第十八章 有机合成精选文档.ppt
第十八章 有机合成本讲稿第一页，共五十五页2本讲稿第二页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 u“逆合成分析法逆合成分析法”（retro synthesisretro synthesis）由目标分子出发，把它分成若干部分从而找出可能的前体由目标分子出发，把它分成若干部分从而找出可能的前体,而这些前体可通过可而这些前体可通过可靠的反应重新组合成目标分子靠的反应重新组合成目标分子 D目标产品目标产品（TM）试剂？条件？试剂？条件？什么反应？什么反应？C前体前体(中间体中间体)试剂？条件？试剂？条件？什么反应？什么反应？B试剂？条件？试剂？条件？什么反应？什么反应？A3本讲稿第三页，共五十五页如何用最简便、经济的方法，将所需结构的化合物合成出来如何用最简便、经济的方法，将所需结构的化合物合成出来有机合成路线设计有机合成路线设计 3。副反应尽量少，产物易分离纯化，产率尽量高。副反应尽量少，产物易分离纯化，产率尽量高u合成路线设计原则：合成路线设计原则：2。反应历程合理、科学，步骤少，操作方便容易。反应历程合理、科学，步骤少，操作方便容易1。原料合适（合理且廉价易取）。原料合适（合理且廉价易取）4。反应条件、设备易于实现。反应条件、设备易于实现5。符合绿色化学要求：。符合绿色化学要求：原子经济性，原子经济性，无毒或少毒，污染尽可无毒或少毒，污染尽可能少能少4本讲稿第四页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 u“逆合成分析法逆合成分析法”例：由例：由C C4 4或或C C4 4以下有机物合成二丙基乙酸。以下有机物合成二丙基乙酸。解：使用逆推法可导出下列几个中间产物：解：使用逆推法可导出下列几个中间产物：分析，识别官能团分析，识别官能团可靠反应切断可靠反应切断具体合成路线具体合成路线5本讲稿第五页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 u“逆合成分析法逆合成分析法”例：由例：由C C4 4或或C C4 4以下有机物合成二丙基乙酸。以下有机物合成二丙基乙酸。其具体合成方法分别表示如下：其具体合成方法分别表示如下：(I)(II)(III)(I)(I)较为合理较为合理6本讲稿第六页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 u“逆合成分析法逆合成分析法”对合成问题分类复习对合成问题分类复习：分子结构的骨架和官能团这两部分的变或不变：分子结构的骨架和官能团这两部分的变或不变(1)骨架与官能团不变而官能团的位置变化（如双键的转移）骨架与官能团不变而官能团的位置变化（如双键的转移）(2)骨架不变而官能团变（此类多为芳香烃的化合物，如：用甲苯合成间溴苯胺）骨架不变而官能团变（此类多为芳香烃的化合物，如：用甲苯合成间溴苯胺）(4)骨架与官能团都变骨架与官能团都变(3)骨架变而官能团不变（烃及烃衍生物相互间变化，增长碳链或缩短骨架变而官能团不变（烃及烃衍生物相互间变化，增长碳链或缩短碳链的变化）碳链的变化）7本讲稿第七页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 一碳胳的形成一碳胳的形成链增长链增长 增加增加1个个C,RX,NaCN,CO2 等；等；增加增加2个个C,RX,环氧乙烷环氧乙烷,CH2=CH2,HCCH等等;增加多个增加多个C,RX(F-C),Wurtz反应等。反应等。A.碳负离子的亲核取代碳负离子的亲核取代8本讲稿第八页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 B.利用适当的碱将一定的试剂变成盐利用适当的碱将一定的试剂变成盐,再与卤代烃作用即能使碳链增再与卤代烃作用即能使碳链增长长一碳胳的形成一碳胳的形成链增长链增长9本讲稿第九页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 C.碳负离子对羰基的亲核加成反应，这是增加碳链的基本方法碳负离子对羰基的亲核加成反应，这是增加碳链的基本方法一碳胳的形成一碳胳的形成链增长链增长10本讲稿第十页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 D.