無機(jī)期末有機(jī)復(fù)習(xí)專題輔導(dǎo)5有機(jī)合成

1、有機(jī)化學(xué)專題輔導(dǎo)有機(jī)化學(xué)專題輔導(dǎo)Chap 5 有機(jī)合成設(shè)計(jì)基礎(chǔ)有機(jī)合成設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 20世紀(jì)60年代，Corey在總結(jié)前人和他自己成功合成多種復(fù)雜有機(jī)分子的基礎(chǔ)上，提出了合成路線設(shè)計(jì)及邏輯推理方法。創(chuàng)立了由合成目標(biāo)逆推到合成用起始原料的方法逆合成分析法。該方法現(xiàn)在已成為合成有機(jī)化合物特別是對(duì)復(fù)雜分子的合成具有獨(dú)特體系的有效方法。合成路線設(shè)計(jì)是有機(jī)合成的關(guān)鍵1、有機(jī)合成：利用化學(xué)反應(yīng)，將簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物制成比較復(fù)雜的有機(jī)物的過程。 對(duì)于同一目標(biāo)化合物目標(biāo)化合物（Target Molecule，TM）可以有多條合成路線，不同路線在合成效率上（反應(yīng)步數(shù)、總產(chǎn)率、反應(yīng)條件、原料來源、反應(yīng)時(shí)間、中間體和產(chǎn)物

2、純度等）存在明顯的差別，這些路線都是合理的，但不一定是適用的，適用的路線須根據(jù)實(shí)際情況確定。然而，適用的路線必須來自合理的路線。逆合成分析法逆合成分析法 （Retrosynthesis）逆合成法原料中間物目標(biāo)分子反應(yīng)反應(yīng)( 產(chǎn)物 )目標(biāo)分子官能團(tuán)轉(zhuǎn)換另外的目標(biāo)分子逆合成轉(zhuǎn)變前體(合成子)逆合成轉(zhuǎn)變前體的前體原料目 標(biāo) 分 子ADEFBGHKJCOLMN多路線逆合成分析示意圖一一 逆向合成法中常用術(shù)語逆向合成法中常用術(shù)語a.合成子與合成等效劑合成子與合成等效劑 合成子（合成子（Synthon）：指在逆向合成法中，通過切斷）：指在逆向合成法中，通過切斷（ disconnectiondisconne

3、ction ）化學(xué)鍵而拆開）化學(xué)鍵而拆開TM分子后，得到的分子后，得到的各個(gè)組成結(jié)構(gòu)單元。各個(gè)組成結(jié)構(gòu)單元。 C2H5CC6H5OHCH3C2H5 +C6H5+CCH3OHd-合成子a-合成子d:donora:acceptor(還有-合成子，e-合成子)CM +CXCC+ MX+CMgXOCCOHCOOEtCOEtOOCOOEtC + CCC：CCOC+CO： 合成等效劑（合成等效劑（synthetic equivalent，SE）：指能起）：指能起合成子作用的試劑。合成子作用的試劑。eg: C2H5-的的SE是是C2H5MgX，C2H5Li etc;b. 逆向切斷、逆向連接及逆向重排逆向切斷

4、、逆向連接及逆向重排 逆向切斷（逆向切斷（Antithetical Disconnection）：通過切）：通過切斷化學(xué)鍵，把斷化學(xué)鍵，把TM分子骨架切割成不同性質(zhì)的合成子，分子骨架切割成不同性質(zhì)的合成子，稱逆向切斷，用一條曲線表示。稱逆向切斷，用一條曲線表示。C6H5+CCH3OHC6H5CCH3O CH3CH2CHCH3OHCH3CH2- +H+CCH3OHCHO+CHOeg.CHOCHOeg. eg.CH3CH3CCCH3OCH3CH3CH3CCOHCH3CH3OH 逆向官能團(tuán)添加逆向官能團(tuán)添加(Antithetical Functional Group Addition, FGA)OO

