北京大学有机化学有机合成实用教案

1、第一节 合成的目的和要求第二节 有机化合物的合成第三节 天然(tinrn)产物的合成本章本章(bn zhn)提纲提纲第1页/共68页第一页，共69页。第一节 合成的目的(md)和要求 通过一定的反应，使原来分子中某一个或几个化学键断裂，同时形成一个或几个新的化学键，从而(cng r)使分子发生转变或将几个小分子连接起来。 1 合成的步骤越少越好； 2 每步的产率越高越好； 3 原料(yunlio)越便宜越好。一 合成的目的：二 合成的要求：第2页/共68页第二页，共69页。三 有机合成的主要(zhyo)手段1 官能团的引入;2 官能团的转换(zhunhun)；3 碳架的建造； （1） 碳链的增

2、长； （2） 碳链的缩短； （3） 碳架的重组； （4）环的闭合和打开。第3页/共68页第三页，共69页。（1） 碳链增长的方法(fngf)* *1 1 金属有机(yuj)(yuj)化合物与卤代烷的偶联反应；* *2 2 金属有机(yuj)(yuj)化合物与羰基，氰基的加成反应；* *3 3 金属有机(yuj)(yuj)化合物与环氧化合物的开环反应；* *4 4 各类缩合反应；* *5 5 炔烃，芳环，酮，酯，- -二羰基化合物和- -羰基 腈的烷基化和酰基化反应；* *6 6 酮的双分子还原；* *7 7 酯的双分子还原；* *8 8 环加成反应；* *9 9 烯烃的羰基化反应。第4页/共6

3、8页第四页，共69页。* *4 4 各类缩合(suh)(suh)反应重要的缩合反应(fnyng)包括：醇醛缩合；Claisen 缩合反应(fnyng)；酯缩合反应(fnyng)（Claisen-Schmidt 缩合）；Mannich 反应(fnyng)；Knoevenagel 反应(fnyng)；Darzens 反应(fnyng)；Reformatsky 反应(fnyng)；Benzoin 缩合反应(fnyng)；Perkin 反应(fnyng)；Wittig 反应(fnyng)；Michael 加成反应(fnyng)；Robinson 缩环反应(fnyng)第5页/共68页第五页，共69页。

4、（2） 碳链缩短(sudun)的方法 * *1 1 一元羧酸(su sun)(su sun)的脱羧反应； * *2 2 二元羧酸(su sun)(su sun)的脱羧脱水反应； * *3 3 烯，炔，酮，芳烃侧链，- -二醇和- -羟基醛或酮 的氧化断裂反应； * *4 4 甲基酮的卤仿反应； * *5 5 酰胺的 Hofmann Hofmann 降解反应； * *6 Curtius 6 Curtius 重排反应； * *7 Schmidt 7 Schmidt 重排反应； * *8 8 环加成的逆反应； * *9 9 - -二羰基化合物的酮式分解和酸式分解；* *10 10 酯缩合的逆反应；*

5、 *11 11 酯的热裂；* *12 12 黄原酸酯的热裂；* *13 13 四级铵盐的热裂 (Hofmann (Hofmann 消除) ) ；* *14 14 氧化胺的 Cope Cope 消除反应。第6页/共68页第六页，共69页。（3） 碳架的重组(zhn z)；碳架重组(zhn z)的反应是各种重排反应，包括： *1 Wegner-Meerwein 重排； *2 频哪醇 (Pinacol) 重排； *3 异丙苯氧化重排； *4 Bechmann 重排； *5 Favosky 重排； *6 Baeyer-Villiger 氧化重排； *7 Hofmann 重排; *8 联苯胺重排; *9

6、 Benzilic acid重排;*10 Claisen 重排;*11 Fries 重排;*12 Cope 重排。第7页/共68页第七页，共69页。（4）环的闭合(b h)和打开环的闭合：三元环： 1）丙二酸酯与1,2-二卤代烷的烷基化反应； 2）烯烃和卡宾的反应；四元环： 1）丙二酸酯与1,3-二卤代烷的烷基化反应； 2）烯烃光二聚的反应；五元环： 1）狄克曼关环反应； 2）1,3-偶极环加成反应； 3）丙二酸酯与1,4-二卤代烷的烷基化反应；六元环： 1） Diels-Alder 反应； 2） 苯环的还原 反应； 3） 酯的烷基化反应；更大的环系：1）分子(fnz)内羟醛缩合反应； 2）酮

