13有機合成基礎

有機化學的領域：具有生理活性天然產物的分離、鑒定、結構測定及其應用研究；以研究反應機理為重點的物理有機化學；有機合成。有機合成的目的：證明分子結構；為工業(yè)提供具有各種性能的分子；為理論工作提供具有各種特殊性能的分子。113有機合成基礎

213有機合成基礎

13.1逆向合成分析(RetrosyntheticAnalysis)有機合成的基點：基本有機反應；合成設計和策略。逆向合成分析也稱反合成分析，是有機合成的逆向思維法，為有機合成提供簡捷合理的合成路線。特定目標分子(TargetMolecule)的合成設計過程：

第一步是對整個分子的結構特征和已知的理化性質進行收集、考察，這樣可以簡化合成的問題以及避免不必要的彎路；第二步是以上述分析為基礎，一步一步倒推出合成此目標化合物的各種路線和可能的起始原料，建立合成樹，這也稱為逆向合成(Retrosynthesis)；第三步是在上述兩步的基礎上從合成方向進行檢查，增加試劑和反應條件，對合成樹進行剪裁、取舍，選擇最好的路線進行合成。近代有機合成的特征：合成反應的選擇性，包括化學選擇性、區(qū)域選擇性和立體選擇性；設計并發(fā)現(xiàn)了許多高度選擇性的合成反應，尤其是立體選擇中的對映選擇反應；有機合成設計方法的進步，使合成路線更加合理、更加巧妙。313.1逆向合成分析13.1.1切斷的選擇方法將分子切斷成簡單易得的原料，可采用下列兩種方法：1、在接近分子的中央處進行切斷，使其斷裂成合理的兩部分413.1逆向合成分析13.1.1切斷的選擇方法2、在支化點處進行切斷。合成：一個環(huán)和一條鏈之間的連接處常常是個支化點，通常是切斷處。例如：合成：513.1逆向合成分析13.1.1切斷的選擇方法3、利用目標分子的對稱性進行切斷，使之切斷為簡單易得的原料。合成：對稱炔烴：對稱醇：合成：613.1逆向合成分析13.1.1切斷的選擇方法環(huán)狀對稱醚可切斷為對稱二醇，對稱二醇可切斷為對稱酯。例如：合成：713.1逆向合成分析13.1.2芳環(huán)上取代基切斷順序1、考察取代基間的相互關系，尋找能實現(xiàn)正確定位的途徑。例如：合成b法切斷是錯誤：異丙基是鄰對位定位基，乙?；情g位定位基，異丙基與乙?；幱趯ξ?。813.1逆向合成分析13.1.2芳環(huán)上取代基切斷順序2、在定位規(guī)則許可下，最先切斷最具吸電子性基團(即這個基團最后引入)。例如：合成：913.1逆向合成分析13.1.2芳環(huán)上取代基切斷順序3、官能團轉化可能會改變基團的定位效應。另一個取代基應在官能團轉化前或之后導入。例如：合成：間硝基苯甲酸中－NO2與－CO2H為間位關系，故甲苯先氧化，后硝化。合成：1013.1逆向合成分析13.1.2芳環(huán)上取代基切斷順序4、許多基團，特別是一般方法難導入的基團(如－CN，－F，－I等)可通過重氮鹽導入。例如：合成：1113.1逆向合成分析13.1.2芳環(huán)上取代基切斷順序5、在芳環(huán)上引入－NO2(或－NH2)，在－NO2(或－NH2)定位作用下或占據某一位置后，導入其它基團，然后通過重氮鹽可將－NO2(或－NH2)除去。例如：合成：1213.1逆向合成分析13.1.2芳環(huán)上取代基切斷順序6、找出難導入的取代基，使用含這些取代基的起始原料。例如：1313.1逆向合成分析13.1.3切斷實例1413.1逆向合成分析13.1.3切斷實例1513.1逆向合成分析13.1.3切斷實例1613.1逆向合成分析維生素A的逆向合成分析1713.2

