《通過練習學習有機反應機理》福山透三氫劍魔漢化

序言

作為學會的事業(yè)之一，有機合成化學協(xié)會從以前就開始工作于手冊和書本出版的

事情了。不過，近年來由于出版界的情況變了很多。于是,本協(xié)會決定從新時代出發(fā)，

開始一次新的出版活動。在2004年時組成出版委員會后，一部分委員商討了今后的出

版企劃。雖然當代在學術和研究這方面上，世界上已經(jīng)充斥了大量的研究有關信息，并

且它們整理的各種著作物出版了很多，但是，這相比很久以前，世人對于出版事情上

心思狀況有很大的變化,于是這就導致了信息泛濫。同時由于計算機技術蓬勃發(fā)展，信

息處理這方面開始變得簡單化，特別是網(wǎng)絡搜索這方面，與以前相比，個人獲取新的信

息和必要的數(shù)據(jù)也變得十分便捷。在這樣的大環(huán)境下，不得不承認，今天的出版物的利

用價值開始逐漸縮水。

在這種風潮中，有機合成化學協(xié)會必須為了推進出版業(yè)的發(fā)展，做出一本書作為參

照。本協(xié)會的會員需要在書中引入了各種令人生趣的內(nèi)容，并且盡可能選擇出有益的

信息，用于制作題目，最后與類似的出版物達成一致,才能提出許多嶄新的內(nèi)容和企劃

的建議。從這樣的思路出發(fā)，出版委員會為之進行了努力。

這次出版的是第一冊是東京大學研究生院藥學研究系科的福山透教授的研究室企

劃編寫的《通過練習學習有機反應機理》，并即將被出版。它是福山研究室在長期收集

了很多資料后,用于理解有機合成反應和反應機理思考能力的練習用書。這本書,它通

過完整的總結編輯,新穎的練習和相當風致的豁達的獨特內(nèi)容，使有機有機合成化學專

業(yè)的學生在閱讀過程中妙趣橫生。另外鳴謝有關的有機合成的研究人員，盡自己的所

能為本協(xié)會的書目出版出一份力。

2005年7月

出版委員會委員長

i±二郎

有機合成

化學協(xié)會

出版委員

會

【出版委員長】it二郎（東京工業(yè)大學名譽教授）

【出版副委員長】電田邦明（早稻田大學理工學衍院院長）

【出版委員】戶幅一敦（麼鷹羲塾大學理工學部教授）德山英利

（柬京大學大學院蕖學系研究科助教授）

編寫者

福山透（東京大學藥學系研究科教授）德山

英利（東京大學藥學系研究科副教授）菅敏

幸（靜岡縣立大學藥學部教授）橫島聰

（東京大學藥學系研究科助手）

赤巖路即J北隔一半矢佑己

阿部昌尚小泉一二三松本幸豳

磴村峰孝小柴隆宏三村曾

井上暢小村英榭宮崎B

內(nèi)田？1司佐藤步森元彳爰晴

同野健太郎下川淳山岸再亮

三氫劍魔翻譯

前言

自從醫(yī)學、農(nóng)學的開發(fā)后，科技產(chǎn)生了很大的發(fā)展，各種創(chuàng)新應有盡有，有機合成

化學的重要性也逐漸增大，這也成為了新反應和新化合物相關的論文在學術雜志上泛濫

的主要原因。19世紀以來，各種方面的信息積累產(chǎn)生了名為“有機化學”的寬闊的大

海，而我們?yōu)榱诉_到目標目的地，掌握出色的航海術，很有必要。當然，把繁綜錯雜的有

機反應,一個一個背過的需要天價的時間，很沒有效率。

近年來，由于計算化學的發(fā)展，我們輕視了基于有機電子論形式上的反應機理分析

的重要性。但是，掌握了電子論的話，可以將各種各樣的反應統(tǒng)一理解成為可能。反應

途徑的預測和反應方式,反應的設計，可以使我們對于反應的方式有更好的理解。如果

只是一味的死記硬背的龐大的已知反應，那么就不會有什么新的發(fā)現(xiàn)。而掌握反應時