7、醇缩合反应。环的打开(d ki)与切断碳链的手段类似。第8页/共68页第八页，共69页。四 逆合成(hchng)原理 逆合成(hchng)原理是以合成(hchng)子概念和切断法为基础，从目标化合物出发；通过官能团转换或键的切断；去寻找一个又一个前体分子（合成(hchng)子），直至前体分子为最易得的原料为止，这是完成合成(hchng)设计的一条有效途径。逆合成分析过程包括：1 识别目标分子：2 对目标分子进行逆向分析；3 制定(zhdng)合成路线第9页/共68页第九页，共69页。切断：一种分析法，这种方法是将分子中的一个键切断使 目标分子转变成为一种可能的原料；官能团互换：把一个官能团换写

8、成另一个官能团，以使切 断成为可能的一种方法；通常用FGI表示。合成等价物：一种能起合成子作用(zuyng)的试剂。合成子常由于 其本身太不稳定而不能直接使用；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；目标分子：最终要合成的分子；通常用TM表示。常用(chn yn)术语第10页/共68页第十页，共69页。例一：用三个或三个碳以下的有机原料(yunlio)和适当的无机试剂合成：第二节 有机(yuj)化合物的合成逆合成(hchng)分析：CHCCH2CH3CH3H3CCHCH3CHCCH2CH3CH3H3CCHCH3CCH3CH3CH2CH2H3CCHOHCH3CCH3CH3OCH

9、2CH2MgBrCHH3CCH3CH2CH2BrCHH3CCH3CH2CH2OHCHH3CCH3+(CH3)2CHBrO+第11页/共68页第十一页，共69页。合成(hchng)路线：CHCCH2CH3CH3H3CCHCH3CCH3CH3CH2CH2H3CCHOHCH3CH2CH2BrCHH3CCH3CH2CH2OHCHH3CCH3(CH3)2CHBrOMgH2OPBr3CH2Cl2MgCH3COCH3H2OH+无水醚无水醚第12页/共68页第十二页，共69页。例二：用四个或四个碳以下的有机原料和适当的无机试剂(shj)合成：逆合成(hchng)分析：CCH(CH3)2CH2CHH3CCH3O

10、CCH(CH3)2CH2CHH3CCH3OCHCH(CH3)2CH2CHH3CCH3OHCH2MgBrCHH3CCH3CH2BrCHH3CCH3CH2OHCHH3CCH3(CH3)2CHCHO+第13页/共68页第十三页，共69页。合成(hchng)路线：PBr3CH2Cl2CCH(CH3)2CH2CHH3CCH3OCH CH(CH3)3CH2CHH3CCH3OHCH2BrCHH3CCH3CH2OHCHH3CCH3Mg(CH3)2CHCHOH2OCrO3/Py无水醚第14页/共68页第十四页，共69页。BrBrBr例三：用苯和适当(shdng)的无机试剂合成：逆合成(hchng)分析：BrBr

11、BrBrBrBrNH2NH2NO2第15页/共68页第十五页，共69页。合成(hchng)路线：BrBrBrBrBrBrNH2NH2NO2HNO3H2FeBr2NaNO2H2SO4H3PO2H2O浓H2SO4浓第16页/共68页第十六页，共69页。例四：用苯和二个或二个碳以下的有机原料(yunlio)和无机试剂合成：逆合成(hchng)分析：NOH+Cl-NOH+NOOHCHO + HN(CH3)2CH3COClNOH+Cl-第17页/共68页第十七页，共69页。合成(hchng)路线：HCl/HCHOCH2ClNOHNOOHCHO HN(CH3)2CH3COClAlCl3NaBH4BnClN

12、OH+Cl-ZnCl2第18页/共68页第十八页，共69页。例五：用三个或三个碳以下的有机原料和适当的无机(wj)试剂合成：逆合成(hchng)分析：CH3CH2CH2CH2CH3HHCH3CH2CH2BrCH3CH2CH2CH2CH3HHCH2CH2CH3CH3CH2CH3CH2CHBrCHBrCH2CH2CH3orCH2CH3+CH3CH2Br+第19页/共68页第十九页，共69页。合成(hchng)路线：HCCHCH3CH2BrCH3CH2HNaNH2NH3(l)CH3CH2CH2BrCH3CH2CH2CH2CH3NaNH3(l)CH3CH2HHCH2CH2CH3NaNH2NH3(l)第