5、Heg.僅是官能團(tuán)種類的變換，而位置不變。eg.OOCOOHOeg.CH3OCH3C(CH3)3CH3OCH3 OHHOHH醇醛轉(zhuǎn)變醇醛反應(yīng)O+HOH 逆合成轉(zhuǎn)變是產(chǎn)生合成子的基本方法。這一方法是將目標(biāo)逆合成轉(zhuǎn)變是產(chǎn)生合成子的基本方法。這一方法是將目標(biāo)分子通過一系列轉(zhuǎn)變操作加以簡(jiǎn)化，每一步逆合成轉(zhuǎn)變都要求分子通過一系列轉(zhuǎn)變操作加以簡(jiǎn)化，每一步逆合成轉(zhuǎn)變都要求分子中存在一種關(guān)鍵性的子結(jié)構(gòu)單元，只有這種結(jié)構(gòu)單元存在分子中存在一種關(guān)鍵性的子結(jié)構(gòu)單元，只有這種結(jié)構(gòu)單元存在或可以產(chǎn)生這種子結(jié)構(gòu)時(shí)，才能有效地使分子簡(jiǎn)化，或可以產(chǎn)生這種子結(jié)構(gòu)時(shí)，才能有效地使分子簡(jiǎn)化，Corey將將這種結(jié)構(gòu)稱為逆合成子這種結(jié)

6、構(gòu)稱為逆合成子(retron)。 2-丁醇的兩種切斷丁醇的兩種切斷 OHHOH(a)+C2H5(d)CH3CHOC2H5MgBraadisCH3(d)CH3CH2CHOCH3MgBrOHOH(a)bdisb+ OHMeMeabdisadisbMeMeMgIMeOHMeOFGIOHMeababMeMeMgIOHCHOCH3COHCH3CHOMgBrMeMeOMeMeOHMgBrFGIBrFGIOH+OHNaBrH2SO4BrMg, Et2OMgBrMe2COH3OMeOHMe二二 逆向切斷技巧逆向切斷技巧1)1)在不同部位將分子切斷在不同部位將分子切斷例 1 對(duì)OOO(3,4-二氧苯基甲酮）逆合

7、成分析】【OOOabdisaOOCH2O+OOBrO+烷基溴 路線(a)OO+OOOClO+苯環(huán)被活化酰氯比烷基鹵活潑 路線(b)disb【】例 2 對(duì)OMeNO2OMe 逆合成分析(以下簡(jiǎn)稱分析)(4-硝基苯基-2-甲氧基-5-甲基苯基甲酮)OMeNO2OMeabOMeOMeOMeOMeClNO2NO2+硝基苯不起Friedel-Crafts反應(yīng)此路不通disadisbMeOMeONO2+MeOMeONO2Cl+此路可行例 3 對(duì) 分析O【】OabdisadisbOONaX+ONaOX+例 4 對(duì)CH3CHCH2CH2OHOH分析【】CH3CHCH2CH2OHOHCH3CHCH2CHOCH3

8、CHOHCH2CHOCH3CHOCH3CHO+OH例 5 對(duì)H3CCCH3CH3COCH3分析】【H3CCCH3CH3COCH3H3CCCH3OHCOHCH3CH3O2OOH OHO2OOH OHO2Mg-Hg苯H+例 6【】 對(duì)分析MgXHOOH+O+FGABrMg, Et2OH3PO4H2, Pd/COO【】例 7 對(duì)CH3CH3CH3分析CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3CH3OCH3CH3O+CH3IHCH3CH3COOHCH3CH3COOHOCH3CH3OOO+FGIFGAdisFGAdisCH3CH3OOO+無水AlCl3CH3CH3OCO2HW-K還原CH3CH3C

9、O2HH3PO4CH3CH3OCH3CH3OCH3還原CH3CH3OHCH3CH3CH3CH3CH3IPd/C2h110oCCH3CH3CH3Me3CO例 8 對(duì)Ph分析【】PhPhOHPhOHPhOHH2O_PhPh+PhOHH2O_PhPh(無生成)PhOHBrMgPhO +PhH2O_ Me2COH2OPhOHBrPhMg, Et2O,例 9 對(duì)分析NOH3C】【CH3NH2+CO2EtCO2EtNOH3CNOH3CCO2EtNH3CCO2EtCO2Et分析【】例 10 對(duì)ROHROHROHROHFGARHOROHRCHOHCCHRCHO+ 【】例11 對(duì)分析CH2CH2CH2CH CH

10、2OCH2CH2CH2CH CH2OCOOHCH2CH2CH2CH CH2Br+OO【】例12 對(duì)分析OOO +HOHOHOHOHOHO2HCHO + HCCHHOHOHOHO2HCHOH C C HNa, 液氨，oC190220NaC C NaH2, Pd/CBaSO4O, HOOCH3CH3OCH2CHCH3 HClNH2【】例13 對(duì)分析CH3CH3OCH2CHCH3 HClNH2CH3CH3CH2CHCH3OOH+CH3CH3OHCH2CHCH3OCH3CH3OCH2CCH3NOHCH3CH3CH2CCH3OO+CH3CH3OHClCH2CCH3OCH3CH3OCH2CCH3NOHCH