電子的流動方向，就是掌握了有機反應的活力源泉。有機電子論，即所謂的

“arrowpushingmechanism^^,就是考慮反應中化學鍵的穩(wěn)定性以及他們的生成與開

裂，通過能量結合，引導其產(chǎn)生出一個有利的生成物的途徑的學問。對于初學者來說

尤其重要的是，從整個分子來觀察，絕對不可以省略的反應中的每一步。然后仔細、深

入的觀察接下來會發(fā)生什么反應。大多數(shù)有機化學教科書中，取錄的概念和領域太多，

導致了實際上個別的反應的解說很不充分。另外,對于基本反應們的高級的反應機理的

詳細解說的練習書，也少。

在美國很多大學的有機化學專業(yè)研究生每月都要參加一個名為“Cumulative

Examination"的測試,到達一定的合格分數(shù)后可以提早獲得博士學位資格。

測試中有機反應機理的問題題目很多，所以他們都在自己進行有機電子論學習。另

一方面,在我國，學院和研究生院的專門教育相比沒有美國的大學要求嚴格，是其所屬

研究室對于學生教育的大部分責任。而這樣的現(xiàn)狀的基礎上，為了發(fā)揮有機化學的力

量，為了更好的進行講座,筆記，教科書以及學習參考書的學習，相信你在通過這本書

的捷徑，自學并練習了書寫各種各樣的重要反應，從而更加徹底的理解自己學習的東

西。

這本書是由初級問題(a),中級問題(b),高級問題(c)和解答篇組成的。A是基礎

重要的反應問題,B是研究生院的考試題,這比A組題難度要高。而C則是從研究生院

的研究

人員收集的各種世界上的研究問題。A組題對于初學者來說，完全可以很輕松地

自主挑戰(zhàn)的。初級篇是參考于反應的簡單的步驟省略。另外,倘若一個問題20分鐘也

考慮不明白的話，還是乖乖自己翻答案比較好，不懂的題目還可以等到以后再挑戰(zhàn)。

為此我們特地將問題分類，各種問題分為三個階段，為能力提高做準備。答案欄寫的

反應機理同時也著名了引用文獻的作者,不僅是福山研究室所考慮到的東西，也有與出

版社雙方考慮的因素。

一般來說,有機反應中不穩(wěn)定的中間體很難確認,從而導致反應途徑中有許多盲

區(qū)。因此，考慮真正的反應機構到底是什么是什么叫我們很是頭疼。不過從邏輯上考

慮，還是反應機理更為重要。這本書的問題如果可以全部變成自己的東西。擁有相當

有機化學的實力不是問題。另外。答案欄的評語是用英語書寫的，這種程度的英語對

于初學者來說不算什么問題,而對于英語簡寫，后文也有說明。

本考試中刊載的大部分問題,是當時研究室的團隊會議出題。工作人員選擇的問

題，是文部科學省的特定領域的研究“生物功能分子的創(chuàng)制”計劃班的班成員承蒙提供

的問題，在這里對其表示感謝了。另外，這本書之前的顯示的那幾頁是當時實驗室的工

作人員和研究生百忙之余中執(zhí)筆的，特別要感謝橫島聰助手的忘我的努力。最后,這本

書的企劃、制作幫助您的化學同人編輯部平佑幸深深地對您表示感謝。

2005年7月東京大學研究生院藥學研究科

天然物合成化學研究室福山透

目錄

?序言

?出版委員會名單與編者名單

?前言

?縮寫表

問題

■初級編初級編，由有機化學的教科書中摘

錄而成【例題】2冏題數(shù)78題

■中級編中級編，研究生入學考試上要求的題口

【例題】20艮月題

數(shù)128題

■上級,扁上級編，歷史上著名的反應

【例題】48

答案初級編答案

中級褊答案上級

褊

【專欄】福山研究室的小組會議的景象機理書寫問題的解決方案

【附錄】有機反應的反應機理的考慮方法電負性和酸度常數(shù)