13、20页/共68页第二十页，共69页。例六：用环己醇作原料合成(hchng)以下化合物：逆合成(hchng)分析：OHOMgBrOBr+OHOOH第21页/共68页第二十一页，共69页。合成(hchng)路线：CrO3/pyCH2Cl2ONBSCCl4, AIBNBrMg/I2OH2OOHH+OOHH+CH3COOOHNa2CO3CH3IOHLDACH3IO无水醚无水醚第22页/共68页第二十二页，共69页。例七 用不超过二个碳的简单(jindn)有机原料或苯合成下列化合物：逆合成(hchng)分析：OOOHOOHO+OHCH3CH2BrO+第23页/共68页第二十三页，共69页。合成(hchn

14、g)路线：OOHOClOAlCl3H2/PtH+C6H5COOHNa2CO3OHOCH3CH2BrOMgOHKMnO4HO-, H2OH+SOCl2ClO无水醚第24页/共68页第二十四页，共69页。例八 用不超过四个碳的简单有机(yuj)原料合成下列化合物：逆合成(hchng)分析：OOOOOHOOHBr+第25页/共68页第二十五页，共69页。合成(hchng)路线:OHOOHBrNaNH2NH3Lindlar Cat.H2OsO4Et2OH2OTsOHOO第26页/共68页第二十六页，共69页。例九 用环己烯和二个碳的简单(jindn)有机原料合成下列化合物：逆合成(hchng)分析：O

15、CH3OOCH3OCH3OOCH3CHOOOHOOH第27页/共68页第二十七页，共69页。合成(hchng)路线:OCH3OCH3思考题: 如何(rh)制备下列化合物:CHOOOHOOHB2H6H2O2, HO-CrO3/PyCH2Cl2CH3CH2MgBrH+O3Zn/H2OCH3OHTsOHOCH3OOCH32 H2O1第28页/共68页第二十八页，共69页。例十 用苯和四个碳以下(yxi)的简单有机原料合成下列化合物：CH2OH第29页/共68页第二十九页，共69页。逆合成(hchng)分析：CH2OHBrOHOOCOOH第30页/共68页第三十页，共69页。合成(hchng)路线:C

16、OOHBrOHOOCOClAlCl3Zn/HgHClCH3CH2COClAlCl3NaBH4PBr3Mganhydrous etherCO2HClCH3CH2OHLiAlH4CH2OHH+第31页/共68页第三十一页，共69页。例十一 用苯，苯甲酸和五个碳以下的简单(jindn)有机原料合成：PhOPhO第32页/共68页第三十二页，共69页。逆合成(hchng)分析：PhOPhOPhOHCHOPhCH2CH2MgBrCH2OHBr+ CH2OPhCH2CH2BrPhCH2CH2OHPhMgBrO+第33页/共68页第三十三页，共69页。合成(hchng)路线:Br2BrMganhydrous

17、etherOH+PhOHCHOCH2OHBr HCHOPhCH2CH2BrPhCH2CH2OHPBr3MganhydrousetherH+MganhydrousetherH+CrO3HClCHOPhCOClPhOCOPhPhCOOHSOCl2PhCOCl第34页/共68页第三十四页，共69页。例十二 用苯, 三个或三个碳以下的有机原料和适当(shdng) 的无机试剂合成：BrBrOCH3H3CO第35页/共68页第三十五页，共69页。逆合成(hchng)分析：OCH3H3COBrBrOHHOBrBrNH2H2NBrBrBrNHNHBrBrNO2Br第36页/共68页第三十六页，共69页。合成(

18、hchng)路线：NH2H2NBrBrBrNHNHBrBr2FeCl3H2SO4BrHO3SH2SO4HNO3BrNO2HO3SBrNO2ZnNaOHH+NaNO2HClH+H2OOHHOBrBrOCH3H3COBrBrCH3IK2CO3BrH3O+第37页/共68页第三十七页，共69页。例十三 用不超过(chogu)四个碳的简单有机原料合成下列化合物：OONH2OH第38页/共68页第三十八页，共69页。逆合成(hchng)分析：OOOOOOOOOOOOOONH2OH第39页/共68页第三十九页，共69页。合成(hchng)路线：OOOOOO+Br2OOOBrBrBaseOOOhvOOONH

