《通過練習(xí)學(xué)習(xí)有機反應(yīng)機理》福山透三氫劍魔漢化

序言

作為學(xué)會的事業(yè)之一，有機合成化學(xué)協(xié)會從以前就開始工作于手冊和書本出版的

事情了。不過，近年來由于出版界的情況變了很多。于是,本協(xié)會決定從新時代出發(fā)，

開始一次新的出版活動。在2004年時組成出版委員會后，一部分委員商討了今后的出

版企劃。雖然當(dāng)代在學(xué)術(shù)和研究這方面上，世界上已經(jīng)充斥了大量的研究有關(guān)信息，并

且它們整理的各種著作物出版了很多，但是，這相比很久以前，世人對于出版事情上

心思狀況有很大的變化,于是這就導(dǎo)致了信息泛濫。同時由于計算機技術(shù)蓬勃發(fā)展，信

息處理這方面開始變得簡單化，特別是網(wǎng)絡(luò)搜索這方面，與以前相比，個人獲取新的信

息和必要的數(shù)據(jù)也變得十分便捷。在這樣的大環(huán)境下，不得不承認，今天的出版物的利

用價值開始逐漸縮水。

在這種風(fēng)潮中，有機合成化學(xué)協(xié)會必須為了推進出版業(yè)的發(fā)展，做出一本書作為參

照。本協(xié)會的會員需要在書中引入了各種令人生趣的內(nèi)容，并且盡可能選擇出有益的

信息，用于制作題目，最后與類似的出版物達成一致,才能提出許多嶄新的內(nèi)容和企劃

的建議。從這樣的思路出發(fā)，出版委員會為之進行了努力。

這次出版的是第一冊是東京大學(xué)研究生院藥學(xué)研究系科的福山透教授的研究室企

劃編寫的《通過練習(xí)學(xué)習(xí)有機反應(yīng)機理》，并即將被出版。它是福山研究室在長期收集

了很多資料后,用于理解有機合成反應(yīng)和反應(yīng)機理思考能力的練習(xí)用書。這本書,它通

過完整的總結(jié)編輯,新穎的練習(xí)和相當(dāng)風(fēng)致的豁達的獨特內(nèi)容，使有機有機合成化學(xué)專

業(yè)的學(xué)生在閱讀過程中妙趣橫生。另外鳴謝有關(guān)的有機合成的研究人員，盡自己的所

能為本協(xié)會的書目出版出一份力。

2005年7月

出版委員會委員長

i±二郎

有機合成

化學(xué)協(xié)會

出版委員

會

【出版委員長】it二郎（東京工業(yè)大學(xué)名譽教授）

【出版副委員長】電田邦明（早稻田大學(xué)理工學(xué)衍院院長）

【出版委員】戶幅一敦（麼鷹羲塾大學(xué)理工學(xué)部教授）德山英利

（柬京大學(xué)大學(xué)院蕖學(xué)系研究科助教授）

編寫者

福山透（東京大學(xué)藥學(xué)系研究科教授）德山

英利（東京大學(xué)藥學(xué)系研究科副教授）菅敏

幸（靜岡縣立大學(xué)藥學(xué)部教授）橫島聰

（東京大學(xué)藥學(xué)系研究科助手）

赤巖路即J北隔一半矢佑己

阿部昌尚小泉一二三松本幸豳

磴村峰孝小柴隆宏三村曾

井上暢小村英榭宮崎B

內(nèi)田？1司佐藤步森元彳爰晴

同野健太郎下川淳山岸再亮

三氫劍魔翻譯

前言

自從醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)的開發(fā)后，科技產(chǎn)生了很大的發(fā)展，各種創(chuàng)新應(yīng)有盡有，有機合成

化學(xué)的重要性也逐漸增大，這也成為了新反應(yīng)和新化合物相關(guān)的論文在學(xué)術(shù)雜志上泛濫

的主要原因。19世紀以來，各種方面的信息積累產(chǎn)生了名為“有機化學(xué)”的寬闊的大

海，而我們?yōu)榱诉_到目標(biāo)目的地，掌握出色的航海術(shù)，很有必要。當(dāng)然，把繁綜錯雜的有

機反應(yīng),一個一個背過的需要天價的時間，很沒有效率。

近年來，由于計算化學(xué)的發(fā)展，我們輕視了基于有機電子論形式上的反應(yīng)機理分析

的重要性。但是，掌握了電子論的話，可以將各種各樣的反應(yīng)統(tǒng)一理解成為可能。反應(yīng)

