反应，根岸反应和铃木反应属于反应（2）这一类。由于反应底物不同，三个反应的应用范围和适用途径也各不相同，下面对三位科学家在钯催化交叉偶联反应领域作出的主要贡献进行简单的介绍。

二、三位科学家的主要贡献

1.赫克在钯催化交叉偶联反应领域的开拓性工作

赫克反应的发展过程可以追溯到20世纪60年代末。1968年赫克发现在室温条件下甲基钯卤化物或苯基钯卤化物（RPdX；R=Me，Ph；X=卤素）能够与烯烃发生加成反应，加成得到的产物通过β-氢消除最终得到丙烯或苯乙烯。该反应在有机合成领域取得了突破性进展，实现了烯烃的芳基化和烷基化，制备反应见方程（3）。

在赫克早期的研究中，有机钯化合物RPdX是由有机金属汞化合物RHgX和二价钯盐反应生成，但大量有机金属试剂的使用限制了此类反应的广泛应用。

赫克反应是最早发现的钯催化交叉偶联反应，实际上，除了赫克教授以外，日本的有机化学家沟吕木勉等人于1971年发现零价钯或者二价钯可以催化碘苯与乙烯基化合物之间的偶联反应，也为钯催化偶联反应的发现和进一步优化作出了很大贡献，因此赫克反应有时也称为沟吕木-赫克反应。遗憾的是，沟吕木勉因患胰腺癌在1980年就英年早逝，未能看到这一“非常完美的结局”。

2.根岸英一发展了更加温和的钯催化交叉偶联反应

在有机合成过程中，科学家们将碳原子连接在一起首选的方法就是把作为连接点的两个碳原子活化。继格氏试剂发现之后，科学家们在格林尼亚研究的基础上，做了大量的铁、钴、镍、铜等过渡金属催化格氏试剂与有机卤化物的交叉偶联反应的研究工作。至1975年，Murahashi将该类反应的催化剂拓展至金属钯。这个时期，也有的研究者尝试着将高活性的有机金属化合物中的金属换成锂（格氏试剂为有机镁化合物）。但不论格氏试剂还是有机锂化合物，它们都比较活泼，与一般官能团都能反应，化学选择性较低。因此，交叉偶联反应中使用这些试剂来进行合成都不是最理想的。

同一时期，根岸英一开始了一系列的研究，力求寻找一种有机金属化合物，使其在钯催化下与有机卤化物交叉偶联反应时具有更高化学选择性。他先后尝试应用锆、铝、硼、锡、锌等多种金属来制备有机金属化合物，1976年，他报道了在零价镍、钯配合物催化下，铝有机化合物与卤代烃能发生偶联反应。之后，又陆续报道了镍、钯配合物催化锌、锆等有机化合物与卤代烃之间的偶联反应。其中有机锌化合物作为亲核偶联试剂能比其它的有机金属化合物获得更高的产率，且反应条件较温和，化学选择性较高。与格氏试剂或者有机锂化合物相比，使用这种有机锌试剂时，允许反应底物的多种官能团存在不受影响。后来这类锌、铝、锆等有机金属化合物与卤代烃之间的钯催化偶联反应成为另一种合成碳-碳单键的重要反应，人们称它为“根岸英一反应”，反应通式如下：

后来，根岸英一和其他的一些研究者又做了许多对根岸英一反应的改进和优化工作。这类反应不断发展成熟，在目前天然产物的全合成中得到广泛的应用。

3.铃木章的进一步发现

在1978年，根岸英一在研究钯催化偶联反应时就已经提到过，炔基硼化合物与有机卤化物在钯催化的情况下可以发生偶联，由于不能高效地得到偶联产物，他没有进行更加深入的研究。1979年日本北海道大学的铃木章教授与他的同伴在两篇文章中报道，有机硼化合物在碱性条件下可以和乙烯基化合物或者芳基卤化物发生钯催化偶联反应，如方程（6）。反应中加入了一定量的碱，通过碱与硼的配位，有机硼试剂被活化，反应在温和的条件下就可以顺利进行。