11、3CH3CH2CCH3OO+CH3CH3OH ClCH2CCH3ONH2OHNa, EtOHor LiAlH4CH3CH3CH2CHCH3ONH2CH3CH3CH2CHCH3OOH+CH3CH3OHCH2CHCH3OCH3CH3CH2CHCH3ONH2SOCl2CH3CH3CH2CHCH3OClNNaOOCH3CH3CH2OCHCH3NOONH2NH2H2O_【】例14 對(duì)(取代芳胺) 分析N(CH2CH2CH3)2NO2O2NCF3N(CH2CH2CH3)2NO2O2NCF3FGIClNO2O2NCF3ClCF3HN(CH2CH2CH3)2+ClCF3FGIClCCl3FGIClCH3CH3

12、disdisHN(CH2CH2CH3)2ClCCl3CH3Cl2FeCl3ClCH3Cl2PCl3SbF3ClCF3ClNO2O2NCF3HNO3H2SO4N(CH2CH2CH3)2NO2O2NCF35)5)圍繞官能團(tuán)處切斷圍繞官能團(tuán)處切斷 COOH【】例15 對(duì)分析COOHBrOHCO+ClOFGIFGIFGIdisO+CClOFGAdisCOOHCClOZn-Hg濃鹽酸CH3COClAlCl3COBrMg, Et2OCO2H2ONaBH4PBr3OHO【】例16 對(duì)分析HO+OBrBr+OHOCH3CHO +Br BrOCO2EtC2H5OOCO2Et2 H ,OOHH2O，1BrHOBr

13、PBr3Mg, Et2OBrMgMg, Et2O CH3CHO2 HO1 + 26)6)變不對(duì)稱分子為對(duì)稱分子變不對(duì)稱分子為對(duì)稱分子 (CH3)2CHCH2CCH2CH2CH(CH3)2O(CH3)2CHCH2C CCH2CH(CH3)2C C+ 2CH2CH(CH3)2BrCH2COC C+ HOHCCHOH(CH3)2CHCH2CCH2CH2CH(CH3)2OCC CH2CH(CH3)2H C C H1 NaNH2/(CH3)2CHCH2Br2 NaNH2/(CH3)2CHCH2BrH2OHg2+ , H2SO4(CH3)2CHCH2 烯烴烯烴 烯烴的制備主要有以下幾種方法：鹵代烴消鹵化氫

14、；烯烴的制備主要有以下幾種方法：鹵代烴消鹵化氫；醇失水；炔烴部分還原；醇失水；炔烴部分還原；WittigWittig反應(yīng)；反應(yīng)；HofmannHofmann消除；羧消除；羧酸酯的熱消除等幾種，烯烴的合成反應(yīng)中，最常見的莫過酸酯的熱消除等幾種，烯烴的合成反應(yīng)中，最常見的莫過于烯烴順反雙鍵的建立和端烯的合成，一般順反雙鍵的建于烯烴順反雙鍵的建立和端烯的合成，一般順反雙鍵的建立大多通過炔烴部分還原得到，端烯一般由立大多通過炔烴部分還原得到，端烯一般由WittigWittig反應(yīng)制反應(yīng)制備。備。 三三 幾種重要類型目標(biāo)化合物的簡(jiǎn)化幾種重要類型目標(biāo)化合物的簡(jiǎn)化 醇與醚醇與醚 醇的制備方法很多，可由烯烴出

15、發(fā)經(jīng)水和、羥汞化醇的制備方法很多，可由烯烴出發(fā)經(jīng)水和、羥汞化- -脫汞脫汞反應(yīng)、硼氫化反應(yīng)等反應(yīng)來制備；可以由鹵代烴出發(fā)制備；反應(yīng)、硼氫化反應(yīng)等反應(yīng)來制備；可以由鹵代烴出發(fā)制備；可由羰基化合物還原或與格氏試劑反應(yīng)制備；也可由酯還可由羰基化合物還原或與格氏試劑反應(yīng)制備；也可由酯還原制備。鄰二醇一般用烯烴氧化制備。醚的合成相對(duì)簡(jiǎn)單原制備。鄰二醇一般用烯烴氧化制備。醚的合成相對(duì)簡(jiǎn)單些，一般用醇分子間失水或些，一般用醇分子間失水或WilliamsonWilliamson來制備，前者主要來制備，前者主要用來合成對(duì)稱醚，后者主要用來合成混合醚，要注意混合用來合成對(duì)稱醚，后者主要用來合成混合醚，要注意混合醚

