多步骤有机合成专题.ppt

多步骤有机合成 Multistep Syntheses,目标物的合成中要解决以下几个主要问题： （1）如何构建目标化合物的碳架结构； （2）如何引入目标化合物中的官能团； （3）如何达到高选择性合成（包含立体选择性合成）； 对于多官能团等复杂化合物的合成，为避免不必要的副反应的发生，需要先保护某些官能团，之后再去保护。,专题：,重新划分有机反应： （1） 官能团的引入与转化； （2） 碳碳键的形成； （3） 官能团的保护和去保护。,多步骤有机合成 Multistep Syntheses,官能团的引入： 官能团的转化：,官能团的引入与转化,第 10 章,第9章,第8章,第7章,官能团的转化：,官能团的引入与转化,第11章,第11章,第11章,第12章 包括重氮盐反应,官能团的转化：,官能团的引入与转化,第13章,第13章,属于碳-碳键形成反应,1、有机金属试剂：RLi，RMgX，R2CuLi 与RX反应：合成烃类化合物（增长碳链） RMgX + RX 常使用活泼RX，如苄基型、烯丙型 R2CuLi + RX 可以使用乙烯型RX，反应中构型保持 类似的，炔基负离子与RX反应也是得到增长碳链的炔烃的好方法,碳-碳键形成的反应,1、有机金属试剂：RLi，RMgX，R2CuLi 与羰基化合物反应：合成增长碳链的醇 可以得到10，20，30醇 可以使用醛酮、酯、酰卤等（含环氧） RLi，RMgX，R2CuLi与a，b-不饱和酮反应的特点不同，产物不同,碳-碳键形成的反应,2、芳香烃的F-C反应 F-C烷基化反应存在重排副反应 F-C酰基化反应接羰基还原成亚甲基反应是有效的替换方法,碳-碳键形成的反应,3、缩合反应（第14章） 羰基化合物a-H反应 可以得到： 1,3-二氧化化合物：b-羟基酮， a,b-不饱和酮 1,5-二氧化化合物： 1,5-二酮（Michael加成结果） 1,2-二氧化化合物： a-羟基酮（苯偶姻反应） 1,4-，1,6-二氧化化合物：？,碳-碳键形成的反应,4、建环反应 D-A反应 环加成 电环化 Robinson环合反应 分子内各类反应,碳-碳键形成的反应,官能团的保护和去保护,请判断下列转化是否能实现，请简述理由。,基团的保护和去保护,请判断下列转化是否能实现，请简述理由。,基团的保护和去保护,请判断下列转化是否能实现，请简述理由。,基团的保护和去保护,羟基的保护,基团的保护和去保护,羟基的保护,基团的保护和去保护,氨基的保护,基团的保护和去保护,氨基的保护,基团的保护和去保护,羧基的保护,基团的保护和去保护,（1） 官能团的引入与转化； （2） 碳碳键的形成； （3） 官能团的保护和去保护。,多步骤有机合成 Multistep Syntheses,羟基的保护,氨基的保护,羧基的保护,（1） 官能团的引入与转化； （2） 碳碳键的形成； （3） 官能团的保护和去保护。,多步骤有机合成 Multistep Syntheses,羟基的保护,氨基的保护,羧基的保护,选择性地保护10羟基,（1） 官能团的引入与转化； （2） 碳碳键的形成； （3） 官能团的保护和去保护。,多步骤有机合成 Multistep Syntheses,羟基的保护,氨基的保护,羧基的保护,（1） 官能团的引入与转化； （2） 碳碳键的形成； （3） 官能团的保护和去保护。,多步骤有机合成 Multistep Syntheses,羟基的保护,氨基的保护,羧基的保护,SN2反应的Walden构型转换、 消去反应中的反式共平面消去 烯烃顺式加氢、与硼烷的顺式加成 烯烃与溴的反式加成 羰基亲核加成的Cram规则 环加成和电环化的立体化学专一性 碳正离子重排中的反式迁移 Beckmann重排反应中的反式基团迁移,有机合成中的立体问题,线形合成,合成策略,线型合成策略： 收敛型合成策略：,合成策略,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,20醇,20醇,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,判别一个合成路线的优劣及可行性 1、反应步骤尽可能少； 2、每一步的产率尽可能高； 3、反应条件尽可能温和，易于达到； 4、中间产物和最终产物的分离纯化容易进行； 5、起始原料、试剂尽可能廉价易得，反应时间尽可能少。 6、新理念：绿色、原子经济效率等,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,实例分析1：,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,橙花酮,TM1,显然途径B更优,实例分析2：,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,实例分析2：,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,实例分析2：醇的逆合成分析,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,实例分析2：,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,最佳合成路线是 B,实例分析3： 醇的逆合成分析,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,以下两条合成路线都具有合理的机理，但以选择路线为宜。,TM3,切断,实例分析4： 醇的逆合成分析,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,该方法适用于一般炔醇的合成,TM4,因为,实例分析5： 醇合成中的控制问题举例,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,实例分析6： 醇的衍生物逆合成分析,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,懂得使用合适的起始原料也是十分关键的。,实例分析7：醇的衍生物逆合成分析,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,可见，醇在合成中处于一个中心地位。