第四章导向基与合成的导向

1、第四章第四章 导向基与合成的导向导向基与合成的导向一、导向基（一、导向基（Direction group)例如：完成下列转变例如：完成下列转变BrBrBr-NH2 在此就是导向基。在此就是导向基。 在有机合成的过程中，为了使新进入的原子或在有机合成的过程中，为了使新进入的原子或基团进入原分子的某一定位置而预先引入的原基团进入原分子的某一定位置而预先引入的原子或基团称为子或基团称为导向基导向基。引入导向基能改变分子反应的活性中心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。以适应有机合成的需要。三、导向基的选择与作用三、导向基的选择与作用有机合成中常用的导向方法有三种：有机合成中常用

2、的导向方法有三种：活化导向活化导向、钝化导向、封闭特定位置导向、钝化导向、封闭特定位置导向。二、导向基应具备的条件二、导向基应具备的条件有利于合成的需要；有利于合成的需要；便于引入；便于引入；便于去掉。便于去掉。招之即来，挥之即去招之即来，挥之即去。4-1 活化导向活化导向导向的主要手段导向的主要手段 由于分子中引入导向基，分子的反应得到了活化，更有利由于分子中引入导向基，分子的反应得到了活化，更有利于反应进行；同时又起到了导向的作用，所以活化导向常是于反应进行；同时又起到了导向的作用，所以活化导向常是导向的主要手段。导向的主要手段。例例1：设计：设计4-苯基苯基-2-丁酮的合成路线。丁酮的合

3、成路线。分析：分析：若将目标分子看成若将目标分子看成- 苄基丙酮，则可拆开：苄基丙酮，则可拆开：合成：合成：O+BrPhOH-OPh 目标分子产率很低，原因是丙酮两边的甲基是等同目标分子产率很低，原因是丙酮两边的甲基是等同的，因而两边可以上两个苄基。的，因而两边可以上两个苄基。为提高产物的产率，就应设法使丙酮两边的甲基活性产生明为提高产物的产率，就应设法使丙酮两边的甲基活性产生明显的差别。这就需要在一端引入一个活化的导向基。即：显的差别。这就需要在一端引入一个活化的导向基。即：所以合成使用的原料是乙酰乙酸乙酯，而不是丙酮所以合成使用的原料是乙酰乙酸乙酯，而不是丙酮乙酯基（导向基）乙酯基（导向基

4、）活性活性 大大经验之一经验之一当在有机合成中需要当在有机合成中需要丙酮丙酮作原料时，为导向并活化，可改用作原料时，为导向并活化，可改用乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯。合成：合成：如何去掉导向基。如何去掉导向基。例例2：设计：设计-4-环己烯环己烯基丙酸的合成路线。基丙酸的合成路线。分析：分析：乙酸的乙酸的-H-H不够活泼，为使烷基化在不够活泼，为使烷基化在-碳上发生，需引入碳上发生，需引入导向基（乙酯基）使导向基（乙酯基）使-H活化，可用丙二酸二乙酯为原料。活化，可用丙二酸二乙酯为原料。 CO2HBr+H3C CO2HBrFGIOHFGICO2EtD_Adis+CO2EtCO2EtCO2Et合成：

5、合成：+CO2EtCO2EtLiAIH4OHPBr3BrH2C(COOEt)2NaOEtCO2EtCO2EtCO2H+ 2HOEt+ CO2稀NaOHH+, 经验之二经验之二凡需要凡需要环己烯环己烯或其衍生物作原料时，可或其衍生物作原料时，可拆开为拆开为双烯合成双烯合成的原料及其衍生物。的原料及其衍生物。经验之三经验之三凡拆开原料需要凡拆开原料需要乙酸乙酸时，为了导向并时，为了导向并活化，应改为活化，应改为丙二酸或其酯丙二酸或其酯。例例3：设计：设计3-叔丁基叔丁基-2-环戊烯酮的合成路线。环戊烯酮的合成路线。分析：分析：OdisOOdis1,4-O+OBr需导向需导向片呐酮片呐酮合成合成:O