【索弓I】日本及歐美的書籍引用目錄

縮寫表

△加熱liq液體m間位

Ac乙酰基acac乙酰丙mCPBA間氯過氧苯甲酸

酮基AIBN偶氮二異丁睛

Me甲基

aq水溶液Ar芳基

MEM2-甲氧基乙氧基甲基氯

Bn苯甲基MOM

甲氧甲基

Boc叔丁氧城基Ms

Bu正丁基cat催化MSn甲磺?；肿?/p>

Cbz苯甲氧鑲基NBS篩

NCS

CSA樟腦磺酸正-（某基）N-溪代丁

NMM

CSI磺酰氯異劄酸酯二酰亞胺

NMO

Cy環(huán)己基

NsoN-氯代丁二酰亞胺

DABCO1,4-二氮雜雙環(huán)［2.2.2］辛烷

pPhN-甲基嗎啡咻

Prrt

dbaDBU己二酸二丁酯N-甲基-N-氧化嗎咻

DCC二環(huán)[4.3.0]-1,5-二氮-5-十一烯SETt鄰（對）硝基苯磺?；?/p>

DDQ

N,N-二環(huán)己基碳二亞胺鄰位對位

DEAD

DMAP2,3-二氯-5,6-二氟-1,4-苯醍偶氮二甲苯基

DME酸二乙酯丙基室

DMF4-二甲氨基毗嚏二甲溫

DMSO酸二甲基甲酰胺仲-（某基）

二甲亞颯單電子轉移叔-（某

dppb基）

DPPE

TBAF四丁基氟化錢

1,4-雙（二苯基瞬）丁烷雙（二

I31-Xx--1

TBS叔丁基二甲基硅烷基

苯基瞬基）乙烷1-乙基-（3-二甲

Tf二瞅甲磺酸基TFA二

ea基氨基丙基）碳酰二亞胺等量

氟乙酸

Et物質乙基

HMPATFAA三氟乙酸配

六甲基磷酸胺光

hviTfOH三氟甲磺酸THF四

照異-（某基）

氫吠喃

TIPS三異丙基甲硅烷基TMS

三甲基硅烷基tol苯甲基

TosMIC對甲基苯磺酰甲基異晴

Tr三苯基

KHMDS六甲基二硅基胺基鉀LDA

Ts對甲苯磺?；?/p>

二異丙基氨基鋰

TsOH對甲苯磺酸

問題

初級篇是以初學者的有機化學教科書中所提到的基礎反應為主要成分。初學

者需要根據(jù)教科書，每個人用手畫出反應的箭頭的同時，學習有機反應的想

法的基礎。即使是秒殺c組題的高手,乍看這樣簡單的東西也會有很多問

題。請用心地將氫原子、電子這種細節(jié)統(tǒng)統(tǒng)畫上，這是你能夠充分理解并解

開更難解決的問題的準備運動。

例題寫出合理的反應機理

解答

芳香醛偶聯(lián)縮合

Adams,R;Marvel,C.S.Org.Synth.,Coll.Vol.I1941,94

問SI寫出合理的反應機理

CheckBox

A001

O2NOH

aqHCI

A002

A003

OSOCI2o

Me^^OH"Me/^AC|

A004

PhMgBr(2eq)

Et

O0℃2tOortPhPh

Me凡EtaqNH4cl15HMe乂

A005

PhMgBr

Et2O°

or

MeOo

CNOCttMeO

H2SO4Ph

A006

O

JJMe

H入2

Me

MgBr（DMF）

Et2O~~*

0℃tort

aqHCI

CheckBex

A007

00Mee

Me

Me\_0H

OHMeMe

EtOEtO

CH2CI2,rt

00

A008

OH(TSOH,cat)

HObenzene

relux

A009

OOMe

(TsOH,cat)OMe

HC(OMe)

BnOOH3BnO

OHreflux

A010

Br2

HBr,(cat)

0℃

A011

NaCN,NH4cl

EtzO-HzO

O0℃tort麻CO2H

乂

CheckBox

MeHaqHCIMeH

reflux

A012

A013

NMe2

A014

A015

PCI5

NOHEt20,5℃Oe

H

A016

MeMgBr

2

aqH2sO4

EtOOEtO,-40℃OMe

A017

CheckBox

MeH2NNH2Me

MeMerefluxMe

CO2EtC02Et

A019

A021

DMSO,rt

CO2EEttO

Cco2

CO2Et

A022

1)C3N

H

ObenzeneOO

CheckBox

reflux

2)AC2O

dioxane,rt;H2O,

reflux

A023

1)B

(1.02eq)n-

BuONa(1.0eq)

COzEtn-BuOH,reflux

J_____________.