途徑的預(yù)測和反應(yīng)方式,反應(yīng)的設(shè)計，可以使我們對于反應(yīng)的方式有更好的理解。如果

只是一味的死記硬背的龐大的已知反應(yīng)，那么就不會有什么新的發(fā)現(xiàn)。而掌握反應(yīng)時

電子的流動方向，就是掌握了有機反應(yīng)的活力源泉。有機電子論，即所謂的

“arrowpushingmechanism^^,就是考慮反應(yīng)中化學(xué)鍵的穩(wěn)定性以及他們的生成與開

裂，通過能量結(jié)合，引導(dǎo)其產(chǎn)生出一個有利的生成物的途徑的學(xué)問。對于初學(xué)者來說

尤其重要的是，從整個分子來觀察，絕對不可以省略的反應(yīng)中的每一步。然后仔細、深

入的觀察接下來會發(fā)生什么反應(yīng)。大多數(shù)有機化學(xué)教科書中，取錄的概念和領(lǐng)域太多，

導(dǎo)致了實際上個別的反應(yīng)的解說很不充分。另外,對于基本反應(yīng)們的高級的反應(yīng)機理的

詳細解說的練習(xí)書，也少。

在美國很多大學(xué)的有機化學(xué)專業(yè)研究生每月都要參加一個名為“Cumulative

Examination"的測試,到達一定的合格分數(shù)后可以提早獲得博士學(xué)位資格。

測試中有機反應(yīng)機理的問題題目很多，所以他們都在自己進行有機電子論學(xué)習(xí)。另

一方面,在我國，學(xué)院和研究生院的專門教育相比沒有美國的大學(xué)要求嚴格，是其所屬

研究室對于學(xué)生教育的大部分責(zé)任。而這樣的現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，為了發(fā)揮有機化學(xué)的力

量，為了更好的進行講座,筆記，教科書以及學(xué)習(xí)參考書的學(xué)習(xí)，相信你在通過這本書

的捷徑，自學(xué)并練習(xí)了書寫各種各樣的重要反應(yīng)，從而更加徹底的理解自己學(xué)習(xí)的東

西。

這本書是由初級問題(a),中級問題(b),高級問題(c)和解答篇組成的。A是基礎(chǔ)

重要的反應(yīng)問題,B是研究生院的考試題,這比A組題難度要高。而C則是從研究生院

的研究

人員收集的各種世界上的研究問題。A組題對于初學(xué)者來說，完全可以很輕松地

自主挑戰(zhàn)的。初級篇是參考于反應(yīng)的簡單的步驟省略。另外,倘若一個問題20分鐘也

考慮不明白的話，還是乖乖自己翻答案比較好，不懂的題目還可以等到以后再挑戰(zhàn)。

為此我們特地將問題分類，各種問題分為三個階段，為能力提高做準備。答案欄寫的

反應(yīng)機理同時也著名了引用文獻的作者,不僅是福山研究室所考慮到的東西，也有與出

版社雙方考慮的因素。

一般來說,有機反應(yīng)中不穩(wěn)定的中間體很難確認,從而導(dǎo)致反應(yīng)途徑中有許多盲

區(qū)。因此，考慮真正的反應(yīng)機構(gòu)到底是什么是什么叫我們很是頭疼。不過從邏輯上考

慮，還是反應(yīng)機理更為重要。這本書的問題如果可以全部變成自己的東西。擁有相當(dāng)

有機化學(xué)的實力不是問題。另外。答案欄的評語是用英語書寫的，這種程度的英語對

于初學(xué)者來說不算什么問題,而對于英語簡寫，后文也有說明。

本考試中刊載的大部分問題,是當(dāng)時研究室的團隊會議出題。工作人員選擇的問

題，是文部科學(xué)省的特定領(lǐng)域的研究“生物功能分子的創(chuàng)制”計劃班的班成員承蒙提供

的問題，在這里對其表示感謝了。另外，這本書之前的顯示的那幾頁是當(dāng)時實驗室的工

作人員和研究生百忙之余中執(zhí)筆的，特別要感謝橫島聰助手的忘我的努力。最后,這本

書的企劃、制作幫助您的化學(xué)同人編輯部平佑幸深深地對您表示感謝。

2005年7月東京大學(xué)研究生院藥學(xué)研究科

天然物合成化學(xué)研究室福山透

目錄

?序言

?出版委員會名單與編者名單

?前言

?縮寫表

問題

■初級編初級編，由有機化學(xué)的教科書中摘

錄而成【例題】2冏題數(shù)78題

■中級編中級編，研究生入學(xué)考試上要求的題口

【例題】20艮月題

數(shù)128題

■上級,扁上級編，歷史上著名的反應(yīng)