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随着研究的深入，该反应的底物逐渐扩展到烷基卤化物。该反应在较弱的碱性条件下就可以实现，具有广谱的官能团兼容性以及高的化学选择性，且通常情况下有机硼化合物稳定、无毒，因此，广泛地应用于制药工业。

三、钯催化偶联反应的应用

1.用于天然产物的合成研究

天然产物和生命活性物质有着和自然界一样复杂的组成和结构，而钯催化交叉偶联反应作为科学家们手中最高效和精确的合成工具，就像强力电焊机一样，让科学家们可以随心所欲地复制和创造复杂有机分子。目前为止，已经有百余种天然产物和生命活性物质的合成过程中运用到赫克反应，根岸反应和铃木反应也同样有着较高频率的使用。

红豆杉属植物中的一种复杂次生代谢产物――紫杉醇，是世界上应用最广泛的抗癌药物，最初从紫杉树皮中提取得到。1995年，有研究者发表了对紫杉醇的全合成，其中分子内八元环的形成是整个合成中最关键也是最困难的步骤，通过赫克反应，他精确地完成了该步骤。

Pumiliotoxin A是一种能影响神经系统的有毒生物碱，由毒蛙的皮肤分泌产生。Pumiliotoxin A的全合成中一个关键步骤就用到了根岸偶联反应反应中的偶联试剂选用的是一种含有β-H的烷基锌化合物。

最令人惊叹的例子就是海葵毒素的合成。海葵毒素是一种从海洋生物中分离出来的毒性物质，近些年的研究显示，它有一定的药用价值。海葵毒素分子极其庞大，堪称有机化学界的“恐龙”，由129个碳原子，223个氢原子，3个氮原子和54个氧原子组成哈佛大学Kishi教授领导的研究小组经过8年努力，于1989年完成了海葵毒素的全合成，5年后，科学家们又对其合成方法进行了优化改进，大大提高了产率，改进步骤中就用到了铃木反应。

2.用于制药工业

据不完全统计，目前超过25%的制药业化学合成都涉及到钯催化交叉偶联反应。赫克反应已经用于抗炎药萘普生和哮喘药孟鲁司特等的大规模生产；根岸反应用于β-胡萝卜素的合成，大大缩短了反应步骤，提高了反应效率；在结构高度复杂的抗生素――万古霉素的合成中，铃木反应发挥了重要的作用。

Archazolids是一个含有8个手性中心的大环内酯，具有明显的抑制癌细胞生长的活性。Menche等人第一次完成了Archazolids A的全合成。他们在温和的条件下，运用了赫克反应较高立体选择性地实现了双烯的偶联。

一种海洋生物提取物hennoxazole A具有抗病毒的效用，箭头所示位置是利用根岸反应将两个碳原子相连接的。

从粘细菌中分离得到的埃皮霉素（Epothilone）是一类十六元环的大环内酯类药物，它对乳腺癌和卵巢癌等八种恶性肿瘤都有很好的疗效。相对抗癌明星紫杉醇，其抗肿瘤活性更好、水溶性更高、结构更简单和毒副作用更低，在一系列皮埃霉素化合物的合成中，铃木反应均占有重要的地位。是Epothilone的一条合成路径，其中间体化合物C的合成中，应用到了铃木偶联反应。

3.用于新型材料合成

随着钯催化偶联反应的进一步发展和成熟，材料化学领域也开始应用这一精准的合成工具来合成一些结构和组成更加复杂的新型材料。现如今，这一工具的应用与日俱增，已经收获累累硕果。大量的文献报道了使用钯催化偶联反应合成高分子聚合物、功能性复杂分子。有机发光二极管OLED，具备轻薄、省电、构造简单、成本低、可视角度大等优良特性，在新型超薄优质显示屏的开发上极具应用潜力，被视为21世纪最有前途的产品之一。其发光层中的有机材料是决定OLED元件光电特性表现的关键因素，而寻找更优质的有机材料也常常会用到钯催化交叉偶联反应。

