第十八章 有機(jī)合成

第十八章有機(jī)合成第一頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五2第二頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

“逆合成分析法”（retrosynthesis）由目標(biāo)分子出發(fā)，把它分成若干部分從而找出可能的前體,而這些前體可通過(guò)可靠的反應(yīng)重新組合成目標(biāo)分子

D目標(biāo)產(chǎn)品（TM）試劑？條件？什么反應(yīng)？C前體(中間體)試劑？條件？什么反應(yīng)？B試劑？條件？什么反應(yīng)？A3第三頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五如何用最簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)的方法，將所需結(jié)構(gòu)的化合物合成出來(lái)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

3。副反應(yīng)盡量少，產(chǎn)物易分離純化，產(chǎn)率盡量高合成路線設(shè)計(jì)原則：2。反應(yīng)歷程合理、科學(xué)，步驟少，操作方便容易1。原料合適（合理且廉價(jià)易?。?。反應(yīng)條件、設(shè)備易于實(shí)現(xiàn)5。符合綠色化學(xué)要求：原子經(jīng)濟(jì)性，無(wú)毒或少毒，污染盡可能少4第四頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

“逆合成分析法”

例：由C4或C4以下有機(jī)物合成二丙基乙酸。解：使用逆推法可導(dǎo)出下列幾個(gè)中間產(chǎn)物：分析，識(shí)別官能團(tuán)可靠反應(yīng)切斷具體合成路線5第五頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

“逆合成分析法”

例：由C4或C4以下有機(jī)物合成二丙基乙酸。其具體合成方法分別表示如下：(I)

(II)

(III)

(I)較為合理6第六頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

“逆合成分析法”

對(duì)合成問(wèn)題分類復(fù)習(xí)：分子結(jié)構(gòu)的骨架和官能團(tuán)這兩部分的變或不變(1)骨架與官能團(tuán)不變而官能團(tuán)的位置變化（如雙鍵的轉(zhuǎn)移）(2)骨架不變而官能團(tuán)變（此類多為芳香烴的化合物，如：用甲苯合成間溴苯胺）(4)骨架與官能團(tuán)都變(3)骨架變而官能團(tuán)不變（烴及烴衍生物相互間變化，增長(zhǎng)碳鏈或縮短碳鏈的變化）7第七頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

一．碳胳的形成——鏈增長(zhǎng)增加1個(gè)C,RX,NaCN,CO2

等；增加2個(gè)C,RX,環(huán)氧乙烷,CH2=CH2,HC≡CH等;

增加多個(gè)C,RX(F-C),Wurtz反應(yīng)等。碳負(fù)離子的親核取代8第八頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

利用適當(dāng)?shù)膲A將一定的試劑變成鹽,再與鹵代烴作用即能使碳鏈增長(zhǎng)一．碳胳的形成——鏈增長(zhǎng)9第九頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

碳負(fù)離子對(duì)羰基的親核加成反應(yīng)，這是增加碳鏈的基本方法一．碳胳的形成——鏈增長(zhǎng)10第十頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

當(dāng)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)中有三個(gè)C隔開(kāi)的吸電子基團(tuán)時(shí),就應(yīng)考慮麥克爾加成合成故一．碳胳的形成——鏈增長(zhǎng)11第十一頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

芳環(huán)上的親電取代：一．碳胳的形成——鏈增長(zhǎng)12第十二頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

一．碳胳的形成——鏈縮短利用甲基酮的鹵仿反應(yīng)酰胺的Hofmann降解脫羧氧化反應(yīng)RCCH3ONaOXRCONa

+

CHX3O13第十三頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

一．碳胳的形成3.利用重排反應(yīng)改變碳胳例：由三個(gè)碳原子以下的化合物合成(CH3)3CCO2H例：由14第十四頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

一．碳胳的形成4.碳環(huán)的合成A.三、四元環(huán)的合成：利用分子內(nèi)碳負(fù)離子的烷基化反應(yīng)是一個(gè)有用的途徑15第十五頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

一．碳胳的形成4.碳環(huán)的合成B.三元環(huán)主要通過(guò)卡賓加成來(lái)合成C.四元環(huán)還可用丙二酸酯來(lái)合成16第十六頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

一．碳胳的形成4.碳環(huán)的合成D.五、六元環(huán)的合成：付-克反應(yīng)，麥克爾反應(yīng)及羥醛縮合，D-A反應(yīng)例：由甲苯合成17第十七頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

二．官能團(tuán)的引入1.直接引入芳環(huán)可以利用環(huán)上的取代反應(yīng)和定位規(guī)則來(lái)引入官能團(tuán)脂肪烴先轉(zhuǎn)變成鹵代烴，然后再將鹵原子轉(zhuǎn)化成所要基團(tuán)各種官能團(tuán)的還原2.官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化3.不必要官能團(tuán)的消除掌握各類官能團(tuán)之間轉(zhuǎn)化的基本反應(yīng)18第十八頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

