有機(jī)合成論文

1、摘要：有機(jī)合成的方法是有機(jī)合成化學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ),有機(jī)合成方法的產(chǎn)生和發(fā)展 可為有機(jī)合成開拓研究領(lǐng)域和發(fā)展方向?，F(xiàn)代有機(jī)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(jī)合成與21世紀(jì)的三大發(fā)展學(xué)科 材料科學(xué)、生命科學(xué)和信息科學(xué)有著密切的聯(lián)系，為三大學(xué)科的發(fā)展提供理 論、技術(shù)和材料的支持。新世紀(jì)有機(jī)合成將進(jìn)一步在這三大學(xué)科領(lǐng)域中發(fā)揮作 用并開辟新的領(lǐng)域。隨著生命科學(xué)和材料科學(xué)的發(fā)展，尤其進(jìn)入后基因組時(shí)代后, 需要有機(jī)合成快速提供各種具有特定生理和材料功能的有機(jī)分子,而要獲得有新 結(jié)構(gòu)的功能類型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(shí)驗(yàn)， 講述有機(jī)合成方法的重要作用及相

2、關(guān)解題思路。關(guān)鍵詞：有機(jī)合成 方法 解題思路Abstract:Organic synthesis is an organic basis for the development of synthetic chemistry, organic synthesis of the birth and development of organic synthesis for the developing field of research and development. Modern synthetic organic synthesis is not only what the problems

3、and, moreimportantly, how the synthesis and the question of how synthesis. Organic synthesis and the development of the 21st century, the three major disciplinesmaterials science, life science and information scienceare closely linked, for the three disciplines the development of theory, technology

4、and materials support. the new century will be further in the organic synthesis of these three areas play a role and open up new areas. With the life sciences and materials science development, especially into the post-genome era, the need to organic synthesis to rapidly deliver a variety of materia

5、ls with specific physical and functional organic molecules, and to gain a new function of the structure of molecules often depends on the type of new synthetic methods, in this article and an example of a largenumber of experiments on the organic synthesis of the important role of and related proble

6、m-solving ideas.Keywords: organic synthesis of problem-solving ideas目錄 TOC o 1-5 h z 摘要IAbstract II HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 1概述1 HYPERLINK l bookmark7 o Current Document 1.1有機(jī)合成含義錯(cuò)誤！未定義書簽。 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 1.2有機(jī)合成的重要性1 HYPERLINK l bookmark13 o Current Docume

7、nt 2有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的一般方法和要求2 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 2.1逆合成法2 HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 2.2合成路線設(shè)計(jì)的一般要求 2 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 3常見的有機(jī)化合物的合成路線的設(shè)計(jì)3 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 3.1常見的含單官能團(tuán)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33.1.3芳香酮的合成43.1.4簡單醛酮和

8、羧酸的合成5 HYPERLINK l bookmark53 o Current Document 3.2常見的二官能團(tuán)化合物的合成73.2.1 Q-羥基醛酮和a，P-不飽和醛酮的合成73.2.2二羰基化合物的合成83.2.3 a -羥基羰基化合物的合成8 HYPERLINK l bookmark85 o Current Document 3.3含雜原子和芳香族化合物的合成103.3.1胺的合成 103.3.2芳香族化合物的合成104結(jié)語115致謝 12 HYPERLINK l bookmark101 o Current Document 6參考文獻(xiàn) 131概述有機(jī)合成在當(dāng)代社會(huì)發(fā)展得非?？?，有

9、機(jī)合成的目的主要是合成 自然界已經(jīng)有的但數(shù)量很少的物質(zhì)或者合成自然界沒有的物質(zhì)。20世 紀(jì)70年代以后，有機(jī)合成的新領(lǐng)域迅速發(fā)展，如一些有一定立體構(gòu)象 的天然復(fù)雜分子的合成，一些新的理論和方法如反應(yīng)機(jī)理、構(gòu)象分析、 光化學(xué)，各種物理方法分析手段的應(yīng)用等方面的進(jìn)展，尤其是分子軌道 對(duì)稱守恒原理的提出，對(duì)有機(jī)合成化學(xué)起著極大的推動(dòng)作用。1.1有機(jī)合成含義有機(jī)合成(organic synthesis)是使原理按一定次序進(jìn)行一系列化學(xué)反 應(yīng)，得到具有指定結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物的過程。亦即，人們按照不同的需 要，根據(jù)有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)，利用價(jià)廉易得的原料進(jìn)行一系列的化學(xué)反應(yīng)， 得到所需有機(jī)化合物的工作，稱為有機(jī)合

