第二十章 有机合成
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第二十章 有机合成. exit. 本章提纲. 第一节 合成的目的和要求 第二节 有机化合物的合成 第三节 天然产物的合成. 第一节 合成的目的和要求. 一 合成的目的:. 通过一定的反应,使原来分子中某一个或 几个化学键断裂,同时形成一个或几个新的化 学键,从而使分子发生转变或将几个小分子连 接起来。. 二 合成的要求:. 1 合成的步骤越少越好; 2 每步的产率越高越好; 3 原料越便宜越好。. 三 有机合成的主要手段. 1 官能团的引入 ; 2 官能团的转换; - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
第一节 合成的目的和要求
通过一定的反应,使原来分子中某一个或几个化学键断裂,同时形成一个或几个新的化学键,从而使分子发生转变或将几个小分子连接起来。
1 合成的步骤越少越好; 2 每步的产率越高越好; 3 原料越便宜越好。
一 合成的目的:
二 合成的要求:
( 1 ) 碳链增长的方法
*1 金属有机化合物与卤代烷的偶联反应;*2 金属有机化合物与羰基,氰基的加成反应;*3 金属有机化合物与环氧化合物的开环反应;*4 各类缩合反应;*5 炔烃,芳环,酮,酯, - 二羰基化合物和 - 羰基 腈的烷基化和酰基化反应;*6 酮的双分子还原;*7 酯的双分子还原;*8 环加成反应;*9 烯烃的羰基化反应。
*4 各类缩合反应
重要的缩合反应包括:醇醛缩合;Claisen 缩合反应;酯缩合反应( Claisen-Schmidt 缩合);Mannich 反应;Knoevenagel 反应;Darzens 反应;Reformatsky 反应;Benzoin 缩合反应;Perkin 反应;Wittig 反应;Michael 加成反应;Robinson 缩环反应
( 2 ) 碳链缩短的方法 *1 一元羧酸的脱羧反应; *2 二元羧酸的脱羧脱水反应; *3 烯,炔,酮,芳烃侧链, - 二醇和 - 羟基醛或酮 的氧化断裂反应; *4 甲基酮的卤仿反应; *5 酰胺的 Hofmann 降解反应; *6 Curtius 重排反应; *7 Schmidt 重排反应; *8 环加成的逆反应; *9 - 二羰基化合物的酮式分解和酸式分解;*10 酯缩合的逆反应;*11 酯的热裂;*12 黄原酸酯的热裂;*13 四级铵盐的热裂 (Hofmann 消除 ) ;*14 氧化胺的 Cope 消除反应。
( 3 ) 碳架的重组;
碳架重组的反应是各种重排反应,包括: *1 Wegner-Meerwein 重排; *2 频哪醇 (Pinacol) 重排; *3 异丙苯氧化重排; *4 Bechmann 重排; *5 Favosky 重排; *6 Baeyer-Villiger 氧化重排; *7 Hofmann 重排 ; *8 联苯胺重排 ; *9 Benzilic acid 重排 ;*10 Claisen 重排 ;*11 Fries 重排 ;*12 Cope 重排。
( 4 )环的闭合和打开环的闭合:
三元环: 1 )丙二酸酯与 1,2- 二卤代烷的烷基化反应; 2 )烯烃和卡宾的反应;四元环: 1 )丙二酸酯与 1,3- 二卤代烷的烷基化反应; 2 )烯烃光二聚的反应;五元环: 1 )狄克曼关环反应; 2 ) 1,3- 偶极环加成反应; 3 )丙二酸酯与 1,4- 二卤代烷的烷基化反应;六元环: 1 ) Diels-Alder 反应; 2 ) 苯环的还原 反应; 3 ) 酯的烷基化反应;更大的环系: 1 )分子内羟醛缩合反应; 2 )酮醇缩合反应。
环的打开与切断碳链的手段类似。
四 逆合成原理
逆合成原理是以合成子概念和切断法为基础,从目标化合物出发;通过官能团转换或键的切断;去寻找一个又一个前体分子(合成子),直至前体分子为最易得的原料为止,这是完成合成设计的一条有效途径。
逆合成分析过程包括:1 识别目标分子:2 对目标分子进行逆向分析;3 制定合成路线
切断:一种分析法,这种方法是将分子中的一个键切断使 目标分子转变成为一种可能的原料;
官能团互换:把一个官能团换写成另一个官能团,以使切 断成为可能的一种方法;通常用 FGI 表示。
合成等价物:一种能起合成子作用的试剂。合成子常由于 其本身太不稳定而不能直接使用;
合成子:在切断时所得出的概念性的分子碎片,通常是个 离子;
目标分子:最终要合成的分子;通常用 TM 表示。
常用术语
例一:用三个或三个碳以下的有机原料和适当的无机试剂合成:
第二节 有机化合物的合成
逆合成分析:
CH CCH2
CH3
CH3H3CCH
CH3
CH CCH2
CH3
CH3H3CCH
CH3
C
CH3
CH3CH2CH2H3CCH
OH
CH3
C
CH3
CH3
O
CH2CH2MgBrCHH3C
CH3
CH2CH2BrCHH3C
CH3
CH2CH2OHCHH3C
CH3
+
(CH3)2CHBrO
+
合成路线:
CH CCH2
CH3
CH3H3CCH
CH3
C
CH3
CH3CH2CH2H3CCH
OH
CH3
CH2CH2BrCHH3C
CH3
CH2CH2OHCHH3C
CH3
(CH3)2CHBr
O
Mg H2OPBr3
CH2Cl2
Mg CH3COCH3 H2O
H+
无水醚
无水醚
例二:用四个或四个碳以下的有机原料和适当的无机试剂合成:
逆合成分析:
C CH(CH3)2CH2CHH3C
CH3 O
C CH(CH3)2CH2CHH3C
CH3 O
C
H
CH(CH3)2CH2CHH3C
CH3
OH
CH2MgBrCHH3C
CH3
CH2BrCHH3C
CH3
CH2OHCHH3C
CH3
(CH3)2CHCHO
+
合成路线:
PBr3
CH2Cl2
C CH(CH3)2CH2CHH3C
CH3 O
CH CH(CH3)3CH2CHH3C
CH3
OH
CH2BrCHH3C
CH3
CH2OHCHH3C
CH3
Mg (CH3)2CHCHO
H2O CrO3/Py
无水醚
例五:用三个或三个碳以下的有机原料和适当的无机试剂合成:
逆合成分析:
CH3CH2
CH2CH2CH3
H
H
CH3CH2CH2Br
CH3CH2
CH2CH2CH3
H
H
CH2CH2CH3CH3CH2
CH3CH2CHBrCHBrCH2CH2CH3
or
CH2CH3+
CH3CH2Br+
合成路线:
HC CHCH3CH2Br
CH3CH2 HNaNH2
NH3(l)
CH3CH2CH2Br
CH3CH2 CH2CH2CH3Na
NH3(l)
CH3CH2
H
H
CH2CH2CH3
NaNH2
NH3(l)
合成路线:
CrO3/py
CH2Cl2
O
NBS
CCl4, AIBN
Br
Mg/I2
O
H2O
OH
H+
O
OH
H+ CH3COOOH
Na2CO3
CH3IOH
LDA CH3I
O
无水醚
无水醚
合成路线:
O
OHO
Cl
O
AlCl3
H2/Pt
H+ C6H5COOH
Na2CO3
OH
O
CH3CH2Br
O
MgOH
KMnO4
HO-, H2O
H+
SOCl2
Cl
O无水醚
合成路线 :
OCH3
OCH3
思考题 : 如何制备下列化合物 :
CHO
O
OHOOH
B2H6
H2O2, HO-
CrO3/Py
CH2Cl2
CH3CH2MgBr
H+ O3 Zn/H2O
CH3OH
TsOH
OCH3
O
OCH3
2 H2O
1
合成路线 :
COOH
BrOH
O
O
COCl
AlCl3
Zn/Hg
HClCH3CH2COCl
AlCl3
NaBH4 PBr3Mg
anhydrous ether
CO2 HCl
CH3CH2OH LiAlH4
CH2OH
H+
合成路线 :
Br2 BrMg
anhydrousether
O
H+
Ph
OH
CHO
CH2OHBr HCHO
PhCH2CH2Br
PhCH2CH2OH
PBr3 Mg
anhydrousether
H+
Mg
anhydrousether
H+CrO3
HCl
CHO
PhCOClPh
OCOPh
PhCOOHSOCl2 PhCOCl
合成路线:
NH2H2N
Br
Br
Br
NH NH
Br
Br2
FeCl3
H2SO4
Br
HO3S
H2SO4
HNO3
Br
NO2
HO3SBr
NO2Zn
NaOHH+
NaNO2
HCl
H+
H2OOHHO
Br
Br
OCH3H3CO
Br
Br
CH3IK2CO3
Br
H3O+
合成路线:O
PhCH2Cl
O
NH HOO
NHON
ÖÐÐÔ ¼î
HOO
N
HCHO
HCl, ZnCl2CH2Cl
HCl
CH3OHHCl
SOCl2Cl
ON HCl
K2CO3, CH3COCH3
OH
OO
N
OO
N Ph
Cl
+
浓
合成路线:
H
MeO
O
H
MeO
O
Cl
OMe
HO
Cl
OO
OH
O
HO
O
Base O
OEtOOC HCl PCl5
AlCl3
AlCl3 H NaH
MeO
OH
Lindlarcatalyst H
MeO
OH
H
MeO
O
O
H
H
O
OMeO
H
EtOH/H+
CHO
CH2OH
OH
CH2OH
OH
HO
HO
CHO
CH2OH
OH
HO
HO
CN
COOH
CH2OH
OH
HO
CH2OH
OH
HO
HO
COOH
CH2OH
OH
HO
CN
逆合成分析:
CHO
CH2OH
OH
CH2OH
OH
HO
HO
CHO
HCN
CH2OH
OH
OH
CN
CH2OH
OH
CN
HO ·ÖÀë
CH2OH
OH
CN
HO
H+/H2O
CH2OH
OH
HO
COOH
CH2OH
O
HO
C
O
-H2O Na/Hg
pH= 3-5H2O
CH2OH
OH
HO
CHO
HCN ·ÖÀë
CH2OH
OH
HO
HO
CN
H+/H2O -H2O Na/Hg
pH= 3-5H2O
合成路线:
例十八 用不超过五个碳的简单有机原料合成下列化合物:
H
H
O
O
O
O
H
H
O
O
O
O
HH
CH3H3C
H5C2O
OO
OC2H5
OO O
HHOO
OOO
OH
OH
O
逆合成分析:
H
H
O
O
O
O
HH
CH3H3C
H5C2O
OO
OC2H5
OO
O
HHOOO
OO
OH
OH
O Mg
PhH
H2O Al2O3
H5C2OHHH
OC2H5H5C2O
O O
KMnO4 H5C2ONa
H5C2OH
合成路线:
全合成路线:
NaOH THF
HO
OHO
H2N
OHO
O2N
OHO
O
OHO
O
O
O
O
+AlCl3 HNO3
H2SO4
Zn
HCl
NaNO2
H2SO4
0 oC
H+
H2O
(CH3O)2SO2
H3CO
OCH3OLiAlH4
H3CO
OH