6、2OHOHMg-Hg/苯苯质子性溶剂质子性溶剂O稀硫酸稀硫酸Br2/H+OBrCH3COCH2COOEtOONaOEtCOOEt例例4：设计：设计-(3,4-二甲基二甲基-3-环己烯环己烯)基丙烯酸的合成路线。基丙烯酸的合成路线。分析分析:CO2H123456需导向需导向FGIOHOHdis2OCHO+ CH3COOH合成合成:2OOHOHHg-Mg/苯H3O+AI2O3/360CH2(COOEt)2/C5H6NKnoevenagel)(CO2H经验之四经验之四以上两种单环化合物的合成中，以上两种单环化合物的合成中，片呐醇片呐醇的制备及其酸性条件下的制备及其酸性条件下的脱水、亲核重排为的脱水、

7、亲核重排为片呐酮片呐酮等，在有机合成中用途广泛。等，在有机合成中用途广泛。例例5 设计设计1，7- 二甲基二甲基-1，9，7，8-六氢萘六氢萘-2-酮的合成路线。酮的合成路线。分析：分析：1,5-disO+OOO1,5 -dis1,5 -dis+O需活化导向需活化导向OOOOCH2O+O需活化导向需活化导向合成合成:CO2EtONaOEtOOCO2EtO制法？制法？NaOHCH2O/OCO2EtOHHNaOEtCO2EtOOO经验之六经验之六 Michael加成加成反应，是合成反应，是合成六员环六员环及其衍生物的重及其衍生物的重要手段。要手段。经验之七经验之七无论在合成开链或环状化合物中，无论

8、在合成开链或环状化合物中，羟醛型缩合反应羟醛型缩合反应都都有着重要的用途，也是合成环状化合物的重要手段。有着重要的用途，也是合成环状化合物的重要手段。经验之五经验之五C=O基化合物的基化合物的-氢氢也可以用也可以用酯基活化酯基活化导向。导向。例例6：设计：设计3，5，5-三甲基三甲基-2，3-环氧环己酮的合成路线。环氧环己酮的合成路线。分析：分析：OO环氧羰基化合物，环氧羰基化合物，1，2-环氧结构有哪些环氧结构有哪些合成方法呢？合成方法呢？CCO1)HOCI2)OH-CCCCO2/Ag/CCCH3COOOHH2O2/HO-CCCOCH2O2,OsO4C古老方法，适合碱性条件古老方法，适合碱性

9、条件方法较新，适于中性方法较新，适于中性条件温和，适于酸性环境条件温和，适于酸性环境适用于适用于-不饱和羰基化合物不饱和羰基化合物催化剂较贵催化剂较贵通式：通式：CCOCC+ + 环氧化反应试剂环氧化反应试剂OOO+O活化导向活化导向2OOFGIOO合成：合成：经验之八经验之八遇到环状或开链的遇到环状或开链的环氧结构环氧结构，可拆开为，可拆开为烯健烯健。OOCH3CO3H?O例例7：设计：设计2-甲基甲基-6-烯丙基环己酮的合成路线。烯丙基环己酮的合成路线。分析：分析：O 这样的拆开是合理的，但再合起来时，有可能生成这样的拆开是合理的，但再合起来时，有可能生成和和两处被两处被取代的混合产物，为

10、了得到唯一产物取代的混合产物，为了得到唯一产物, 就需要活化导向。就需要活化导向。导向方法导向方法:可以通过制成烯胺活化导向。可以通过制成烯胺活化导向。 酯对酮的酰化作用规律甲酸酯优先酰化亚甲基酯对酮的酰化作用规律甲酸酯优先酰化亚甲基,其其它的酯优先酰化甲基它的酯优先酰化甲基,次甲基很难被酰化次甲基很难被酰化.因此因此,利用甲酸酯利用甲酸酯引入甲酰基活化导向。引入甲酰基活化导向。OBr+合成合成: :O+COHOMeNaOEtOHCHOBrNaOEtOCHOKOHOCOHHO-K+O-K+HCOOH浓重排HCOOOK+经验之九经验之九利用利用甲酸酯甲酸酯引入甲酰基，可使引入甲酰基，可使亚甲基活

11、化导向亚甲基活化导向，再以浓，再以浓碱处理除去甲酰基。碱处理除去甲酰基。例例8：设计：设计1-环戊基环戊基-3-苯基丙烷的合成路线。苯基丙烷的合成路线。分析：分析：1没有官能团，无法下手。没有官能团，无法下手。Ph23假设：假设：C1处原是处原是C=O。回忆几种除去它的方法。回忆几种除去它的方法。C2 之间之间C3有一个双健。有一个双健。PhPhOO+COHO+OBrBr需活化导向需活化导向合成：合成：CO2EtOBrBrCH3COCH2COOEt+2HNaPhOHO-/H2OH+OHO-, PhCHOPhH2/NiOTM?经验之十经验之十当遇到分子不便拆开时，设想在某个部位当遇到分子不便拆开