碳骨架13.2.1碳鏈的增長碳親核試劑與碳親電試劑反應形成碳-碳鍵，則增長了分子碳鏈。

碳鏈的增長主要通過離子型反應實現(xiàn)。碳親核試劑(碳負離子或潛在的碳負離子)有：碳親電試劑(潛在的碳正離子或正電性的碳)有：1813.2

碳骨架13.2.1碳鏈的增長

增加兩個或兩個以上碳原子的方法很多，用得比較多的有：增加一個碳原子的方法主要有以下幾種：1913.2

碳骨架13.2.1碳鏈的增長

2013.2

碳骨架13.2.1碳鏈的增長例如：乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯碳負離子的一系列反應。2113.2

碳骨架13.2.1碳鏈的增長

例如：合成逆向合成分析：合成：2213.2

碳骨架13.2.2碳鏈的減短

在有些官能團連接處或官能團附近斷裂碳-碳鍵較容易。常見的減短碳鏈的方法如下：2313.2

碳骨架13.2.3改變碳骨架

有些有機化合物在一定條件下發(fā)生重排等反應，改變分子中碳骨架。例如：2413.2

碳骨架13.2.4碳環(huán)的合成

13.2.4.1小環(huán)的合成2513.2

碳骨架13.2.4碳環(huán)的合成

13.2.4.2螺環(huán)化合物合成從起始原料1,3-二溴丙烷與丙二酸二乙酯出發(fā)合成目標化合物：丙二酸二乙酯通常是合成螺環(huán)化合物的較理想的試劑。如合成逆向合成分析：2613.2

碳骨架13.2.4碳環(huán)的合成

13.2.4.3五、六員環(huán)化合物合成Diels-Alder反應是構建六員環(huán)的重要方法：分子內羥醛縮合反應和分子內酯縮合反應也是構建五、六員環(huán)的常用方法：2713.2

碳骨架13.2.4碳環(huán)的合成

13.2.4.4并聯(lián)六員環(huán)的合成（在六員環(huán)上并聯(lián)另一個六員環(huán)）在苯環(huán)上并聯(lián)另一個六員環(huán)，可通過苯及其衍生物與合適的?；噭┓磻玫健＠纾涵h(huán)己酮類化合物與α,β-不飽和酮發(fā)生Michael加成反應，接著發(fā)生羥醛縮合反應是向六員環(huán)上并聯(lián)另一個六員環(huán)的重要方法：2813.3

官能團13.3.1官能團的互相轉化

13.3.1.1通過取代反應完成官能團的互相轉化取代反應是完成官能團互相轉化的重要方法。例如：2913.3

官能團13.3.1官能團的互相轉化

13.3.1.2通過還原反應完成官能團的互相轉化1、催化加氫在催化劑存在下，有些化合物與H2反應轉化為其它類型化合物一些催化加氫反應反應物還原產物一般性催化劑典型反應條件PdCaCO3-Pb(OAc)4或BaSO4-喹啉，室溫、低壓Pd喹啉、常溫、常壓Ni,Rh50~100℃，高壓Pt,Ru酸催化，室溫、低壓Pd,Ni,Pt常溫、低壓Pt,Pd酸催化、室溫、低壓，反應較慢Cu-Cr,Ni200℃，高壓Cu-Cr反應條件苛刻Pd,Ni,Ru反應條件苛刻3013.3

官能團13.3.1官能團的互相轉化

乙硼烷主要用于還原羧酸和酰胺。13.3.1.2通過還原反應完成官能團的互相轉化2、絡合氫化物還原LiAlH4還原能力強，能還原許多化合物。NaBH4一般只迅速還原醛酮為醇。3113.3

