HO-SHHCHONaOH3OrCH2OHOHOHHCHONaOH1eCH2OHOHOHOHOHOH人CH2OHFoHOHOHOHOHCHCHOHHaCOHHOCHOH"CH2OHOHOHOHOHCH3尽管多步合成法可以合成特定单元数目和对位有不同取代基的杯芳烃，但是这种方法本身存在不可弥补的缺点，如反应路线太长，环化反应需要在极低浓度下进行，总反应收率非常低等等，因此目前这种方法在杯芳烃的合成中并不太常用。3.片段缩合法德国化学家Bohmer对多步合成法进行了改进，将杯芳烃的结构碎片以“3+1”或“2+2”的方式通过共价键组合成环，他将这种方法称为“片段缩合法”。多步合成法线路穴长，而片段缩合法由于减少了反应路线的长度，因此在某种程度上降低了目的产物的总收率。片段缩合法与多步合成法最大的区别在于，前者为分子内关环反应，而后者为分子间关环反应（如下图)。OHOHHOOHCHOHOH实验要求1.选用合成杯芳烃的三种不同合成方法之，自行设计实验方案合成对叔丁基杯[4]芳烃。6
6 CH3 OH Br2 CH3 OH Br HCHO NaOH CH3 OH Br CH2OH HO CH3 CH3 OH Br CH3 OH CH3 OH Br CH3 OH CH2OH HCHO NaOH CH3 OH Br CH3 OH HO CH3 CH3 OH CH3 OH Br CH3 OH CH3 OH CH2OH CH3 OH Br CH3 OH CH3 OH CH3 OH CH3 OH Br CH3 OH CH3 OH CH3 OH CH2OH CH3 OH CH3 OH CH3 OH CH3 OH CH2OH H3C OH HO CH3 CH3 OH CH3 OH 尽管多步合成法可以合成特定单元数目和对位有不同取代基的杯芳烃，但是这种方法本 身存在不可弥补的缺点，如反应路线太长，环化反应需要在极低浓度下进行，总反应收率非 常低等等，因此目前这种方法在杯芳烃的合成中并不太常用。 3．片段缩合法 德国化学家 Bohmer 对多步合成法进行了改进，将杯芳烃的结构碎片以“3+l”或“2+2” 的方式通过共价键组合成环，他将这种方法称为“片段缩合法”。多步合成法线路冗长，而 片段缩合法由于减少了反应路线的长度，因此在某种程度上降低了目的产物的总收率。片段 缩合法与多步合成法最大的区别在于，前者为分子内关环反应，而后者为分子间关环反应(如 下图)。 CH3 OH CH3 OH CH3 OH CH3 OH CH3 OH CH3 Br Br OH CH3 Br OH CH3 OH Br H3C OH HO CH3 CH3 OH CH3 OH 实验要求 1. 选用合成杯芳烃的三种不同合成方法之一，自行设计实验方案合成对叔丁基杯[4]芳 烃
2.将合成的对叔丁基杯[4]芳烃通过FTIR、"HNMR谱进行结构表征。仪器试剂1.仪器：1000mL三颈烧瓶，磁力搅拌器，油浴装置，氮气保护，1000mL电热套过滤装置，控温仪旋转蒸发仪2.试剂：对叔丁基苯酚，氢氧化钠，37%甲醛，二苯醚，乙酸乙酯，甲苯实验思考1：为什么杯芳烃比冠醚和环糊精更适合手做超分子主体化合物？2．相比一般的有机物，杯芳烃为什么有更高的熔点？3.举例说明杯芳烃及其衍生物的应用实例。4．从查阅文献入手，设计合成一只含羟基或氨基的杯芳烃衍生物并加以表征。