1、2021/3/141Chapter 11 11 有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)第一節(jié)第一節(jié) 合成的目的和要求合成的目的和要求第二節(jié)第二節(jié) 有機(jī)化合物的合成有機(jī)化合物的合成第三節(jié)第三節(jié) 天然產(chǎn)物的合成天然產(chǎn)物的合成內(nèi)容提要內(nèi)容提要2021/3/142Chapter 11 第一節(jié)第一節(jié) 合成的目的和要求合成的目的和要求 通過一定的反應(yīng)通過一定的反應(yīng),使原來分子中某一個(gè)或使原來分子中某一個(gè)或幾個(gè)化學(xué)鍵斷裂幾個(gè)化學(xué)鍵斷裂,同時(shí)形成一個(gè)或幾個(gè)新的化同時(shí)形成一個(gè)或幾個(gè)新的化學(xué)鍵學(xué)鍵,從而使分子發(fā)生轉(zhuǎn)變或?qū)讉€(gè)小分子連從而使分子發(fā)生轉(zhuǎn)變或?qū)讉€(gè)小分子連接起來。接起來。 1 合成的步驟越少越好合成的步驟越少

2、越好; 2 每步的產(chǎn)率越高越好每步的產(chǎn)率越高越好; 3 原料越便宜越好。原料越便宜越好。一一 合成的目的合成的目的:二二 合成的要求合成的要求:2021/3/143Chapter 11 三三 有機(jī)合成的主要手段有機(jī)合成的主要手段1 官能團(tuán)的引入官能團(tuán)的引入;2 官能團(tuán)的轉(zhuǎn)換官能團(tuán)的轉(zhuǎn)換;3 碳架的建造碳架的建造; （1） 碳鏈的增長碳鏈的增長; （2） 碳鏈的縮短碳鏈的縮短; （3） 碳架的重組碳架的重組; （4）環(huán)的閉合和打開。）環(huán)的閉合和打開。2021/3/144Chapter 11 （1 1） 碳鏈增長的方法碳鏈增長的方法* *1 1 金屬有機(jī)化合物與鹵代烷的偶聯(lián)反應(yīng)金屬有機(jī)化合物與鹵代

3、烷的偶聯(lián)反應(yīng); ;* *2 2 金屬有機(jī)化合物與羰基金屬有機(jī)化合物與羰基, ,氰基的加成反應(yīng)氰基的加成反應(yīng); ;* *3 3 金屬有機(jī)化合物與環(huán)氧化合物的開環(huán)反應(yīng)金屬有機(jī)化合物與環(huán)氧化合物的開環(huán)反應(yīng); ;* *4 4 各類縮合反應(yīng)各類縮合反應(yīng); ;* *5 5 炔烴炔烴, ,芳環(huán)芳環(huán), ,酮酮, ,酯酯, , - -二羰基化合物和二羰基化合物和 - -羰基羰基 腈的烷基化和酰基化反應(yīng)腈的烷基化和?；磻?yīng); ;* *6 6 酮的雙分子還原酮的雙分子還原; ;* *7 7 酯的雙分子還原酯的雙分子還原; ;* *8 8 環(huán)加成反應(yīng)環(huán)加成反應(yīng); ;* *9 9 烯烴的羰基化反應(yīng)。烯烴的羰基化反應(yīng)。

4、2021/3/145Chapter 11 （2） 碳鏈縮短的方法碳鏈縮短的方法 *1 一元羧酸的脫羧反應(yīng)一元羧酸的脫羧反應(yīng); *2 二元羧酸的脫羧脫水反應(yīng)二元羧酸的脫羧脫水反應(yīng); *3 烯烯,炔炔,酮酮,芳烴側(cè)鏈芳烴側(cè)鏈, -二醇和二醇和 -羥基醛或酮羥基醛或酮 的氧化斷裂反應(yīng)的氧化斷裂反應(yīng); *4 甲基酮的鹵仿反應(yīng)甲基酮的鹵仿反應(yīng); *5 酰胺的酰胺的 Hofmann 降解反應(yīng)降解反應(yīng); *6 Curtius 重排反應(yīng)重排反應(yīng); *7 Schmidt 重排反應(yīng)重排反應(yīng); *8 環(huán)加成的逆反應(yīng)環(huán)加成的逆反應(yīng); *9 -二羰基化合物的酮式分解和酸式分解二羰基化合物的酮式分解和酸式分解;*10 酯