当产物结构中有三个当产物结构中有三个C隔开的吸电子基团时隔开的吸电子基团时,就应考虑麦克尔加成就应考虑麦克尔加成合成合成故故一碳胳的形成一碳胳的形成链增长链增长11本讲稿第十一页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 E.芳环上的亲电取代：芳环上的亲电取代：一碳胳的形成一碳胳的形成链增长链增长12本讲稿第十二页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 一碳胳的形成一碳胳的形成链缩短链缩短A.利用甲基酮的卤仿反应利用甲基酮的卤仿反应B.酰胺的酰胺的Hofmann降解降解C.脱羧脱羧D.氧化反应氧化反应RCCH3ONaOXRCONa+CH X3O13本讲稿第十三页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 一碳胳的形成一碳胳的形成3.利用重排反应改变碳胳利用重排反应改变碳胳例：例：由三个碳原子以下的化合物合成由三个碳原子以下的化合物合成(CH3)3CCO2H例：例：由由14本讲稿第十四页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 一碳胳的形成一碳胳的形成4.碳环的合成碳环的合成A.三、四元环的合成：利用分子内碳负离子的烷基化反应是一个有用的途径三、四元环的合成：利用分子内碳负离子的烷基化反应是一个有用的途径15本讲稿第十五页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 一碳胳的形成一碳胳的形成4.碳环的合成碳环的合成B.三元环主要通过卡宾加成来合成三元环主要通过卡宾加成来合成C.四元环还可用丙二酸酯来合成四元环还可用丙二酸酯来合成16本讲稿第十六页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 一碳胳的形成一碳胳的形成4.碳环的合成碳环的合成D.五、六元环的合成：付五、六元环的合成：付-克反应，麦克尔反应及羟醛缩合，克反应，麦克尔反应及羟醛缩合，D-AD-A反应反应例：例：由甲苯合成由甲苯合成17本讲稿第十七页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 二官能团的引入二官能团的引入1.直接引入直接引入A.A.芳环可以利用环上的取代反应和定位规则来引入官能团芳环可以利用环上的取代反应和定位规则来引入官能团B.B.脂肪烃先转变成卤代烃，然后再将卤原子转化成所要基团脂肪烃先转变成卤代烃，然后再将卤原子转化成所要基团各种官能团的还原各种官能团的还原2.官能团的转化官能团的转化3.不必要官能团的消除不必要官能团的消除掌握各类官能团之间转化的基本反应掌握各类官能团之间转化的基本反应18本讲稿第十八页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 二官能团的引入二官能团的引入1.直接引入直接引入引入卤原子：引入卤原子：RH+X2,C=C+HX(orX2),ROH+HX引入羟基：引入羟基：RX+H2O,C=C+H2O,RCOR(H)+H2,RCOOR+H2O C6H5O-Na+CO2,C6H5X+H2O RCOR(H)+O,RCOOR+H2O引入双键：引入双键：RX(orROH)消除反应消除反应,ROH+O19本讲稿第十九页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 二官能团的引入二官能团的引入2.官能团的转化官能团的转化氧化程度相同的官能团可以通过氧化程度相同的官能团可以通过取代取代相互转化：相互转化：RX +NuRNu +X X=Cl,Br,I,OTsNu=OH ,OR,SR,NHR ,N3 等等RCH2OHHXRCH2X +H2O20本讲稿第二十页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 二官能团的引入二官能团的引入2.官能团的转化官能团的转化氧化程度不同的可以通过氧化还原相互转化：氧化程度不同的可以通过氧化还原相互转化：21本讲稿第二十一页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 二官能团的引入二官能团的引入2.