第十六章有機合成溫俊峰

有機化學主講教師溫俊峰教材高鴻賓主編第十五章有機合成Chapter15OrganicSynthesis目的與要求

1.了解有機合成的目的與意義2.掌握有機化學中建立碳架結構與官能團轉化轉的反應。3.掌握逆合成分析法合成目標產物的方法，學會簡單化合物合成路線的設計。教學重點和難點重點有機化學反應逆合成分析法設計有機化合物的合成路線難點逆合成分析法本章提綱第一節(jié)有機合成目的與要求第二節(jié)有機合成反應第三節(jié)有機合成路線的設計§15-1有機合成的目的與要求1.有機合成結構簡單基本有機原料結構復雜目標化合物

將結構簡單、價格低廉的原料,通過一系列有機反應轉化成結構復雜的有用的化合物的過程，稱為有機合成。2.有機合成要求產率高（副反應少，每步的反應產率越高越好）；步驟少（多則總產率低、時間、原材料消耗多）；原料便宜易得（還要加上無毒、少毒）反應條件、設備易于實現(xiàn)；還應加上綠色化學的考慮(“原子經濟性”，污染盡可能少)。顛茄酮的合成（1）如何構建目標化合物的碳架結構；（2）如何引入目標化合物中的官能團；（3）如何達到高選擇性合成（包含立體選擇性合成）；——對于多官能團等復雜化合物的合成，為避免不必要的副反應的發(fā)生，需要先保護某些官能團，之后再去保護。目標物的合成中要解決以下幾個主要問題：§15-2有機合成反應

增長碳鏈的方法縮短碳鏈的方法形成碳環(huán)的方法碳架重排碳架的建立一.碳架的建立從反應機理上分三類自由基反應：太活潑，難于定向控制——合成上應用少離子反應：

協(xié)同反應：環(huán)加成的重要方法從反應類型分：親核取代、親核加成、親電取代、親電加成等1.增長碳鏈的方法（1）鹵代烴的親核取代反應11例1乙酰乙酸乙酯鈉鹽(碳負離子)與鹵代烴的親核取代；

增加三個碳原子例2丙二酸二乙酯鈉鹽(碳負離子)與鹵代烴的親核取代增加兩個碳原子①格氏反應——制備1o，2o，3o醇和多一個碳原子的羧酸（2）羰基化合物的親核加成反應②醛酮加氫氰酸——制備多一個碳原子的不飽和羧酸15③各類縮合反應合成α，β-不飽和化合物a.羥醛縮合——制備α，β-不飽和醛酮b.Claisen酯縮合——制備1,3-二羰基化合物16d.雷福爾馬茨基（Reformatsky）反應-制備β-羥基酸(酯)c.Perkin反應——制備α，β-不飽和酸f.Michael加成碳負離子與α,β-不飽和羰基化合物進行共軛加成，生成1,5-二羰基化合物的反應。HY

+C=C?C=O

[Y?C-C=C-OH

]

Y?C-C-C=O堿重排1234δ-通式:δ+HCH3CH2CH2MgBr+CH3CCHCH3CCMgBr+CH3CH2CH3CH2=CHCH2XCH3CCCH2CH=CH2制備高級炔烴（3）偶聯(lián)反應（4）與維蒂希試劑反應

(5)芳烴的親電反應202.碳鏈減短的方法(1)羧酸的脫羧反應Hunsdiecher反應——制備少一個碳原子的鹵代烴21(2)甲基酮的鹵仿反應——制備少一個碳原子的羧酸(3)酰胺的Hofmann降解反應——生成少一個碳原子的一級胺22(4)烯，炔，酮，芳烴側鏈，-二醇和-羥基醛或酮的氧化斷裂反應Baeyer-villiger——由酮制酯233.碳環(huán)合成(1)三元環(huán)

①丙二酸酯與1,2-二鹵代烷的烷基化反應②烯烴和卡賓的反應24（2）四元環(huán)

①丙二酸酯與1,3-二鹵代烷的烷基化反應②烯烴光二聚的反應③二鹵代物脫鹵環(huán)化：hv25（3）五元環(huán)

①Dieckman關環(huán)反應②分子內羥醛縮合26③丙二酸酯與1,4-二鹵代烷的烷基化反應④分子內親電取代27（4）六元環(huán)

①Diels-Alder反應②苯環(huán)的還原反應③丙二酸酯與1,5-二鹵代烷的烷基化反應28④芳環(huán)?；磻?9⑤Robinson環(huán)合反應304.改變碳骨架——碳鏈重排（2）頻哪醇(Pinacol)重排（1）碳正離子重排31（3）Beckmann重排（4）聯(lián)苯胺重排32（5）Claisen重排33二.轉換官能團的反應1.官能團的引入（2）官能團的除去（3）官能團的相互轉變①—NH2(4)官能團的保護38②(對所有氧化劑、還原劑和強堿都穩(wěn)定)39③－OH(對堿、格氏試劑、LiAlH4、CrO3穩(wěn)定)402.區(qū)域選擇性(官能團相同，但反應位置不同)1)不對稱烯烴與HBr反應(馬氏規(guī)則和反馬氏規(guī)則)2)烯烴親電加成成醇(1o和2o，3o)3)消除反應(查依采夫規(guī)則和霍夫曼規(guī)則）4)芳烴的定位規(guī)則三、選擇性的控制1)碳碳雙鍵與碳碳叁鍵有不同反應活性2)氧化還原1.化學選擇性(官能團不同)413.立體選擇性(官能團相同，位置相同，但空間排列不同)(1)炔烴加氫42(2)烯烴的氧化與加成43(3)鹵代烷的SN2取代反應和E2消除反應44(4)季銨堿受熱反式消除，氧化叔胺受熱順式消除45有機合成設計中考慮的相關因素：（1）碳架的建立小結：（2）在分子骨架特定位置上引入所需的官能團（3）選擇性控制化學選擇性控制區(qū)域選擇性控制立體選擇性控制§15-3有機合成路線設計1.逆合成分析2.合成路線的選擇3.典型合成舉例1逆合成分析兩種分析方法順合成分析：原料→中間物→目標分子逆合成分析：目標分子→中間物→原料

逆向合成分析過程圖EliasJ.Corey

(1928－？)美國1990年獲獎JohnWiley&SonsCanada,Ltd1995.49①逆合成原理以合成子概念和切斷法為基礎，從目標化合物出發(fā)；通過官能團轉換或鍵的切斷；去尋找一個又一個前體分子（合成子），直至前體分子為最易得的原料為止，這是完成合成設計的一條有效途徑。識別目標分子：對目標分子進行逆向分析；制定合成路線②逆合成分析過程包括一種分析法，這種方法是將分子中的一個鍵切斷使目標分子轉變成為一種可能的原料；把一個官能團換寫成另一個官能團，以使切斷成為可能的一種方法；通常用FGI表示。在切斷時所得出的概念性的分子碎片，通常是個離子；最終要合成的分子；用TM表示合成子合成子等效試劑等效試劑2.切斷策略（1）優(yōu)先在官能團處切割（2）在雜原子處切割（3）利用分子的對稱性切割（4）添加輔助官能團后再切割（5）將目標分子逆推到適當階段后再切割（6）在支鏈多處切割例1：由C3或C3以下有機物合成2-丁酮

分析：合成路線：3.實例分析例2：從乙烯、丙烯合成正辛烷

例3：用簡單的原料合成

例4：由簡單化合物