第十六章有機(jī)合成溫俊峰

有機(jī)化學(xué)主講教師溫俊峰教材高鴻賓主編第十五章有機(jī)合成Chapter15OrganicSynthesis目的與要求

1.了解有機(jī)合成的目的與意義2.掌握有機(jī)化學(xué)中建立碳架結(jié)構(gòu)與官能團(tuán)轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)的反應(yīng)。3.掌握逆合成分析法合成目標(biāo)產(chǎn)物的方法，學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單化合物合成路線的設(shè)計(jì)。教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)逆合成分析法設(shè)計(jì)有機(jī)化合物的合成路線難點(diǎn)逆合成分析法本章提綱第一節(jié)有機(jī)合成目的與要求第二節(jié)有機(jī)合成反應(yīng)第三節(jié)有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)§15-1有機(jī)合成的目的與要求1.有機(jī)合成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單基本有機(jī)原料結(jié)構(gòu)復(fù)雜目標(biāo)化合物

將結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的原料,通過(guò)一系列有機(jī)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有用的化合物的過(guò)程，稱為有機(jī)合成。2.有機(jī)合成要求產(chǎn)率高（副反應(yīng)少，每步的反應(yīng)產(chǎn)率越高越好）；步驟少（多則總產(chǎn)率低、時(shí)間、原材料消耗多）；原料便宜易得（還要加上無(wú)毒、少毒）反應(yīng)條件、設(shè)備易于實(shí)現(xiàn)；還應(yīng)加上綠色化學(xué)的考慮(“原子經(jīng)濟(jì)性”，污染盡可能少)。顛茄酮的合成（1）如何構(gòu)建目標(biāo)化合物的碳架結(jié)構(gòu)；（2）如何引入目標(biāo)化合物中的官能團(tuán)；（3）如何達(dá)到高選擇性合成（包含立體選擇性合成）；——對(duì)于多官能團(tuán)等復(fù)雜化合物的合成，為避免不必要的副反應(yīng)的發(fā)生，需要先保護(hù)某些官能團(tuán)，之后再去保護(hù)。目標(biāo)物的合成中要解決以下幾個(gè)主要問(wèn)題：§15-2有機(jī)合成反應(yīng)

增長(zhǎng)碳鏈的方法縮短碳鏈的方法形成碳環(huán)的方法碳架重排碳架的建立一.碳架的建立從反應(yīng)機(jī)理上分三類自由基反應(yīng)：太活潑，難于定向控制——合成上應(yīng)用少離子反應(yīng)：

協(xié)同反應(yīng)：環(huán)加成的重要方法從反應(yīng)類型分：親核取代、親核加成、親電取代、親電加成等1.增長(zhǎng)碳鏈的方法（1）鹵代烴的親核取代反應(yīng)11例1乙酰乙酸乙酯鈉鹽(碳負(fù)離子)與鹵代烴的親核取代；

增加三個(gè)碳原子例2丙二酸二乙酯鈉鹽(碳負(fù)離子)與鹵代烴的親核取代增加兩個(gè)碳原子①格氏反應(yīng)——制備1o，2o，3o醇和多一個(gè)碳原子的羧酸（2）羰基化合物的親核加成反應(yīng)②醛酮加氫氰酸——制備多一個(gè)碳原子的不飽和羧酸15③各類縮合反應(yīng)合成α，β-不飽和化合物a.羥醛縮合——制備α，β-不飽和醛酮b.Claisen酯縮合——制備1,3-二羰基化合物16d.雷福爾馬茨基（Reformatsky）反應(yīng)-制備β-羥基酸(酯)c.Perkin反應(yīng)——制備α，β-不飽和酸f.Michael加成碳負(fù)離子與α,β-不飽和羰基化合物進(jìn)行共軛加成，生成1,5-二羰基化合物的反應(yīng)。HY

+C=C?C=O

[Y?C-C=C-OH

]

Y?C-C-C=O堿重排1234δ-通式:δ+HCH3CH2CH2MgBr+CH3CCHCH3CCMgBr+CH3CH2CH3CH2=CHCH2XCH3CCCH2CH=CH2制備高級(jí)炔烴（3）偶聯(lián)反應(yīng)（4）與維蒂希試劑反應(yīng)

(5)芳烴的親電反應(yīng)202.碳鏈減短的方法(1)羧酸的脫羧反應(yīng)Hunsdiecher反應(yīng)——制備少一個(gè)碳原子的鹵代烴21(2)甲基酮的鹵仿反應(yīng)——制備少一個(gè)碳原子的羧酸(3)酰胺的Hofmann降解反應(yīng)——生成少一個(gè)碳原子的一級(jí)胺22(4)烯，炔，酮，芳烴側(cè)鏈，-二醇和-羥基醛或酮的氧化斷裂反應(yīng)Baeyer-villiger——由酮制酯233.碳環(huán)合成(1)三元環(huán)