参考资料[1] Kleij, A. W. P, De Mendoza, J. A fast access to 1, 3-substituted calix[4]arenes[].European Journal ofOrganic Chemistry.2004, 13, 2848-2852[2]刘时铸，汤又文。一种含有喹琳杯芳烃的衍生物的合成[]合成化学，2006,14(3)281-283.[3]王勇平。含杯[4]芳烃衍生物的稀土配合物的合成及其应用基础研究：[学位论文]上海：东华大学，2008[4]蒋忠良，王修智，段辉.25，26，27，28-羟乙氧基-杯【4]芳烃的合成[]合成化学,2009,14 (6):716-717[5]张筱逸，杨发福，王艳华，黄智胜，蔡秀琴。一些新型含氮、硫杂官能团的杯[4]芳烃衍生物的合成[].有机化学，2010,30(8)：1226-1229实验三对漠苯胺的合成实验目的①在有机化学基础课学习的基础上，巩固和加强有机合成和有机分析的基本技能如：熔点测定、重结晶以及减压蒸馏；②培养学生利用各种实验手段和仪器设备如薄层色谱、FTIR以及'HNMR，综合解决有机化学问题的能力和良好的工作方法③学习根据化合物性质进行产物纯化的方法：④培养独立进行实验的能力。实验背景对溴苯胺是一种重要的染料原料，如偶氮染料、喹啉染料等，它也是有机合成和医药合成的重要中间体。对溴苯胺的相对分子质量为172，熔点为66.4℃，有毒，其毒性较对氯苯胺更强，可经过皮肤吸收，具有溶血性，能引起膀脱癌。对溴苯胺不溶于水，易溶于乙醇和乙醚.实验原理对溴苯胺可由苯胺经芳环上的溴代反应而制得。芳环上的亲电取代反应是有机合成上常用的反应，芳环上已有的取代基对第二个基团的取代有定位作用，苯胺上的氨基是强致活的邻、对位定位基团，再进行苯环的亲电取代反应时往往同时生成邻位和对位产物，影响单一产物产率，基于此，对溴苯胺的合成一般不是通过苯胺与溴水的直接反应合成。文献报道的合成方法主要包括以下三种：1.苯胺与NBS反应合成对溴苯胺7
7 2. 将合成的对叔丁基杯[4]芳烃通过 FTIR、1H NMR 谱进行结构表征。 仪器试剂 1. 仪器： 1000 mL 三颈烧瓶，磁力搅拌器，油浴装置，氮气保护，1000 mL 电热套， 过滤装置，控温仪 旋转蒸发仪 2. 试剂： 对叔丁基苯酚，氢氧化钠，37％甲醛，二苯醚，乙酸乙酯，甲苯 实验思考 1．为什么杯芳烃比冠醚和环糊精更适合于做超分子主体化合物？ 2．相比一般的有机物，杯芳烃为什么有更高的熔点？ 3．举例说明杯芳烃及其衍生物的应用实例。 4．从查阅文献入手，设计合成一只含羟基或氨基的杯芳烃衍生物并加以表征。 参考资料 [1] Kleij, A. W. P.; De Mendoza, J. A fast access to 1, 3-substituted calix[4]arenes [J].European Journal of Organic Chemistry.2004, 13, 2848-2852. [2] 刘时铸，汤又文.一种含有喹琳杯芳烃的衍生物的合成[J].合成化学, 2006,14 (3): 281-283. [3] 王勇平. 含杯[4]芳烃衍生物的稀土配合物的合成及其应用基础研究: [学位论文]. 上 海: 东华大学, 2008. [4] 蒋忠良, 王修智, 段辉. 25 , 26 , 27 , 28-羟乙氧基-杯[ 4 ]芳烃的合成[J]. 合成化学, 2009,14 (6): 716-717. [5] 张筱逸, 杨发福, 王艳华, 黄智胜, 蔡秀琴. 