,实例分析8：醇的衍生物逆合成分析,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,TM8,实例分析8：含双键的形成,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,TM 8,实例分析9：甲基酮、烯烃的逆合成分析,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,利用炔烃达到 双键构型的控制,活化基团,实例分析10：甲基酮、烯烃的逆合成分析,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,问题在于羰基存在下 炔基负离子的形成有困难 需要使用保护方法,实例分析10：甲基酮、烯烃的逆合成分析,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,TM10的合成路线如下：,实例分析11：烯烃的逆合成分析,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,最佳合成路线,实例分析12：烯烃的逆合成分析,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,具体合成路线如下：,实例分析13：羧酸的逆合成分析,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,D-A反应是形成六元环 的重要方法,实例分析14： 羧酸衍生物的逆合成分析,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,实例分析15：烷烃的拟合成分析,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,对于烷烃的合成，尝试增加双键是个不错的选择， 需要把握分支点,实例分析： 1，3-位氧化了的碳架 b-羟基羰基化合物 a，b-不饱和羰基化合物 b-二羰基化合物,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,实例分析18： 1，3-位氧化了的碳架 b-羟基羰基化合物,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,1，2-氧化了的碳架切断得到不合逻辑的片段,实例分析19： 1，3-位氧化了的碳架 a，b-不饱和羰基化合物,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,无a-氢的醛,具有a-氢的羰基酸,以上主要利用Aldol反应和Aldol缩合,实例分析： 1，3-位氧化了的碳架 b-二羰基化合物利用酯缩合、酮酯缩合、 b-二羰基化合物的烷基化反应等,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,该路线更优,实例分析： 1，3-位氧化了的碳架 b-二羰基化合物利用酯缩合、酮酯缩合、 b-二羰基化合物的烷基化反应等,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,芳基卤代物进行亲核取代反应需要特殊的条件,实例分析： 1，3-位氧化了的碳架 b-二羰基化合物利用酯缩合、酮酯缩合、 b-二羰基化合物的烷基化反应等,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,实例分析： 1，3-位氧化了的碳架,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,a-氢活性更高,合成中需要控制，使用Reformatsky反应是合适的,实例分析： 1，3-位氧化了的碳架 TM24的商品生产按以下合成路线进行：,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,扩瞳剂,实例分析：1，5-位氧化了的碳架,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,选择 a 或 b 视具体目标物的结构特点而定， 有时这种选择是容易的。,实例分析：1，5-位氧化了的碳架,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,TM25和TM26共同的特征是结构中具有合适的 活化基团，有助于切断点的选择,实例分析：1，5-位氧化了的碳架 在适当的时候可以考虑引入活化基团,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,实例分析：1，5-位氧化了的碳架 有时可以使用Mannich反应,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,实例分析：1，2-位氧化了的碳架,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,安息香缩合是首选反应,从烯烃出发是合适的途径 还有酮的双分子还原偶联,氰根离子对羰基化合物的加成,实例分析：1，4-位氧化了的碳架,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,B 片段是一个极性反转的酮，常使用a-卤代酮 并且常使用烯胺作为 A 片段的替代物,实例分析29：1，4-位氧化了的碳架,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,但是在碱性条件下，酮和a-卤代酮会发生 Darzens反应，产物将是a，b-环氧酯,实例分析29：1，4-位氧化了的碳架 TM29的实际合成路线如下：,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,实例分析：1，6-位氧化了的碳架 可以转化为环己烯类化合物进行逆合成设计,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,实例分析32：茉莉酮,逆合成分析 （Retrosynthetic Analysis）,实例分析32：茉莉酮,逆合成分析 （Retr