2

日02caqKOH,reflux;aqHC|HOCMe

2)heat,180℃

A024

A025

A026

A027

o人Me―育

oCOEt

10

B「2

oOEtCheckBox

A028

1)BH3-THF(0.33eq)THF,

rt

Me0H

2)NaOH

aqH2O2,rt

A029

0CH2CI2

OAc3lOAc

C10H21-78℃;OHCC10H21

OBnMe2S,rtOBn

A030

Me

Me<

HSO

HOMeOH24MeOO

OOrtXX

Et2O,

MeMeOOMeMe

A031

Hg(OAc)2

22

NaBH

4Et0-HO,

rt;Me

MeCN-CHCl

rt

A033

aqNaOH,rt

CheckBox

A032Hg(OTf)2(1mol%)

CHOMeO

MeONH2MeONH

MgSO4,CH2CI2,rt

2)CreFf|3uCOx2H,benzene

A034

MeO-78Ctort

A037

HCI,NaNO2

H2O,0℃

PhNMe2

0°C

A038

A039

1)Na,liqNH3

THF,-78℃

OMeC7HisBrO

2)aq

reflux

CheckBox

A040

MeO2cCChMe

CChMe

A041

A042

A043

00(C0CI)2

CheckBox

A048

Me

A049

Me

coneHSO

A050

MeMe

_LN=N_|_

NCIICN

MeMe

O(AIBN,cat)O

A051

CheckBox

A052

A053

1)HCHO,HCO2H

22NHHO,reflux

2aqHO)22

MeOH

3)heat160℃

A054

(mCPBA)

CH2CI2

rt

A055

N，O

85%H2so4

△

A056

aqH2O2

OHNaOH

H0,50℃

OH2

A057

ONaOCI

MeOMeONH2NaOH

NH2

MeO50c

A058

1)CIC02Et,Et3N

Oacetone,0℃;O

NaN,HO

OH32

2)toluene

Ph

refluxA063

CheckBox

TSOI

tolue

MeO2cCO2Me

200℃

0

6

4

CO2

Me

CO2M

e

A059

MeOMe

CO2H

hv

dioxane

Et2O-H2O

HO

HO

A060

OMe

NaOMe

Et2O

reflux

A061

1)CHBr3,t-BuOK

pentane

-15℃tort

2)MeLi

Et2O,-40C

A062

K2CO3OH

acetone,reflux

2\heat,reflux

OMe)OMe

CHO

A065

1)PhNHOH

Ph

Ph

A066

o

630℃A069

OCH2

12mmHg

Ph3P=CH2

MeO

EtO

CheckBox2

reflux

A070

O(EtO)3POOEt2O,reflux

OEtreuxfl(EtO)2^\x^OEt

B12)NaH,THF

relux

A071CheckBox

OO

A067

O~C6H4cI2

reflux

A068

SeO2

MeMeMet-BuOOH

H,0

Me-OAc----------------OAc

CH2CI2

0℃

OEt(Eto/JloEt

NaH

rtto200C

benzene

A072

S

1)U

H2N^NH2

H2O,70to100℃

CNCN

-------------------------------*

C'2)aq

NaOH,45℃

A073

O1)NaH,THF,0℃O

PhSeCI,0℃

Me

2\aqH2O2

CHCl,rt22

A074

O1)Me3SiCH2MgBrCH2

CheckBox

2

A075

Pd(0Ac)2(cat)

Na2cO3

n-PrOH-HO*(HOhOHC

2

reflux

A077□□□

OPd(OAc)2(cat)O

CUCI(cat),O2

NDMF-H2O,rt

A078□□口

Cl.尸3

^,*Ru

C卜X^Ph

PCy3Boc

(Cat)

