有机合成设计路线.pptx

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1、1 有机合成设计原理有机合成设计原理2 反向合成法基本概念反向合成法基本概念3 反向合成法切断技巧反向合成法切断技巧4 几类重要化合物的合成路线设计几类重要化合物的合成路线设计5 碳环切断与合成路线设计碳环切断与合成路线设计有机合成设计有机合成设计第1页/共62页原料 新的有机物反应,方法和技术目标分子(TM)(TM)单质、简单无机物、简单有机物有机合成第2页/共62页有机合成面临的挑战特定的构型和构造的分采用最恰当的方法制定出合理可行的合成路线第3页/共62页利用原料和中间体的合成利用新反应特定目标分子的合成有机合成的三个出发点:第4页/共62页1 有机合成设计原理有机合成设计原理学习有机反

2、应:原料,中间体,目标分子TM反合成法(retrosysthesis)利用TM这仅有的信息,分析TM的结构,反向推出TM所需的中间体,直到起始原料为止,从而设计出合理路线的一种思维方法目标分子 中间体 原料第5页/共62页目标分子目标分子的结构剖析剖析(Targic molecular)考察TM的结构特性分子大小-判明是否有对称性,减少反应步骤官能团分析骨架的构造-结构剖析的核心立体化学特征种类和性质形成方法和引入的先后次序敏感基团后引入若敏感基团先引入官能团保护等价基团替代开链骨架的分枝或拐弯处环的种类、大小、连接方式第6页/共62页2 反向合成法基本概念反向合成法基本概念(1)合成元(合成

3、子)与合成等效剂(2)切断、连接、重排(3)官能团的 转化(互变/添加/消除)(4)反合成子(5)合成树第7页/共62页（1）合成元(合成子systhon)合成子是有机合成反应中的基本单位,是反合成分析中转化所得的结构单元类型:具有亲电性或能接受电子具有亲核性或能给电子自由基中性分子合成等效剂:与合成子相对应的具有等同功效的稳定化合物第8页/共62页TM合成子systhon合成等效剂合成等效剂转化依据Grignard与 作用Diels-Alden偶姻反应第9页/共62页(2)切断切断(dis)、连接、连接(con)、重排、重排(rearr)disconnection connection re

4、arrangement第10页/共62页(3)官能团的转化官能团的转化官能团的互变互变(functional group interconversion)官能团的添加添加functional group addition官能团的消除消除functional group removal 在不改变TM骨架的前提下,变换官能团(种类/位置)以简化官能团第11页/共62页官能团转化的目的官能团转化的目的TM 更易合成的前体化合物或 易得的原料为作dis,con,rearr等反合成分析所必须添加导向基(活化基、钝化基、阻断基、保护基),以提高化学选择性、区域选择性、立体选择性反合成分析,就是通过切断切断

5、(dis)(dis)、连接（、连接（con)con)、重排重排(rearr)(rearr)等骨架转换及官能团转换实现的等骨架转换及官能团转换实现的第12页/共62页(4)反合成子反合成子(retron)为区别合成子/合成中间体,引入反合成子概念反合成子:反合成分析中进行某一转化所必须的结构单元转化所必须的结构单元转化将要得到的结构单元Diels-Alden环加成反应Robinson成环反应第13页/共62页(5)合成树合成树A(TM)BCDECFGHIJKLMNOPQ前体的前体TM的前体合成路线的构成第14页/共62页 合合成成路路线线的的筛筛选选合成路线长短反应条件是否温和产率高低原料和试剂

6、是否易得分离程序是否简便立体化学问题第15页/共62页(1)优先考虑碳骨架的形成优先考虑碳骨架的形成(2)优先在杂原子处切断优先在杂原子处切断(3)添加辅助官能团后再切断添加辅助官能团后再切断(4)将将TM推到适当阶段再切断推到适当阶段再切断(5)利用分子的对称性利用分子的对称性3 3 反向合成法切断技巧反向合成法切断技巧第16页/共62页(1)优先考虑碳骨架的形成优先考虑碳骨架的形成碳骨架的形成官能团的引入设计合成路线基本过程C-C键形成的位置就在官能团所在的或受影响的部位上.要形成C-C键,前体分子必须要有成键反应所要求的官能团第17页/共62页(2)优先在杂原子优先在杂原子(O,N,S)