四、展望

经过近40年的发展，钯催化交叉偶联反应在大批科学家共同的努力下取得了巨大成就，为合成天然产物、复杂药物分子、聚合物、功能材料、生命活性化合物等提供了高效、精致的工具，成为支撑制药、材料化学、电子工业等现代工业文明的巨大力量，“钯催化交叉偶联反应”的发现获得诺贝尔化学奖也可谓是实至名归。然而，对于这类反应的改进及思考从未停止，如何优化条件使产生的副反应和副产物尽可能的少，怎样的反应条件才能实现环境友好，怎样才能把反应的成本降到最低，怎样才能将更多的反应从实验室走向化工厂……这些都是科学家们还在继续努力探索的问题。钯催化偶联反应还将继续影响着我们的生活，促进整个社会的进步和发展，也一定会有更加辉煌的前景。

参考文献：

[1]Scientific Background on the Nobel Prize in Chemistry，2010．

[2]胡跃飞，林国强．现代有机反应：金属催化反应[P]．北京：化学工业出版社，2008．

有机化学的反应篇10

有机化学是高等教育中非常重要的一门专业基础课[1]，是化学、化工、药学[2-4]、医学、食品[5]等众多专业的专业基础课，涉及的专业面和学生面都很广。如何上好有机化学课，如何在有限的时间内提高学生的有机化学素养是有机化学教师面临的一个重要问题。有机化学是一门博大精深的课程，涉及众多有机化合物的性质和大量的有机反应，并且有机反应的变化非常丰富、应用及其灵活。在有限的课程时间内，如何通过学习有机化学这门课程使学生具有较好的有机化学的思维和素养，对有机化学教师而言是极具挑战的。通过多年的有机化学教学实践，笔者认为在有机化学课程中必须抓住主线，利用有机反应中的电子理论[6,7]把众多复杂的有机反应进行整合，如亲电加成、亲电取代、亲核取代、亲核加成等。反复利用电子理论对这些反应进行系统的讲解，使学生在本质上理解反应的为什么发生、如何发生及其反应结果。同时在课堂教学中引入相关化学史的知识提高学生的学习兴趣和他们的全面素质，以及在课程中加强安全意识的教育都不容忽视。

1在有机反应中引入电子理论进行教学

在讲解有机反应过程和反应活性等知识内容时，引入电子理论教学，引入较为合理的逻辑概念，有利于学生对有机反应本质的理解和反应活性之间的差别。有机电子理论是用正负电荷吸引的性质，来说明化学反应的发生方式，即发生的位置和顺序，发生的难易程度。因此，它把分子中电子携带的电荷分布情况，也就是以电子密度作为基础概念来思考化学反应。电子密度的大小、增量已被量子中的理论计算和物理测定所证实，并获得化学界的承认。化学家中把这种电子密度当做类推的基本概念，广泛用于说明和理解各种化学现象。电子理论认为，分子中，电子(携带负电荷聚集的位置，即电子密度大的位置)，容易与携带正电荷的试剂(亲电试剂具有吸引电子的性质)发生化学反应。反之，电子密度小的位置容易与携带负电荷的试剂(亲核试剂，具有排斥电子性质的一方)发生化学反应。利用电子理论能够轻而易举的解释有机反应中的离子型反应，而我们大学有机化学的教学当中，大部分反应是离子型反应，如亲电加成反应、亲核取代反应、亲电取代反应、亲核加成反应等。当然电子理论的理解有一个过程，学生在刚开始接触的时候很难理解电子密度的概念。在教学过程中需要逐步为学生打下一定的物理基础，如电子-电子云-电子密度等概念，使学生能够从微观的角度、物理的角度去理解有机分子、有机原子，同时强化电负性、诱导效应、立体效应、共轭效应等概念，让学生从高中学习化学的思维中转变过来，使用一种全新的有机化学微观思维方式来理解反应为什么发生、为什么在这个位点最容易发生、反应活性变化等现象。从而从本质上理解反应，在以后的学习和工作中能够举一反山，真正达到学习有机化学的目的。