5、縮合的逆反應(yīng)酯縮合的逆反應(yīng);*11 酯的熱裂酯的熱裂;*12 黃原酸酯的熱裂黃原酸酯的熱裂;*13 四級(jí)銨鹽的熱裂四級(jí)銨鹽的熱裂 (Hofmann 消除消除) ;*14 氧化胺的氧化胺的 Cope 消除反應(yīng)。消除反應(yīng)。2021/3/146Chapter 11 （3） 碳架的重組碳架的重組碳架重組的反應(yīng)是各種重排反應(yīng)碳架重組的反應(yīng)是各種重排反應(yīng),包括包括: *1 Wagner-Meerwein 重排重排(瓦格納瓦格納-米爾溫重排米爾溫重排); *2 頻哪醇頻哪醇 (Pinacol) 重排重排; *3 異丙苯氧化重排異丙苯氧化重排; *4 Bechmann 重排重排; *5 Favorskii 重

6、排重排(法沃斯基重排法沃斯基重排); *6 Baeyer-Villiger 氧化重排氧化重排(拜爾拜爾-維格力氧化重排維格力氧化重排); *7 Hofmann 重排重排; *8 聯(lián)苯胺重排聯(lián)苯胺重排; *9 Benzilic acid重排重排(二苯乙醇酸重排二苯乙醇酸重排);*10 Claisen 重排重排(克萊森重排克萊森重排);*11 Fries 重排重排(弗里斯重排弗里斯重排);*12 Cope 重排。重排。2021/3/147Chapter 11 （4）環(huán)的閉合和打開環(huán)的閉合和打開環(huán)的閉合環(huán)的閉合:三元環(huán)三元環(huán): 1）丙二酸酯與）丙二酸酯與1,2-二鹵代烷的烷基化反應(yīng)二鹵代烷的烷基化反

7、應(yīng); 2）烯烴和卡賓的反應(yīng)）烯烴和卡賓的反應(yīng);四元環(huán)四元環(huán): 1）丙二酸酯與）丙二酸酯與1,3-二鹵代烷的烷基化反應(yīng)二鹵代烷的烷基化反應(yīng); 2）烯烴光二聚的反應(yīng)）烯烴光二聚的反應(yīng);五元環(huán)五元環(huán): 1）狄克曼關(guān)環(huán)反應(yīng)）狄克曼關(guān)環(huán)反應(yīng); 2）1,3-偶極環(huán)加成反應(yīng)偶極環(huán)加成反應(yīng); 3）丙二酸酯與）丙二酸酯與1,4-二鹵代烷的烷基化反應(yīng)二鹵代烷的烷基化反應(yīng);六元環(huán)六元環(huán): 1） Diels-Alder 反應(yīng)反應(yīng); 2） 苯環(huán)的還原苯環(huán)的還原 反應(yīng)反應(yīng); 3） 酯的烷基化反應(yīng)酯的烷基化反應(yīng);更大的環(huán)系更大的環(huán)系:1）分子內(nèi)羥醛縮合反應(yīng)）分子內(nèi)羥醛縮合反應(yīng); 2）酮醇縮合反應(yīng)。）酮醇縮合反應(yīng)。環(huán)的打開與

8、切斷碳鏈的手段類似。環(huán)的打開與切斷碳鏈的手段類似。2021/3/148Chapter 11 四四 逆合成原理逆合成原理 逆合成原理是以合成子概念和切斷法為基礎(chǔ)逆合成原理是以合成子概念和切斷法為基礎(chǔ),從從目標(biāo)化合物出發(fā)目標(biāo)化合物出發(fā);通過官能團(tuán)轉(zhuǎn)換或鍵的切斷通過官能團(tuán)轉(zhuǎn)換或鍵的切斷;去尋找去尋找一個(gè)又一個(gè)前體分子（合成子）一個(gè)又一個(gè)前體分子（合成子）,直至前體分子為最直至前體分子為最易得的原料為止易得的原料為止,這是完成合成設(shè)計(jì)的一條有效途徑。這是完成合成設(shè)計(jì)的一條有效途徑。逆合成分析過程包括逆合成分析過程包括: :1 1 識(shí)別目標(biāo)分子識(shí)別目標(biāo)分子: :2 2 對(duì)目標(biāo)分子進(jìn)行逆向分析對(duì)目標(biāo)分子進(jìn)

