第九章 合成問題的簡化課件

9合成問題的簡化

主講：第九章合成問題的簡化9合成問題的簡化合成一個(gè)目標(biāo)化合物有不同的路線。一條經(jīng)濟(jì)快速的路線，必然是比較良好的路線。因此，可以說，簡單的路線就是良好的路線。2023/10/212第九章合成問題的簡化通常簡化合成路線的辦法有：1、使用分子的對稱作用;2、利用分子的重排反應(yīng)；3、借用天然化合物或其他易得的化合物分子中的部分結(jié)構(gòu)，也就是實(shí)行半合成；4、同時(shí)形成兩個(gè)以上的鏈或官能團(tuán)；5、有類似化合物的合成法可以模擬等。2023/10/213第九章合成問題的簡化9.1利用分子的對稱性簡化合成路線對稱分子是指有對稱面的分子。對稱面可通過價(jià)鍵(如化合物I),也可以通過一個(gè)原子或若干原子(如化合物II)，將分子割成兩個(gè)相等的部分：

2023/10/214第九章合成問題的簡化9.1利用分子的對稱性簡化合成路線對稱分子的這個(gè)特點(diǎn)能使合成簡化，收到“事半功倍”的效果。在對稱分子的合成中，最簡單的做法是沿著分子的對稱面割開分子成兩個(gè)相等的部分。2023/10/215第九章合成問題的簡化9.1利用分子的對稱性簡化合成路線合成：2023/10/216第九章合成問題的簡化9.1利用分子的對稱性簡化合成路線2023/10/217第九章合成問題的簡化9.1利用分子的對稱性簡化合成路線2023/10/218第九章合成問題的簡化9.1利用分子的對稱性簡化合成路線但是，對稱分子合成問題的處理并不是總能這樣簡單，特別是對通過其中的若干原子組成對稱面的分子的處理。究競分子的哪些部分應(yīng)該規(guī)定為它的中心部分，這應(yīng)該根據(jù)選用什么原料來定。如驅(qū)蟯凈[1-乙基-2．6-雙(對-(1-吡咯烷基)苯乙烯基吡啶碘季銨鹽]的合成中，中心部分可以以吡啶為原始原料，也可以以2，6-二甲基吡啶為原始原料。其中，A是以吡啶為原始原料時(shí)的中心部位；B是以2，6-二甲基吡啶為原始原料時(shí)的中心部位。2023/10/219第九章合成問題的簡化9.1利用分子的對稱性簡化合成路線驅(qū)蟯凈2023/10/2110第九章合成問題的簡化9.1利用分子的對稱性簡化合成路線以2，6—二甲基吡啶為原始原料時(shí)的合成如下：2023/10/2111第九章合成問題的簡化9.1利用分子的對稱性簡化合成路線2023/10/2112第九章合成問題的簡化9.1利用分子的對稱性簡化合成路線有些時(shí)候，分子的中心部分尚需經(jīng)歷一定的變化，才能符合合成中的要求。如3，3’-二氨基二苯基甲烷的合成：2023/10/2113第九章合成問題的簡化9.1利用分子的對稱性簡化合成路線首先改變分子的中心部分-CH2-成為C=O，即：2023/10/2114第九章合成問題的簡化9.1利用分子的對稱性簡化合成路線2023/10/2115第九章合成問題的簡化9.1利用分子的對稱性簡化合成路線2023/10/2116第九章合成問題的簡化9.2潛對稱分子的合成潛對稱分子原來沒有對稱性，但卻能回推成對稱分子。因此，合成時(shí)先將潛對稱分子回推為對稱分子，然后進(jìn)行合成，這樣就可以使許多復(fù)雜問題簡單化。例如：2023/10/2117第九章合成問題的簡化9.2潛對稱分子的合成另外，還經(jīng)常利用重排反應(yīng)。重排反應(yīng)前后只涉及分子結(jié)構(gòu)的變化，并不涉及多少反應(yīng)機(jī)理和操作步驟的改變，但在合成上是很有用的。如，螺[4，5I葵酮-1化合物的合成，目標(biāo)分子是一個(gè)叔烷基酮，故有可能經(jīng)過頻吶重排反應(yīng)形成：2023/10/2118第九章合成問題的簡化9.3模擬化合物的運(yùn)用對于一個(gè)復(fù)雜的化合物，首先考慮把與反應(yīng)無關(guān)的部分去除，使得分子簡化，這樣，就比較容易找出分子中的關(guān)鍵部位。然后根據(jù)合成法則再進(jìn)行反推與合成。然而，關(guān)鍵部位往往是最難合成的部位，我們不妨像小孩學(xué)東西一樣，先從模仿開始。前人已做了大量的工作，我們可以借鑒其合成，進(jìn)行模仿。只要能為目標(biāo)分子難以合成的結(jié)構(gòu)部分找到可模仿的對象，就可以實(shí)現(xiàn)“重點(diǎn)突破”，難點(diǎn)已破，整個(gè)合成問題也就“迎刃而解”了。2023/10/2119第九章合成問題的簡化9.3模擬化合物的運(yùn)用借用天然化合物或其他易得的化合物分子中的部分結(jié)構(gòu)，也就是實(shí)行半合成。隨著精細(xì)化工的發(fā)展和分析、分離技術(shù)的發(fā)展，越來越多的精細(xì)化學(xué)品可以方便地得到，而這些產(chǎn)品中正好有我們需要解決的難題化合物。因此可以借用這些精細(xì)化學(xué)品進(jìn)行目標(biāo)化合物的合成。2023/10/2120第九章合成問題的簡化9.3模擬化合物的運(yùn)用有類似化合物的合成法可以模擬，工作的難度也就可以降低。如合成二環(huán)[4，l，0]庚酮-2：2023/10/2121第九章合成問題的簡化9.3模擬化合物的運(yùn)用對于這個(gè)分子的合成，難點(diǎn)是構(gòu)成它分子中所含的三碳環(huán)結(jié)構(gòu)，為解決這個(gè)困難需要以環(huán)丙烷化合物為模仿的對象，因此有必要去了解它們的合成：2023/10/2122第九章合成問題的簡化9.3模擬化合物的運(yùn)用α-重氮酮化合物比重氮甲烷穩(wěn)定，更方便用來產(chǎn)生卡賓化合物，因此，可借重氯甲烷與酰氯作用來制備：2023/10/2123第九章合成問題的簡化9.3模擬化合物的運(yùn)用通過模仿，做下列回推：2023/10/2124第九章合成問題的簡化9.4平行-連續(xù)法(會集法)對于一個(gè)復(fù)雜的化合物的合成，需要多步去實(shí)現(xiàn)。多步合成有兩個(gè)極端的策略,一個(gè)是連續(xù)法，一步一步地進(jìn)行反應(yīng)，每一步增加目標(biāo)分子的一個(gè)新部分。如：