2在课堂中引入化学史教学

在有机化学中有大量的人名反应，每个重要反应的发现过程都是一个传奇，里面闪耀着人性的光辉，科学家对真理的孜孜不倦的追求。比如第一堂绪论课中讲解有机化学的发展史，介绍维勒伟大的工作-尿素的人工合成，以及维勒和伯者里之间的故事，他们的书信往来-关于尿素人工合成的探讨，展现了维勒治学严谨、坚持科学真理的品质。在讲解卤代烃这一章时，一定会介绍格式试剂，介绍法国化学家格利雅的生平，向学生介绍他突然发奋图强，并在几年后在科学界做出了巨大的贡献，因此一个人无论什么时候努力都不晚。鼓励学生，特别是高考发挥失常的学生，一定要振作，调整心态，大学不是人生的结束，而是人生的开始，只要在大学期间认真为了自己的理想，不断努力，一定会取得很好的成绩。在学习芳烃这一章节中，讲解F-K反应时，引入法国化学家傅里德里和美国化学家克拉夫次之间国际合作研究以及科研工作无穷的魅力，激发学生对科学的热爱，对真理的崇敬和追求。在讲解硝基化合物这一章节时，可介绍诺贝尔的事迹，他那种无畏的追求真理的精神和崇高的人格。总之，在有机化学各个章节中，传插介绍有机化学史的内容有助于提高学生的综合素质，鼓励、激发学生对科学知识的学习热情，对真理的追求，学习化学家们各方面的优秀品质。

3在课堂中引入安全概念

很多有机化合物性质活泼，在处理它们的时候需要特别注意。安全在有机化学课堂中非常重要。很多学生听说有机化学具有一定的危险性，但是理解的不深刻。对于学完一门有机化学课程的学生来说，他必须建立一定的安全意识，知道它们的危险性并能够正确的处理，这是有机化学素质的一个重要表现。因此，笔者认为有机化学教师在有机化学课程上，要不失时机地介绍化合物安全性方面的知识，使学生能够建立安全意识，也有助于他们以后走上工作岗位之后能够正确合理的处理一些突况。比如，在讲解正丁基和叔丁基的性质不同时，可介绍两种化合物，正丁基锂(n-BuLi)和叔丁基锂(t-BuLi)，介绍它们的性质差别，正丁基锂很活泼，不能接触空气，需要惰性气体保存，在使用的时候也有特殊的要求；但是叔丁基锂更加活泼，它遇到空气直接燃烧，处理时要非常小心。在讲解醇时，醇能够与金属钠发生反应生成氢气，反应温和，但金属钠与水的反应非常剧烈，因此可以提问，如果实验室当中有过量的金属钠需要处理，我们该怎么办？可以用水处理吗？可以倒入垃圾桶吗？该怎么办呢？最后给出合理的方案，可以在空旷的水泥地上，让金属钠与过量乙醇发生反应，反应温和。大多数有机化合物容易燃烧，易燃易爆，因此要避免火源，在学生的头脑中不断的灌输这样的理念。

4板书与计算机教学相结合

使用计算机(ppt)进行教学的时候，信息量大，对教师来说比较方便，但是也存在一定弊端。比如反应方程式放的太快，并不适合有机反应方程的学习，以及有机化学机理的讲解，反应过程的讲解。在我们有机化学教学实践中发现对反应过程、反应机理的讲解还是使用传统的板书教学较为合适，板书教学灵活，细致，可以把教师需要讲解给学生的每一个细节步骤都表现出来，板书的过程就是教师教学的思路过程，速度相对缓慢，学生通过看教师板书，记笔记等方式跟上老师的思路和教师步骤，相对而言更容易掌握复杂的化学过程和反应机理，教学效果较好。

5结束语

在有机化学课程上，通过这样的课程设计和教学方法改革，学生通过理解而不是死记硬背掌握众多的有机反应，从本质上理解反应，从而在以后的学习工作中能够举一反三，达到真正学习的目的。同时化学史有助于提高学生的学习兴趣，并从化学家们的身上学到更多宝贵的品质，引导他们去阅读更多化学家的传记，拓展学习内容，提高综合素质。安全意识教育在有机化学中非常重要，在有机化学课程中不可忽视。

