有機合成論文

1、 目錄 摘要1關鍵詞11概述11.1 有機合成含義11.2 有機合成的重要性22 有機合成路線設計的一般方法和要求22.1 逆合成法22.2 合成路線設計的一般要求33 常見的有機化合物的合成路線的設計33.1 常見的含單官能團化合物的合成路線33.1.1 簡單醇的切斷33.1.2 烯烴的合成43.1.3 芳香酮的合成53.1.4 簡單醛酮和羧酸的合成53.2 常見的二官能團化合物的合成73.2.1 - 羥基醛酮和，-不飽和醛酮的合成73.2.2 二羰基化合物的合成83.2.3 -羥基羰基化合物(包括-羥基酸和-羥基酮)的合成9 3.3 含雜原子和芳香族化合物的合成10 3.3.1 胺的合成1

2、0 3.3.2 芳香族化合物的合成114總結115參考文獻11有機合成常用方法及解題思路的研究摘要：有機合成的方法是有機合成化學發(fā)展的基礎,有機合成方法的產生和發(fā)展可為有機合成開拓研究領域和發(fā)展方向?，F代有機合成不只是合成什么的問題,更重要的是如何合成和怎樣合成的問題。 有機合成與21 世紀的三大發(fā)展學科材料科學、生命科學和信息科學有著密切的聯系,為三大學科的發(fā)展提供理論、技術和材料的支持。 新世紀有機合成將進一步在這三大學科領域中發(fā)揮作用并開辟新的領域。 隨著生命科學和材料科學的發(fā)展,尤其進入后基因組時代后,需要有機合成快速提供各種具有特定生理和材料功能的有機分子,而要獲得有新結構的功能類型

3、分子往往取決于新的合成方法，本文中通過大量的范例及實驗，講述有機合成方法的重要作用及相關解題思路。關鍵詞：有機合成 方法 解題思路1概述有機合成在當代社會發(fā)展得非常快，有機合成的目的主要是合成自然界已經有的但數量很少的物質或者合成自然界沒有的物質。20世紀70年代以后，有機合成的新領域迅速發(fā)展，如一些有一定立體構象的天然復雜分子的合成，一些新的理論和方法如反應機理、構象分析、光化學,各種物理方法分析手段的應用等方面的進展，尤其是分子軌道對稱守恒原理的提出，對有機合成化學起著極大的推動作用。1.1 有機合成含義有機合成(organic synthesis)是使原理按一定次序進行一系列化學反應，得

4、到具有指定結構的有機化合物的過程。亦即，人們按照不同的需要，根據有機分子的結構，利用價廉易得的原料進行一系列的化學反應，得到所需有機化合物的工作，稱為有機合成。欲待合成的分子稱為目標分子(Target Molecular, TM).每一個獨立的化學反應稱為一個單元反應(Unit Reaction)1。按一定次序進行的一系列單元反應，就構成了所謂的合成路線(Synthetic Route)。1.2 有機合成的重要性有機合成的重要性首先體現在它是有機化學的重要組成部分，有機化學工作者常常需要合成預期有重大意義的目標化合物，從而研究其性質與結構的關系，或用于研究反應機理，證實新的理論?？梢姡瑳]有有機

5、合成，結構和性能的研究就難以深入。再者有機合成是了解自然、探索自然和改造自然的武器之一。有機化學工作者通過合成從自然界不斷發(fā)現的新的有機化合物，以達到了解自然、探索自然之目的2。同時，改進某些天然產物的結構，以尋找比天然產物性能更好的化合物，實現改造自然的目的。最后有機合成對于國計民生都是不可缺少的。有機合成工業(yè)可分為基本有機合成工業(yè)和精細有機合成工業(yè)兩大類。這兩類工業(yè)在國民經濟中都是不可缺少的，沒有精細有機合成工業(yè)，就沒有豐富多彩、滿足人民生活需要的各種產品。沒有基本有機合成工業(yè)，精細有機合成工業(yè)也就“巧婦難為無米之炊”了。 2 有機合成路線設計的一般方法和要求進行有機合成的第一步也是最關鍵

6、的就是進行有機合成路線的設計，有機合成路線的設計的方法有很多，現在最常見的一種方法是利用逆推的思維方式進行合成路線的設計。也稱“逆合成法”2.1 逆合成法逆合成法首先是由科里(E.J.Corey,美國哈佛大學)在1964年創(chuàng)立的(J.A.C.S,1964,84,478),隨后引起有機化學家的極大興趣和重視，并正在繼續(xù)豐富和發(fā)展中3。所謂逆合成法就是從需要合成的目標分子出發(fā)，由后往前推，推導出目標分子的前體(Precursers),并同樣地找出前體的前體，如此繼續(xù)直至到達較簡單的起始原料(或所給的原料)為止4。這就是說，逆合成法是采取“以退為進”的手段來實驗合成的目標。逆合成法是大多數有機合成工