19、3H+OOOHNH2第40页/共68页第四十页，共69页。例十四 用不超过(chogu)四个碳的简单有机原料和苯合成消毒剂：OONPhCl+第41页/共68页第四十一页，共69页。逆合成(hchng)分析：OONPhCl+OONHOONHONONHBrON+PhCH2ClO第42页/共68页第四十二页，共69页。合成(hchng)路线：OPhCH2ClONHHOONHON中性碱HOONHCHOHCl, ZnCl2CH2ClHClCH3OHHClSOCl2ClON HClK2CO3, CH3COCH3OHOONOONPhCl+浓第43页/共68页第四十三页，共69页。例十五 用不超过二个碳的简单

20、有机原料(yunlio)或苯合成下列化合物：HHOOHCH3O第44页/共68页第四十四页，共69页。逆合成(hchng)分析：HHOOCH3OHHCH3OOOHCH3OOHHCH3OOHHCH3OOHCH3OOClOCH3ClClOOEtOO+第45页/共68页第四十五页，共69页。合成(hchng)路线：HMeOOHMeOOClOMeHOClOOOHOHOOBaseOOEtOOCHClPCl5AlCl3AlCl3HNaHMeOOHLindlarcatalystHMeOOHHMeOOOHHOOMeOHEtOH/H+第46页/共68页第四十六页，共69页。例十六 用D-(+)-甘油醛合成(hc

21、hng)D-(-)-来苏糖：CHOCH2OHOHCH2OHOHHOHOCHO第47页/共68页第四十七页，共69页。CHOCH2OHOHCH2OHOHHOHOCHOCH2OHOHHOHOCNCOOHCH2OHOHHOCH2OHOHHOHOCOOHCH2OHOHHOCN逆合成(hchng)分析：第48页/共68页第四十八页，共69页。CHOCH2OHOHCH2OHOHHOHOCHOHCNCH2OHOHOHCNCH2OHOHCNHO分离CH2OHOHCNHOH+/H2OCH2OHOHHOCOOHCH2OHOHOCO-H2ONa/HgpH= 3-5H2OCH2OHOHHOCHOHCN分离CH2OHO

22、HHOHOCNH+/H2O-H2ONa/HgpH= 3-5H2O合成(hchng)路线：第49页/共68页第四十九页，共69页。例十七 用不超过五个碳的简单(jindn)有机原料合成下列化合物：OOOHOOOHHOOOHOHCNOHOHCHOOHCHOHCHOCH2OHBr逆合成(hchng)分析：第50页/共68页第五十页，共69页。OOOHHOOOHOHCNOHOHCHOOHCHOCH2OHBrMgHCHOH2OCrO3PyHCHO-OHHCNH+合成(hchng)路线：第51页/共68页第五十一页，共69页。例十八 用不超过(chogu)五个碳的简单有机原料合成下列化合物：HHOOOOH

23、HOOOOHHCH3H3CH5C2OOOOC2H5OOOHHOOOOOOHOHO逆合成(hchng)分析：第52页/共68页第五十二页，共69页。HHOOOOHHCH3H3CH5C2OOOOC2H5OOOHHOOOOOOHOHOMgPhHH2OAl2O3H5C2OHHHOC2H5H5C2OO OKMnO4H5C2ONaH5C2OH合成(hchng)路线：第53页/共68页第五十三页，共69页。第三节 天然产物(chnw)的合成1. 角鲨烯的合成(hchng)第54页/共68页第五十四页，共69页。逆合成(hchng)分析：OOHHOOHOOH(CH3)3SiOOSi(CH3)3OOOOOOOH

24、HOOHCCHOHOOCCOOH第55页/共68页第五十五页，共69页。HOOCCOOHOOSi(CH3)3O(CH3)3SiOOOOOOHHOOHCCHOMgBr逆合成(hchng)分析：第56页/共68页第五十六页，共69页。全合成(hchng)路线：HOOCCOOHOOSi(CH3)3O(CH3)3SiOOOOOOHHOOHCCHOMgBrH2OCH3COOHLDATMSClH2O第57页/共68页第五十七页，共69页。H2OLDATMSCl(CH3)3SiOOSi(CH3)3OOOOOOOHHOOHCCHOHOOCCOOHDIBALMgBrCH3COOH第58页/共68页第五十八页，共69页。OOHHOOHOOHH2O(CH3)3SiOOSi(CH3)3OODIBAL(CH3)2CHP(C6H5)3BrCH3ONa, CH3OH / CHCl3第59页/共68页第五十九页，共69页。2. 雌酮激素(j s)的合成HHHHOOHOHHHO第60页/共68页第六十页，共69页。逆合成(hchng)分析：HHHHOOHOOOOHOOOOHOON+R3HOB