参考文献

[1]黄冠，郭勇安，周红，等．有机化学教学与实践改革的思考[J]．化工高等教育，2007，5：14-17．

[2]袁霖，张敏，袁先友，等．制药工程专业有机化学教学改革探索[J]．广州化工，2011，39(6)：163-166．

[3]方方，吴培云，朱业宝，等．药用有机化学本科教学实践与教学体会[J]．广州化工，2010，38(4)：230-232．

[4]郝文博，景德生，车文实．制药专业有机化学教学的研究与实践[J]．大学化学，2012，7(6)：21-33．

[5]王峰．食品专业有机化学教学中案例运用[J]．广东化工，2013，40(21)：168-169．

有机化学的反应篇11

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）06-0192-02

在大学有机化学的教学中，有机化学反应机理的内容繁杂、抽象、易懂难记，更难以应用，因此往往成为学生在学习过程中的主要难点[1]。为了使学生能够真正理解各类有机反应发生的原因、反应历程及相关规律，笔者在教学实践中一直在努力寻找一种行之有效的教学方法，帮助学生更好地掌握有机化学反应机理。通过长时间的教学实践，笔者发现，学生能够很好地理解元素电负性的意义，并以它作为一种有力的工具灵活地运用这一概念去进一步学习和理解有机化学的其他理论知识，在学习中往往能够取得较好的学习效果。

电负性概念最早由Pauling（鲍林）在1930年提出，定义为“分子中原子将电子吸引向它自身的能力”[2]。在随后的几十年里，化学家对电负性的研究经久不衰，至今已提出几十种电负性标度[3-7]。在基础有机化学的教学中，对有机物分子中原子及基团电负性的讨论贯穿于整个教学过程的始终。下面笔者将结合自身的教学实践，对电负性在大学基础有机化学教学中的重要性进行探讨，并提出自身在教学过程中的一些体会，希望与同行进行交流。

一、电负性是学生建立有机化学思维方法的基础

学生在大学阶段学习有机化学时，会明显感到与中学化学的学习存在比较大的区别，中学有机化学教材的编写基本上沿用的是实验感知式和事实陈述式的叙事方法，主要是基于表象和经验的归纳与概括，鲜有对结构与性质关系的深入探究[8]，因此很多学生会沿用这种思维习惯，认为大学有机化学的学习主要也是靠对各类有机物化学性质及其反应式的死记硬背。在这种情况下，应从开始学习有机化学时就要向学生强化“结构决定性质，性质反映结构”这一思想。为了使学生不会对结构与机理问题产生畏难心理，在学习本课程的最初阶段，从一个学生并不陌生并且容易理解的角度开始分析有机化学问题是非常重要的。元素的电负性正是学生开始试着去分析有机化学问题的一个合适的开端。在介绍电负性这个概念时，笔者会向学生强调，电负性的本质是原子核对核外电子的吸引能力（主要是价电子）。对于学生来说，以学生已有的物理与化学的知识储备，对这个概念的理解并不困难。以此为出发点，学生会继续学习共价键的极性、分子的极性、共价键的断裂方式、有机化学反应类型等内容。在这一过程中，教师实际上在潜移默化地训练学生运用有机结构理论去分析有机化学问题，这为学生接下来的学习奠定了基础。

二、电负性是学生理解有机化学规律的突破口

电负性作为一个基础性的概念，贯穿于有机化学教学的整个过程。教师从这一概念出发，层层推进，由浅入深地向学生介绍取代基的电子效应、有机化合物的酸碱性、亲核取代反应机理、亲核加成反应机理等重要内容。在教学过程中，每次运用这一概念时，笔者总会先向学生提问：“电负性的本质是什么？”从教学效果来看，运用电负性的概念的确能够帮助学生更好地理解有机化学理论中的其他概念与规律。