10、成。欲待合成的分子稱為目標(biāo)分子(Target Molecular, TM).每一個(gè)獨(dú) 立的化學(xué)反應(yīng)稱為一個(gè)單元反應(yīng)(Unit Reaction) 1。按一定次序進(jìn)行 的一系列單元反應(yīng)，就構(gòu)成了所謂的合成路線(Synthetic Route)。1.2有機(jī)合成的重要性有機(jī)合成的重要性首先體現(xiàn)在它是有機(jī)化學(xué)的重要組成部分，有機(jī) 化學(xué)工作者常常需要合成預(yù)期有重大意義的目標(biāo)化合物，從而研究其性 質(zhì)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，或用于研究反應(yīng)機(jī)理，證實(shí)新的理論。可見，沒有有 機(jī)合成，結(jié)構(gòu)和性能的研究就難以深入。再者有機(jī)合成是了解自然、探索自然和改造自然的武器之一。有機(jī) 化學(xué)工作者通過合成從自然界不斷發(fā)現(xiàn)的新的有機(jī)化合物，

11、以達(dá)到了解 自然、探索自然之目的。同時(shí)，改進(jìn)某些天然產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)，以尋找比 天然產(chǎn)物性能更好的化合物，實(shí)現(xiàn)改造自然的目的。最后有機(jī)合成對(duì)于國計(jì)民生都是不可缺少的。有機(jī)合成工業(yè)可分為 基本有機(jī)合成工業(yè)和精細(xì)有機(jī)合成工業(yè)兩大類。這兩類工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì) 中都是不可缺少的，沒有精細(xì)有機(jī)合成工業(yè)，就沒有豐富多彩、滿足人 1民生活需要的各種產(chǎn)品。沒有基本有機(jī)合成工業(yè)，精細(xì)有機(jī)合成工業(yè)也 就“巧婦難為無米之炊”了。2有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的一般方法和要求進(jìn)行有機(jī)合成的第一步也是最關(guān)鍵的就是進(jìn)行有機(jī)合成路線的設(shè) 計(jì)，有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)的方法有很多，現(xiàn)在最常見的一種方法是利用 逆推的思維方式進(jìn)行合成路線的設(shè)計(jì)。也稱“逆合

12、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(xué))在1964年創(chuàng)立 的(J.A.C.S,1964,84,478),隨后引起有機(jī)化學(xué)家的極大興趣和重視，并 正在繼續(xù)豐富和發(fā)展中。所謂逆合成法就是從需要合成的目標(biāo)分子出發(fā)，由后往前推，推導(dǎo) 出目標(biāo)分子的前體(Precursors)，并同樣地找出前體的前體，如此繼續(xù) 直至到達(dá)較簡單的起始原料(或所給的原料)為止。這就是說，逆合成 法是采取“以退為進(jìn)”的手段來實(shí)驗(yàn)合成的目標(biāo)。逆合成法是大多數(shù)有機(jī)合成工作者所使用的方法。究其原因，是 因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下，他們所知道的僅僅是目標(biāo)分子的結(jié)構(gòu)，除了由產(chǎn) 物回推到原料外沒有其它更好的方法

13、可采用。2.2合成路線設(shè)計(jì)的一般要求如何選擇合成路線是個(gè)非常復(fù)雜的問題，它與原料的來源、產(chǎn)率的 高低、成本的貴賤都有關(guān)系，而且還受生產(chǎn)條件、產(chǎn)品用途和純度要求 等因素的制約，往往必須根據(jù)具體情況、具體場(chǎng)合和具體條件作出合理 的選擇。有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)所考慮的一般原則主要有如下三點(diǎn)：CD采用盡可能有效(產(chǎn)率高)的反應(yīng)和方便的步驟。盡可能地避 免和控制副反應(yīng)的發(fā)生?？偸章室撸阂竺總€(gè)單元反應(yīng)的收率高(無異構(gòu)體生成);單元反應(yīng)要盡可能少。原料是價(jià)廉易得的。3常見的有機(jī)化合物的合成路線的設(shè)計(jì)有機(jī)合成是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，本課題就介紹一下常見的含單官 能團(tuán)、二官能團(tuán)及含簡單雜原子化合物的合成路線的設(shè)計(jì)方

14、法，首先來 介紹常見的含單官能團(tuán)化合物的合成路線。3.1常見的含單官能團(tuán)化合物的合成路線含單官能團(tuán)的化合物有很多，本文有選擇性地對(duì)常見的重要的單官 能團(tuán)的化合物的合成方法進(jìn)行論述。3.1.1簡單醇的切斷對(duì)于簡單醇的合成，我們首先進(jìn)行合理的切斷，得到合理的合成子。亦即是逆推法的應(yīng)用。例如下例的合成是通過切斷a，p鍵（通過異裂R R的方式），得到兩個(gè)合成子：R Y OHR C OH + Y對(duì)分子進(jìn)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(fù)離子兩部分。正離子部分的合成等效劑為醛酮，負(fù)離子部 分的情況有下列三種：Y-為良好的負(fù)離子，如-CN、R-C三C-等；Y-為R-，較通常的情況