7、处切断处切断第18页/共62页合成：略第19页/共62页(3)添加辅助官能团后再切断添加辅助官能团后再切断使用情况:直接切断有困难,可先在某一部位添 加某种官能团 条件:辅助官能团易被除去第20页/共62页分析例合成：略第21页/共62页(4)将将TM推到适当阶段再切断推到适当阶段再切断有些TM找不到直接切断的合理方法,可FGI,rearr等回推到替代TM后再进行切断例分析合成：略第22页/共62页(5)利用分子的对称性利用分子的对称性有些TM包含或隐含对称结构.利用分子的利用分子的对称对称性来简化合成路线性来简化合成路线分析合成：略例第23页/共62页4几类重要化合物的合成几类重要化合物的合

8、成路线设计路线设计(1)单官能团化合物(2)双官能团化合物 第24页/共62页(1)单官能团化合物单官能团化合物ROH的合成路线RNH2的合成路线RCOOH的合成路线第25页/共62页例 试设计 的合成路线 分析合成：略ROH的合成路线第26页/共62页RNH2的合成路线RNH2的合成较为独特的合成较为独特,不同于类似的不同于类似的其他化合物其他化合物.(缺点)第27页/共62页例 试设计 的合成路线 合成：略分析第28页/共62页RCOOH的合成路线例合成：略分析第29页/共62页(2)双官能团化合物双官能团化合物1,2-双官能团化合物双官能团化合物1,3-双官能团化合物双官能团化合物1,5

9、-双官能团化合物双官能团化合物1,4-双官能团化合物双官能团化合物1,6-双官能团化合物双官能团化合物第30页/共62页1,2-双官能团化合物1,2-二醇转化依据:a.通常由烯烃氧化 b.对称1,2-1,2-二醇二醇,TM利用两分子酮 的还原偶合直接得到.偶合剂是Mg-Hg,TiCl4第31页/共62页例 试设计 的合成路线 分析合成第32页/共62页例 试设计 的合成路线 分析合成第33页/共62页a-羟基酮转化依据:a.b.TM利用双分子酯的偶姻反应(酮醇缩合)得到.第34页/共62页例 试设计 的合成路线 分析第35页/共62页1,3-双官能团化合物Y=H,OR,RCOY=CN酰基化试剂

10、第36页/共62页例 试设计 的合成路线 第37页/共62页例 试设计 的合成路线 第38页/共62页1,5-双官能团化合物羰基化合物，具活性亚甲基结构-第39页/共62页例 试设计 的合成路线 disdisdis分析第40页/共62页Mannich碱烯胺合成1合成2第41页/共62页1,4-双官能团化合物（亲核）亲电卤代酮（酸，酯）含H的醛酮第42页/共62页例 试设计 的合成路线 增加 活性+-+第43页/共62页-+第44页/共62页+-X=COOEt,CN+二第45页/共62页例 试设计 的合成路线 +第46页/共62页1,6-双官能团化合物+Diels-Alder第47页/共62页+

11、分析例 试设计 的合成路线 第48页/共62页+分析例 试设计 的合成路线 第49页/共62页5 碳环切断与合成路线设计碳环切断与合成路线设计三元环三元环(插入反应插入反应)四元环四元环五元环五元环六元环六元环中环和大环中环和大环活性亚甲基两次烷基化电环化2+2环加成分子内羟醛缩合酮酯缩合Diels-ArdenRobinsonFrider-Crafts第50页/共62页三元环合成依据：插入反应分子内烷基化插入试剂：carben及其衍生物CHCH2 2N N2 2,N N2 2CHCORCHCORN N2 2CHCOOEtCHCOOEt第51页/共62页例 试设计 的合成路线 分析第52页/共6

12、2页四元环合成依据：合成依据：活泼亚甲基二次烷基化活泼亚甲基二次烷基化 光化学光化学2+22+2例 试设计 的合成路线 第53页/共62页五元环合成依据：合成依据：二羰基化合物分子内羟醛缩合，二羰基化合物分子内羟醛缩合，酮酯缩合酮酯缩合例 试设计 的合成路线 第54页/共62页+1，4二官能团化合物-分析合成：略第55页/共62页例 试设计 的合成路线 分析第56页/共62页六元环合成依据：合成依据：Diels-AlderDiels-Alder反应反应 RobinsonRobinson成环成环 Fridel-CraftrsFridel-Craftrs反应反应第57页/共62页例 试设计 的合成路线 分析合成：略第58页/共62页中环和大环，二元酸酯酮醇缩合（还原）大环酮醇主要用于制备813元碳环化合物第59页/共62页分析合成例 试设计 的合成路线 第60页/共62页第61页/共62页感谢您的观看！第62页/共62页