有機(jī)化學(xué)練習(xí)題

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C21H17止咳藥那可丁(-)-α-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(-)-α-Noscapine從天然產(chǎn)物或是其外消旋體中提取。現(xiàn)有一些合稱外消旋α-Noscapine的方法，其中一條路線如下。解讀這條線路，畫出A-I的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(duì)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(hào)C原子的差向異構(gòu)體，（±）-platynecine通過路線2合成。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(jiǎn)式。松露的美妙香氣對(duì)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。化合物X是黑孢松露香氣的來源。0.108g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。化合物A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寫出X,Z,A的結(jié)構(gòu)式。計(jì)算沉淀Z的質(zhì)量。假設(shè)所有反應(yīng)完全進(jìn)行。大環(huán)合成——魔力還是智慧？對(duì)于有機(jī)合成化學(xué)家，大環(huán)合成是一個(gè)充滿挑戰(zhàn)的問題。然而大自然高效地解決了這個(gè)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，MacrosphelideA,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(bào)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(zhǎng)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(zhǎng)時(shí)期對(duì)它有著不同的需求。維生素H缺乏會(huì)導(dǎo)致一系列疾病，如皮炎、缺乏食欲、易疲勞、肌肉酸痛、神經(jīng)擾動(dòng)等。1901年，Wildiers第一次發(fā)現(xiàn)了促進(jìn)酵母菌生長(zhǎng)的維生素H。之后又在蛋黃（K?gl，1936）、肝臟（Szent-Gy?rgyi,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(duì)構(gòu)型。維生素H具有三個(gè)手性中心，理論上有八個(gè)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-LaRoche（羅氏公司）的研究人員以L-半胱氨酸為原料提出了以下簡(jiǎn)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(gè)化合物在大氣條件下通過巰基對(duì)末端炔的加成發(fā)生環(huán)化，產(chǎn)生一個(gè)具有十元環(huán)，且環(huán)上具有Z式碳碳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(gè)雜環(huán)異噁唑（1，2-噁唑）和四氫噻吩共用一個(gè)鍵。環(huán)化反應(yīng)使一根鍵上的兩個(gè)碳都為S構(gòu)型，而與氧連接的碳為R3.F在醋酸中用鋅粉處理，異噁唑中的N-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)δ-羥基酸I。I具有(D)-(+)-生物素的所有手性中心，但是有一個(gè)多余的-OH。畫出G、H、I的結(jié)構(gòu)，說明H到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，并解釋越南肉桂Cinnamomumloureiroi，即越南肉桂，是一種栽種在越南北部的常綠樹種，這種樹的樹皮具有藥用和實(shí)用價(jià)值。樹皮精油的主要成分含有肉桂醛((2E)-3-苯基-2-丙烯醛C6H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CC9H10N2OC和D的11.給出A、B、C的結(jié)構(gòu)。2.將第一個(gè)譜圖的1HNMR信號(hào)與3.寫出一個(gè)從B到C可能的反應(yīng)機(jī)理4.從以下四個(gè)結(jié)構(gòu)中，選出D的結(jié)構(gòu)并給出理由。5.將第二個(gè)譜圖的1HNMR信號(hào)與頭孢噻吩頭孢菌素是一種β-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(duì)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(gè)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(gè)光學(xué)異構(gòu)？荷花荷花的學(xué)名是Nelumbonucifera。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β細(xì)胞產(chǎn)生胰島素的能力，可能用于治療低血糖癥。(K.HoaNguyenetal.J.ofEthnopharmacology,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(tái)灣的國立彰化師范大學(xué)的Chia-FuChang等人發(fā)表了一個(gè)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)(JohnUlricNef,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，Me2CPictet-Spengler加成環(huán)化(AméPictet,TheodorSpengler,1911)：先進(jìn)行縮合反應(yīng)，然后β-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.寫出由3,4-二甲氧基苯甲酰生成A1（步驟一）和A3+3.根據(jù)如下圖所示轉(zhuǎn)化，畫出Y1a，Y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?cè)诳刂埔恍┖οx數(shù)量上發(fā)揮著有益的生態(tài)學(xué)作用。當(dāng)這類甲蟲被侵?jǐn)_時(shí)，它們從關(guān)節(jié)噴出霧狀液。這個(gè)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(shí)驗(yàn)室合成中使用了很普通且簡(jiǎn)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170ppm與200ppm有兩個(gè)特征峰。然后在弱酸性條件下與乙二醇反應(yīng)得到C。B的200ppm處的信號(hào)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)，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，加入容易烯醇化的丙酮二羧酸酯。