官能团的转化官能团的转化氧化程度不同的可以通过氧化还原相互转化：氧化程度不同的可以通过氧化还原相互转化：22本讲稿第二十二页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 二官能团的引入二官能团的引入3.不必要官能团的消除不必要官能团的消除X=SC SROOC CH3O,23本讲稿第二十三页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 二官能团的引入二官能团的引入3.不必要官能团的消除不必要官能团的消除NH2:ArNH2HNO2COOH:CH2OHCH2XHC OH2NNH2/NaOH/三缩乙醇三缩乙醇或或Zn/HClCH2Wolff-KishnerClemmenson24本讲稿第二十四页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 三选择性反应（立体化学控制）三选择性反应（立体化学控制）1.重排重排选择性反应使我们控制反应主要在某一部位进行。如烯烃加成反应中的马氏、反马氏规选择性反应使我们控制反应主要在某一部位进行。如烯烃加成反应中的马氏、反马氏规则等的应用。则等的应用。2.取代取代3.加成加成4.消除消除5.手性合成手性合成25本讲稿第二十五页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 三选择性反应（立体化学控制）三选择性反应（立体化学控制）1.重排重排2.取代取代CHR1R2ONH2Br2+NaOHHR1R2NH2HR1R2OHHR1R2ClSOCl2SOCl2NClHR1R2 SN2：N +XR1HR2NuR1HR226本讲稿第二十六页，共五十五页SN2取代反应立体构型控制取代反应立体构型控制27本讲稿第二十七页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 三选择性反应（立体化学控制）三选择性反应（立体化学控制）3.加成加成BrOH+Br2HBrHBr+HOBrOH+BrRCO3HH2OHOHHOH稀稀 KMnO4或或H2O2/OsO4OHOHCH3B2H6H2O2/OHHOHHCH328本讲稿第二十八页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 三选择性反应（立体化学控制）三选择性反应（立体化学控制）3.加成加成C C RRH2/Lindlar催化剂催化剂HRRHNa/NH3(L)RHRHCOORROOC+COORCOOR29本讲稿第二十九页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 三选择性反应（立体化学控制）三选择性反应（立体化学控制）4.消除消除30本讲稿第三十页，共五十五页黄原酸酯顺式热消除反应黄原酸酯顺式热消除反应31本讲稿第三十一页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 三选择性反应（立体化学控制）三选择性反应（立体化学控制）5.手性合成：指在一个反应中使非手性的分子转变为手性分子，在产生的手性合成：指在一个反应中使非手性的分子转变为手性分子，在产生的手性分子中，对映异构体的含量是不等量的。手性分子中，对映异构体的含量是不等量的。催化氢化：催化氢化：催化环氧化：催化环氧化：对映体过量百分数（对映体过量百分数（%e.e.）即即enantiomeric excess%e.e=(R-S)/(R+S)100%=%R-%S 32本讲稿第三十二页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 6.其他立体专一反应：其他立体专一反应：例例:环的连接点处理环的连接点处理 三选择性反应（立体化学控制）三选择性反应（立体化学控制）33本讲稿第三十三页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 同一化合物可在不同的地方断开，有合理与不合理之分，同样合理也有同一化合物可在不同的地方断开，有合理与不合理之分，同样合理也有优劣之差，如：优劣之差，如：u有机合成的设计方法有机合成的设计方法分子切割法分子切割法b合理，合理，a不合理不合理b优于优于a有消除副反应有消除副反应OH3COCH3NO2abCH3H3COClONO2+a bO2NClO+CH3H3COObaONa+XaONa +Xb34本讲稿第三十四页，共五十五页几类重要化合物的拆开法：几类重要化合物的拆开法：1.