【例題】48

答案初級編答案

中級褊答案上級

褊

【專欄】福山研究室的小組會議的景象機理書寫問題的解決方案

【附錄】有機反應(yīng)的反應(yīng)機理的考慮方法電負性和酸度常數(shù)

【索弓I】日本及歐美的書籍引用目錄

縮寫表

△加熱liq液體m間位

Ac乙?；鵤cac乙酰丙mCPBA間氯過氧苯甲酸

酮基AIBN偶氮二異丁睛

Me甲基

aq水溶液Ar芳基

MEM2-甲氧基乙氧基甲基氯

Bn苯甲基MOM

甲氧甲基

Boc叔丁氧城基Ms

Bu正丁基cat催化MSn甲磺?；肿?/p>

Cbz苯甲氧鑲基NBS篩

NCS

CSA樟腦磺酸正-（某基）N-溪代丁

NMM

CSI磺酰氯異劄酸酯二酰亞胺

NMO

Cy環(huán)己基

NsoN-氯代丁二酰亞胺

DABCO1,4-二氮雜雙環(huán)［2.2.2］辛烷

pPhN-甲基嗎啡咻

Prrt

dbaDBU己二酸二丁酯N-甲基-N-氧化嗎咻

DCC二環(huán)[4.3.0]-1,5-二氮-5-十一烯SETt鄰（對）硝基苯磺?；?/p>

DDQ

N,N-二環(huán)己基碳二亞胺鄰位對位

DEAD

DMAP2,3-二氯-5,6-二氟-1,4-苯醍偶氮二甲苯基

DME酸二乙酯丙基室

DMF4-二甲氨基毗嚏二甲溫

DMSO酸二甲基甲酰胺仲-（某基）

二甲亞颯單電子轉(zhuǎn)移叔-（某

dppb基）

DPPE

TBAF四丁基氟化錢

1,4-雙（二苯基瞬）丁烷雙（二

I31-Xx--1

TBS叔丁基二甲基硅烷基

苯基瞬基）乙烷1-乙基-（3-二甲

Tf二瞅甲磺酸基TFA二

ea基氨基丙基）碳酰二亞胺等量

氟乙酸

Et物質(zhì)乙基

HMPATFAA三氟乙酸配

六甲基磷酸胺光

hviTfOH三氟甲磺酸THF四

照異-（某基）

氫吠喃

TIPS三異丙基甲硅烷基TMS

三甲基硅烷基tol苯甲基

TosMIC對甲基苯磺酰甲基異晴

Tr三苯基

KHMDS六甲基二硅基胺基鉀LDA

Ts對甲苯磺?；?/p>

二異丙基氨基鋰

TsOH對甲苯磺酸

問題

初級篇是以初學(xué)者的有機化學(xué)教科書中所提到的基礎(chǔ)反應(yīng)為主要成分。初學(xué)

者需要根據(jù)教科書，每個人用手畫出反應(yīng)的箭頭的同時，學(xué)習(xí)有機反應(yīng)的想

法的基礎(chǔ)。即使是秒殺c組題的高手,乍看這樣簡單的東西也會有很多問

題。請用心地將氫原子、電子這種細節(jié)統(tǒng)統(tǒng)畫上，這是你能夠充分理解并解

開更難解決的問題的準備運動。

例題寫出合理的反應(yīng)機理

解答

芳香醛偶聯(lián)縮合

Adams,R;Marvel,C.S.Org.Synth.,Coll.Vol.I1941,94

問SI寫出合理的反應(yīng)機理

CheckBox

A001

O2NOH

aqHCI

A002

A003

OSOCI2o

Me^^OH"Me/^AC|

A004

PhMgBr(2eq)

Et

O0℃2tOortPhPh

Me凡EtaqNH4cl15HMe乂

A005

PhMgBr

Et2O°

or

MeOo

CNOCttMeO

H2SO4Ph

A006

O

JJMe

H入2

Me

MgBr（DMF）

Et2O~~*

0℃tort

aqHCI

CheckBex

A007

00Mee

Me

Me\_0H

OHMeMe

EtOEtO

CH2CI2,rt

00

A008

OH(TSOH,cat)

HObenzene

relux

A009

OOMe

(TsOH,cat)OMe

HC(OMe)

BnOOH3BnO

OHreflux

A010

Br2

HBr,(cat)

0℃

A011

NaCN,NH4cl

EtzO-HzO

O0℃tort麻CO2H

乂

CheckBox

MeHaqHCIMeH

reflux

A012

A013

NMe2

A014

A015

PCI5

NOHEt20,5℃Oe

H

A016

MeMgBr

2

aqH2sO4

EtOOEtO,-40℃OMe

A017

CheckBox

MeH2NNH2Me

MeMerefluxMe

CO2EtC02Et

A019

A021

DMSO,rt

CO2EEttO

Cco2

CO2Et

A022

1)C3N

H

ObenzeneOO

CheckBox

reflux

2)AC2O

dioxane,rt;H2O,

reflux

A023

1)B

(1.02eq)n-

BuONa(1.0eq)

COzEtn-BuOH,reflux

J_____________.