一些新型含氮、硫杂官能团的杯[4]芳烃 衍生物的合成[J]. 有机化学, 2010,30(8):1226-1229. 实验三 对溴苯胺的合成 实验目的 ① 在有机化学基础课学习的基础上，巩固和加强有机合成和有机分析的基本技能如： 熔点测定、重结晶以及减压蒸馏； ② 培养学生利用各种实验手段和仪器设备如薄层色谱、FTIR 以及 1 H NMR，综合解决有 机化学问题的能力和良好的工作方法 ③ 学习根据化合物性质进行产物纯化的方法； ④ 培养独立进行实验的能力。 实验背景 对溴苯胺是一种重要的染料原料,如偶氮染料、喹啉染料等, 它也是有机合成和医药合 成的重要中间体。对溴苯胺的相对分子质量为 172, 熔点为 66.4 ℃ , 有毒,其毒性较对氯 苯胺更强, 可经过皮肤吸收, 具有溶血性, 能引起膀脱癌。对溴苯胺不溶于水, 易溶于乙醇 和乙醚. 实验原理 对溴苯胺可由苯胺经芳环上的溴代反应而制得。芳环上的亲电取代反应是有机合成上常 用的反应，芳环上已有的取代基对第二个基团的取代有定位作用，苯胺上的氨基是强致活的 邻、对位定位基团，再进行苯环的亲电取代反应时往往同时生成邻位和对位产物，影响单一 产物产率，基于此，对溴苯胺的合成一般不是通过苯胺与溴水的直接反应合成。文献报道的 合成方法主要包括以下三种： 1．苯胺与 NBS 反应合成对溴苯胺
NHNH2NBS,DMFr.t.Br2.苯胺与2.4.46-四溴-2.5-环己烯-1-酮反应合成对溴苯胺OHOHBBrBr2/H20HBr(1)OHBrBrBrBr2(2)AcONa/AcOHmBOHNH3CH,CI(3)Br3rBr3.通过氨基保护、溴代和去保护路线合成苯胺（1）保护氨基NH2NHCOCH3(CH3CO)2OH(2）溴代NHCOCH3NHCOCH3Br2CH3CO2HR（3）去保护NHCOCH3NH20HCI/H20/C2H5OH(i) NaOH/H20BrBr实验要求1选用合成苯胺的三种不同合成方法，自行设计实验方案合成对溴苯胺，比较三种方法的差异。仪器试剂1.仪器：磨口玻璃仪器磁力搅拌器电热套控温仪旋转蒸发仪高真空油泵2.试剂：苯酚苯胺液溴醋酸钠冰醋酸二氯甲烷石油醚NBSN.N-二甲基甲酰胺盐酸氢氧化钠乙醇醋酸酐实验提示1.对于液溴和醋酸酐的取用，最好用移液管量取。实验安全
8 NH2 NBS, DMF r.t. NH2 Br 2．苯胺与 2,4,4,6-四溴-2,5-环己烯-1-酮反应合成对溴苯胺 OH Br2 /H2O OH Br Br Br + HBr (1) OH Br Br Br O Br Br Br Br Br2 AcONa/AcOH (2) NH2 + O Br Br Br Br CH2Cl2 H2N Br + OH Br Br Br (3) 3．通过氨基保护、溴代和去保护路线合成苯胺 （1）保护氨基 NH2 NHCOCH3 (CH3CO)2O H （2）溴代 NHCOCH3 Br NHCOCH3 Br2 CH3CO2H （3）去保护 NHCOCH3 Br (i) HCl/H2O/C2H5OH (ii) NaOH/H2O NH2 Br 实验要求 1. 选用合成苯胺的三种不同合成方法，自行设计实验方案合成对溴苯胺，比较三种方 法的差异。 仪器试剂 1. 仪器：磨口玻璃仪器 磁力搅拌器 电热套 控温仪 旋转蒸发仪 高真空油泵 2. 试剂：苯酚 苯胺 液溴 醋酸钠 冰醋酸 二氯甲烷 石油醚 NBS N,N-二甲基 甲酰胺 盐酸 氢氧化钠 乙醇 醋酸酐 实验提示 1．对于液溴和醋酸酐的取用，最好用移液管量取。 实验安全
