第十八章 有機合成

第十八章有機合成第一頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五2第二頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

“逆合成分析法”（retrosynthesis）由目標分子出發(fā)，把它分成若干部分從而找出可能的前體,而這些前體可通過可靠的反應重新組合成目標分子

D目標產(chǎn)品（TM）試劑？條件？什么反應？C前體(中間體)試劑？條件？什么反應？B試劑？條件？什么反應？A3第三頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五如何用最簡便、經(jīng)濟的方法，將所需結構的化合物合成出來有機合成路線設計

3。副反應盡量少，產(chǎn)物易分離純化，產(chǎn)率盡量高合成路線設計原則：2。反應歷程合理、科學，步驟少，操作方便容易1。原料合適（合理且廉價易?。?。反應條件、設備易于實現(xiàn)5。符合綠色化學要求：原子經(jīng)濟性，無毒或少毒，污染盡可能少4第四頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

“逆合成分析法”

例：由C4或C4以下有機物合成二丙基乙酸。解：使用逆推法可導出下列幾個中間產(chǎn)物：分析，識別官能團可靠反應切斷具體合成路線5第五頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

“逆合成分析法”

例：由C4或C4以下有機物合成二丙基乙酸。其具體合成方法分別表示如下：(I)

(II)

(III)

(I)較為合理6第六頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

“逆合成分析法”

對合成問題分類復習：分子結構的骨架和官能團這兩部分的變或不變(1)骨架與官能團不變而官能團的位置變化（如雙鍵的轉移）(2)骨架不變而官能團變（此類多為芳香烴的化合物，如：用甲苯合成間溴苯胺）(4)骨架與官能團都變(3)骨架變而官能團不變（烴及烴衍生物相互間變化，增長碳鏈或縮短碳鏈的變化）7第七頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

一．碳胳的形成——鏈增長增加1個C,RX,NaCN,CO2

等；增加2個C,RX,環(huán)氧乙烷,CH2=CH2,HC≡CH等;

增加多個C,RX(F-C),Wurtz反應等。碳負離子的親核取代8第八頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

利用適當?shù)膲A將一定的試劑變成鹽,再與鹵代烴作用即能使碳鏈增長一．碳胳的形成——鏈增長9第九頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

碳負離子對羰基的親核加成反應，這是增加碳鏈的基本方法一．碳胳的形成——鏈增長10第十頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

當產(chǎn)物結構中有三個C隔開的吸電子基團時,就應考慮麥克爾加成合成故一．碳胳的形成——鏈增長11第十一頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

芳環(huán)上的親電取代：一．碳胳的形成——鏈增長12第十二頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

一．碳胳的形成——鏈縮短利用甲基酮的鹵仿反應酰胺的Hofmann降解脫羧氧化反應RCCH3ONaOXRCONa

+

CHX3O13第十三頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

一．碳胳的形成3.利用重排反應改變碳胳例：由三個碳原子以下的化合物合成(CH3)3CCO2H例：由14第十四頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

一．碳胳的形成4.碳環(huán)的合成A.三、四元環(huán)的合成：利用分子內碳負離子的烷基化反應是一個有用的途徑15第十五頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

一．碳胳的形成4.碳環(huán)的合成B.三元環(huán)主要通過卡賓加成來合成C.四元環(huán)還可用丙二酸酯來合成16第十六頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

一．碳胳的形成4.碳環(huán)的合成D.五、六元環(huán)的合成：付-克反應，麥克爾反應及羥醛縮合，D-A反應例：由甲苯合成17第十七頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

二．官能團的引入1.直接引入芳環(huán)可以利用環(huán)上的取代反應和定位規(guī)則來引入官能團脂肪烴先轉變成鹵代烴，然后再將鹵原子轉化成所要基團各種官能團的還原2.官能團的轉化3.不必要官能團的消除掌握各類官能團之間轉化的基本反應18第十八頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

二．官能團的引入1.直接引入引入鹵原子：RH+X2,C=C+HX(orX2),ROH+HX引入羥基：RX+H2O,C=C+H2O,RCOR(H)+H2,RCOOR+H2OC6H5O-Na++CO2,C6H5X+H2ORCOR(H)+[O],RCOOR+H2O引入雙鍵：RX(orROH)消除反應,ROH+[O]19第十九頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

二．官能團的引入2.官能團的轉化氧化程度相同的官能團可以通過取代相互轉化：RX

+

NuRNu

+

X

X

=

Cl

,

Br

,

I

,

OTsNu

=

OH

,

OR,

SR

,

NHR

,

N3

等RCH2OHHXRCH2X

+

H2O20第二十頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

二．官能團的引入2.官能團的轉化氧化程度不同的可以通過氧化－還原相互轉化：21第二十一頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

二．官能團的引入2.官能團的轉化氧化程度不同的可以通過氧化－還原相互轉化：22第二十二頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

二．官能團的引入3.不必要官能團的消除X

=SCSROOCCH3O,23第二十三頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

二．官能團的引入3.不必要官能團的消除NH2:ArNH2HNO2COOH:CH2OHCH2X[H]COH2NNH2

/

NaOH

/

三縮乙醇或Zn/HClCH2Wolff-KishnerClemmenson24第二十四頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

三．選擇性反應（立體化學控制）1.重排選擇性反應使我們控制反應主要在某一部位進行。如烯烴加成反應中的馬氏、反馬氏規(guī)則等的應用。2.取代3.加成4.消除5.手性合成25第二十五頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

三．選擇性反應（立體化學控制）1.重排2.取代CHR1R2ONH2Br2

+

NaOHHR1R2NH2HR1R2OHHR1R2ClSOCl2SOCl2NClHR1R2

SN2：

Nü

+XR1HR2NuR1HR226第二十六頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五SN2取代反應立體構型控制27第二十七頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