15、下，R-的合成等效劑是RMgX和Rli；Y-為H-，其合成等效劑是NaBH或LiAlH。亦即用NaBH或LiAlH4444還原羰基化合物。H3C CnH的合成是利用這種切斷的一個(gè)最簡單的例子。、分析CH30Hf-Q_OHk H3CC_CH3 + CN-CN合成0H3CC CH3(1) NaCNH+CH3h3l c ohCN3.1.2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。例如：合 Ph成分析PhOHPhO+ P hMg BrOHb為無用的切斷，因此是不合理的。合成a(1) PhMgBr h3o+H3PO4*TM203.1.2.2鹵代

16、烴脫鹵化氫在戰(zhàn)略上，此法與醇脫水基本相同，因?yàn)橥榛u通常是由醇制備的。3.1.2.3借助Wittg反應(yīng)合成烯烴例如+PhCH 2CH2Br + Ph3PA PH 3P-CH 2CH 2PhBr -n-BuLi工CH COCHH3CPH3$-CHCH 2Ph33/=CH2CH2PhH3C3.1.3芳香酮的合成芳香酮的合成主要通過Friedel-Crafts酰基化反應(yīng)u。X對(duì)該合成路線有以下幾點(diǎn)說明:（1）如果X為硝基、氤基、?；?、酯基、磺酸基，則無反應(yīng) （2）該反應(yīng)可用于制備芳環(huán)上具有烷基側(cè)鏈的化合物，并可由此生成的酮，再經(jīng) Clemensen 還原反應(yīng)或 Kishner-Wolff-Huang

17、 Minglong還原反應(yīng)制得。Br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(duì)一些常見的合成方法進(jìn)行 論述11。3.1.4.1醛的合成（1）通過斯梯芬還原（Stephens Reduction）RCNl.SnC! ,HCl,Et O2 RCHO（2）Rosenmund酰氯類還原法或用LiAlH（OBu-t）3還原酰氯（3）使用CrO3/Ac2O氧化此反應(yīng)只適用于芳醛，而且必須有甲基連于芳環(huán)上。CH3 /CH（OAc） 2 CHOrO 3/Ac 2O 四O2No2nO2N3.1.4.2酮的合成（1）由仲醇氧化（2）有機(jī)鎘試劑與酰氯反應(yīng) （3）Friedel-Craf

18、ts酰基化反應(yīng)（芳香酮的合成）如制備HO分析芳環(huán)上的兩個(gè)基團(tuán)皆是間位定位基。我們得先進(jìn)行FGI。由于芳香酮一般是通過Friedel-Crafts?；磻?yīng)得到，故對(duì)-CHO進(jìn)（1）伯醇及醛的的氧化（2）RCN水解法CHOHOHRH+ HCHOOH vOCl+ CO（3）Grignard試劑與二氧化碳反應(yīng)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(yīng)，不理想。路線c和b是可行的，而且都可返回到同樣的起始原料。3.2常見的二官能團(tuán)化合物的合成常見的二官能團(tuán)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(xiàn)對(duì)它們的合成路線進(jìn)行論述。p -羥基醛酮和a，P -不飽和醛酮的合成P -羥基

19、醛酮可借助于醇醛縮合反應(yīng)（Aldol Condensation ）來制 備。醇醛縮合反應(yīng)的產(chǎn)物失去一分子水，得到a，p -不飽和醛酮。 有關(guān)醇醛縮合反應(yīng)的幾點(diǎn)說明：（1）反應(yīng)可被酸催化，也可被堿催化。有利于生雨，p -不飽和 醛酮的因素：提高堿的濃度、利用酸性催化劑和在19存在下加熱。如果2縮合產(chǎn)物為芐醇衍生物，則極易脫水生成a，p -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a -H的醛酮縮合，得四種產(chǎn)物， 在合成上無意義；而一分子含有a -H的醛酮與另一分子不含a -H的醛 酮之間的縮合是我們經(jīng)常應(yīng)用的一種方法；分子內(nèi)醇醛縮合反應(yīng)是合成環(huán)狀化合物的重要方法。

