有机合成路线设计学习教案.pptx

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1、会计学1有机合成路线有机合成路线(lxin)设计设计第一页，共62页。n n1 有机合成设计原理n n2 反向(fn xin)合成法基本概念n n3 反向(fn xin)合成法切断技巧n n4 几类重要化合物的合成路线设计n n5 碳环切断与合成路线设计有机合成有机合成(yuj(yuj hchng)hchng)设计设计第1页/共62页第二页，共62页。原料原料 新的有机物新的有机物反应反应,方法和技术方法和技术目标目标(mbio)(mbio)分子分子(TM)(TM)单质单质(dnzh)(dnzh)、简单无机物、简单无机物、简单有机物简单有机物有有有有机机机机合合合合成成成成(y y u uj

2、j h h c ch h n ng g)第2页/共62页第三页，共62页。有机合成有机合成(yuj hchng)面临的挑战面临的挑战特定的构型和构造的分子采用最恰当的方法制定(zhdng)出合理可行的合成路线第3页/共62页第四页，共62页。利用原料和中间体的合成利用新反应特定(tdng)目标分子的合成有机合成有机合成(yuj hchng)的三个出发点的三个出发点:第4页/共62页第五页，共62页。1 有机合成有机合成(yuj hchng)设计原理设计原理学习有机反应:原料(yunlio),中间体,目标分子TM反合成法反合成法(retrosysthesis)利用利用TM这仅有的信息这仅有的信息

3、,分析分析TM的结构的结构,反向反向(fn xin)推出推出TM所需的中间体所需的中间体,直到起始原料为止直到起始原料为止,从而设计出合理路线从而设计出合理路线的一种思维方法的一种思维方法目标分子 中间体 原料第5页/共62页第六页，共62页。目标分子的结构目标分子的结构(jigu)剖析剖析(Targic molecular)考考察察(koch)TM的的结结构构特特性性分子分子(fnz)大小大小-判明是否有对称性判明是否有对称性,减少反应减少反应步骤步骤官能团分析官能团分析骨架的构造骨架的构造-结构结构剖析的核心剖析的核心立体化学特征立体化学特征种类和性质种类和性质形成方法和引入的先后次序形成

4、方法和引入的先后次序敏感基团后引入敏感基团后引入若敏感基团先引入若敏感基团先引入官能团保护等价基团替代等价基团替代开链骨架的分枝开链骨架的分枝或拐弯处或拐弯处环的种类、大小、连接方式环的种类、大小、连接方式第6页/共62页第七页，共62页。2 2 反向反向反向反向(f(f n xinn xin)合成法基本概念合成法基本概念合成法基本概念合成法基本概念(1)合成(hchng)元(合成(hchng)子)与合成(hchng)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(hchng)子(5)合成(hchng)树第7页/共62页第八页，共62页。（1 1）合成）合成(

5、hchng)(hchng)元元(合成合成(hchng)(hchng)子子systhon)systhon)合成子是有机合成反应中的基本单位(dnwi),是反合成分析中转化所得的结构单元类型(lixng):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页第九页，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(fnyng)第9页/共62页第十页，共62页。(2)切断切断(qi dun)(dis)、连、连接接(con)、重排、重排(rearr)di

6、sconnection connection rearrangement第10页/共62页第十一页，共62页。(3)(3)官能团的转化官能团的转化官能团的转化官能团的转化(zhu(zhu nhu)nhu)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 在不改变在不改变TM骨架的前提下骨架的前提下,变换官能团变换官能团(种类种类(zhngli)/位置位置)以简化官能团以简化官能团第11页/共62页第十二页，共62页。官能团转化官能

7、团转化(zhunhu)的目的的目的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(do xin)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反合成分析(fnx),就是通过切断就是通过切断(dis)、连接、连接（con)、重排重排(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页第十三页，共62页。(4)(4)反合成反合成反合成反合成(hchng)(hchng)子子子子(retron)(retron)为区别(qbi)合成子/合成中间体,引入反合成子概念反合成子反合成

8、子:反合成分析中进行反合成分析中进行(jnxng)某一转化某一转化所必须的结构单元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页第十四页，共62页。(5)合成合成(hchng)树树A(TM)BCDECFGHIJKLMNOPQ前体的前体前体的前体TM的前体合成路线(lxin)的构成第14页/共62页第十五页，共62页。合合成成(hchng)路路线线的的筛筛选选合成路线长短合成路线长短反应条件是否温和反应条件是否温和产率高低产率高低原料和试剂是否易得原料和试剂是否易得分离程序分离程序(chngx)是是否简便否简便

9、立体化学问题立体化学问题第15页/共62页第十六页，共62页。(1)(1)优先考虑碳骨架的形成优先考虑碳骨架的形成优先考虑碳骨架的形成优先考虑碳骨架的形成(2)(2)优先在杂原子处切断优先在杂原子处切断优先在杂原子处切断优先在杂原子处切断(qi dun)(qi dun)(3)(3)添加辅助官能团后再切断添加辅助官能团后再切断添加辅助官能团后再切断添加辅助官能团后再切断(qi dun)(qi dun)(4)(4)将将将将TMTM推到适当阶段再切断推到适当阶段再切断推到适当阶段再切断推到适当阶段再切断(qi dun)(qi dun)(5)(5)利用分子的对称性利用分子的对称性利用分子的对称性利用分