在学生学习有机化学反应机理时，经常会有学生提出这样的疑问：“为什么进攻试剂进攻的是底物的这个位置，而不是其他的位置？为什么是这个键断开，而不是那个键断开？”如果在课堂教学中，没有及时地将学生的种种疑问解释清楚，学生会不愿意继续学习，直接影响学习效果。所以在讲授有机化学反应机理时，笔者会和学生一起思考、分析这样的问题，在学生接受了反应的原因后，再继续学习下面的内容。例如，在讲授“亲核取代反应机理”时，笔者会先对卤代烷发生亲核取代反应的原因进行分析。在卤代烷分子中，由于卤原子的电负性比碳原子大，所以碳卤键的共用电子偏向于卤原子，使α-C带有部分正电荷，容易受到具有给电子能力的亲核试剂的进攻，从而导致碳卤键发生异裂，卤原子带着一对电子，以卤负离子的形式离开。因此，该反应是一个受到亲核试剂进攻，导致旧键断裂，底物中的卤素原子最终被亲核性基团所取代的反应，这也是这一反应类型名称的由来。到这里，学生已经能够理解卤代烷进行亲核取代反应的原因了，教师将继续介绍亲核取代反应具体的两种反应历程及相关规律。

此外，在不同版本的有机化学教材中，对内容的组织不尽相同。有的教材将反应机理从具体的化合物类型中分离出来，集中讨论。但笔者认为，这么做可能会导致学生在阅读或听课时，引起一些不必要的疑问。以“亲核取代反应机理”为例，如果将该机理放在卤代烷这部分讲授，那么教师会在讲授亲核取代反应机理前，先对卤代烷的结构特点进行详细的分析，在此基础上，再学习亲核取代反应，学生会有较强的代入感，不会觉得内容突兀，也比较容易接受；反之，脱离具体类型的化合物，仅就反应机理进行先行学习，学生会觉得抽象，不容易理解。但在继续学习醇和醚等内容时，还会接触到这一反应类型，这时教师就要有意识地引导学生打破依据官能团对化合物分类的习惯性思维方式，指出这些化合物在进行相关反应时，在反应本质上的一致性，使学生做到对知识点的融会贯通，这是学习有机化学反应基本理论过程中非常重要的一个思考方式的转变过程。

三、结语

综上说述，利用元素的电负性这一基本概念，既可以在学生初学有机化学时引导学生从结构的角度分析有机化学问题；又能够在学生学习其他有机化学重要概念和规律时，成为分析与解决问题的突破口。像元素电负性这样的重要概念，在有机化学中还有很多，比如极化、电子效应、空间位阻效应等，对这些概念的深刻理解对于学生建立有机化学的思维方式，掌握有机化学的学习方法，具有重要的意义。因此，在教学过程中，教师应充分重视这些基本概念，使其成为学生学习有机化学的“金钥匙”，获得理想的教学效果。

参考文献：

[1][美]韦德.有机化学[M].第5版.万有志，译.北京工业出版社，2005：175-223.

[2]Pauling L. The nature of the chemical bond IV. The energy of single bonds and the relative eletronegativity of atoms[J]. Journal of the American Society，1932，（54）：3570-3582.

[3]Sanderson R. T. Principles of electronegativity Part I. General nature[J]. Journal of Chemical Education，1988，（65）：112-118.

[4]Sanderson R. T. Principles of electronegativity Part II. Applications[J]. Journal of Chemical Education，1988，（65）：227-231.

[5]Bratsch S G. Electronegativity equalization with Pauling units[J]. Journal of Chemical Education，1984，（61）：588-589.

有机化学的反应篇12

一、引言

随着社会的发展与进步，人类面临巨大的环境问题，可持续发展非常重要。绿色化学的观念符合人类可持续发展的要求，近十年来发展迅速。绿色化学涉及有机合成、工业催化、分析化学、生物化学等领域与学科，其中有机合成对于人类具有不可估量的意义。从早期的有机试剂、药物、塑料到近代的维生素、激素、色素、抗生素、高分子材料以及各种具有特殊性能的现代材料都是有机合成的产物，当今国计民生的各个方面都离不开有机合成产品。在有机合成中应用绿色化学的思想，能够节约资源并防止环境污染，从根本上改变传统的有机合成理念。