1液溴及醋酸酐具有挥发性和刺激性，因此，液溴和醋酸酐的称量和反应需在良好的通风条件下进行。实验思考1.方法一中苯胺的单溴代反应，选用NBS作为漠化试剂，为什么只得到单溴代产物而不会有多溴代产物生成？此方法可否用于苯的漠代反应？2.溴水溶液、溴的乙酸溶液（或溴的二硫化碳溶液）和2.4.4,6一四溴一2,5一环己二烯一1一酮均可作为芳香胺或酚类化合物的溴代试剂，试比较这三类溴代试剂的不同用途。3.方法二中，副产物三溴苯酚为何能用NaOH水溶液除去？如何回收利用三溴苯酚？4.方法二中第二步反应用红外光谱而第三步却采用核磁共振谱鉴别产物？5.用溴的醋酸溶液溴化乙酰苯胺时，两种反应物必须等化学计量。试结合色谱分析结果说明理由。参考资料[1] Mitchell, R H, Lai Y H, Williams, R V. N-Bromosuccinimide-Dimethylformamide: AMild, Selective Nuclear Monobromination Reagent for Reactive Aromatic Compounds[]. J. OrgChem.,1979,44(25):4733-4735[2]徐福培，王其明。一种温和的、选择性的芳胺单溴化反应[].化学试剂，1986，8(6)374-375[3]申秀民。化学综合实验，北京师范大学出版社（第一版)，2007年[4]兰州大学、复旦大学编，有机化学实验（第二版），高等教育出版社，1994年[5]张寒琦，徐家宁主编，综合和设计化学实验(第一版)，高等教育出版社,2006年[6]李康兰，张力超声波辐射促进对漠苯胺的合成．甘肃省化学会第二十五届年会论文集，2007,62.实验四二茂铁衍生物的合成及表征实验目的①了解二茂铁衍生物的发展历史、功能及合成方法；②培养学生利用各种实验手段和仪器设备如氮气保护、薄层色谱、FTIR以及'HNMR，综合解决有机化学问题的能力和良好的工作方法；③学习根据化合物性质进行产物纯化的方法（升华、重结晶）：④培养独立进行实验的能力。实验背景1951年，Kealy和Pauson在由环戊二烯基溴化镁与三氯化铁反应合成富瓦烯(fulvalene)时，意外地发现了双环戊二烯基铁(CsHsFeCsHs)。次年，Wilkinson和Woodward确定它是一个夹心结构(Sandwichstructure)的金属元络合物，具有芳香性，从而命名为二茂铁(Ferrocene)。二茂铁的发现与元-键型的夹心结构的阐明，使金属有机化学的发展出现了一个飞跃，从此金属有机化学逐渐成为一个独立的分支学科。四十多年来，大量新型二茂铁衍生物在实验室中合成成功，同时对二茂铁及其衍生物的应用研究不断深入，使二茂铁化学的发展成为金属有机化学的热门领域之一。二茂铁衍生物具有不同的功能，归纳起来大概有以下四个方面①在功能材料方面，用于燃油添加剂、作液晶材料、超导材料、稳定剂等；②在生物学上用作人工抗体、抗癌活性药物和细菌活性药物、生物酶电极及杀虫剂等：③在分析化学上用作膜电极、滴定剂等；④有机化学反应中作为不对称反应的催化剂和有机合成的中间体等，直9
