環化反應

有機化合物分子中形成的碳環反應

環化反應(Cyclization reaction)是指在有機化合物分子中形成新的碳環或雜環的反應,也稱閉環或成環縮合。在形成碳環時,是以形成碳—碳鍵來完成環合反應的;在形成含有雜原子的環狀結構時,它可以是以形成碳—碳鍵的方式來完成環合反應,也可以是以形成碳—雜原子鍵(C-N、C-O、C-S鍵等)來完成環合反應,有時也可以是在兩個雜原子之間成鍵(N-N、N-S鍵等)來完成環合反應。

詳細信息


合成五元環

合成環戊酮
較好的方法是先經過D-A反應生成環己烯,然後在乙酸鈷催化下用氧氣氧化,生成己二酸,在DMSO中用強鹼氫化鈉催化酯縮合再經一步水解,加熱脫羧,得到環己酮
合成吲哚
原料:對甲氧基苯胺,1.亞硝酸鈉,鹽酸 2.乙醯異丙酸乙酯,KOH-EtOH 3.HCl,EtOH,加熱水解生成3-甲基-5-甲氧基-吲哚
合成異惡唑
1.苯甲醛肟與苯乙烯在三乙胺,次氯酸鈉DCM中反應,生成2,4-二苯基異惡唑
2.硝基乙烷與乙酸乙烯酯在異氰酸苯酯,三乙胺,苯迴流的條件下生成2-乙醯基-4-甲基-異惡唑

合成五元碳環

合成環己酮
1.對甲氧基苯乙醯氯,乙烯三氯化鋁,DCM的作用下生成3,4-對甲氧基苯並環己酮
2.2-甲基-1,3,-環己二酮與3-丁烯-2酮在四氫吡咯作用下生成5-甲基雙環【4,4,0】-1-癸烯-2,6-二酮
合成苯
4,5-二氫噻喃,與二氯卡賓反應的產物在喹啉,210度的條件下生成氯苯

合成大環化合物

合成碳環
環庚烯在二溴卡賓和甲基鋰的作用下生成1,2-積累壬二烯
合成環酮
5-羥基雙環【4,4,0】1-磺酸酯叔丁醇鉀,叔丁醇的作用下生成4-環癸烯酮
環庚酮在Px,TsOH,四氫吡咯中迴流,然後與丙炔酸甲酯在乙醚中反映,,在鹽酸中水解,而後氫氣,鈀,氧化鋁甲醇,生成B-羰基-環癸酸甲酯

反應規律


環化反應的類型很多,且所用的反應劑也很多,因而沒有統一的反應通式,也不能提出一般的反應歷程和比較系統的一般規律。但是,根據大量事實可以歸納出以下規律:
環化反應
環化反應
①絕大多數環合反應都是由兩個分子之間先在適當位置發生反應、成鍵、連接成一個分子,但是還沒有形成新的環狀結構。然後,在這個分子內部的適當位置發生環合反應而形成新的環狀結構。
②具有芳香性的六元碳環以及五元和六元雜環都比較穩定,且易形成。
③有一些環合反應是由兩個分子之間在兩個適當位置同時發生反應,成鍵而形成新的環狀結構,這類反應叫做協同反應。例如:
除了少數以雙鍵加成方式形成環狀結構的環合反應以外,大多數環合反應在形成環狀結構時,總是脫落某些簡單的小分子。
④為了促進上述小分子的脫落,需要使用縮合促進劑。
⑤為了形成雜環,起始反應物之一必須含有雜原子。

應用


高聚物是具有重複單元基本結構的化合物,高聚物內多官能團間能夠進行反應,分子內發生環化。環狀高分子通常由線型高分子通過適當的成環反應來得到。與線型高分子相比,環狀高分子具有許多獨特的溶液、熔體以及固態性能。聚丙烯腈環化製備碳纖維的反應是典型的環化反應,聚丙烯腈在一定溫度和特定條件下經預氧化及加熱可環化成梯形物,再於2500℃下加熱,可製成碳纖維。它具有質輕、高強度、高模量、耐高溫(3000℃)的特點,與高性能樹脂組成的複合材料是超音速飛機和航天工業不可缺少的新材料,廣泛應用於太空梭、艦船、化工設備等的製造。
環化反應
環化反應