二、有机合成教学现状

我国大学教育不断发展，各高等院校化学系专业划分得更细，培养人才的综合素质更高。高等院校的有机合成课程是化学、生物、药学等专业的专业必修课之一，是最能体现绿色化学思想的一门课程。1998年中国科技大学首先把绿色化学单独作为一门课程[1]，现在开设绿色化学课程的高校越来越多，但是作为绿色化学课程最重要组成部分的绿色有机合成化学的教学发展缓慢。目前大多高等院校使用的教材没有根本性的改革，依然使用在传统教材基础上改版的教材，缺少绿色化学的思想。现行各种教材反映的内容只是从有机合成的合理性、简便性方面考虑，并没有注意反应的原料、催化剂、溶剂和最终产品是否无毒无害，反应过程中的废弃物是否尽可能少等绿色化学原则。Anastas等[2]提出12条关于绿色化学的原则，用来评价实验过程、生产过程、最终产物是否绿色，其中最基本的原则就是原子经济性原则；采用无公害的原料；无公害的反应条件；终产物环境友好。绿色化的有机合成化学教学正是我国教育发展最需要的教学，在教学中贯穿绿色化学的思想，让每个学生都有绿色化学与可持续发展的概念。绿色化学新技术在教学中的应用，能培养适合我国发展现状的绿色化学工作者，并为以后我国的可持续发展输送高素质的人才。

三、有机合成绿色化教学的策略

（一）贯穿原子经济性原则

在有机合成课程课堂教学过程中，会讲到许多基本有机反应，这时就应该培养学生绿色化学的思想，首先要在基本的合成反应中体现原子经济性原则。原子经济性就是反应分子中的原子全部进入最终产品，没有任何副产物[3]。原子经济性与有机合成反应产率不同，产率是目标反应产物的生成量和原料中某一组分加入量的比值。当原料和产物由几个组分组成时，某一产品的产率再高，它仍存在其它副产品，没有达到废物“零排放”的要求。例如，Wittig反应产率较高，一般可达80%以上，但Wittig试剂的较少部分被利用到产物中，其余都成为副产物。所以，Wittig反应的原子利用率低，原子经济性很差。可见，应使用产率和原子经济性两个概念作为评估标准，才能实现更“绿色化”，更有效的化学合成反应。

有机反应中最常见的主要包括4类：重排反应，取代反应、消除反应和加成反应等，重排反应和加成反应基本属于原子经济反应，而有些反应，如取代反应和消除反应的原子经济性则不一定高，另外，成键周环反应，如Diels-Alder反应，[2+2]、[3+2]环加成反应属于原子经济性的，而氧化-还原反应类型很多，不能用“原子经济性”来衡量，只是化学氧化还原反应一般有毒，而电氧化-还原反应对环境更友好。除了对这些学过的反应进行归纳总结外，还可向同学们介绍一些绿色新反应，如：Ene反应（双烯合成）类似Diels-Alder反应，反应通式为：

X=Y=C=C，C=O，C=S，N=O，N=N等。

金属复分解反应（RCM 反应）是一种过渡金属催化反应，反应通式为：

R=芳香基、烷基、芳香杂环；

R1=H，COOR，烷基

X=O，NCOOR，NTs，NSO2PH

DO（DEt）2，SO2PH，SO3PH，SOPH

EWG=吸电子基，如-COR，-CHO，-CN，-COOR

以上的各反应都是绿色化学的基本反应，在讲课的过程中就应该贯穿绿色化学的基本思想，让学生在对比中明白绿色化学的概念，让学生在今后的工作学习中都有绿色化学的概念，在合成某些产品时尽量用原子经济性来衡量整个反应过程。

（二）原料与产物无公害

1.尽量用无毒无害的原料

绿色化学基本原则中包括原料无公害，在设计有机合成实验时就应该寻找安全有效的反应原料，进而得到功效卓著而无毒无害的产品。例如：合成聚氨酯时，传统的方法一般要采用光气作为原料，而光气是可致命的剧毒气体。新的绿色化学合成方法则完全不使用光气，不仅消除了剧毒原料光气的使用，并且反应产生的副产物是水，对环境无污染，同时解决了两方面的问题，整个聚氨酯合成的实验更加接近绿色化学。