二．官能團(tuán)的引入1.直接引入引入鹵原子：RH+X2,C=C+HX(orX2),ROH+HX引入羥基：RX+H2O,C=C+H2O,RCOR(H)+H2,RCOOR+H2OC6H5O-Na++CO2,C6H5X+H2ORCOR(H)+[O],RCOOR+H2O引入雙鍵：RX(orROH)消除反應(yīng),ROH+[O]19第十九頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

二．官能團(tuán)的引入2.官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化氧化程度相同的官能團(tuán)可以通過(guò)取代相互轉(zhuǎn)化：RX

+

NuRNu

+

X

X

=

Cl

,

Br

,

I

,

OTsNu

=

OH

,

OR,

SR

,

NHR

,

N3

等RCH2OHHXRCH2X

+

H2O20第二十頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

二．官能團(tuán)的引入2.官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化氧化程度不同的可以通過(guò)氧化－還原相互轉(zhuǎn)化：21第二十一頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

二．官能團(tuán)的引入2.官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化氧化程度不同的可以通過(guò)氧化－還原相互轉(zhuǎn)化：22第二十二頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

二．官能團(tuán)的引入3.不必要官能團(tuán)的消除X

=SCSROOCCH3O,23第二十三頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

二．官能團(tuán)的引入3.不必要官能團(tuán)的消除NH2:ArNH2HNO2COOH:CH2OHCH2X[H]COH2NNH2

/

NaOH

/

三縮乙醇或Zn/HClCH2Wolff-KishnerClemmenson24第二十四頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

三．選擇性反應(yīng)（立體化學(xué)控制）1.重排選擇性反應(yīng)使我們控制反應(yīng)主要在某一部位進(jìn)行。如烯烴加成反應(yīng)中的馬氏、反馬氏規(guī)則等的應(yīng)用。2.取代3.加成4.消除5.手性合成25第二十五頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

三．選擇性反應(yīng)（立體化學(xué)控制）1.重排2.取代CHR1R2ONH2Br2

+

NaOHHR1R2NH2HR1R2OHHR1R2ClSOCl2SOCl2NClHR1R2

SN2：

Nü

+XR1HR2NuR1HR226第二十六頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五SN2取代反應(yīng)立體構(gòu)型控制27第二十七頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

三．選擇性反應(yīng)（立體化學(xué)控制）3.加成BrOH+

Br2HBrHBr+

HOBrOH+Br①RCO3H②H2OHOHHOH稀

KMnO4或H2O2/OsO4OHOHCH3B2H6H2O2/OHHOHHCH3①②28第二十八頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

三．選擇性反應(yīng)（立體化學(xué)控制）3.加成CCR'RH2

/

Lindlar催化劑HRR'HNa

/

NH3(L)RHR'HCOORROOC+COORCOOR29第二十九頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

三．選擇性反應(yīng)（立體化學(xué)控制）4.消除30第三十頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五黃原酸酯順式熱消除反應(yīng)31第三十一頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

三．選擇性反應(yīng)（立體化學(xué)控制）5.手性合成：指在一個(gè)反應(yīng)中使非手性的分子轉(zhuǎn)變?yōu)槭中苑肿?，在產(chǎn)生的手性分子中，對(duì)映異構(gòu)體的含量是不等量的。催化氫化：催化環(huán)氧化：對(duì)映體過(guò)量百分?jǐn)?shù)（%e.e.）即enantiomericexcess% %e.e=([R]-[S])/([R]+[S])×100%=%[R]-%[S]32第三十二頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

6.其他立體專一反應(yīng)：例:環(huán)的連接點(diǎn)處理

三．選擇性反應(yīng)（立體化學(xué)控制）33第三十三頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

同一化合物可在不同的地方斷開(kāi)，有合理與不合理之分，同樣合理也有優(yōu)劣之差，如：有機(jī)合成的設(shè)計(jì)方法——分子切割法b合理，a不合理b優(yōu)于a有消除副反應(yīng)OH3COCH3NO2abCH3H3COClONO2+a

bO2NClO+CH3H3COObaONa

+XaONa

+Xb34第三十四頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五幾類重要化合物的拆開(kāi)法：1.β－羥基（或α、β不飽和）羰基化合物的拆開(kāi)：PhOHOPhOabO+OOPhPhKCN2

PhCHO安息香縮合35第三十五頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五幾類重要化合物的拆開(kāi)法：1.β－羥基（或α、β不飽和）羰基化合物的拆開(kāi)：OOCOOHOH