這樣處理有兩個(gè)主要缺點(diǎn)：①即使每一步都獲得極好的產(chǎn)率，可是多步合成的總收率會很低；②如果另有一些活性官能團(tuán)必須攜帶著，而通過很多步驟不發(fā)生變化，這樣是很難做到的。2023/10/2125第九章合成問題的簡化9.4平行-連續(xù)法(會集法)另一個(gè)策略是平行—連續(xù)法(也就是會集法，convergence)。在這個(gè)合成法中，分別合成目標(biāo)分子的主要部分，并使這些部分在接近合成結(jié)束時(shí)再連接在一起，即：

這樣總收率會比用連續(xù)法所得到的高，而且目標(biāo)分子的不穩(wěn)定部分被包含在較小的單元。2023/10/2126第九章合成問題的簡化9.4平行-連續(xù)法(會集法)因此在一個(gè)復(fù)雜的化合物的合成中，盡量將目標(biāo)分子分成兩大部分，再將兩部分各拆開成次大部分，避免將目標(biāo)分子按小段地逐一拆開。對于有對稱性的分子，可以拆開成相同的部分，這樣更減少了合成步驟，更有效地提高收率。例1

：2023/10/2127第九章合成問題的簡化9.4平行-連續(xù)法(會集法)2023/10/2128第九章合成問題的簡化9.5金屬有機(jī)導(dǎo)向有機(jī)合成金屬有機(jī)化合物在有機(jī)合成的均相催化反應(yīng)中起著十分重要的作用.往往在金屬有機(jī)化合物催化下產(chǎn)生一系列的有機(jī)合成反應(yīng)，如ziegler的烷基鋰或苯基鋰應(yīng)用于有機(jī)合成，Heck的鈷催化氫甲?；磻?yīng)等。金屬有機(jī)化學(xué)的發(fā)展不僅為研究有機(jī)反應(yīng)機(jī)理，特別是為現(xiàn)代有機(jī)合成提供了強(qiáng)有力的手段?，F(xiàn)代有機(jī)合成要求反應(yīng)具有高的選擇性，即區(qū)域選擇性和立缽選擇件，以及符合“原子經(jīng)濟(jì)”，即產(chǎn)物中最大限度地體現(xiàn)反應(yīng)物的原子數(shù)。2023/10/2129第九章合成問題的簡化9.5金屬有機(jī)導(dǎo)向有機(jī)合成在金屬有機(jī)化合物的催化作用下，一系列有機(jī)反應(yīng)可以在“一鍋”(one-potn)實(shí)現(xiàn)?！耙诲仭狈磻?yīng)已經(jīng)成為一個(gè)重要的合成策略。其特點(diǎn)是在一個(gè)簡單的操作中包括兩個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)變，達(dá)到從簡單原料出發(fā)合成復(fù)雜化合物的目的。如大家熟知的Wittig反應(yīng)，通常需要3步來實(shí)現(xiàn)碳—碳雙鍵．而在有機(jī)鈀催化下．有正三丁基磷存在時(shí)．可以“一鍋”法把醛變?yōu)?/p>