9、行逆向分析; ;3 3 制定合成路線制定合成路線2021/3/149常用術(shù)語常用術(shù)語Chapter 11 切斷切斷:一種分析法一種分析法,這種方法是將分子中的一個(gè)鍵切斷使這種方法是將分子中的一個(gè)鍵切斷使 目標(biāo)分子轉(zhuǎn)變成為一種可能的原料目標(biāo)分子轉(zhuǎn)變成為一種可能的原料;官能團(tuán)互換官能團(tuán)互換:把一個(gè)官能團(tuán)換寫成另一個(gè)官能團(tuán)把一個(gè)官能團(tuán)換寫成另一個(gè)官能團(tuán),以使切以使切 斷成為可能的一種方法斷成為可能的一種方法;通常用通常用FGI (antithetical functional group interconversion) 表示。表示。 合成等價(jià)物合成等價(jià)物:一種能起合成子作用的試劑。合成子常由于一種

10、能起合成子作用的試劑。合成子常由于 其本身太不穩(wěn)定而不能直接使用其本身太不穩(wěn)定而不能直接使用;合成子合成子:在切斷時(shí)所得出的概念性的分子碎片在切斷時(shí)所得出的概念性的分子碎片通過已知的合通過已知的合 成方法成方法(或合成操作或合成操作)能夠與有機(jī)分子相連接的化學(xué)結(jié)構(gòu)單元能夠與有機(jī)分子相連接的化學(xué)結(jié)構(gòu)單元 目標(biāo)分子目標(biāo)分子:最終要合成的分子最終要合成的分子;通常用通常用TM (Target Molecular)表示。表示。2021/3/1410Chapter 11 例一例一:用三個(gè)或三個(gè)碳以下的有機(jī)原料和適當(dāng)?shù)臒o機(jī)試劑合成用三個(gè)或三個(gè)碳以下的有機(jī)原料和適當(dāng)?shù)臒o機(jī)試劑合成:第二節(jié)第二節(jié) 有機(jī)化合物的

11、合成有機(jī)化合物的合成逆合成分析逆合成分析:CHCCH2CH3CH3H3CCHCH3CHCCH2CH3CH3H3CCHCH3CCH3CH3CH2CH2H3CCHOHCH3CCH3CH3OCH2CH2MgBrCHH3CCH3CH2CH2BrCHH3CCH3CH2CH2OHCHH3CCH3+(CH3)2CHBrO+2021/3/1411Chapter 11 合成路線合成路線:CHCCH2CH3CH3H3CCHCH3CCH3CH3CH2CH2H3CCHOHCH3CH2CH2BrCHH3CCH3CH2CH2OHCHH3CCH3(CH3)2CHBrOMgH2OPBr3CH2Cl2MgCH3COCH3H2O

12、H+無水醚無水醚無水醚無水醚2021/3/1412Chapter 11 例二例二:用四個(gè)或四個(gè)碳以下的有機(jī)原料和適當(dāng)?shù)臒o機(jī)試劑合成用四個(gè)或四個(gè)碳以下的有機(jī)原料和適當(dāng)?shù)臒o機(jī)試劑合成:逆合成分析逆合成分析:CCH(CH3)2CH2CHH3CCH3OCCH(CH3)2CH2CHH3CCH3OCHCH(CH3)2CH2CHH3CCH3OHCH2MgBrCHH3CCH3CH2BrCHH3CCH3CH2OHCHH3CCH3(CH3)2CHCHO+2021/3/1413Chapter 11 合成路線合成路線:PBr3CH2Cl2CCH(CH3)2CH2CHH3CCH3OCH CH(CH3)3CH2CHH3C

