有機(jī)化學(xué)練習(xí)題

1、基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)練習(xí)題二合一鞣花酸和其同族的化合物顯示出有抗氧化，抗癌和其他幾種生物功能。近期，鞣花酸的同系物nigricanin首次被合成出來。分析這條線路，畫出A-K的結(jié)構(gòu)式，解釋F和G的同分異構(gòu)現(xiàn)象。D和E的分子式分別是C21H17IO4和C37H31IO7。止咳藥那可丁(-)-Noscapine 是1817年P(guān). Robiquet 從罌粟中分離出的一種生物堿，被命名為“那可丁”。這種藥品被證明有止痛和止咳的功能。它也被用來治療癌癥，中風(fēng)，焦慮和一些其他的疾病。臨床使用的(-)-Noscapine 從天然產(chǎn)物或是其外消旋體中提取?，F(xiàn)有一些合稱外消旋-Noscapine 的方法，其中一條路線如

2、下。解讀這條線路，畫出A-I的結(jié)構(gòu)簡式。已知G是一種三環(huán)化合物。吡咯里西啶堿因?qū)拸V多樣的生理學(xué)特性，吡咯里西啶堿和它們的非天然類似物在有機(jī)化學(xué)中占據(jù)著重要的位置。多羥基的吡咯里西堿組成一系列生物堿，其中許多通常涉及氮雜糖（或者含亞氨基-NH-/NH=的糖），它們能夠抑制各種糖苷酶，這對治療糖尿病、流感、艾滋病和其他疾病有效。二羥基吡咯里西堿（±）-turneforcidine 的合成在路線1中給出。在這條線路中E是一種不穩(wěn)定的中間體，自發(fā)進(jìn)行Claisen重排得到產(chǎn)物F。路線1Turneforcidine中7號C原子的差向異構(gòu)體，（±）-platynecine 通過路線2合

3、成。值得注意的是，K是2+2環(huán)加成的產(chǎn)物。路線2分析這些路線，畫出A-M和（±）-platynecine 的結(jié)構(gòu)簡式。松露的美妙香氣對于許多人來說，松露的香氣和滋味極為美妙，這也是松露貴于黃金的原因?；衔颴是黑孢松露香氣的來源。0.108 g 化合物X與酸性介質(zhì)中的HgSO4反應(yīng)生成一些沉淀Z并生成化合物A?；衔顰與過量AgNH32OH反應(yīng)生成0.432g單質(zhì)銀。將0.648g化合物A燃燒產(chǎn)生的氣體分成兩等分，一份通入澄清石灰水，產(chǎn)生1.62g沉淀，另一份通入NaOH溶液，然后加入過量CaCl2溶液，產(chǎn)生1.716g沉淀。寫出X,Z,A的結(jié)構(gòu)式。計算沉淀Z的質(zhì)量。假設(shè)所有反應(yīng)完全

4、進(jìn)行。大環(huán)合成魔力還是智慧？對于有機(jī)合成化學(xué)家，大環(huán)合成是一個充滿挑戰(zhàn)的問題。然而大自然高效地解決了這個問題，許多菌類參與形成大環(huán)內(nèi)酯聚酮化合物。其中之一，Macrosphelide A, 以其高效阻止癌細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞之間作用而引人關(guān)注。許多合成路線已經(jīng)報道，其中一例使用乳酸（2-羥基丙酸）的衍生物為原料，路線如下。1. 理解合成路線，寫出化合物A-L的結(jié)構(gòu)式。2. 根據(jù)IUPAC命名法命名化合物E。維生素H維生素H，又名生物素，是在許多生物體內(nèi)高效促進(jìn)生長的一種化合物，例如面包師的酵母中就含有這種物質(zhì)。人類在不同生長時期對它有著不同的需求。維生素H缺乏會導(dǎo)致一系列疾病，如皮炎、缺乏食欲、易疲