2

日02caqKOH,reflux;aqHC|HOCMe

2)heat,180℃

A024

A025

A026

A027

o人Me―育

oCOEt

10

B「2

oOEtCheckBox

A028

1)BH3-THF(0.33eq)THF,

rt

Me0H

2)NaOH

aqH2O2,rt

A029

0CH2CI2

OAc3lOAc

C10H21-78℃;OHCC10H21

OBnMe2S,rtOBn

A030

Me

Me<

HSO

HOMeOH24MeOO

OOrtXX

Et2O,

MeMeOOMeMe

A031

Hg(OAc)2

22

NaBH

4Et0-HO,

rt;Me

MeCN-CHCl

rt

A033

aqNaOH,rt

CheckBox

A032Hg(OTf)2(1mol%)

CHOMeO

MeONH2MeONH

MgSO4,CH2CI2,rt

2)CreFf|3uCOx2H,benzene

A034

MeO-78Ctort

A037

HCI,NaNO2

H2O,0℃

PhNMe2

0°C

A038

A039

1)Na,liqNH3

THF,-78℃

OMeC7HisBrO

2)aq

reflux

CheckBox

A040

MeO2cCChMe

CChMe

A041

A042

A043

00(C0CI)2

CheckBox

A048

Me

A049

Me

coneHSO

A050

MeMe

_LN=N_|_

NCIICN

MeMe

O(AIBN,cat)O

A051

CheckBox

A052

A053

1)HCHO,HCO2H

22NHHO,reflux

2aqHO)22

MeOH

3)heat160℃

A054

(mCPBA)

CH2CI2

rt

A055

N，O

85%H2so4

△

A056

aqH2O2

OHNaOH

H0,50℃

OH2

A057

ONaOCI

MeOMeONH2NaOH

NH2

MeO50c

A058

1)CIC02Et,Et3N

Oacetone,0℃;O

NaN,HO

OH32

2)toluene

Ph

refluxA063

CheckBox

TSOI

tolue

MeO2cCO2Me

200℃

0

6

4

CO2

Me

CO2M

e

A059

MeOMe

CO2H

hv

dioxane

Et2O-H2O

HO

HO

A060

OMe

NaOMe

Et2O

reflux

A061

1)CHBr3,t-BuOK

pentane

-15℃tort

2)MeLi

Et2O,-40C

A062

K2CO3OH

acetone,reflux

2\heat,reflux

OMe)OMe

CHO

A065

1)PhNHOH

Ph

Ph

A066

o

630℃A069

OCH2

12mmHg

Ph3P=CH2

MeO

EtO

CheckBox2

reflux

A070

O(EtO)3POOEt2O,reflux

OEtreuxfl(EtO)2^\x^OEt

B12)NaH,THF

relux

A071CheckBox

OO

A067

O~C6H4cI2

reflux

A068

SeO2

MeMeMet-BuOOH

H,0

Me-OAc----------------OAc

CH2CI2

0℃

OEt(Eto/JloEt

NaH

rtto200C

benzene

A072

S

1)U

H2N^NH2

H2O,70to100℃

CNCN

-------------------------------*

C'2)aq

NaOH,45℃

A073

O1)NaH,THF,0℃O

PhSeCI,0℃

Me

2\aqH2O2

CHCl,rt22

A074

O1)Me3SiCH2MgBrCH2

CheckBox

2

A075

Pd(0Ac)2(cat)

Na2cO3

n-PrOH-HO*(HOhOHC

2

reflux

A077□□□

OPd(OAc)2(cat)O

CUCI(cat),O2

NDMF-H2O,rt

A078□□口

Cl.尸3

^,*Ru

C卜X^Ph

PCy3Boc

(Cat)