①丙二酸酯與1,2-二鹵代烷的烷基化反應(yīng)②烯烴和卡賓的反應(yīng)24（2）四元環(huán)

①丙二酸酯與1,3-二鹵代烷的烷基化反應(yīng)②烯烴光二聚的反應(yīng)③二鹵代物脫鹵環(huán)化：hv25（3）五元環(huán)

①Dieckman關(guān)環(huán)反應(yīng)②分子內(nèi)羥醛縮合26③丙二酸酯與1,4-二鹵代烷的烷基化反應(yīng)④分子內(nèi)親電取代27（4）六元環(huán)

①Diels-Alder反應(yīng)②苯環(huán)的還原反應(yīng)③丙二酸酯與1,5-二鹵代烷的烷基化反應(yīng)28④芳環(huán)?；磻?yīng)29⑤Robinson環(huán)合反應(yīng)304.改變碳骨架——碳鏈重排（2）頻哪醇(Pinacol)重排（1）碳正離子重排31（3）Beckmann重排（4）聯(lián)苯胺重排32（5）Claisen重排33二.轉(zhuǎn)換官能團(tuán)的反應(yīng)1.官能團(tuán)的引入（2）官能團(tuán)的除去（3）官能團(tuán)的相互轉(zhuǎn)變①—NH2(4)官能團(tuán)的保護(hù)38②(對(duì)所有氧化劑、還原劑和強(qiáng)堿都穩(wěn)定)39③－OH(對(duì)堿、格氏試劑、LiAlH4、CrO3穩(wěn)定)402.區(qū)域選擇性(官能團(tuán)相同，但反應(yīng)位置不同)1)不對(duì)稱烯烴與HBr反應(yīng)(馬氏規(guī)則和反馬氏規(guī)則)2)烯烴親電加成成醇(1o和2o，3o)3)消除反應(yīng)(查依采夫規(guī)則和霍夫曼規(guī)則）4)芳烴的定位規(guī)則三、選擇性的控制1)碳碳雙鍵與碳碳叁鍵有不同反應(yīng)活性2)氧化還原1.化學(xué)選擇性(官能團(tuán)不同)413.立體選擇性(官能團(tuán)相同，位置相同，但空間排列不同)(1)炔烴加氫42(2)烯烴的氧化與加成43(3)鹵代烷的SN2取代反應(yīng)和E2消除反應(yīng)44(4)季銨堿受熱反式消除，氧化叔胺受熱順式消除45有機(jī)合成設(shè)計(jì)中考慮的相關(guān)因素：（1）碳架的建立小結(jié)：（2）在分子骨架特定位置上引入所需的官能團(tuán)（3）選擇性控制化學(xué)選擇性控制區(qū)域選擇性控制立體選擇性控制§15-3有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)1.逆合成分析2.合成路線的選擇3.典型合成舉例1逆合成分析兩種分析方法順合成分析：原料→中間物→目標(biāo)分子逆合成分析：目標(biāo)分子→中間物→原料

逆向合成分析過(guò)程圖EliasJ.Corey

(1928－？)美國(guó)1990年獲獎(jiǎng)JohnWiley&SonsCanada,Ltd1995.49①逆合成原理以合成子概念和切斷法為基礎(chǔ)，從目標(biāo)化合物出發(fā)；通過(guò)官能團(tuán)轉(zhuǎn)換或鍵的切斷；去尋找一個(gè)又一個(gè)前體分子（合成子），直至前體分子為最易得的原料為止，這是完成合成設(shè)計(jì)的一條有效途徑。識(shí)別目標(biāo)分子：對(duì)目標(biāo)分子進(jìn)行逆向分析；制定合成路線②逆合成分析過(guò)程包括一種分析法，這種方法是將分子中的一個(gè)鍵切斷使目標(biāo)分子轉(zhuǎn)變成為一種可能的原料；把一個(gè)官能團(tuán)換寫(xiě)成另一個(gè)官能團(tuán)，以使切斷成為可能的一種方法；通常用FGI表示。在切斷時(shí)所得出的概念性的分子碎片，通常是個(gè)離子；最終要合成的分子；用TM表示合成子合成子等效試劑等效試劑2.切斷策略（1）優(yōu)先在官能團(tuán)處切割（2）在雜原子處切割（3）利用分子的對(duì)稱性切割（4）添加輔助官能團(tuán)后再切割（5）將目標(biāo)分子逆推到適當(dāng)階段后再切割（6）在支鏈多處切割例1：由C3或C3以下有機(jī)物合成2-丁酮

分析：合成路線：3.實(shí)例分析例2：從乙烯、丙烯合成正辛烷

例3：用簡(jiǎn)單的原料合成

例4：由簡(jiǎn)單化合物