5、勞、肌肉酸痛、神經(jīng)擾動等。1901年，Wildiers 第一次發(fā)現(xiàn)了促進(jìn)酵母菌生長的維生素H。之后又在蛋黃（Kögl，1936）、肝臟（Szent-Györgyi,1936）中發(fā)現(xiàn)了這種物質(zhì)。1966年，Trotter和Hamilton通過X光單晶衍射確定了它手性碳的絕對構(gòu)型。維生素H具有三個手性中心，理論上有八個旋光異構(gòu)體，但只有(3As,4S,6Ar)-(D)-(+)-生物素具有較高的生物活性。1982年，Hoffmann-La Roche（羅氏公司）的研究人員以L-半胱氨酸為原料提出了以下簡潔合成維生素H的路線。1.L-半胱氨酸的巰基在氧化反應(yīng)后轉(zhuǎn)化為二硫鍵(A)。A

6、與己酰氯-5-炔反應(yīng)生成B。B在Zn/CH3COOH下還原又生成巰基。這個化合物在大氣條件下通過巰基對末端炔的加成發(fā)生環(huán)化，產(chǎn)生一個具有十元環(huán)，且環(huán)上具有Z式碳碳雙鍵的C。寫出下圖合成過程中A、B、C的結(jié)構(gòu)式。2.將C用DIBAL（二異丁基氫化鋁，i-Bu2AlH）還原得到D。D在二氯甲烷中與芐基羥胺縮合得到硝酮E（硝酮是具有C=N+­O-結(jié)構(gòu)的有機(jī)分子）。E發(fā)生分子內(nèi)1，3-偶極環(huán)加成得到多環(huán)化合物F，其中兩個雜環(huán)異噁唑（1，2-噁唑）和四氫噻吩共用一個鍵。環(huán)化反應(yīng)使一根鍵上的兩個碳都為S構(gòu)型，而與氧連接的碳為R構(gòu)型。寫出D、E、F的結(jié)構(gòu)式。3.F在醋酸中用鋅粉處理，異噁唑中的N-

7、O鍵斷裂產(chǎn)生化合物G，G在THF中碳酸鈉存在下與氯酸甲酯反應(yīng)得到H。H在熱的BaOH2的二氧六環(huán)溶液中反應(yīng)，再用酸處理，得到二環(huán)-羥基酸I。I具有(D)-(+)-生物素的所有手性中心，但是有一個多余的-OH。畫出G、H、I的結(jié)構(gòu)，說明H到I的形成過程。4.I用SOCl2處理得到相應(yīng)的氯代酸K，假設(shè)與多余-OH相連的碳在K中的幾何構(gòu)型不改變。K與甲醇反應(yīng)得到脂L。L在80、DMF中用NaBH4還原得到脂M。M在HBr水溶液中水解得到光學(xué)純的(D)-(+)-生物素。畫出I、K、L、M的結(jié)構(gòu)和中間體，并解釋S原子對K立體化學(xué)的影響。越南肉桂Cinnamomum loureiroi，即越南肉桂，是一種

8、栽種在越南北部的常綠樹種，這種樹的樹皮具有藥用和實用價值。樹皮精油的主要成分含有肉桂醛(2E)-3-苯基-2-丙烯醛C6H5CHCHCHO)。用NaClO2氧化肉桂醛得到一種酸A，A和乙醇經(jīng)過酯化反應(yīng)形成肉桂酸乙酯(B)。將肉桂酸乙酯(B)和80%的水合肼的溶液回流10h產(chǎn)生CC9H10N2O，將C和對硝基苯甲醛在乙醇中回流12h產(chǎn)生DC16H13N3O3.C和D的 1HNMR譜圖如下（峰的分裂數(shù)目和相對強(qiáng)度已標(biāo)在每一個信號上）：1.給出A、B、C的結(jié)構(gòu)。2.將第一個譜圖的 1HNMR信號與C中含有質(zhì)子的基團(tuán)對應(yīng)。3.寫出一個從B到C可能的反應(yīng)機(jī)理4.從以下四個結(jié)構(gòu)中，選出D的結(jié)構(gòu)并給出理由。