7、作者所使用的方法5。究其原因，是因為在大多數情況下，他們所知道的僅僅是目標分子的結構，除了由產物回推到原料外沒有其它更好的方法可采用。2.2 合成路線設計的一般要求如何選擇合成路線是個非常復雜的問題，它與原料的來源、產率的高低、成本的貴賤都有關系，而且還受生產條件、產品用途和純度要求等因素的制約，往往必須根據具體情況、具體場合和具體條件作出合理的選擇6。有機合成路線設計所考慮的一般原則主要有如下三點7：（1）采用盡可能有效(產率高)的反應和方便的步驟。盡可能地避免和控制副反應的發(fā)生。（2）總收率要高：要求每個單元反應的收率高(無異構體生成)；單元反應要盡可能少。（3） 原料是價廉易得的。3 常

8、見的有機化合物的合成路線的設計有機合成是一項非常復雜的工作，本課題就介紹一下常見的含單官能團、二官能團及含簡單雜原子化合物的合成路線的設計方法，首先來介紹常見的含單官能團化合物的合成路線。3.1 常見的含單官能團化合物的合成路線含單官能團的化合物有很多，本文有選擇性地對常見的重要的單官能團的化合物的合成方法進行論述。3.1.1 簡單醇的切斷對于簡單醇的合成，我們首先進行合理的切斷，得到合理的合成子。亦即是逆推法的應用。例如下例的合成是通過切斷，鍵(通過異裂的方式)，得到兩個合成子8：對分子進行合理推斷是逆推合成法的最基本的手段，通常將分子切斷成正、負離子兩部分。正離子部分的合成等效劑為醛酮，負

9、離子部分的情況有下列三種：Y- 為良好的負離子，如-CN 、R-CC- 等；Y- 為R-， 較通常的情況下，R- 的合成等效劑是RMgX 和Rli；Y- 為H -，其合成等效劑是NaBH4或LiAlH4。亦即用NaBH4或LiAlH4還原羰基化合物。 的合成是利用這種切斷的一個最簡單的例子。、分析 合成3.1.2 烯烴的合成烯烴的合成方法常見的有以下幾種方法。3.1.2.1 烯烴脫水烯烴通常在酸性條件下由醇脫水而得9。例如：合成 分析 b為無用的切斷，因此是不合理的。合成 3.1.2.2 鹵代烴脫鹵化氫在戰(zhàn)略上，此法與醇脫水基本相同，因為烷基鹵通常是由醇制備的。3.1.2.3 借助Wittg

10、反應合成烯烴例如3.1.3 芳香酮的合成芳香酮的合成主要通過Friedel-Crafts 酰基化反應10。對該合成路線有以下幾點說明：（1）如果X為硝基、氰基、?；?、酯基、磺酸基，則無反應（2）該反應可用于制備芳環(huán)上具有烷基側鏈的化合物，并可由此生成的酮，再經Clemensen 還原反應或Kishner-Wolff-Huang Minglong 還原反應制得。例如： 3.1.4 簡單醛酮和羧酸的合成醛、酮、羧酸的合成方法很多，本文只對一些常見的合成方法進行論述11。3.1.4.1 醛的合成（1）通過斯梯芬還原(Stephens Reduction) （2）Rosenmund酰氯類還原法或用Li

11、AlH(OBu-t)3 還原酰氯（3）使用CrO3/Ac2O 氧化此反應只適用于芳醛，而且必須有甲基連于芳環(huán)上。3.1.4.2 酮的合成（1）由仲醇氧化（2）有機鎘試劑與酰氯反應（3）Friedel-Crafts 酰基化反應(芳香酮的合成)如制備分析 芳環(huán)上的兩個基團皆是間位定位基。我們得先進行FGI。由于芳香酮一般是通過Friedel-Crafts ?；磻玫剑蕦?CHO 進行FGI。合成3.1.4.3 羧酸的合成（1）伯醇及醛的的氧化（2）RCN水解法（3）Grignard 試劑與二氧化碳反應如合成其中路線a的仲鹵代烴在CN 作用下易發(fā)生消除反應，不理想。路線c和b是可行的，而且都可

12、返回到同樣的起始原料。3.2 常見的二官能團化合物的合成常見的二官能團化合物通常是指含有羥基，不飽和鍵的醛酮以及二羰基化合物，現對它們的合成路線進行論述。3.2.1 - 羥基醛酮和，-不飽和醛酮的合成- 羥基醛酮可借助于醇醛縮合反應(Aldol Condensation )來制備。醇醛縮合反應的產物失去一分子水，得到，-不飽和醛酮。有關醇醛縮合反應的幾點說明：（1）反應可被酸催化，也可被堿催化。有利于生成，-不飽和醛酮的因素：提高堿的濃度、利用酸性催化劑和在I2存在下加熱。如果縮合產物為芐醇衍生物，則極易脫水生成，-不飽和醛酮。（2）縮合方式有：醛酮的自身縮合；混合醇醛縮合：其中兩分子含有-H

