导向基-钝化导向的主要手段.doc

钝化导向的主要手段摘要本文介绍在有机合成中，采取钝化的手段进行导向，从而获得主要的目的产物。文章第一部分介绍了钝化导向基的基本含义，第二部分介绍了几种常见钝化的手段，第三部分是总结。 关键词：有机合成 钝化手段一、导向基1.1实验实例 先看一个实例 我们想通过这个反应合成4-丙酸环己烯，那么从目标产物来看我们需要从位切断然后与乙酸进行亲核取代反应，但是通过实验和理论我们会发现乙酸的-H不够活泼，当反应进行时如果使用乙酸直接进行反应，那么反应将很难进行，所以我们必须增加断键部位的活性才能保证反应的正常进行。 于是，我们就想到了乙酯基，乙酯基能够使-H活化，这个实验中选择的是丙二酸二乙酯为原料，活化后的中间产物为4-丙二酸二乙酯，而在完成任务后，将酯基水解成羧酸，再利用两个羧基连在同一碳上受热容易失去CO2的特征将导向基去掉。 这样我们就能够较容易的获得目标产物4-丙酸环己烯。下面是实验反应方程式： 1.2导向基的介绍1 像上面的例子一样，当反应难以进行，为了使新进入原子或基团更容易的进入原分子的某一定位置，我们需要引入一个基团来抑制或者提高反应基团活性而引入的另一个基团参与反应，在结束后，将该引入基团去掉从而得到目标产物，则该引入基团称为导向基。（导向基不一定是目标分子本身所必需的组成部分，它是在合成过程中因其定位作用而引入,完成后又被去掉的基团。）在有机合成中，由于有机物分子在一定的反应条件下，活性中心不一定是合成所需部位，而当引入导向基后能使反应分子的活性中心变成合成所需部位时，就需要引入导向基，即引入导向基能改变分子反应的活性中心，以适应有机合成的需要。 导向基通过电子效应和空间效应对反应中心产生影响。1.2.1电子效应2电子效应通过影响分子中电子云的分布而影响有机物的性质.根据电子效应传递的方式,可分为诱导效应(包括场效应”和共扼效应包括超共扼效应):根据取代基对电子的约束能力大小,电子效应分为供电子效应(+I、+C)和吸电子效应(-I,-C);根据分子是否存在于试剂电场中,电子效应分为静态电子效应(IS、Cs和动态电子效应(Id、Cd)。一般来说.共扼效应只存在于共扼体系中,诱导效应存在于一切键中。我们在进行加入导向基反应时，通过利用电子云的空间排布，改变电子云的密度来增加或降低基团的活性。1.2.2空间效应3-4 自由基是游离基反应过程中生成的活性中间体,它不稳定,一旦形成,马上就要反应.但是,如果在自由基碳原子周围有大的取代基,阻碍它与其它物种的反应,则此自由基的稳定性就增大.因此,空间效应对自由基的稳定性有显著的影响。1.3 导向基应具备的条件 便于引入通过一两步反应，即可把导向基引入原料分子内预定的部位 有利于合成的顺利进行引入反应分子后，能明显的改变反应活性中心的位置，以适应合成的需要； 便于去掉完成预定的合成任务后，用化学方法略加处理，即可去掉导向基，以得到设计的目标分子的真实面目。 只有完全具备这三项条件的原子或基团，才可作为导向基，三者缺一不可。1.4钝化导向基5 导向基分为活化导向基、钝化导向基和封闭导向基。为了使多官能团化合物的某一反应中心突出来而将其他部位“钝化”，或降低非反应中心的活泼程度而便于控制反应中心的基团，称为钝化导向基。其作用就是降低非反应中心的活性，以便合成目标分子。二、钝化的合成导向目前钝化导向的导向基应用较少，钝化导向技术的使用不如活化导向技术和封闭导向技术运用广泛，大多数的介绍围绕于活化导向方面，但钝化手段仍然是有机合成化学中必不可少的一部分，在合成化学产品时，我们通过引入钝化基团，降低基团的活性，能够有效的减少副反应的发生，促进目标实验的进行，最后将钝化基团通过化学手段消除，得到目标产物。这样不仅能够降低原料成本，同时还能够提高目标产物的纯度。下面介绍几种最常见的钝化导向的手段。2.1设计对-溴苯胺和邻-溴苯胺的合成路线。6 2.1.1分析 对-溴苯胺和临-溴苯胺在合成的过程中需要用苯胺做为底物来进行合成，但是我们知道苯胺的溴代可同时引入三个溴原子，且全都定位在氨基的邻对位，如果我们只使用原始的苯胺与溴进行亲电反应，那么将不能得到目标产物。