官能團13.3.1官能團的互相轉化

13.3.1.3通過氧化反應完成官能團的相互轉化烯烴、炔烴、醇、醛等被氧化為其它類型化合物。3213.3

官能團13.3.1官能團的互相轉化

13.3.1.3通過氧化反應完成官能團的相互轉化3313.3

官能團13.3.1官能團的互相轉化

鄰二鹵代烴在鋅粉作用下脫鹵得到烯烴。13.3.1.4通過消除反應完成官能團的相互轉化鹵代烴、醇、季銨鹽、氧化叔胺、乙酸酯、硫代羧酸酯、黃原酸酯發(fā)生消除反應轉化為烯烴X反應條件反應方式產物Cl,Br,IKOH,EtOH,加熱與反應物結構有關與反應物結構有關OHH+,加熱

查依采夫產物＋N(CH3)3－OH加熱反式消除霍夫曼產物加熱順式消除霍夫曼產物加熱順式消除霍夫曼產物加熱順式消除霍夫曼產物3413.3

官能團13.3.2官能團的引入烷烴中引入官能團產物比較復雜，仿生催化使烷烴氧化為醇和酮。在已有官能團化合物鄰近引入新官能團較容易。3513.3

官能團13.3.3官能團的除去

一些常見官能團的除去方法：3613.3

官能團13.3.4官能團的保護理想的保護基應當要符合三個方面的要求：1、

易于與被保護基團反應；2、

保護基團必須經受得住在保護階段的各種反應條件；3、

保護基團易于離去。常見官能團的保護及去保護方法如下：3713.3

官能團13.3.4官能團的保護常見官能團的保護及去保護方法如下：3813.3

官能團13.3.4官能團的保護例：由合成為了使對位不被硝化，采取保護對位之后硝化，最后脫去保護基。例：由合成逆向合成分析：不能存在，因為－OH可以分解格氏試劑，所以必須采取保護措施。合成：3913.3

官能團13.3.4官能團的保護合成例：由伯醇羥基轉化為羧基的同時，仲醇羥基也會被氧化，必須保護仲羥基。4013.3

官能團13.3.5選擇性反應和導向反應的利用不對稱烯烴與HBr反應（馬氏產物，反馬氏產物）；消除反應（查依采夫產物，霍夫曼產物）；芳烴的定位規(guī)則；烯烴轉化為醇（H2SO4加水法和(BH3)2化）；氧化法所引入的位置完全不同；碳碳雙鍵與碳碳叁鍵有不同反應活性；NaBH4一般只迅速還原醛酮，其它基團不受明顯影響；催化加氫可使碳碳雙鍵，碳碳叁鍵，碳氮叁鍵加氫，但不影響羰基及苯環(huán)；醇的酯化反應速度大小次序為1°ROH>2°ROH>3°ROH，一般條件下叔醇不能酯化；羰基化合物與親核試劑反應的活性大小次序為：選擇性反應：通過控制反應條件或根據官能團的活性差異及試劑活性差異，使反應主要在某一部位發(fā)生。常見的選擇性反應：例如：4113.3

官能團13.3.5選擇性反應和導向反應的利用導向反應：在化合物一定部位先引入一個基團，使某一位置或活化、或鈍化、或占據一定的位置以增加反應的選擇性，反應完畢后再將該基團除去。活化導向：鈍化導向：4213.3

官能團13.3.5選擇性反應和導向反應的利用占據一定位置以增加反應選擇性：例如：由環(huán)己烯合成新引入的六員環(huán)中的雙鍵，對轉變六員環(huán)為五員環(huán)是一個潛在的官能團。引入潛在官能團：一個暫時對反應無用的官能團，而這個官能團既有利于前面的官能團，又在后面的反應中起作用，這樣的官能團稱為潛在官能團。43*13.4

立體構型已學過的具有立體選擇性的反應(1)

鹵代烷的SN2取代反應和E2消除反應還有季銨堿受熱反式消除；氧化叔胺、乙酸酯、硫代乙酸酯、黃原酸酯受熱順式消除等。(2)

炔烴加氫(構型翻轉)反式消除44*13.4

立體構型已學過的具有立體選擇性的反應(3)烯烴的氧化與加成(4)Diels-Alder順式環(huán)加成反應(