北京大学有机化学课件有机合成

第二十章有机合成exit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产物的合成本章提纲第一节合成的目的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原料越便宜越好。一合成的目的：二合成的要求：三有机合成的主要手段1官能团的引入;2官能团的转换；3碳架的建造；（1）碳链的增长；（2）碳链的缩短；（3）碳架的重组；（4）环的闭合和打开。（1）碳链增长的方法*1金属有机化合物与卤代烷的偶联反应；*2金属有机化合物与羰基，氰基的加成反应；*3金属有机化合物与环氧化合物的开环反应；*4各类缩合反应；*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酮的双分子还原；*7酯的双分子还原；*8环加成反应；*9烯烃的羰基化反应。*4各类缩合反应重要的缩合反应包括：醇醛缩合；Claisen缩合反应；酯缩合反应（Claisen-Schmidt缩合）；Mannich反应；Knoevenagel反应；Darzens反应；Reformatsky反应；Benzoin缩合反应；Perkin反应；Wittig反应；Michael加成反应；Robinson缩环反应（2）碳链缩短的方法*1一元羧酸的脱羧反应；*2二元羧酸的脱羧脱水反应；*3烯，炔，酮，芳烃侧链，-二醇和-羟基醛或酮的氧化断裂反应；*4甲基酮的卤仿反应；*5酰胺的Hofmann降解反应；*6Curtius重排反应；*7Schmidt重排反应；*8环加成的逆反应；*9-二羰基化合物的酮式分解和酸式分解；*10酯缩合的逆反应；*11酯的热裂；*12黄原酸酯的热裂；*13四级铵盐的热裂(Hofmann消除)；*14氧化胺的Cope消除反应。（3）碳架的重组；碳架重组的反应是各种重排反应，包括：*1Wegner-Meerwein重排；*2频哪醇(Pinacol)重排；*3异丙苯氧化重排；*4Bechmann重排；*5Favosky重排；*6Baeyer-Villiger氧化重排；*7Hofmann重排;*8联苯胺重排;*9Benzilicacid重排;*10Claisen重排;*11Fries重排;*12Cope重排。（4）环的闭合和打开环的闭合：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）分子内羟醛缩合反应；2）酮醇缩合反应。环的打开与切断碳链的手段类似。四逆合成原理逆合成原理是以合成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（合成子），直至前体分子为最易得的原料为止，这是完成合成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制定合成路线切断：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。常用术语例一：用三个或三个碳以下的有机原料和适当的无机试剂合成：第二节有机化合物的合成逆合成分析：CHCCH2CH3CH3H3CCHCH3CHCCH2CH3CH3H3CCHCH3CCH3CH3CH2CH2H3CCHOHCH3CCH3CH3OCH2CH2MgBrCHH3CCH3CH2CH2BrCHH3CCH3CH2CH2OHCHH3CCH3+(CH3)2CHBrO+合成路线：CHCCH2CH3CH3H3CCHCH3CCH3CH3CH2CH2H3CCHOHCH3CH2CH2BrCHH3CCH3CH2CH2OHCHH3CCH3(CH3)2CHBrOMgH2OPBr3CH2Cl2MgCH3COCH3H2OH+无水醚无水醚例二：用四个或四个碳以下的有机原料和适当的无机试剂合成：逆合成分析：CCH(CH3)2CH2CHH3CCH3OCCH(CH3)2CH2CHH3CCH3OCHCH(CH3)2CH2CHH3CCH3OHCH2MgBrCHH3CCH3CH2BrCHH3CCH3CH2OHCHH3CCH3(CH3)2CHCHO+合成路线：PBr3CH2Cl2CCH(CH3)2CH2CHH3CCH3OCHCH(CH3)3CH2CHH3CCH3OHCH2BrCHH3CCH3CH2OHCHH3CCH3Mg(CH3)2CHCHOH2OCrO3/Py无水醚BrBrBr例三：用苯和适当的无机试剂合成：逆合成分析：BrBrBrBrBrBrNH2NH2NO2合成路线：BrBrBrBrBrBrNH2NH2NO2HNO3H2FeBr2NaNO2H2SO4H3PO2H2O浓H2SO4浓例四：用苯和二个或二个碳以下的有机原料和无机试剂合成：逆合成分析：NOH+Cl-NOH++NOOHCHO+HN(CH3)2CH3COClNOH+Cl-合成路线：HCl/HCHOCH2ClNOHNOOHCHOHN(CH3)2CH3COClAlCl3NaBH4BnClNOH+Cl-ZnCl2例五：用三个或三个碳以下的有机原料和适当的无机试剂合成：逆合成分析：CH3CH2CH2CH2CH3HHCH3CH2CH2BrCH3CH2CH2CH2CH3HHCH2CH2CH3CH3CH2CH3CH2CHBrCHBrCH2CH2CH3orCH2CH3+CH3CH2Br+合成路线：HCCHCH3CH2BrCH3CH2HNaNH2NH3(l)CH3CH2CH2BrCH3CH2CH2CH2CH3NaNH3(l)CH3CH2HHCH2CH2CH3NaNH2NH3(l)例六：用环己醇作原料合成以下化合物：逆合成分析：OHOMgBrOBr+