CH2CI2

reflux

?專欄①.福山研究室用每周一次小組會議行以參考論文為基礎(chǔ)的解說。于是

的時間，對反應(yīng)機理的問題進行練反應(yīng)機理被詳細討論。如果和論文

習(xí)，練習(xí)時，手腦并用。所以學(xué)生記載反應(yīng)機構(gòu)不同的問題也可以考

的書寫的訓(xùn)練十分有效。國內(nèi)外有慮。那個時候?qū)⒂锌赡?。包括老?/p>

些有機化學(xué)實驗室，也有不少東西在內(nèi)的全部討論不一定是正確回答,

是參考本研究室的練習(xí)，想通過本所以一定要考慮各種可能性，才能

福山研研究室將練習(xí)方法介紹過去。首更好的學(xué)習(xí)。這些問題主要是讓學(xué)

先，問題是在前一周被事先分發(fā)，生按順序出題的。倘若不熟悉這樣

靠自己將這一周題解答。當(dāng)然，如的套路的學(xué)生出不了幾個問題來。

果不明白反應(yīng)劑之類的東西可以通所以出題的幾周前他們就開始騷動

過參考書查詢——但是這是在不允——與圖書館山一般的論文搏斗。

許學(xué)生之間交流，自己出題的前提好不容易發(fā)現(xiàn)一個挺好的問題，拿

下。這樣可以讓大家快速的解決結(jié)給前輩看，得到的卻是“這個問題

構(gòu)式與簡式在題目中不同的問題。已經(jīng)說了”“這還算個什么問題”

這樣做是為了提升效率，不浪費時等嚴厲的語言。不過與此同時，他

究組會間。如果誰出現(xiàn)一次出題失誤，就們自身的能力也在提高。為了找到

征收誰一次100日元的罰金，聚集更多的問題他們不得不讀更多的論

的錢就算是忘年會的時候的酒錢文，并且適應(yīng)這種簡單而枯燥的工

了。當(dāng)時研討會上出問題，會有作。平時仔細閱讀論文，卻怎么也出

四個人走上黑板前,能夠得意洋洋的不了問題，只留下一雙雙悲傷的眼

書寫答案。這不錯，不過即使沒有解神。問題的答案交流放在在小組討

開問題，在黑板前尷尬地站著，也論后。負責(zé)的學(xué)生要清理研究室并

是一種修行——在那里，你的尷尬能把文件保存成各種文件和PDF。由

議景象夠鼓勵你下次要奮發(fā)圖強,如果又經(jīng)于主頁的各種原因，不予更新，但

歷了這樣的問題，就有了經(jīng)驗。強也有一定參考作用。福山研究室地

烈留在記憶中的答案會超越你的想址

象。http://www.f.u-

在出題方提示“已經(jīng)15~20分tokyc.ac.jp/fukuyama/index-

鐘了，時間有限”后,出題人就會進I.htm

中級問題

中級編是研究生院入學(xué)考試與研究生院碩士課程的水平的問題，還有大量

有趣的人名反應(yīng)的反應(yīng)機理，如果分段來說中，前半部分的問題比較基

礎(chǔ)，后半部分是以發(fā)展性的問題為作為中心，可能后半部分問題做起來很

沒手感，因為有些包含了有機合成化學(xué)的公式，希望你能把這些反應(yīng)機理

都寫出來。

例題寫出合理的反應(yīng)機理

解答

Jacobsen,E.N.Org.Synth,Coll,volX2004.29

問SI寫出合理的反應(yīng)機理

CheckBox

B001

CHOHO2C

MeNH2+

CHOHO2C

B002

OOH

AI(rOPr)3

i-PrOH

reflux；

aqHCIB003□□□

NH2NH2OH

AcOH(cat)

EtOH,rt>

B004□□口

1)aqH2O2,K2CO3Oi-Pr

0°CtortAr=/

2)ArSO2NHNH2~[

XDCH2CI2-ACOT,rti-Pri-PFE

aqK2CO3

B005□□□

B006□□口

Me

O80℃

Me

CheckBox

B007?2§□□□

B010□□□

MeOMeO

PhXA

v

ynEt2O,tOMe

□□□

□□□

B011

OTs

CheckBox

Li

liqNH3

B012

CNNaNH2

liqNH3

-78CCN

B013

NaNO2

aqHCI,0℃□□□

CuCh(traceCuCI)0℃tort

B014

DCC,TFAO

pyridineMe□□□

DMSO,rt

H

MeMe

B015

aHBr□□□

q

H2O,0℃

HO

B016

OTs□□口

□□□

CheckBox

H

t-BuOK

t-BuOH

oOH40CO

□□□

B017

n-BuSnH

Me3

AIBN(cat)

benzene

reflux

B018

OO