羟基（或羟基（或 、不饱和不饱和）羰基化合物的拆开：）羰基化合物的拆开：PhOHOPhOa ab bO+OOPhPhKCN2 PhCHO安安息息香香缩合合35本讲稿第三十五页，共五十五页几类重要化合物的拆开法：几类重要化合物的拆开法：1.羟基（或羟基（或 、不饱和不饱和）羰基化合物的拆开：）羰基化合物的拆开：OOCOOHOH CHO+HCHOOH+CH3COOHOH(丙丙二二酸酸酯酯)36本讲稿第三十六页，共五十五页2.1,3二羰基化合物的拆开：二羰基化合物的拆开：酯缩合：酯缩合：酮酮(酰氯酰氯)酯缩合：酯缩合：OCOOC2H5COOC2H5COOC2H5OOCH3OOH+OHC OC2H5OHOCl+OHOOHHCOOHO37本讲稿第三十七页，共五十五页3.1,5二羰基化合物的拆开：二羰基化合物的拆开：OO避免聚合避免聚合（烯胺）（烯胺）OC2H5OOOOH3COC2H5O2OCO2C2H5OOCO2C2H5OCOOC2H5OC2H5O+HCHOOCOOC2H5+O38本讲稿第三十八页，共五十五页3.1,5二羰基化合物的拆开：二羰基化合物的拆开：OCH3CH3OOOSH+OOCH3OCH3CH3OOCH3H3COOOOHCOSOH3CO2COOSCOOCH3OHCOOCH339本讲稿第三十九页，共五十五页4.1,4 二羰基化合物的拆开：二羰基化合物的拆开：OCOOC2H5NOOBrCOOC2H5OOO+OBr40本讲稿第四十页，共五十五页5.1,6二羰基化合物的拆开：二羰基化合物的拆开：OPhCOOHPhPhHOO+PhMgXOOCO2CH3OOCOOCH3COOCH3COOCH3+OHOHO241本讲稿第四十一页，共五十五页6.a a羟基羰基化合物的拆开羟基羰基化合物的拆开 COOHCOOHOHCNCOOHOHCHOCOOHCOOH+HCOOC2H5Br+CH3COOH丙二酸酯丙二酸酯42本讲稿第四十二页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 u有机合成的设计方法有机合成的设计方法导向基团和保护基团的应用导向基团和保护基团的应用 一导向基的应用一导向基的应用导向基：在有机合成过程中，常在分子中预先引入已基团，是某一导向基：在有机合成过程中，常在分子中预先引入已基团，是某一位置活化或钝化来增加反应的选择性，带反应完成后又被位置活化或钝化来增加反应的选择性，带反应完成后又被去掉的基团去掉的基团1.活化导向活化导向2.钝化导向钝化导向3.封闭特定位置导向封闭特定位置导向(1)引入方便引入方便,且有利于反应进行且有利于反应进行；(2)除去容易除去容易43本讲稿第四十三页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 u有机合成的设计方法有机合成的设计方法导向基团和保护基团的应用导向基团和保护基团的应用 一导向基的应用一导向基的应用(1)活化基导向：活化基导向：合成合成1,3,5-三溴苯：苯环上的溴基是邻，对位基，现该产物溴基处于间位，显然三溴苯：苯环上的溴基是邻，对位基，现该产物溴基处于间位，显然不是由本身的定位效应引入，故可推测有一个强的邻、对位定位基存不是由本身的定位效应引入，故可推测有一个强的邻、对位定位基存在，且定位效应强于溴基，并使溴基进入苯环的邻、对位，而得出的在，且定位效应强于溴基，并使溴基进入苯环的邻、对位，而得出的产物是间位。由于产物没有显示此基存在，显然它是合成过程导入，产物是间位。由于产物没有显示此基存在，显然它是合成过程导入，合成后又除去，推出此基团为氨基合成后又除去，推出此基团为氨基44本讲稿第四十四页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 u有机合成的设计方法有机合成的设计方法导向基团和保护基团的应用导向基团和保护基团的应用 一导向基的应用一导向基的应用(1)活化基导向：活化基导向：PhOO双取代双取代不够活泼不够活泼H3C COCH2C OC2H5O+BrPhOOBr+OOHOHOOO45本讲稿第四十五页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 u有机合成的设计方法有机合成的设计方法导向基团和保护基团的应用导向基团和保护基团的应用 一导向基的应用一导向基的应用(1)活化基导向：活化基导向：COOHBrOH+CH3COOH COOC2H5+COOC2H5CH2(COOC2H5)2不够活泼不够活泼46本讲稿第四十六页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 (2)钝化基导向：钝化基导向：合成合成4-溴苯胺：溴苯胺：将氨基乙酰化，减弱其活化能力，同时增加了氨基对邻将氨基乙酰化，减弱其活化能力，同时增加了氨基对邻位的空间位阻。