13、CH3OHCH2BrCHH3CCH3CH2OHCHH3CCH3Mg(CH3)2CHCHOH2OCrO3/Py無水醚無水醚2021/3/1414Chapter 11 BrBrBr例三例三:用苯和適當(dāng)?shù)臒o機(jī)試劑合成用苯和適當(dāng)?shù)臒o機(jī)試劑合成:逆合成分析逆合成分析:BrBrBrBrBrBrNH2NH2NO22021/3/1415Chapter 11 合成路線合成路線:BrBrBrBrBrBrNH2NH2NO2HNO3H2FeBr2NaNO2H2SO4H3PO2H2O濃濃H2SO4濃濃2021/3/1416Chapter 11 例四例四:用苯和二個(gè)或二個(gè)碳以下的有機(jī)原料和無機(jī)試劑合成用苯和二個(gè)或二個(gè)碳以

14、下的有機(jī)原料和無機(jī)試劑合成:逆合成分析逆合成分析:NOH+Cl-NOH+NOOHCHO + HN(CH3)2CH3COClNOH+Cl-2021/3/1417Chapter 11 合成路線合成路線:HCl/HCHOCH2ClNOHNOOHCHO HN(CH3)2CH3COClAlCl3NaBH4BnClNOH+Cl-ZnCl22021/3/1418Chapter 11 例五例五:用三個(gè)或三個(gè)碳以下的有機(jī)原料和適當(dāng)?shù)臒o機(jī)試劑合成用三個(gè)或三個(gè)碳以下的有機(jī)原料和適當(dāng)?shù)臒o機(jī)試劑合成:逆合成分析逆合成分析:CH3CH2CH2CH2CH3HHCH3CH2CH2BrCH3CH2CH2CH2CH3HHCH2C

15、H2CH3CH3CH2CH3CH2CHBrCHBrCH2CH2CH3orCH2CH3+CH3CH2Br+2021/3/1419Chapter 11 合成路線合成路線:HC CHCH3CH2BrCH3CH2HNaNH2NH3(l)CH3CH2CH2BrCH3CH2CH2CH2CH3NaNH3(l)CH3CH2HHCH2CH2CH3NaNH2NH3(l)2021/3/1420Chapter 11 例六例六: : 用苯、三個(gè)或三個(gè)碳以下的有機(jī)原料和適當(dāng)用苯、三個(gè)或三個(gè)碳以下的有機(jī)原料和適當(dāng) 的無機(jī)試劑合成的無機(jī)試劑合成: :2021/3/1421Chapter 11 逆合成分析逆合成分析:OCH3H

16、3COBrBrOHHOBrBrNH2H2NBrBrBrNH NHBrBrNO2Br2021/3/1422Chapter 11 合成路線合成路線:NH2H2NBrBrBrNHNHBrBr2FeCl3H2SO4BrHO3SH2SO4HNO3BrNO2HO3SBrNO2ZnNaOHH+NaNO2HClH+H2OOHHOBrBrOCH3H3COBrBrCH3IK2CO3BrH3O+2021/3/1423Chapter 11 例七例七 用不超過四個(gè)碳的簡單有機(jī)原料合成下列化合物用不超過四個(gè)碳的簡單有機(jī)原料合成下列化合物: :OONH2OH2021/3/1424Chapter 11 逆合成分析逆合成分析:

17、OOOOOOOOOOOOOONH2OH2021/3/1425Chapter 11 合成路線合成路線:OOOOOO+Br2OOOBrBrBaseOOOhvOOONH3H+OOOHNH22021/3/1426Chapter 11 CH2CH2CHOBrCH2=CHCHO例八例八: : 寫出從反應(yīng)物到產(chǎn)物的反應(yīng)歷程寫出從反應(yīng)物到產(chǎn)物的反應(yīng)歷程: :HOHH3OCH2CH2CHOCH2CH2CH(OC2H5)2C2H5OHCH2=CHCH(OC2H5)2-HBrCH2=CHCHOC2H5OHBrBr+ +- -+ +22021/3/1427Chapter 11 例九例九: : 寫出從反應(yīng)物到產(chǎn)物的反應(yīng)