9、5.將第二個譜圖的 1HNMR信號與D中含有質(zhì)子的基團(tuán)對應(yīng)。頭孢噻吩頭孢菌素是一種-環(huán)內(nèi)酰胺抗生素。頭孢噻吩是一種頭孢菌素的衍生物，對革蘭氏陰性細(xì)菌和革蘭氏陽性細(xì)菌有更強(qiáng)的作用，但毒性更低。因此頭孢噻吩已經(jīng)被研究并應(yīng)用到藥物研究中。從L-cistein合成頭孢噻吩的路線如下：1.完成以上合成路線。2.寫出一個從K到L的可能的反應(yīng)機(jī)理。3.理論上，頭孢噻吩應(yīng)該有多少個光學(xué)異構(gòu)？荷花荷花的學(xué)名是Nelumbo nucifera。最近，越南研究人員與加拿大科學(xué)家合作發(fā)現(xiàn)了荷葉堿的細(xì)胞產(chǎn)生胰島素的能力，可能用于治療低血糖癥。(K.Hoa Nguyen et al.J.of Ethnopharmacol

10、ogy,2012,142,488-495)。雖然有一些從不同試劑合成荷葉堿的方法，但是這些方法的合成過程都非常復(fù)雜且產(chǎn)率很低。臺灣的國立彰化師范大學(xué)的Chia-Fu Chang等人發(fā)表了一個合成荷葉堿的方法，該法使用苯甲醛衍生物，通過Nef反應(yīng)，Pictet-Spengler反應(yīng)和自由基環(huán)化反應(yīng)來合成荷葉堿。(Synth.Common.,2010,40,3452-3466).Nef反應(yīng)(John Ulric Nef,1894)Nef反應(yīng)的機(jī)理：例如：自由基化反應(yīng)：自由基引發(fā)劑：AIBN偶氮二異丁氰，Me2CCNN=NC(CN)Me2。Pictet-Spengler加成環(huán)化(Amé P

11、ictet,Theodor Spengler,1911)：先進(jìn)行縮合反應(yīng)，然后-芳基乙胺和醛或酮在酸催化和加熱條件下環(huán)化。例如：合成荷葉堿的過程如下：步驟一：合成N-甲氧基?；贰２襟E二：合成芳基乙醛。步驟三：合成荷葉堿。1.寫出A1，A2，B1，B2，X1，X2的結(jié)構(gòu)式，(a3)，(b3)的反應(yīng)條件，并完成以上反應(yīng)過程。2.寫出由3,4-二甲氧基苯甲酰生成A1（步驟一）和A3+B3生成X1（步驟三）的反應(yīng)機(jī)理。3.根據(jù)如下圖所示轉(zhuǎn)化，畫出Y1a，Y1b這兩個異構(gòu)體級化合物Y2的結(jié)構(gòu)式。瓢蟲的生活在自然界有許多已知屬于瓢蟲科的甲蟲。除了可愛，它們在控制一些害蟲數(shù)量上發(fā)揮著有益的生態(tài)學(xué)作用。當(dāng)這

12、類甲蟲被侵?jǐn)_時，它們從關(guān)節(jié)噴出霧狀液。這個過程被稱為反射流血，是有效的威懾方法。這種液體被分離表征，稱作瓢蟲素，其結(jié)構(gòu)式如下：a)在瓢蟲素的實驗室合成中使用了很普通且簡單易得的起始物。丙二酸二甲酯和丙烯醛在甲醇鈉條件下反應(yīng)得到A。然后在堿性條件下加熱，再在酸性條件下用甲醇酯化得到B，B的 13C-NMR譜上在170 ppm與200 ppm有兩個特征峰。然后在弱酸性條件下與乙二醇反應(yīng)得到C。B的200 ppm處的信號峰沒有出現(xiàn)在C的 13C-NMR譜上。C在氫化鈉存在下自聚得到D，D脫羧得到E。E先與醋酸銨再與氰基硼氫化鈉反應(yīng)，F(xiàn)是E的還原氨化產(chǎn)物。畫出A-F的結(jié)構(gòu)式。b)在下一步合成中，F(xiàn)先在pH=1環(huán)境下脫保護(hù)，然后調(diào)pH至5，加入容易烯醇化的