10、子的对称性3 3 3 3 反向合成法切断反向合成法切断反向合成法切断反向合成法切断(qi dun)(qi dun)(qi dun)(qi dun)技巧技巧技巧技巧第16页/共62页第十七页，共62页。(1)(1)优先优先优先优先(yuxin)(yuxin)考虑碳骨架的形成考虑碳骨架的形成考虑碳骨架的形成考虑碳骨架的形成碳骨架的形成碳骨架的形成碳骨架的形成碳骨架的形成官能团的引入官能团的引入官能团的引入官能团的引入设计设计(shj)合成路线合成路线基本过程基本过程C-C键形成(xngchng)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/

11、共62页第十八页，共62页。(2)优先优先(yuxin)在在杂原子杂原子(O,N,S)处切处切断断第18页/共62页第十九页，共62页。合成合成(hchng)：略：略第19页/共62页第二十页，共62页。(3)添加辅助添加辅助(fzh)官官能团后再切断能团后再切断使用使用(shyng)情况情况:直接切断有困难直接切断有困难,可先在可先在某一部位添某一部位添 加某种官能团加某种官能团 条件条件:辅助官能团易被除去辅助官能团易被除去第20页/共62页第二十一页，共62页。分分析析(fnx)例例合成合成(hchng)：略：略第21页/共62页第二十二页，共62页。(4)将将TM推到适当阶段推到适当阶

12、段(jidun)再切断再切断有些TM找不到直接切断的合理方法,可FGI,rearr等回推到替代(tdi)TM后再进行切断例例分分析析(fnx)合成：略合成：略第22页/共62页第二十三页，共62页。(5)(5)利用利用利用利用(lyng)(lyng)分子的对称性分子的对称性分子的对称性分子的对称性有些有些(yuxi)TM包含或隐含对包含或隐含对称结构称结构.利用分子的对称性来简利用分子的对称性来简化合成路线化合成路线分分析析(fnx)合成：略合成：略例例第23页/共62页第二十四页，共62页。4 4几类重要几类重要几类重要几类重要(zhngyo)(zhngyo)化合物的合成化合物的合成化合物的

13、合成化合物的合成路线设计路线设计路线设计路线设计(1)(1)单官能团化合物单官能团化合物(2)(2)双官能团化合物双官能团化合物 第24页/共62页第二十五页，共62页。(1)(1)单官能团化合物单官能团化合物单官能团化合物单官能团化合物ROH的合成(hchng)路线RNH2的合成(hchng)路线RCOOH的合成(hchng)路线第25页/共62页第二十六页，共62页。例例 试设计试设计 的合成路线的合成路线 分析分析(fnx)合成合成(hchng)：略略ROHROH的合成的合成的合成的合成(hchng)(hchng)路线路线路线路线第26页/共62页第二十七页，共62页。RNH2的合成(h

14、chng)路线n nRNH2RNH2的合成的合成的合成的合成(hchng)(hchng)较为独特较为独特较为独特较为独特,不同于类似的不同于类似的不同于类似的不同于类似的n n其他化合物其他化合物其他化合物其他化合物.(缺点缺点(qudin)第27页/共62页第二十八页，共62页。例例 试设计试设计 的合成路线的合成路线 合成合成(hchng)：略略分析分析(fnx)第28页/共62页第二十九页，共62页。RCOOH的合成(hchng)路线例例合成合成(hchng)：略略分析分析(fnx)第29页/共62页第三十页，共62页。(2)(2)双官能团化合物双官能团化合物双官能团化合物双官能团化合物

15、1,2-1,2-双官能团化合物双官能团化合物双官能团化合物双官能团化合物1,3-1,3-双官能团化合物双官能团化合物双官能团化合物双官能团化合物1,5-1,5-双官能团化合物双官能团化合物双官能团化合物双官能团化合物1,4-1,4-双官能团化合物双官能团化合物双官能团化合物双官能团化合物1,6-1,6-双官能团化合物双官能团化合物双官能团化合物双官能团化合物第30页/共62页第三十一页，共62页。1,2-1,2-双官能团化合物双官能团化合物1,2-二醇二醇转化依据:a.通常由烯烃氧化 b.对称1,2-二醇,TM利用两分子酮 的还原偶合(u h)直接得到.偶合(u h)剂是Mg-Hg,TiCl4

16、第31页/共62页第三十二页，共62页。例例 试设计试设计 的合成的合成(hchng)路线路线 分分析析(fnx)合合成成(hchng)第32页/共62页第三十三页，共62页。例例 试设计试设计 的合成的合成(hchng)路线路线 分分析析(fnx)合合成成(hchng)第33页/共62页第三十四页，共62页。a-羟基(qingj)酮转化(zhunhu)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页第三十五页，共62页。例例 试设计试设计 的合成的合成(hchng)路线路线 分分析析(fnx)第35页/共62页第三十六页，共62页。1,3-1,3-双官能团化合物双