20、（3）含a -H的硝基化合物也可以與醛酮發(fā)生醇醛縮合反應(yīng)，這是OOH制備6 -硝基醇、p -氨基醇的一種方法。例如：C ArAr安息香縮合實(shí)際上是由芳醛合成a -羥基酮的反應(yīng)，如下例中， 由(1)轉(zhuǎn)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(jīng)轉(zhuǎn)換成(2)后，此原子帶負(fù)電荷，并可與ArCHO作用。由(1)到(2) 的過程就是極性轉(zhuǎn)化的過程.ArCHO KCN - ArCHO J Ar C H 一 Ar qCNCNOHArCHO Ar 一如r 二 Ar C -Ar 甲 O-面-Oi OH3.3.2.2二羰基化合物的合成CH Ar(3)由于兩個(gè)羰基的位置不同，二羰基化合物分為1,

21、3-，1,4-，1,5-， 1,6-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。1,3-二羰基化合物的合成Claisen縮合反應(yīng)是制備1，3 -二羰基化合物的重要反應(yīng)。Claisen縮合反應(yīng)是在堿催化下以酯為酰化劑?；顫姎浠?物的反應(yīng)。反應(yīng)的結(jié)果是活潑氫原子被酯的?；脫Q。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(gè)a -氫的酯 縮合，應(yīng)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(gè)a -氫的酯縮合。OCO 2Et例如.Ph , CNa2

22、、CO 2Et含活潑氫的化合物是酯、酮、臘等。縮合反應(yīng)通常有以下幾種類型，根據(jù)合成目標(biāo)的不同進(jìn)行合理的選擇:相同酯間的縮合分子內(nèi)的Claisen酯縮合反應(yīng)Dieckmann縮合交叉Claisen縮合反應(yīng)酯與醛酮間的縮合酯與臘的縮合3.2.2.2 1,5-二羰基化合物的合成邁克爾加成反應(yīng)(Michael Addition)是合成1,5-二羰基化合物的 重要反應(yīng)。所謂Michael加成反應(yīng)指的是活潑亞甲基化合物在堿性催化劑存在下，對(duì)a、& -不飽和醛、酮、羧酸酯、臘、硝基化合物、磺酸酯的共軛加成(1, 4 -加成)。其通式為1勿I 、ZCH + . CCZ -base %C f 一CZH3.2.3

23、 a -羥基羰基化合物(包括a -羥基酸和a -羥基酮)的合成a -羥基酸的合成a -羥基酸的合成可以按如下方法進(jìn)行切斷并進(jìn)一步合成OHOHCO 2HCN3.2.3.2 a -羥基酮的合成O + HCN我們可以從如下兩個(gè)反應(yīng)得到啟示:試設(shè)計(jì)分析2=O+HACH合成我們需要由丙酮和乙炔制得對(duì)稱的雙加成物。HCCH LNNH 2,尸0 臺(tái)TM752.NaNH2, =OOH OH Hg2+在酸性介質(zhì)中，叔醇自動(dòng)地形成目標(biāo)分子，下面這個(gè)反應(yīng)是特殊場(chǎng) 合的a -羥基酮的合成。- Ph Ph 2PhCHO 一O OH此反應(yīng)稱為苯偶姻縮合（安息香縮合）。酮醇縮合（Acyloin Condensation）也

24、可用于a-羥基酮的合成成。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(duì)胺的合成進(jìn)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(yīng)：Hofmann反應(yīng)指的是氨或胺的烴基化（用RX，其中R為脂肪族或環(huán)上有吸電子的芳基）。NH RNH -； R NH RNH r。32234HCH2lNO 2 CH 3NH 2jr由于烴基供電子效應(yīng)，產(chǎn)物的親核性比原料強(qiáng)，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(jí)反應(yīng)rnh2Gabriel合成法何：匚工0Hofmann降級(jí)反應(yīng)：。

25、Br +KOHRCONH 2RNH 2（3）還原反應(yīng)：還原硝基化合物、臘、肟和酰胺可得到相應(yīng)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(yīng)用，此類方法在基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)中已有詳細(xì)的討論15，在此僅舉一例來說明。例如：由甲苯合成4 -甲基-2-漠苯酚。分析HC3合成實(shí)際過程中，胺被保護(hù)成酰胺，以降低其活性。H2SO4H3CHN3NO2喝SnCon.HCl h C322s-H3CNHAcBr 2/HOAc2NaOH/H 20 H3Cnh2BrNaNO 2/LSO-2 4 H2O,heat H3C6參考文獻(xiàn)李玉龍.順丁烯二酸二異辛酯的合成【J】.合成化學(xué)，2003, 11(4)： 368370胡清萍，馬明亮，鄭秀芳，等.硝酮1, 3一偶極環(huán)加成對(duì)映選擇性 配合物催化劑的研究進(jìn)展【J】.化學(xué)研究與應(yīng)用，2003, (5)：