第十二章 有机合成基础.ppt

有机合成基础理论 基本有机合成操作 前言 1 2 3 有机合成的基本技巧 逆向合成分析与实例 重点 1 1828年FriedrichW hler用无机物合成了尿素 FriedrichW hler 1800 1882 德国化学家 无机物 有机物 一 有机合成 科学和艺术 P593 2 1917年Robinson一步合成了托品酮 初步体现了有机合成的科学和艺术 曼尼其 Mannich 反应 制备 氨基酮 17步反应 1步反应 SirRobertRobinson 1886 1975 英国1947年获奖 0 75 90 3 20世纪50 70年代 Woodward合成了利血平 胆固醇和维生素B12等复杂天然有机化合物 将有机合成发展到前所未有的水平 充分体现了有机合成的艺术性 RobertB Woodward 1917 1979 美国1965年获奖 胆固醇 6个手性中心 叶绿素a 4 20世纪70年代 Corey发展了有机合成理论 逆合成分析 和方法 充分体现了有机合成的科学性 EliasJ Corey 1928 美国1990年获奖 长叶松萜烯 longifolene 5 1989年 Kishi合成了海葵毒素 分子式 C129H223N3O54 分子量2680 64个手性中心 7个骨架内双键 被称为是世纪工程 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骨架结构 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 包含立体结构的控制 一 碳骨架的构建 二 官能团的引入和保护 三 区域选择性和立体构型 碳链增长 碳链减短 碳环合成 碳链重排 1 碳链增长 C C的形成 1 卤代烃的亲核取代反应 一 碳骨架的构建 P603 2 羰基化合物的亲核加成反应 格氏反应 制备1o 2o 3o醇和多一个碳原子的羧酸 醛酮加氢氰酸 制备多一个碳原子的不饱和羧酸 各类缩合反应 见第七章 合成 不饱和化合物 a 羟醛缩合 制备 不饱和醛酮 b Knoevenagel反应 制备 不饱和酸 c Perkin反应 制备 不饱和酸 d Claisen酯缩合 制备1 3 二羰基化合物 d Reformatsky反应 制备 羟基酸 酯 f Michael加成和Robinson关环 制备并环化合物 g Wittig反应 制备烯烃 3 芳烃的亲电反应 4 其它反应 Reppe反应 制备多一个碳原子羧酸 Arndt Eistert反应 重氮甲烷和酰卤 制备多一个碳原子的羧酸 小结增加一个碳的羧酸合成 P603 2 碳链减短的方法 P606 1 羧酸的脱羧反应 Hunsdiecher反应 制备少一个碳原子的卤代烃 2 甲基酮的卤仿反应 制备少一个碳原子的羧酸 3 酰胺的Hofmann降解反应 Curtius重排反应和Schmidt重排反应 生成少一个碳原子的一级胺 4 烯 炔 酮 芳烃侧链 二醇和 羟基醛或酮的氧化断裂反应 Baeyer villiger 由酮制酯 3 碳环合成 P607 1 三元环 丙二酸酯与1 2 二卤代烷的烷基化反应 Simmons Smith和卡宾的反应 2 四元环 丙二酸酯与1 3 二卤代烷的烷基化反应 烯烃光二聚的反应 hv 3 五元环 Dieckman关环反应 分子内羟醛缩合 丙二酸酯与1 4 二卤代烷的烷基化反应 4 六元环 Diels Alder反应 苯环的还原反应 丙二酸酯与1 5 二卤代烷的烷基化反应 芳环酰基化反应 Robinson环合反应 4 改变碳骨架 碳链重排 P607 2 频哪醇 Pinacol 重排 1 碳正离子重排 3 Beckmann重排 4 联苯胺重排 5 Fries重排 6 Claisen重排 Alcohol 二 官能团的引入和保护 P613 1 官能团的引入 1 NH2 2 官能团的保护 2 对所有氧化剂 还原剂和强碱都稳定 3 OH 对碱 格氏试剂 LiAlH4 CrO3稳定 2 区域选择性 官能团相同 但反应位置不同 1 不对称烯烃与HBr反应 马氏规则和反马氏规则 2 烯烃亲电加成成醇 1o和2o 3o 3 消除反应 查依采夫规则和霍夫曼规则 4 芳烃的定位规则 三 选择性的控制 P617 1 碳碳双键与碳碳叁键有不同反应活性2 氧化还原 1 化学选择性 官能团不同 3 立体选择性 官能团相同 位置相同 但空间排列不同 1 炔烃加氢 P619 2 烯烃的氧化与加成 3 卤代烷的SN2取代反应和E2消除反应 4 季铵碱受热反式消除 氧化叔胺受热顺式消除 习题 一 有机合成的要求 1 步骤少 17步反应 P593 曼尼其 Mannich 反应 制备 氨基酮 1步反应 2 产率高 尽量使用平行反应而不是连续的反应 3 原料易得 且符合绿色化学要求 传统工艺 绿色工艺 逆向合成分析过程图 二 逆向合成分析 retrosynthesis EliasJ Corey 1928 美国1990年获奖 JohnWiley SonsCanada Ltd1995 合成子 在切断时所得出的概念性的分子碎片 通常是个离子 银杏内酯 三 分子结构的剖析 切断 合理 1 官能团附近切断 2 支化点切断 合成子 3 碳杂键切断 4 对称性切断 FGI 官能团互换 5 添加辅助基团后切断 6 芳烃取代基切断顺序 7 合理切断实例 1 单个官能团的切断 2 双官能团的切断 1 2 二氧化碳骨架目标化合物的切断 n 0 X Y OH O n 0 1 2 3 1 3 二氧化碳骨架目标化合物的切断 n 1 1 4 二氧化碳骨架目标化合物的切断 n 2 1 5 二氧化碳骨架目标化合物的切 n 3 四 逆合成分析实例 1 烯烃的逆合成分析 最佳合成路线 2 醇的逆合成分析 最佳合成路线 3 醇的衍生物的逆合成分析 可见 醇在合成中处于一个中心地位 4 醇合成中的控制问题 5 羧酸的逆合成分析 D A反应是形成六元环的重要方法 6 1 3 位官能化碳骨架的逆合成分析 1 羟基羰基化合物 使用Reformatsky反应是制备 羟基羰基化合物的合适方法 2 1 3 二羰基化合物 Claisen酯缩合路线更优 3