16、中碳氧鍵的切斷位置。醚中碳氧鍵的切斷位置。醛酮醛酮 醛酮可由醇氧化、炔烴水合、芳環(huán)的?；?、酰氯的還原等醛酮可由醇氧化、炔烴水合、芳環(huán)的?；?、酰氯的還原等方法來制備。也可從三乙出發(fā)來制備，用注意三乙在合成方法來制備。也可從三乙出發(fā)來制備，用注意三乙在合成羰基化合物中的重要應(yīng)用。羰基化合物中的重要應(yīng)用。 有機(jī)合成里經(jīng)常會(huì)遇到官能保護(hù)的問題，保護(hù)官能團(tuán)的方有機(jī)合成里經(jīng)常會(huì)遇到官能保護(hù)的問題，保護(hù)官能團(tuán)的方法很多。在這里我們簡(jiǎn)單介紹一些常見的保護(hù)基以及除去法很多。在這里我們簡(jiǎn)單介紹一些常見的保護(hù)基以及除去保護(hù)基的方法：保護(hù)基的方法： 芳香環(huán)上定位基的應(yīng)用芳香環(huán)上定位基的應(yīng)用 芳環(huán)上定位基的應(yīng)用是研究生

17、入學(xué)考試中非常常見的一芳環(huán)上定位基的應(yīng)用是研究生入學(xué)考試中非常常見的一類合成問題，芳環(huán)上定位基的應(yīng)用大致可分為兩類，一類類合成問題，芳環(huán)上定位基的應(yīng)用大致可分為兩類，一類是我們?cè)诜枷銦N一章講過的三類定位基：鄰對(duì)位活化基、是我們?cè)诜枷銦N一章講過的三類定位基：鄰對(duì)位活化基、鄰對(duì)位鈍化基和間位鈍化基。另一類就是重氮鹽。其中不鄰對(duì)位鈍化基和間位鈍化基。另一類就是重氮鹽。其中不符合定位規(guī)律的芳香族化合物的合成應(yīng)該考慮重氮鹽的應(yīng)符合定位規(guī)律的芳香族化合物的合成應(yīng)該考慮重氮鹽的應(yīng)用。用。 雜環(huán)化合物雜環(huán)化合物 五員雜環(huán)的合成一般從五員雜環(huán)的合成一般從1,4-1,4-二羰基化合物出發(fā)六員雜環(huán)二羰基化合物出發(fā)六

18、員雜環(huán)中，比較重要的喹啉的合成，喹啉合成一般用中，比較重要的喹啉的合成，喹啉合成一般用SkraupSkraup法法 【】例 17CHOOHHOHO+ 羥基醛酮切斷有如下規(guī)律：1)切斷, 鍵；2)切斷 C上的氧-氫鍵，OH中的氫變?yōu)?C上的氫；3) C和它上的OH中的氧變?yōu)轸驶?CCHOCH3CH3CH2CH2CH3CH2CHCH3CHO+ CH2OOHOHOO2四四 雙官能團(tuán)化合物的常見合成技巧雙官能團(tuán)化合物的常見合成技巧OOOPhPhOH+PhPhOO合成：C6H5CHOCNOC6H5CHCC6H5OOC6H5CCC6H5OOHOOHOPhPhO+PhPhOOBOOCOOHOHOHOHC+

19、 CH3CO2HOHC+ CH2O【】例19H2C(CO2H)2OOOHCK2CO3OHOHCNH3, C2H5OH,100oC CH2O【】例20H2CCOHCCO2C2H5CH32 CH3CH2CO2C2H5H3CCH3OCO2C2H5CH3CO2C2H5CO2C2H5【】例21baH3CCHCO2C2H5CO2C2H5【】例22aH3CCHCO2C2H5CO2C2H5H2CCO2C2H5CO2C2H5CH3Br +bH3CCHCO2C2H5CO2C2H5CH3CH2CO2C2H5CO2C2H5CO2C2H5+a,bPhCHCO2C2H5CO2C2H5【】例23PhCH2CO2C2H5CO