OHOOH合成路线：CrO3/pyCH2Cl2ONBSCCl4,AIBNBrMg/I2OH2OOHH+OOHH+CH3COOOHNa2CO3CH3IOHLDACH3IO无水醚无水醚例七用不超过二个碳的简单有机原料或苯合成下列化合物：逆合成分析：OOOHOOHO+OHCH3CH2BrO+合成路线：OOHOClOAlCl3H2/PtH+C6H5COOHNa2CO3OHOCH3CH2BrOMgOHKMnO4HO-,H2OH+SOCl2ClO无水醚例八用不超过四个碳的简单有机原料合成下列化合物：逆合成分析：OOOOOHOOHBr++合成路线:OHOOHBrNaNH2NH3LindlarCat.H2OsO4Et2OH2OTsOHOO例九用环己烯和二个碳的简单有机原料合成下列化合物：逆合成分析：OCH3OOCH3OCH3OOCH3CHOOOHOOH合成路线:OCH3OCH3思考题:如何制备下列化合物:CHOOOHOOHB2H6H2O2,HO-CrO3/PyCH2Cl2CH3CH2MgBrH+O3Zn/H2OCH3OHTsOHOCH3OOCH32H2O1例十用苯和四个碳以下的简单有机原料合成下列化合物：CH2OH逆合成分析：CH2OHBrOHOOCOOH合成路线:COOHBrOHOOCOClAlCl3Zn/HgHClCH3CH2COClAlCl3NaBH4PBr3MganhydrousetherCO2HClCH3CH2OHLiAlH4CH2OHH+例十一用苯，苯甲酸和五个碳以下的简单有机原料合成：PhOPhO逆合成分析：PhOPhOPhOHCHOPhCH2CH2MgBrCH2OHBr+CH2OPhCH2CH2BrPhCH2CH2OHPhMgBrO++合成路线:Br2BrMganhydrousetherOH+PhOHCHOCH2OHBrHCHOPhCH2CH2BrPhCH2CH2OHPBr3MganhydrousetherH+MganhydrousetherH+CrO3HClCHOPhCOClPhOCOPhPhCOOHSOCl2PhCOCl例十二用苯,三个或三个碳以下的有机原料和适当的无机试剂合成：BrBrOCH3H3CO逆合成分析：OCH3H3COBrBrOHHOBrBrNH2H2NBrBrBrNHNHBrBrNO2Br合成路线：NH2H2NBrBrBrNHNHBrBr2FeCl3H2SO4BrHO3SH2SO4HNO3BrNO2HO3SBrNO2ZnNaOHH+NaNO2HClH+H2OOHHOBrBrOCH3H3COBrBrCH3IK2CO3BrH3O+例十三用不超过四个碳的简单有机原料合成下列化合物：OONH2OH逆合成分析：OOOOOOOOOOOOOONH2OH合成路线：OOOOOO+Br2OOOBrBrBaseOOOhvOOONH3H+OOOHNH2例十四用不超过四个碳的简单有机原料和苯合成消毒剂：OONPhCl+逆合成分析：OONPhCl+OONHOONHONONHBrON+PhCH2ClO合成路线：OPhCH2ClONHHOONHON中性碱HOONHCHOHCl,ZnCl2CH2ClHClCH3OHHClSOCl2ClONHClK2CO3,CH3COCH3OHOONOONPhCl+浓例十五用不超过二个碳的简单有机原料或苯合成下列化合物：HHOOHCH3O逆合成分析：HHOOCH3OHHCH3OOOHCH3OOHHCH3OOHHCH3OOHCH3OOClOCH3ClClOOEtOO+++合成路线：HMeOOHMeOOClOMeHOClOOOHOHOOBaseOOEtOOCHClPCl5AlCl3AlCl3HNaHMeOOHLindlarcatalystHMeOOHHMeOOOHHOOMeOHEtOH/H+例十六用D-(+)-甘油醛合成D-(-)-来苏糖：CHOCH2OHOHCH2OHOHHOHOCHOCHOCH2OHOHCH2OHOHHOHOCHOCH2OHOHHOHOCNCOOHCH2OHOHHOCH2OHOHHOHOCOOHCH2OHOHHOCN逆合成分析：CHOCH2OHOHCH2OHOHHOHOCHOHCNCH2OHOHOHCNCH2OHOHCNHO分离CH2OHOHCNHOH+/H2OCH2OHOHHOCOOHCH2OHOHOCO-H2ONa/HgpH=3-5H2OCH2OHOHHOCHOHCN分离CH2OHOHHOHOCNH+/H2O-H2ONa/HgpH=3-5H2O合成路线：例十七用不超过五个碳的简单有机原料合成下列化合物：OOOHOOOHHOOOHOHCNOHOHCHOOHCHOHCHOCH2OHBr逆合成分析：OOOHHOOOHOHCNOHOHCHOOHCHOCH2OHBrMgHCHOH2OCrO3PyHCHO-OHHCNH+合成路线：例十八用不超过五个碳的简单有机原料合成下列化合物：HHOOOOHHOOOOHHCH3H3CH5C2OOOOC2H5OOOHHOOOOOOHOHO逆合成分析：HHOOOOHHCH3H3CH5C2OOOOC2H5OOOHHOOOOOOHOHOMgPhHH2OAl2O3H5C2OHHHOC2H5H5C2OOOKMnO4H5C2ONaH5C2OH合成路线：第三节天然产物的合成1.角鲨烯的合成逆合成分析：OOHHOOHOOH(CH3)3SiOOSi(CH3)3OOOOOOOHHOOHCCHOHOOCCOOHHOOCCOOHOOSi(CH3)3O(CH3)3SiOOOOOOHHOOHCCHOMgBr逆合成分析：全合成路线：HOOCCOOHOOSi(CH3)3O(CH3)3SiOOOOOOHHOOHCCHOMgBrH2OCH3COOHLDATMSClH2OH2OLDATMSCl