CHO+

HCHOOH+

CH3COOHOH(丙二酸酯)36第三十六頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.1,3－二羰基化合物的拆開(kāi)：酯縮合：酮(酰氯)酯縮合：OCOOC2H5COOC2H5COOC2H5OOCH3OOH+OHCOC2H5OHOCl+OHOOHHCOOHO37第三十七頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.1,5－二羰基化合物的拆開(kāi)：OO避免聚合（烯胺）OC2H5OOOOH3COC2H5O2OCO2C2H5OOCO2C2H5OCOOC2H5OC2H5O+HCHOOCOOC2H5+O38第三十八頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.1,5－二羰基化合物的拆開(kāi)：OCH3CH3OOOSH+OOCH3OCH3CH3OOCH3H3COOOOHCOSOH3CO2COOSCOOCH3OHCOOCH339第三十九頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.1,4－二羰基化合物的拆開(kāi)：OCOOC2H5NOOBrCOOC2H5OOO+OBr40第四十頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.1,6－二羰基化合物的拆開(kāi)：OPhCOOHPhPhHOO+

PhMgXOOCO2CH3OOCOOCH3COOCH3COOCH3+OHOHO241第四十一頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.a－羥基羰基化合物的拆開(kāi)

COOHCOOHOHCNCOOHOHCHOCOOHCOOH+

HCOOC2H5Br+

CH3COOH丙二酸酯42第四十二頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

有機(jī)合成的設(shè)計(jì)方法——導(dǎo)向基團(tuán)和保護(hù)基團(tuán)的應(yīng)用

一．導(dǎo)向基的應(yīng)用導(dǎo)向基：在有機(jī)合成過(guò)程中，常在分子中預(yù)先引入已基團(tuán)，是某一位置活化或鈍化來(lái)增加反應(yīng)的選擇性，帶反應(yīng)完成后又被去掉的基團(tuán)活化導(dǎo)向鈍化導(dǎo)向封閉特定位置導(dǎo)向(1)引入方便,且有利于反應(yīng)進(jìn)行；(2)除去容易43第四十三頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

有機(jī)合成的設(shè)計(jì)方法——導(dǎo)向基團(tuán)和保護(hù)基團(tuán)的應(yīng)用

一．導(dǎo)向基的應(yīng)用(1)活化基導(dǎo)向：合成1,3,5-三溴苯：苯環(huán)上的溴基是鄰，對(duì)位基，現(xiàn)該產(chǎn)物溴基處于間位，顯然不是由本身的定位效應(yīng)引入，故可推測(cè)有一個(gè)強(qiáng)的鄰、對(duì)位定位基存在，且定位效應(yīng)強(qiáng)于溴基，并使溴基進(jìn)入苯環(huán)的鄰、對(duì)位，而得出的產(chǎn)物是間位。由于產(chǎn)物沒(méi)有顯示此基存在，顯然它是合成過(guò)程導(dǎo)入，合成后又除去，推出此基團(tuán)為氨基44第四十四頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

有機(jī)合成的設(shè)計(jì)方法——導(dǎo)向基團(tuán)和保護(hù)基團(tuán)的應(yīng)用

一．導(dǎo)向基的應(yīng)用(1)活化基導(dǎo)向：PhOO①雙取代②不夠活潑H3CCOCH2COC2H5O+BrPhOOBr+OOHOHOOO45第四十五頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

有機(jī)合成的設(shè)計(jì)方法——導(dǎo)向基團(tuán)和保護(hù)基團(tuán)的應(yīng)用

一．導(dǎo)向基的應(yīng)用(1)活化基導(dǎo)向：COOHBrOH+

CH3COOH

COOC2H5+COOC2H5CH2(COOC2H5)2不夠活潑46第四十六頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

(2)鈍化基導(dǎo)向：合成4-溴苯胺：將氨基乙?；瑴p弱其活化能力，同時(shí)增加了氨基對(duì)鄰位的空間位阻。有機(jī)合成的設(shè)計(jì)方法——導(dǎo)向基團(tuán)和保護(hù)基團(tuán)的應(yīng)用一．導(dǎo)向基的應(yīng)用47第四十七頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

(3)利用封閉基特定位置導(dǎo)向有機(jī)合成的設(shè)計(jì)方法——導(dǎo)向基團(tuán)和保護(hù)基團(tuán)的應(yīng)用一．導(dǎo)向基的應(yīng)用48第四十八頁(yè)，共五十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)

有機(jī)合成的設(shè)計(jì)方法——導(dǎo)向基團(tuán)和保護(hù)基團(tuán)的應(yīng)用

二．官能團(tuán)的保護(hù)(1)引入方便,除去容易；(2)保護(hù)基團(tuán)必須經(jīng)受的住在保護(hù)階段的各種反應(yīng)條件官能團(tuán)的保護(hù)是有機(jī)合成常用的方法。進(jìn)行保護(hù)時(shí)需符合以下要求：羥基的保護(hù)：常用的方法可分為三類：醚類、縮醛(酮)及酯類等保護(hù)產(chǎn)物對(duì)堿、氧化劑、還原劑以及