13、的醛酮縮合，得四種產物，在合成上無意義；而一分子含有-H的醛酮與另一分子不含-H的醛酮之間的縮合是我們經常應用的一種方法；分子內醇醛縮合反應是合成環(huán)狀化合物的重要方法。（3）含-H的硝基化合物也可以與醛酮發(fā)生醇醛縮合反應，這是制備-硝基醇、-氨基醇的一種方法。例如：安息香縮合實際上是由芳醛合成-羥基酮的反應，如下例中，由(1)轉化為(3)的過程。羰基碳是帶正電的，本不與另一羰基碳作用，但經轉換成(2)后，此原子帶負電荷，并可與ArCHO作用。由(1)到(2)的過程就是極性轉化的過程. 3.2.2 二羰基化合物的合成 由于兩個羰基的位置不同，二羰基化合物分為1,3-，1,4-，1,5-，1,6-

14、等多種類型的二羰基化合物，本文只介紹1,3-，1,5-兩種二羰基化合物的合成方法。3.2.2.1 1,3-二羰基化合物的合成Claisen 縮合反應是制備1，3 - 二羰基化合物的重要反應。Claisen 縮合反應是在堿催化下以酯為酰化劑?；顫姎浠衔锏姆磻?。反應的結果是活潑氫原子被酯的酰基置換。堿性試劑常用的是NaOEt 、NaH與NaCPh3NaOEt 、NaH與NaCPh3三者的區(qū)別：NaOEt 使含有兩個-氫的酯縮合，應用最廣。NaH與NaCPh3 不但能使所有的被NaOEt 催化下縮合的酯縮合，還能使只有一個-氫的酯縮合。例如. 含活潑氫的化合物是酯、酮、腈等?？s合反應通常有以下

15、幾種類型，根據合成目標的不同進行合理的選擇：（1）相同酯間的縮合（2）分子內的Claisen 酯縮合反應-Dieckmann 縮合（3）交叉Claisen 縮合反應（4）酯與醛酮間的縮合（5）酯與腈的縮合3.2.2.2 1,5-二羰基化合物的合成邁克爾加成反應(Michael Addition)是合成1,5-二羰基化合物的重要反應。所謂Michael 加成反應指的是活潑亞甲基化合物在堿性催化劑存在下，對、- 不飽和醛、酮、羧酸酯、腈、硝基化合物、磺酸酯的共軛加成(1，4 加成)。其通式為12： 3.2.3 -羥基羰基化合物(包括-羥基酸和-羥基酮)的合成3.2.3.1 -羥基酸的合成-羥基酸的

16、合成可以按如下方法進行切斷并進一步合成3.2.3.2 -羥基酮的合成我們可以從如下兩個反應得到啟示：試設計 的合成路線。分析合成 我們需要由丙酮和乙炔制得對稱的雙加成物。在酸性介質中，叔醇自動地形成目標分子，下面這個反應是特殊場合的-羥基酮的合成。此反應稱為苯偶姻縮合(安息香縮合)。酮醇縮合(Acyloin Condensation)也可用于-羥基酮的合成13。例如： 的合成路線：3.3 含雜原子和芳香族化合物的合成含雜原子的化合物有很多，本文針對胺的合成進行論述。3.3.1 胺的合成胺的合成方法有多種，歸納如下：（1）Hofmann 反應：Hofmann 反應指的是氨或胺的烴基化(用RX，其

17、中R為脂肪族或環(huán)上有吸電子的芳基)。由于烴基供電子效應，產物的親核性比原料強，要避免多烴基化將是不可能的。因而，這種方法并不好。（2）伯胺的一些特殊制備方法主要有Gabriel 合成法和 Hofmann 降級反應Gabriel 合成法14：Hofmann 降級反應：（3）還原反應: 還原硝基化合物、腈、肟和酰胺可得到相應的胺。3.3.2 芳香族化合物的合成重氮鹽在芳香族化合物合成中的具有十分重要的應用，此類方法在基礎有機化學中已有詳細的討論15，在此僅舉一例來說明。例如：由甲苯合成4 甲基-2-溴苯酚。分析合成 實際過程中，胺被保護成酰胺，以降低其活性。 4 總結 有機合成的發(fā)展的基礎是有機合成方法。有機合成路線的設計和選擇是有機合成中方法最重要的一個方面，選擇合理的合成路線能夠很快的并且準確的