因此就需要引入钝化基团，降低氨基的供电子效应。一般钝化氨基常用方法是在氨基上引入酰基降低其供电子性。和氨基相比,乙酰胺基是一个中等强度的邻对位定位基。由于乙酰基的吸电子效应,氮原子上的孤电子对向苯环的离域减少,降低了苯环的活性。因此乙酰胺基上的乙酰基起了导向作用。当乙酸苯胺与溴反应时,只发生一元取代,并且由于空间阻碍几乎仅有对位取代物生成。 2.1.2合成路线2.2 设计N-乙基苯胺的合成路线7 2.2.1分析 合成N-乙基苯胺时，拆分目标分子拆分时,可以将氨基位与乙基位切断，但是由于N-乙基苯胺属于仲胺，如果用常规方法由苯胺直接丙基化时即可得到N-乙基苯胺，这样切断不能防止多烷化反应的发生,因为产物比原料的亲核性更强，同时得到多烷基化副产物（如图），所以想要得到唯一产物，必须在氨基上引入钝化基团降低活性。 因此,考虑到降低产物的亲核性，可以采取的方法是将胺酰基化,然后再将生成的酰胺还原成所需的胺。所以目标分子应由苯酰胺还原制得，而苯酰胺则由乙酰氯和苯胺进行亲核取代: 2.2.2合成路线2.3. 设计间硝基苯胺的合成路线8 2.3.1分析合成间硝基苯胺时，直接的反应应该是苯胺与硝酸的反应。但是硝酸具有强氧化性，如果直接进行反应硝酸会将氨基氧化。那么为了防止硝酸将氨基氧化，我们可以先用浓硫酸将氨基钝化，合成硫酸苯胺，来降低氨基的降低活性，之后在与硝酸进行反应这样就可以避免硝酸与氨基发生反应，之后再用碱性水溶液将硫酸中和即可得到目标产物。 2.3.2 合成路线2.4 设计杀虫脒的合成路线 2.4.1分析在合成2-甲基-4-氯苯胺时，由于氨基的活性较强，那么如果与氯化氢进行亲点取代时会将氨基一旁的临位同时接上氯原子，因此必须先降低2-甲基苯胺中胺基的活性，进行钝化，否则胺基的邻位也会接上氯原子。文献中选择的是乙酸酐进行钝化反应将氨基变成酰胺。 2.4.2合成路线 2.4.3工业生产杀虫脒当然，由于钝化的步骤比较繁琐，在工业生产中一般不采取此方法合成杀虫脒。工业生产杀虫脒中使用的方法：这样能够避免邻苯甲氨在氯化时需要钝化的步骤。2.5设计5-甲基-5-羟基-2-已酮的合成路线。 2.5.1分析由于目标分子含有羰基和羟基，且为叔醇，可用酯与格氏试剂合成叔醇，但由于羰基的或许能够强于酯基，所以格氏试剂优先会与与羰基反应，因此为了得到目标分子需要先用乙二醇将羰基钝化，避免其与格氏试剂发生反应，最后加酸将羰基恢复即可。 2.5.2 合成路线2.6设计对甲基苯酚合成对羟基苯甲酸的合成路线 2.6.1 分析合成对羟基苯甲酸只需要把对甲基苯酚中的甲基氧化成羧基即可。但是，由于酚羟基的活性较高，极易被氧化成醌类物质，因此必须把羟基保护起来，再进行氧化。因此我们选择乙酸与酚羟基进行酯化反应，来钝化其活性，之后在进行氧化，反应完成后再用酸将其水解。 2.6.2 合成路线2.7设计2-羟基环己烯合成2-羟基己二醇路线 2.7.1分析 设计反应时，发现反应只是由环变成了开链羧酸，则只需要把双键氧化断链即可得到二元羧酸，但是由于反应底物中的的羟基活性较高，在氧化断链的同时羟基也会被氧化成酮羰基，因此必须先将羰基钝化，然后再进行氧化。因此，选择氯甲苯将羟基变成醚，降低了活性，反应结束后用氢气将醚还原成羟基，即可得到目标产物2-羟基己二醇。 2.7.2 合成路线三、总结综上所述，钝化导向手段的目的就是在反应过程中，先将反应中可能对反应产生影响的基团进行钝化，使用一些原料将其进行反应降低这些基团的活性，从而达到这些基团不参加目标反应的目的，降低副反应发生，以提高反应的产率。当然目前广泛介绍的钝化手段只有上述几种，但是钝化手段作为与活化手段的机理相反但是最终目标相同的一种合成原理，仍是一种相当重要的化学技巧。 参考文献1文瑞明.选择性的控制在有机合成中的应用.j益阳师专学报，1996年6月第13卷第5期.822孙东成.电子效应对有机物性质的影响.j成人教育学报，1998年第2期.34.3李改枝.空间效应对有机物性质的影响.j内蒙古师范大学学报（自然科学版），1997年第2期.45.4李改枝,李桂枝.空间效应对有机反应的影响.j.内蒙古师范大学学报（自然科学版），1999年3月第28卷第