有機(jī)合成控制方法與策略

1、第六章 有機(jī)合成控制方法與策略 合成復(fù)雜分子時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到在底物分子的特定位置上進(jìn)行特定的反應(yīng)的問題，即控制問題。因此，常采用下述三種策略：選擇性反應(yīng)的利用導(dǎo)向基(活化基、鈍化基、阻斷基和保護(hù)基)的應(yīng)用潛在官能團(tuán)及應(yīng)用1選擇性合成反應(yīng)的利用化學(xué)選擇性(Chemoselectivity)-不同官能團(tuán)的選擇性-處于不同化學(xué)環(huán)境下的相同官能團(tuán)的選擇性-處于相同化學(xué)環(huán)境下的相同官能團(tuán)的選擇性2不同官能團(tuán)的選擇性3化學(xué)環(huán)境不同的相同官能團(tuán)的選擇性4化學(xué)環(huán)境相當(dāng)?shù)南嗤倌軋F(tuán)的選擇性5選擇性合成反應(yīng)的利用區(qū)域選擇性(regioselectivity)-酮的區(qū)域選擇性反應(yīng)-Diels-Alder反應(yīng)的區(qū)域選擇

2、性-不飽和羰基化合物的區(qū)域選擇性-環(huán)氧化合物的區(qū)域選擇性開環(huán)-芳環(huán)的區(qū)域選擇性親電取代6區(qū)域選擇性區(qū)域選擇性是指試劑對(duì)底物分子內(nèi)兩種不同部位(site)的進(jìn)攻，從而產(chǎn)生不同產(chǎn)物的選擇情況。 例如，羰基的兩個(gè)a-位，烯丙基的1, 3-位，不對(duì)稱環(huán)氧乙烷的兩側(cè)，a,b-不飽和羰基化合物的1,2-和1,4-加成反應(yīng)等。7酮的區(qū)域選擇性反應(yīng)8Diels-Alder反應(yīng)的區(qū)域選擇性9不飽和羰基化合物的區(qū)域選擇性a, b-不飽和醛和酰氯傾向于1, 2-加成，而酮和羧酸酯多數(shù)傾向于共軛加成。強(qiáng)堿性試劑傾向于1, 2-加成，如RLi, 而弱堿性試劑如烷基銅鋰傾向于共軛加成。10a, b-不飽和酮的雙鍵也可以選

3、擇性地還原。11環(huán)氧化合物的區(qū)域選擇性開環(huán)12芳環(huán)的區(qū)域選擇性親電取代13選擇性合成反應(yīng)的利用立體選擇性與專一性(stereoselectivity and stereospecificity)-烯鍵的立體選擇性反應(yīng)-炔鍵的立體選擇性加成- Diels-Alder反應(yīng)的立體選擇性-2+2環(huán)加成反應(yīng)的立體選擇性14烯鍵的立體選擇性反應(yīng)15炔鍵的立體選擇性加成16Diels-Alder反應(yīng)的立體選擇性172+2環(huán)加成反應(yīng)的立體選擇性18有機(jī)合成中導(dǎo)向基的應(yīng)用導(dǎo)向基是指在反應(yīng)前引入某種控制基團(tuán)，來(lái)促使原先無(wú)法進(jìn)行選擇性反應(yīng)的官能團(tuán)進(jìn)行選擇性反應(yīng)，待反應(yīng)完成后再加以除去的基團(tuán)。由于導(dǎo)向基的使用存在引入

4、和除去兩個(gè)步驟，這會(huì)使合成路線增長(zhǎng)。因此，這種方法不得已才采用。19活化導(dǎo)向基的應(yīng)用20鈍化導(dǎo)向基的應(yīng)用21阻斷基的應(yīng)用22保護(hù)基的應(yīng)用23潛在官能團(tuán)及應(yīng)用潛在(latent)官能團(tuán)是指本身反應(yīng)活性低、但可以按適當(dāng)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為目標(biāo)官能團(tuán)(goal)的基團(tuán)。使用潛在官能團(tuán)可以避開導(dǎo)向基的使用。潛在官能團(tuán)應(yīng)具備下列條件： -原料易得 -反應(yīng)性低，對(duì)盡可能多的試劑保持穩(wěn)定 -能在文和條件下，經(jīng)選擇性或?qū)Ｒ恍苑磻?yīng)展 示為目標(biāo)基團(tuán) - 可作為一個(gè)以上目標(biāo)官能團(tuán)的潛在著24烯烴作為潛在官能團(tuán)25 開鏈烯烴經(jīng)氧化后會(huì)產(chǎn)生兩分子羰基化合物，常會(huì)引起分離困難，所以末端烯烴和環(huán)烯烴作為潛在官能團(tuán)有更多的應(yīng)用。26環(huán)

5、烯烴作為潛在官能團(tuán)27羰基作為潛在官能團(tuán)28雜環(huán)作為潛在官能團(tuán)29硅基團(tuán)作為潛在官能團(tuán)30重排反應(yīng)的利用 利用重排反應(yīng)能合成其它反應(yīng)難以合成的結(jié)構(gòu)單元。常見的重排反應(yīng)有： Pinacol 重排反應(yīng) Hoffmann 重排反應(yīng) Beckmann重排反應(yīng)31Pinacol 重排反應(yīng)32Hoffmann 重排反應(yīng)33Beckmann重排反應(yīng)34合成路線的優(yōu)化要有合理的反應(yīng)機(jī)理合成路線簡(jiǎn)潔優(yōu)異的化學(xué)、區(qū)域和立體選擇性合成效率高反應(yīng)條件溫和或易操作原料易得盡可能符合綠色合成原則35合成效率直線式匯聚式36反應(yīng)次序的合理安排產(chǎn)率低的反應(yīng)盡可能安排在前面難度大的反應(yīng)要安排在合成路線的早期價(jià)格高的原料盡可能安排在后期反應(yīng)次序的安排應(yīng)考慮前面的反應(yīng)是否有利于后續(xù)反應(yīng)的進(jìn)行。如實(shí)例37反應(yīng)條件與實(shí)驗(yàn)操作一個(gè)合理的合成路線，一方面要看合成的產(chǎn)率高低，另一方面還要看工藝的穩(wěn)定性，合成條件是否易控或工業(yè)上是否可行，以及后處理是否方便。此外，安全性和環(huán)保等問題也必須加以考慮。38計(jì)算機(jī)輔助有機(jī)合成設(shè)計(jì)PASCOP程序(1