12、时，设想在某个部位加入适加入适当的官能团当的官能团，从而找到拆开的办法。，从而找到拆开的办法。例例9 9：设计：设计N-N-苄基苄基-1-1-苯基苯基-2-2-甲基丙胺的合成路线。甲基丙胺的合成路线。分析：分析：PhNHPhPhNHPhO若用伯胺与卤代烃，则反若用伯胺与卤代烃，则反应不易停留在仲胺。应不易停留在仲胺。NHPh2PhHONdisHO NH2+PhOdisPhH+ CI COFGICOHO合成：合成：COHOPCI5COCIPhH/AICI3PhOPhNHPhOPhOXHONH2PhHONLiAIH4PhNH2LiAIH4TM经验之十一经验之十一仲胺可拆解为伯胺与酰卤，仲胺可用氢化

13、锂铝还原酰胺而得；仲胺可拆解为伯胺与酰卤，仲胺可用氢化锂铝还原酰胺而得；烃基含有侧链之伯胺可由肟还原制得；烃基含有侧链之伯胺可由肟还原制得；伯胺还可由伯胺还可由CN或或NO2还原制备。还原制备。4- 钝化导向钝化导向 (Passive direction)例例1：设计对溴苯胺和邻溴苯胺的合成路线。：设计对溴苯胺和邻溴苯胺的合成路线。分析：分析：要使要使-NH2的邻位或对位只进入一个溴原子，就需要对的邻位或对位只进入一个溴原子，就需要对-NH2引引入一个钝化基团入一个钝化基团( 吸电子基吸电子基)，降低，降低-NH2的供电子效应。的供电子效应。钝化方法：胺基乙酰化。钝化方法：胺基乙酰化。BrBr

14、BrNH2H2OBr2+NH2合成：合成：NH2+(CH3CO)2ONHCOCH3H2ONHCOCH3+Br2BrNHCOCH3CCI4NHCOCH3BrH2O / H+TM例例2：设计：设计N-丙基苯胺的合成路线。丙基苯胺的合成路线。分析分析：HNNH2+Br这样拆开结果不好，因为反应产物的亲核性比反应物更强，这样拆开结果不好，因为反应产物的亲核性比反应物更强，容易发生多烷基化的反应容易发生多烷基化的反应HNNH2+ClOOLiAlH4HN合成：合成：4- 利用封闭特定位置导向利用封闭特定位置导向 利用利用“闭塞基闭塞基”（blocking group)，将反应分子中，将反应分子中无需反应无

15、需反应而却特别活泼有可能优先反应而却特别活泼有可能优先反应的位置占据住（亦称封闭住的位置占据住（亦称封闭住), 从从而使欲进入分子的基团进入不太活泼而确是需要进入的位置。而使欲进入分子的基团进入不太活泼而确是需要进入的位置。此种导向称为此种导向称为封闭特定位置导向封闭特定位置导向。封闭位置导向基很多，常用的有封闭位置导向基很多，常用的有三种三种：-SO3H和和-COOH 是吸是吸电子基团，电子基团，-C(CH3)3是供电子基团。是供电子基团。例例1 设计设计4-溴溴-1，3-苯二酚的合成路线。苯二酚的合成路线。OHOHBr分析：分析：间苯二酚可从煤焦油中获得，但由它直接溴化很难得到间苯二酚可从

16、煤焦油中获得，但由它直接溴化很难得到目标分子。因为羟基对芳环有很强的致活作用，而且，两个羟目标分子。因为羟基对芳环有很强的致活作用，而且，两个羟基互为间位，对其邻对位有相互曾强活化的作用基互为间位，对其邻对位有相互曾强活化的作用实验证明：实验证明：当苯环中有两个互居间位的羟基时，其邻、对位当苯环中有两个互居间位的羟基时，其邻、对位很容易引进羧基很容易引进羧基-碱催化下，通入碱催化下，通入CO2即可。而且，羧基也容即可。而且，羧基也容易去掉（水溶液中，回流易去掉（水溶液中，回流24小时即可）。小时即可）。合成：合成：例例2：试设计：试设计2，6-二氯苯酚的合成路线。二氯苯酚的合成路线。OHICIC分析：分析：在苯环上的亲电取代反应中，羟基是邻对位定位基，在苯环上的亲电取代反应中，羟基是邻