如：亚氨基二乙酸二钠的合成也可以改变原料，避免使用甲醛、氢氰酸紫等剧毒原料。

NH3+2HCHO+2HCN NCCH2NHCH2CN

由以上反应方程式可以看出，传统方法合成亚氨基二乙酸二钠的步骤要繁琐，要用到HCHO、HCN剧毒物质，还要用到NH3，并且产物不能转化完全，对环境的污染较大。新的合成方法简单，只需要在铜催化剂的条件下就能直接合成出亚氨基二乙酸二钠，副产物是H2，对环境的污染也较小。在讲课过程中可以将多种有机合成方法进行对比分析，找出最符合绿色化学标准的合成原料与产物，让学生充分的理解绿色化学的基本原则。在学生动手实践的过程中，要应用最绿色的有机合成方法，降低实验室对环境的污染与对学生身体的危害。

2.利用可再生资源为原料

在实验室教学过程中，利用可再生的原料可以减少对环境的污染并符合经济与环境的可持续发展。例如：用氧化法合成己二酸（ADA），传统方法合成已二酸的实验通常用致癌物质苯或苯酚作原料，在原料上就不符合绿色化学的标准，对学生的身体健康有一定的危害。新的合成工艺可以直接用葡萄糖合成出，并且葡萄糖能够通过植物的光合作用直接得到，使原料的成本降低，并且合成的工艺简化对环境污染减少。这种符合绿色化学标准的新合成方法可以应用在有机化学实验教学中。

3.设计更安全的产品

有机合成实验的设计阶段就应该考虑合成出产物是否有毒，尽量通过通过改变和修饰有毒物质的结构，消除其“致毒反应”[4]。例如：联苯胺是很好的染料中间体，但具有极强的致癌作用，可以对其分子结构加以改造，变为二乙基联苯胺，既保持了染料的功能，又消除了致癌性。

在设计具有特定功能的化学产品时，还应考虑它能否降解，要使其降解，也可通过在分子结构中入特殊功能团来促使其降解。通过水解或者光解使大分子结构变成可以生物降解的基团。

（三）研究安全有效的反应条件

在有机合成的基本反应中，除了考虑反应原料及产物的绿色化外，还要注意反应过程中所用的催化剂和溶剂的绿色化。通过催化剂与溶剂的改变，改善整个反应条件，使整个合成反应安全有效。

1.寻找安全有效的催化剂

在常见的有机合成反应中所用的催化剂大多为硫酸、三氯化铝，三氟化石朋等酸性催化剂，这类酸催化反应都是在均相条件下进行，对设备腐蚀作用大，并且容易形成酸雾、废酸液污染环境，危害人体健康。目前解决的方法是使酸催化剂负载化或均相催化剂的多相化。在工业中可以采用的方法是用固体酸如酸性白土、混合氯化物、分子筛等代替液体酸，尽量减少酸雾的形成，并且通过一定的方法对固体酸回收，用该催化剂取代传统的三氯化铝，催化剂用量降为原来的1/10，废弃物氯化氢的排放量减少了3/4，而产率增大到了70%。

2.寻找安全有效的反应介质

传统的反应介质大都是有毒的有机溶剂二氯甲烷，乙腈，甲醇等不仅危害人体健康，而且对环境污染严重。超临界流体（SCF）特别是超临界二氧化碳（scCO2），超临界（SCW，scCO2）以及水作溶剂；符合绿色化学的要求，有不少反应已大量使用此介质，Pinacol（频那醇）零排反应原在液相中需要强酸作催化剂，而且催化剂的寿命较短，反应速度和选择性很低，现在此条件下超临界水中不加任何催化剂下反应，速度比蒸馏条件下快100倍。Cannizzaro反应在传统的工业生产反应条件中需使用大量的碱作催化剂，后处理步骤多，且产物纯度较差。

四、结论

总之，有机合成教学的绿色化很重要，能大量的减少实验原料、催化剂、反应条件、产物对环境的污染，但是并不是所有的有机合成反应都能改进为符合绿色化学的要求。在教学过程中最重要的是要把绿色化学的思想和理念灌输给学生，让学生在课程结束后分析有机合成反应时，有意识地、尽可能地体现绿色化，还可以运用绿色化学原理设计绿色化学产品，从而为人类服务。

参考文献：

[1] 陈大勇，陈平.己二酸制备方法的绿色评价及绿色合成初探[J].化学工业与工程技术， 2009， 30（1）：24-26.