9 1. 液溴及醋酸酐具有挥发性和刺激性，因此，液溴和醋酸酐的称量和反应需在良好的 通风条件下进行。 实验思考 1．方法一中苯胺的单溴代反应，选用 NBS 作为溴化试剂，为什么只得到单溴代产物， 而不会有多溴代产物生成？此方法可否用于苯的溴代反应？ 2．溴水溶液、溴的乙酸溶液（或溴的二硫化碳溶液）和 2,4,4,6－四溴－2,5－环己二烯 －1－酮均可作为芳香胺或酚类化合物的溴代试剂，试比较这三类溴代试剂的不同用途。 3．方法二中，副产物三溴苯酚为何能用 NaOH 水溶液除去？如何回收利用三溴苯酚？ 4．方法二中第二步反应用红外光谱而第三步却采用核磁共振谱鉴别产物？ 5．用溴的醋酸溶液溴化乙酰苯胺时，两种反应物必须等化学计量。试结合色谱分析结 果说明理由。 参考资料 [1] Mitchell, R H, Lai Y H, Williams, R V. N-Bromosuccinimide-Dimethylformamide: A Mild, Selective Nuclear Monobromination Reagent for Reactive Aromatic Compounds[J]. J. Org. Chem., 1979, 44(25): 4733-4735. [2] 徐福培，王其明. 一种温和的、选择性的芳胺单溴化反应[J]. 化学试剂, 1986, 8(6): 374-375. [3] 申秀民. 化学综合实验，北京师范大学出版社(第一版)，2007 年. [4] 兰州大学、复旦大学编, 有机化学实验（第二版），高等教育出版社, 1994 年 [5] 张寒琦，徐家宁主编, 综合和设计化学实验(第一版), 高等教育出版社, 2006 年 [6] 李康兰，张力. 超声波辐射促进对溴苯胺的合成. 甘肃省化学会第二十五届年 会论文集,2007,62. 实验四 二茂铁衍生物的合成及表征 实验目的 ① 了解二茂铁衍生物的发展历史、功能及合成方法； ② 培养学生利用各种实验手段和仪器设备如氮气保护、薄层色谱、FTIR 以及 1H NMR， 综合解决有机化学问题的能力和良好的工作方法； ③ 学习根据化合物性质进行产物纯化的方法（升华、重结晶）； ④ 培养独立进行实验的能力。 实验背景 1951 年，Kealy 和 Pauson 在由环戊二烯基溴化镁与三氯化铁反应合成富瓦烯(fulvalene) 时，意外地发现了双环戊二烯基铁(C5H5FeC5H5)。次年，Wilkinson 和 Woodward 确定它是一 个夹心结构(Sandwich structure)的金属 π 络合物，具有芳香性，从而命名为二茂铁(Ferrocene)。 二茂铁的发现与 π-键型的夹心结构的阐明，使金属有机化学的发展出现了一个飞跃，从此 金属有机化学逐渐成为一个独立的分支学科。四十多年来，大量新型二茂铁衍生物在实验室 中合成成功，同时对二茂铁及其衍生物的应用研究不断深入，使二茂铁化学的发展成为金属 有机化学的热门领域之一。二茂铁衍生物具有不同的功能, 归纳起来大概有以下四个方面: ①在功能材料方面, 用于燃油添加剂、作液晶材料、超导材料、稳定剂等; ②在生物学上用 作人工抗体、抗癌活性药物和细菌活性药物、生物酶电极及杀虫剂等; ③在分析化学上用作 膜电极、滴定剂等; ④有机化学反应中作为不对称反应的催化剂和有机合成的中间体等. 直