20、2C2H5CO2C2H5+PhCHCO2C2H5CO2C2H5C6H5CH2CO2C2H5 +CO2C2H5CO2C2H5C2H5ONaC6H5CHCO2C2H5COCO2C2H5+C2H5OHC6H5CHCO2C2H5CO2C2H5+ CO80%85%切斷a法合成PhCH2CO2C2H5+PhCHCO2C2H5CO2C2H5C2H5OCOC2H5OPhCH2CO2C2H5+ C2H5OCOC2H5OC2H5ONaPhCHCO2C2H5CO2C2H5+C2H5OH86%切斷b法合成3 3、1 1，4-4-二羰基化合物二羰基化合物 例如：+CORCH2CO2EtCCH2ROXCCH2CH2ROC

21、RO設(shè)計(jì) 的合成路線CH2CCH3OH3CCH2CO分析分析合成合成CH2CCH3OH3CCH2COCH3CCH2COEtOO+ BrCH2CCH3O CH3CCH2CO2EtOCH3CCHCO2EtOCH2COCH3目標(biāo)分子BrCH2COCH3EtONa稀KOHH+O+BrCO2EtCH3ONaOCO2Et【】例30對(duì)簡(jiǎn)化并合成OOEtOOOEtOOOEtBrO+ONR2R2NH, H+NR2BrOOEt+NR2OEtOH2OOOEtOOOOOXO+XOOHNNOOO+H+H3+OOH-OROROHCO2HCO2HHORFGIFGARCHOHC CHCO2+RCHOHC CHCO2NaNH2

22、, NH3(液)HHORBuLiCO2HHORPd/HEtOHOROOOHOO+H3+OONR2OPhOOHR2NH, H+RORPPh3OOOHCOOOBrOCO2Et+OOOCO2EtOCO2EtNaOEtBrOH-/H2OH+,OHHORPPh3OOOHCROO3Me2SH+, H2O4)1,5-二羰基化合物的切斷C CC OHC+共軛加成CCCCOHCCHCC加成物OOPhPhCHO+OPhPhCHO12345EtOMichael縮合，也稱Michael反應(yīng)，是合成1,5-二羰基化合物的重要反應(yīng)，是含有活潑氫化合物在, 不飽和羰基化合物上的共軛加成反應(yīng)?？捎猛ㄊ奖硎救缦翽hCHOOPh

23、OPhPhCHOCH3CHOPhPhO12345ab+disadisbH3CH3COOH3CH3COOH3CH3COOCH3OEtCH3COOC2H5CH3H3CH3CO+CH3H3CCH3OCOOC2H5COOC2H5NaOC2H5OOC2H5O2CH3CH3CNa+C2H5OH, 回流H3CH3COOH3CH3COHOH67%85%H3O+, CO2KOH, H2O【例27】 合成5，5-二甲基-1，3-環(huán)己二酮切斷合成CH3O【例28】 合成（10-甲基-1,9,3,4-六氫-2-萘酮）CH3OOCH3OCH3CH3OOH3C+CH3OCH3ONaH(C2H5)2OCH3O Na+OCH

24、3(C2H5)2OOOCH3CH3Mannich反應(yīng)的應(yīng)用反應(yīng)的應(yīng)用 當(dāng)當(dāng)MichaelMichael反應(yīng)需要乙烯酮類時(shí)，它們顯然是通過通常反應(yīng)需要乙烯酮類時(shí)，它們顯然是通過通常的切斷來制取的：的切斷來制取的： 這一切斷給出的原料之一是甲醛。由于聚合和其它副反這一切斷給出的原料之一是甲醛。由于聚合和其它副反應(yīng)，這個(gè)十分活潑的甲醛進(jìn)行堿催化的反應(yīng)產(chǎn)率一般都應(yīng)，這個(gè)十分活潑的甲醛進(jìn)行堿催化的反應(yīng)產(chǎn)率一般都很差，因此改用很差，因此改用MannichMannich反應(yīng)：反應(yīng)：+ HCHOOO+ HCHO + R2NHRORONR2OPhOPhO -不飽和羰基1,5-二羰基OPhO加以控制(CO2Et)+ HCHO+O 合成：O堿OOCO2Eti. HCHO,Me2NH/H+ii. MeI堿PhCH2BrOCO2EtPhN+Me3H+,H2OTM123OPhCO2Et CO2HCO2HHO2CHO2C【】例31CO2HCO2HHO2CHO2CHO2CHO2CHO2CHO2C+OOO+OOOO3CO2HCO2HHO2CHO2COOOCO2HCO2HH3+OPhOCO2HPhOCO2HPhPhHOOPhMgBr +PhOCO2HPhPhHOPhBrMg, Et2OOH3PO4O3, H2OMeO2COHMeO2COHMeO2CCHOOMeOMeNaNH2, NH3(液)M