18、歷程寫出從反應(yīng)物到產(chǎn)物的反應(yīng)歷程: :C=CH(CH2)2CHCH2CHOCH3H3CH3CHOOC(CH2)2CHCH2CHOCH32021/3/1428Chapter 11 KMnO4C OCH3CH3H3OCH3HOOC(CH2)2CHCH2CH(OC2H5)2C=CH(CH2)2CHCH2CHOC=CH(CH2)2CHCH2CH(OC2H5)2CH3CH3C2H5OHH3CH3CH3CH3CCH3+HOOC(CH2)2CHCH2CHOCH3CH2OH+ 2+ +2021/3/1429Chapter 11 例十例十 . 選用不超過四個(gè)碳的有機(jī)物為起始原料合成選用不超過四個(gè)碳的有機(jī)物為起始

19、原料合成目標(biāo)化合物。目標(biāo)化合物。CH3CH2CH2CHCH2CH2CH2CH3CONHCH32021/3/1430Chapter 11 CH3CH2CH2CHCH2CH2CH2CH3CONHCH3CH3CH2CH2CHCH2CH2CH2CH3CH3CH2CH2CHCH2CH2CH2CH3COClCH3CH2CH2CHCH2CH2CH2CH3CH3CH2CH2CHCH2CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2XCH3CH2CH2CHCH2CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2CHO + CH2CH2CH2CH2MgXCOOHCNBrOH逆逆合合成成分分析析合成路線請(qǐng)同

20、學(xué)自己完成合成路線請(qǐng)同學(xué)自己完成2021/3/1431Chapter 11 CH3CH2CHCHC-OCH2CHOCH2CH3OHCH3CH3O例十一、例十一、 選用不超過四個(gè)碳的有機(jī)物為起始原料選用不超過四個(gè)碳的有機(jī)物為起始原料合成目標(biāo)化合物。合成目標(biāo)化合物。2021/3/1432Chapter 11 逆逆合合成成分分析析CH3CH2CHCHC-OCH2CHOCH2CH3OHCH3CH3OCH3CH2CHCHCClOHCH3OCH3CH2CHCHCOOHOHCH3CH3CH2CHCHCHOOHCH3HOCH2CHOCH2CH3CH32CH3CH2CHOOCH3+ CH3CH2OH2021/3

21、/1433Chapter 11 CH3CH2CHCHC-OCH2CHOCH2CH3OHCH3CH3OCH3CH2CHCHCOOHOHCH3CH3CH2CHCHCHOOHCH3HOCH2CHOCH2CH3CH32CH3CH2CHOOCH3+ CH3CH2OHH+HO-Ag2OH+OCH3CH2CHCHCOOHOCH3OSOCl2CH3CH2CHCHCOClOCH3OHOCH2CHOCH2CH3CH3H+合成路線合成路線2021/3/1434Chapter 11 2021/3/1435Chapter 11 第三節(jié)第三節(jié) 天然產(chǎn)物的合成天然產(chǎn)物的合成1. 角鯊烯的合成角鯊烯的合成2021/3/143

22、6Chapter 11 逆合成分析逆合成分析:OOHHOOHOOH(CH3)3SiOOSi(CH3)3OOOOOOOHHOOHCCHOHOOCCOOH2021/3/1437Chapter 11 HOOCCOOHOOSi(CH3)3O(CH3)3SiOOOOOOHHOOHCCHOMgBr逆合成分析逆合成分析:2021/3/1438Chapter 11 全合成路線全合成路線:HOOCCOOHOOSi(CH3)3O(CH3)3SiOOOOOOHHOOHCCHOMgBrH2OCH3COOHLDATMSClH2O2021/3/1439Chapter 11 H2OLDATMSCl(CH3)3SiOOSi(CH3)3OOOOOOOHHOOHCCHOHOOCCOOHDIBALMgBrCH3COOH2021/3/1440Chapter 11 OOHHOOHOOHH2O(CH3)3SiOOSi(CH3)3OODIBAL(CH3)2CHP(C6H5)3BrCH3ONa, CH3O