至现在，探索二茂铁及其衍生物的新的合成方法、新的结构类型、新的理化性质、谱学规律和新的化学反应，合成新的二茂铁衍生物、扩大其应用领域仍是二茂铁化学的基本研究内容。实验原理二茂铁是一种橙色棱柱状晶体，mp173℃,bp249℃，在100℃以上易升华，可溶于乙醇，乙醚和烃类溶剂中，不溶于水，但随水蒸汽蒸发，常用水汽蒸馏法提纯。在红外光谱中，只要二茂铁的一个茂环上没有取代基，其红外光谱在1100cm1和1000cm1附近就有两个吸收峰，这是两个环沿五重对称轴作平行振动所反映的谱带。如果两个环都有取代基时，就无此吸收峰。二茂铁的核磁共振谱显示环上五个氢有相同的化学位移(8=4.04ppm)。二茂铁在空气中稳定存在，400℃以下不分解，它在碱性介质中很稳定，但在酸性介质中易被氧化为蓝绿色的二茂铁离子。二茂铁易发生亲电取代反应，而且比苯容易得多，这是它芳香性的突出表现。二茂铁作为非苯芳香体系能够发生如下的取代反应：金属取代反应、Friedel-Crafts酰基化反应、Friedel-Crafts烷基化反应、氨甲基化反应以及甲酰化反应。1.乙酰基二茂铁的制备H3PO4CH3COOH2．二茂铁甲醛的制备0H3C.BRNHFePOCl33.1,1'-二乙酰基二茂铁的制备CCH3AICl3CH3COCI-CH2Cl2-CH30实验要求1.选用二茂铁为原料，通过甲酰化反应或酰化反应合成三种二茂铁衍生物，自行设计实验方案合，比较三种化合物合成方法的差异。仪器试剂1.仪器：机械搅拌装置、氮气保护装置、分液漏斗、过滤装置、磨口玻璃仪器、电热套、控温仪、旋转蒸发仪、高真空油泵2.试剂：二茂铁、乙酸酐、乙酰氯、二氯甲烷、无水三氯化铝、85%磷酸、碳酸钠、N一甲基甲酰苯胺、三氯氧磷、醋酸钠、乙醚、1N盐酸、氯化钠、碳酸氢钠、亚硫酸氢钠、氢氧化钠、无水硫酸镁实验提示10
10 至现在，探索二茂铁及其衍生物的新的合成方法、新的结构类型、新的理化性质、谱学规律 和新的化学反应，合成新的二茂铁衍生物、扩大其应用领域仍是二茂铁化学的基本研究内容。 实验原理 二茂铁是一种橙色棱柱状晶体，mp 173 ℃, bp 249℃，在 100 ℃以上易升华，可溶于乙 醇，乙醚和烃类溶剂中，不溶于水，但随水蒸汽蒸发，常用水汽蒸馏法提纯。在红外光谱中， 只要二茂铁的一个茂环上没有取代基，其红外光谱在 1100cm－1和 1000cm－1附近就有两个吸 收峰，这是两个环沿五重对称轴作平行振动所反映的谱带。如果两个环都有取代基时，就无 此吸收峰。二茂铁的核磁共振谱显示环上五个氢有相同的化学位移(δ ＝ 4.04ppm)。 二茂 铁在空气中稳定存在，400℃以下不分解，它在碱性介质中很稳定，但在酸性介质中易被氧 化为蓝绿色的二茂铁离子。二茂铁易发生亲电取代反应，而且比苯容易得多，这是它芳香性 的突出表现。二茂铁作为非苯芳香体系能够发生如下的取代反应: 金属取代反应、 Friedel-Crafts 酰基化反应、Friedel-Crafts 烷基化反应、氨甲基化反应以及甲酰化反应。 1．乙酰基二茂铁的制备 Fe + O O O Fe O CH3COOH H3PO4 + 2．二茂铁甲醛的制备 Fe Fe O H O N H H3C Ph POCl3 3．1，1'一二乙酰基二茂铁的制备 Fe + Fe O CH3 AlCl3 CH2Cl2 CH3COCl O CH3 实验要求 1. 选用二茂铁为原料，通过甲酰化反应或酰化反应合成三种二茂铁衍生物，自行设计 实验方案合，比较三种化合物合成方法的差异。 仪器试剂 1. 仪器：机械搅拌装置、氮气保护装置、分液漏斗、过滤装置、磨口玻璃仪器、电热 套、控温仪、旋转蒸发仪、高真空油泵 2. 试剂：二茂铁、乙酸酐、乙酰氯、二氯甲烷、无水三氯化铝、85％磷酸、碳酸钠、N －甲基甲酰苯胺、三氯氧磷、醋酸钠、乙醚、1N 盐酸、氯化钠、碳酸氢钠、亚硫酸氢钠、 氢氧化钠、无水硫酸镁 实验提示