位的空间位阻。u有机合成的设计方法有机合成的设计方法导向基团和保护基团的应用导向基团和保护基团的应用一导向基的应用一导向基的应用47本讲稿第四十七页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 (3)利用封闭基特定位置导向利用封闭基特定位置导向u有机合成的设计方法有机合成的设计方法导向基团和保护基团的应用导向基团和保护基团的应用一导向基的应用一导向基的应用48本讲稿第四十八页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 u有机合成的设计方法有机合成的设计方法导向基团和保护基团的应用导向基团和保护基团的应用 二官能团的保护二官能团的保护(1)引入方便引入方便,除去容易；除去容易；(2)保护基团必须经受的住在保护阶段的各种保护基团必须经受的住在保护阶段的各种反应条件反应条件官能团的保护是有机合成常用的方法。进行保护时需符合以下要求：官能团的保护是有机合成常用的方法。进行保护时需符合以下要求：A.羟基的保护：常用的方法可分为三类：醚类、缩醛羟基的保护：常用的方法可分为三类：醚类、缩醛(酮酮)及酯类等及酯类等保护产物对碱、氧化剂、还原剂以及格氏试剂等稳定。保护产物对碱、氧化剂、还原剂以及格氏试剂等稳定。49本讲稿第四十九页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 u有机合成的设计方法有机合成的设计方法导向基团和保护基团的应用导向基团和保护基团的应用 二官能团的保护二官能团的保护A.羟基的保护：羟基的保护：(1).成醚：成醚：(2).成酯：成酯：(3).(4).ROH +ORC ClROCROROHOH /H2O-ROH +OOORH3OROH50本讲稿第五十页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 B.羰基的保护：缩醛羰基的保护：缩醛(酮酮)是重要和基本的方法之一。其它还有二硫缩醛是重要和基本的方法之一。其它还有二硫缩醛(酮酮)、烯、烯醇、烯胺等。醇、烯胺等。u有机合成的设计方法有机合成的设计方法导向基团和保护基团的应用导向基团和保护基团的应用二官能团的保护二官能团的保护51本讲稿第五十一页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 B.羰基的保护：缩醛羰基的保护：缩醛(酮酮)是重要和基本的方法之一。其它还有二硫缩醛是重要和基本的方法之一。其它还有二硫缩醛(酮酮)、烯醇、烯胺等。烯醇、烯胺等。例：由例：由CH2=CH-CHO合成合成 u有机合成的设计方法有机合成的设计方法导向基团和保护基团的应用导向基团和保护基团的应用二官能团的保护二官能团的保护52本讲稿第五十二页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 C.氨基的保护：氨基的保护：u有机合成的设计方法有机合成的设计方法导向基团和保护基团的应用导向基团和保护基团的应用二官能团的保护二官能团的保护53本讲稿第五十三页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 C.氨基的保护：氨基的保护：例例:由甲苯制备由甲苯制备 u有机合成的设计方法有机合成的设计方法导向基团和保护基团的应用导向基团和保护基团的应用二官能团的保护二官能团的保护54本讲稿第五十四页，共五十五页有机合成路线设计有机合成路线设计 D.羧基的保护：羧基的保护：u有机合成的设计方法有机合成的设计方法导向基团和保护基团的应用导向基团和保护基团的应用二官能团的保护二官能团的保护C(CH3)355本讲稿第五十五页，共五十五页