CH2CI2

reflux

?專欄①.福山研究室用每周一次小組會議行以參考論文為基礎的解說。于是

的時間，對反應機理的問題進行練反應機理被詳細討論。如果和論文

習，練習時，手腦并用。所以學生記載反應機構不同的問題也可以考

的書寫的訓練十分有效。國內(nèi)外有慮。那個時候將有可能。包括老師

些有機化學實驗室，也有不少東西在內(nèi)的全部討論不一定是正確回答,

是參考本研究室的練習，想通過本所以一定要考慮各種可能性，才能

福山研研究室將練習方法介紹過去。首更好的學習。這些問題主要是讓學

先，問題是在前一周被事先分發(fā)，生按順序出題的。倘若不熟悉這樣

靠自己將這一周題解答。當然，如的套路的學生出不了幾個問題來。

果不明白反應劑之類的東西可以通所以出題的幾周前他們就開始騷動

過參考書查詢——但是這是在不允——與圖書館山一般的論文搏斗。

許學生之間交流，自己出題的前提好不容易發(fā)現(xiàn)一個挺好的問題，拿

下。這樣可以讓大家快速的解決結給前輩看，得到的卻是“這個問題

構式與簡式在題目中不同的問題。已經(jīng)說了”“這還算個什么問題”

這樣做是為了提升效率，不浪費時等嚴厲的語言。不過與此同時，他

究組會間。如果誰出現(xiàn)一次出題失誤，就們自身的能力也在提高。為了找到

征收誰一次100日元的罰金，聚集更多的問題他們不得不讀更多的論

的錢就算是忘年會的時候的酒錢文，并且適應這種簡單而枯燥的工

了。當時研討會上出問題，會有作。平時仔細閱讀論文，卻怎么也出

四個人走上黑板前,能夠得意洋洋的不了問題，只留下一雙雙悲傷的眼

書寫答案。這不錯，不過即使沒有解神。問題的答案交流放在在小組討

開問題，在黑板前尷尬地站著，也論后。負責的學生要清理研究室并

是一種修行——在那里，你的尷尬能把文件保存成各種文件和PDF。由

議景象夠鼓勵你下次要奮發(fā)圖強,如果又經(jīng)于主頁的各種原因，不予更新，但

歷了這樣的問題，就有了經(jīng)驗。強也有一定參考作用。福山研究室地

烈留在記憶中的答案會超越你的想址

象。http://www.f.u-

在出題方提示“已經(jīng)15~20分tokyc.ac.jp/fukuyama/index-

鐘了，時間有限”后,出題人就會進I.htm

中級問題

中級編是研究生院入學考試與研究生院碩士課程的水平的問題，還有大量

有趣的人名反應的反應機理，如果分段來說中，前半部分的問題比較基

礎，后半部分是以發(fā)展性的問題為作為中心，可能后半部分問題做起來很

沒手感，因為有些包含了有機合成化學的公式，希望你能把這些反應機理

都寫出來。

例題寫出合理的反應機理

解答

Jacobsen,E.N.Org.Synth,Coll,volX2004.29

問SI寫出合理的反應機理

CheckBox

B001

CHOHO2C

MeNH2+

CHOHO2C

B002

OOH

AI(rOPr)3

i-PrOH

reflux；

aqHCIB003□□□

NH2NH2OH

AcOH(cat)

EtOH,rt>

B004□□口

1)aqH2O2,K2CO3Oi-Pr

0°CtortAr=/

2)ArSO2NHNH2~[

XDCH2CI2-ACOT,rti-Pri-PFE

aqK2CO3

B005□□□

B006□□口

Me

O80℃

Me

CheckBox

B007?2§□□□

B010□□□

MeOMeO

PhXA

v

ynEt2O,tOMe

□□□

□□□

B011

OTs

CheckBox

Li

liqNH3

B012

CNNaNH2

liqNH3

-78CCN

B013

NaNO2

aqHCI,0℃□□□

CuCh(traceCuCI)0℃tort

B014

DCC,TFAO

pyridineMe□□□

DMSO,rt

H

MeMe

B015

aHBr□□□

q

H2O,0℃

HO

B016

OTs□□口

□□□

CheckBox

H

t-BuOK

t-BuOH

oOH40CO

□□□

B017

n-BuSnH

Me3

AIBN(cat)

benzene

reflux

B018

OO