17、官能团化合物Y=H,OR,RCOY=CN酰基化试剂(shj)第36页/共62页第三十七页，共62页。例例 试设计试设计(shj)的合成路线的合成路线 第37页/共62页第三十八页，共62页。例例 试设计试设计 的合成的合成(hchng)路路线线 第38页/共62页第三十九页，共62页。1,5-1,5-双官能团化合物双官能团化合物羰基羰基(tn j)化合物，化合物，具活性亚甲基结构具活性亚甲基结构-第39页/共62页第四十页，共62页。例例 试设计试设计 的合成的合成(hchng)路线路线 disdisdis分析分析(fnx)第40页/共62页第四十一页，共62页。Mannich碱烯胺合成(hc

18、hng)1合成合成(hchng)2第41页/共62页第四十二页，共62页。1,4-1,4-双官能团化合物双官能团化合物（亲核）亲电卤代酮（酸，酯）卤代酮（酸，酯）含H的醛酮第42页/共62页第四十三页，共62页。例例 试设计试设计(shj)的合成的合成路线路线 增加(zngji)活性+-+第43页/共62页第四十四页，共62页。-+第44页/共62页第四十五页，共62页。+-X=COOEt,CN+二第45页/共62页第四十六页，共62页。例例 试设计试设计(shj)的合成的合成路线路线 +第46页/共62页第四十七页，共62页。1,6-1,6-双官能团化合物双官能团化合物+Diels-Alde

19、r第47页/共62页第四十八页，共62页。+分析分析(fnx)例例 试设计试设计 的合成路线的合成路线 第48页/共62页第四十九页，共62页。+分析分析(fnx)例例 试设计试设计 的合成路线的合成路线 第49页/共62页第五十页，共62页。5 5 碳环切断碳环切断碳环切断碳环切断(qi dun)(qi dun)与合成路线设与合成路线设与合成路线设与合成路线设计计计计n n三元环三元环(插入插入(ch r)反应反应)n n四元环四元环n n五元环五元环n n六元环六元环n n中环和大环中环和大环活性亚甲基两次烷基化活性亚甲基两次烷基化电环化电环化2+2环加成环加成分子分子(fnz)内羟内羟醛

20、缩合醛缩合酮酯缩合酮酯缩合Diels-ArdenRobinsonFrider-Crafts第50页/共62页第五十一页，共62页。三元三元(sn yun)(sn yun)环环合成合成合成合成(hchng)(hchng)依依依依据：据：据：据：插入插入插入插入(ch r)(ch r)反应反应反应反应分子内烷基化分子内烷基化插入试剂：插入试剂：插入试剂：插入试剂：carbencarben及其衍生物及其衍生物及其衍生物及其衍生物CHCH2 2N N2 2,N N2 2CHCORCHCORN N2 2CHCOOEtCHCOOEt第51页/共62页第五十二页，共62页。例例 试设计试设计 的合成的合成(

21、hchng)路线路线 分析分析(fnx)第52页/共62页第五十三页，共62页。四元四元(s yun)(s yun)环环合成合成合成合成(hchng)(hchng)依据：依据：依据：依据：活泼亚甲基二次烷基化活泼亚甲基二次烷基化活泼亚甲基二次烷基化活泼亚甲基二次烷基化 光化学光化学光化学光化学2+22+2例例 试设计试设计(shj)的合成路线的合成路线 第53页/共62页第五十四页，共62页。五元五元(w(w yun)yun)环环合成依据：合成依据：合成依据：合成依据：二羰基化合物分子二羰基化合物分子二羰基化合物分子二羰基化合物分子(fnz)(fnz)内羟内羟内羟内羟醛缩合，酮酯缩合醛缩合，酮

22、酯缩合醛缩合，酮酯缩合醛缩合，酮酯缩合例例 试设计试设计 的合成的合成(hchng)路线路线 第54页/共62页第五十五页，共62页。+1，4二官能团化合物-分析分析(fnx)合成(hchng)：略第55页/共62页第五十六页，共62页。例例 试设计试设计(shj)的合成路线的合成路线 分析分析(fnx)第56页/共62页第五十七页，共62页。六元环六元环合成合成合成合成(hchng)(hchng)依据：依据：依据：依据：Diels-Alder Diels-Alder反应反应反应反应 Robinson Robinson成环成环成环成环 Fridel-Craftrs Fridel-Craftrs反应反应反应反应第57页/共62页第五十八页，共62页。例例 试设计试设计 的合成的合成(hchng)路线路线 分析分析(fnx)合成合成(hchng)：略略第58页/共62页第五十九页，共62页。中环和大环中环和大环，二元酸酯二元酸酯酮醇缩合(suh)（还原）大环大环酮醇酮醇主要主要(zhyo)用于制备用于制备813元碳环化合物元碳环化合物第59页/共62页第六十页，共62页。分析分析(fnx)合成合成(hchng)例例 试设计试设计 的合成路线的合成路线 第60页/共62页第六十一页，共62页。第61页/共62页第六十二页，共62页。