三．選擇性反應（立體化學控制）3.加成BrOH+

Br2HBrHBr+

HOBrOH+Br①RCO3H②H2OHOHHOH稀

KMnO4或H2O2/OsO4OHOHCH3B2H6H2O2/OHHOHHCH3①②28第二十八頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

三．選擇性反應（立體化學控制）3.加成CCR'RH2

/

Lindlar催化劑HRR'HNa

/

NH3(L)RHR'HCOORROOC+COORCOOR29第二十九頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

三．選擇性反應（立體化學控制）4.消除30第三十頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五黃原酸酯順式熱消除反應31第三十一頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

三．選擇性反應（立體化學控制）5.手性合成：指在一個反應中使非手性的分子轉變?yōu)槭中苑肿樱诋a(chǎn)生的手性分子中，對映異構體的含量是不等量的。催化氫化：催化環(huán)氧化：對映體過量百分數(shù)（%e.e.）即enantiomericexcess% %e.e=([R]-[S])/([R]+[S])×100%=%[R]-%[S]32第三十二頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

6.其他立體專一反應：例:環(huán)的連接點處理

三．選擇性反應（立體化學控制）33第三十三頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

同一化合物可在不同的地方斷開，有合理與不合理之分，同樣合理也有優(yōu)劣之差，如：有機合成的設計方法——分子切割法b合理，a不合理b優(yōu)于a有消除副反應OH3COCH3NO2abCH3H3COClONO2+a

bO2NClO+CH3H3COObaONa

+XaONa

+Xb34第三十四頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五幾類重要化合物的拆開法：1.β－羥基（或α、β不飽和）羰基化合物的拆開：PhOHOPhOabO+OOPhPhKCN2

PhCHO安息香縮合35第三十五頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五幾類重要化合物的拆開法：1.β－羥基（或α、β不飽和）羰基化合物的拆開：OOCOOHOH

CHO+

HCHOOH+

CH3COOHOH(丙二酸酯)36第三十六頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五2.1,3－二羰基化合物的拆開：酯縮合：酮(酰氯)酯縮合：OCOOC2H5COOC2H5COOC2H5OOCH3OOH+OHCOC2H5OHOCl+OHOOHHCOOHO37第三十七頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五3.1,5－二羰基化合物的拆開：OO避免聚合（烯胺）OC2H5OOOOH3COC2H5O2OCO2C2H5OOCO2C2H5OCOOC2H5OC2H5O+HCHOOCOOC2H5+O38第三十八頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五3.1,5－二羰基化合物的拆開：OCH3CH3OOOSH+OOCH3OCH3CH3OOCH3H3COOOOHCOSOH3CO2COOSCOOCH3OHCOOCH339第三十九頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五4.1,4－二羰基化合物的拆開：OCOOC2H5NOOBrCOOC2H5OOO+OBr40第四十頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五5.1,6－二羰基化合物的拆開：OPhCOOHPhPhHOO+

PhMgXOOCO2CH3OOCOOCH3COOCH3COOCH3+OHOHO241第四十一頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五6.a－羥基羰基化合物的拆開

COOHCOOHOHCNCOOHOHCHOCOOHCOOH+

HCOOC2H5Br+

CH3COOH丙二酸酯42第四十二頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

有機合成的設計方法——導向基團和保護基團的應用

一．導向基的應用導向基：在有機合成過程中，常在分子中預先引入已基團，是某一位置活化或鈍化來增加反應的選擇性，帶反應完成后又被去掉的基團活化導向鈍化導向封閉特定位置導向(1)引入方便,且有利于反應進行；(2)除去容易43第四十三頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

有機合成的設計方法——導向基團和保護基團的應用

一．導向基的應用(1)活化基導向：合成1,3,5-三溴苯：苯環(huán)上的溴基是鄰，對位基，現(xiàn)該產(chǎn)物溴基處于間位，顯然不是由本身的定位效應引入，故可推測有一個強的鄰、對位定位基存在，且定位效應強于溴基，并使溴基進入苯環(huán)的鄰、對位，而得出的產(chǎn)物是間位。由于產(chǎn)物沒有顯示此基存在，顯然它是合成過程導入，合成后又除去，推出此基團為氨基44第四十四頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

有機合成的設計方法——導向基團和保護基團的應用

一．導向基的應用(1)活化基導向：PhOO①雙取代②不夠活潑H3CCOCH2COC2H5O+BrPhOOBr+OOHOHOOO45第四十五頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

有機合成的設計方法——導向基團和保護基團的應用

一．導向基的應用(1)活化基導向：COOHBrOH+

CH3COOH

COOC2H5+COOC2H5CH2(COOC2H5)2不夠活潑46第四十六頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

(2)鈍化基導向：合成4-溴苯胺：將氨基乙?；?，減弱其活化能力，同時增加了氨基對鄰位的空間位阻。有機合成的設計方法——導向基團和保護基團的應用一．導向基的應用47第四十七頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

(3)利用封閉基特定位置導向有機合成的設計方法——導向基團和保護基團的應用一．導向基的應用48第四十八頁，共五十五頁，編輯于2023年，星期五有機合成路線設計

有機合成的設計方法——導向基團和保護基團的應用

二．官能團的保護(1)引入方便,除去容易；(2)保護基團必須經(jīng)受的住在保護階段的各種反應條件官能團的保護是有機合成常用的方法。進行保護時需符合以下要求：羥基的保護：常用的方法可分為三類：醚類、縮醛(酮)及酯類等保護產(chǎn)物對堿、氧化劑、還原劑以及