有机化学逆合成分析共141页PPT资料

•前言•有机化合物种类繁多，要有效的进行多步的、复杂的有机合成，必须有一个正确的、合理的方法。•最有实际应用价值的方法是切断法与反向合成法•该方法是诺贝尔奖获得者E.J.Corey于1967年首次提出的第一节、切断法与反向合成法•一、基本概念•反向合成法:从需要合成的目标分子出发，按着有机反应的原理和一定的逻辑推导原则，推导出目标分子的前体，再推导出前体的前体，直至起始原料（又称逆推法）。目标分子中间体--------起始原料•目标分子：(TargetMolecule,简称TM）待合成的分子。逆推过程中用的符号，表示可由后者得到。合成过程中用的符号，表示可以转化为目标分子中间体--------起始原料•官能团转换:（FGI）•逆推过程中，有时需要官能团相互转化，用FGI(functiongroupinterconversion)来表示•二、切断应遵循的原则1.应有合理的切断依据。即，切断必须有连接成键的有机化学反应为依据。2.遵循最大程度简化原则。如，在分子的中央处切断、在支链处切断、利用分子的对称性切断等。3.切断有几种可能时，应选择合成步骤少、产率高、原料易得的方案切断。•切断应遵循以下原则：•4.有官能团时，在官能图附近切断。•5.有碳-杂键时，一般在碳-杂键处切断。•6、逆推过程中适当的运用FGI策略。•举例1：对化合物进行逆合成分析CH3OCH3CONO2分析:CH3OCH3CONO2ababH3COCH3NO2ClOC+H3COCH3NO2+COCl硝基苯很难发生付-克酰化反应，b路线不可行。a是合理的合成路线。按a路线继续推导：H3COCH3H3COH+ICH3O2NCOClO2NCOOHO2NCH3(或Me2SO4)举例2：对化合物进行逆合成分析分析：Met-BuO2NNO2OMeMet-BuO2NNO2OMeC-N硝化Met-BuOMeacb中间体ⅠMet-BuOMe付-克烷基化MeOMe+(CH3)3-CCl举例3：逆合成分析：分析：MeOMeMeOMeMet-BuOMeMe2SO4OH-t-BuClAlCl3HNO3TM合成：C6H5CH2COCHC6H5COOEtC6H5CH2COCHC6H5COOEtC6H5CH2COCH2C6H5+EtOCOEtOabC6H5CH2CO2Et+C6H5CH2CO2Etｂ路线用了对称性简化原则，显然更合理。例4合成下列化合物分析：OOHC6H5COC6H5OOHC6H5OC6H5abO+C6H5COCC6H5OOCOC6H5+CC6H5Oａ路线得到的两个化合物，环己酮是一简单易得的原料，二苯乙二酮可由下面逆推从苯甲醛出发得到，故a路线可取逆合成分析：合成：C6H5HCOHCC6H5O2C6H5CHOCNC6H5COCC6H5OHNO3环己酮碱ＴＭC6H5COC6H5COC6H5CHOHC6H5CO氧化FGICN-2C6H5CHO第二节1,2-二官能团化合物•主要讨论醇类及羰基化合物•一、醇类化合物•方法之一：OH2OHXROHR2NHCH2OHCH2OHCH2XCH2OHCH2ORCH2OHCH2NR2CH2OH从环氧乙烷出发例1分析化合物的合成路线CH3CHCHCH2OCH2CH(OH)CH3CH3CHCHCH2OCH2CHCH3OHCH3CHCHCH2OH+OCH3CHCHCH2OHCH3CHCHCHOCH3CHCHCHOCH3CHO+CH3CHO选择性还原缩合分析：合成：CH3CHO+CH3CHOOHCH3CHCHCHOLiAH4CH3CHCHCH2OHOCH3CHCHCH2OCH2CHCH3OH•方法之二：•方法之三：•举例：分析下列化合物的合成路线CHCHCHCHOHOHphphphphCCOHOH•分析：•合成：phphphphCCOHOHphphCOphphCOphphphphCCOHOHphphCOphphCOMg/Hg二、羰基化合物•主要讨论：α-羟基酸α-羟基酮（一）α-羟基酸的拆开α-羟基酸的合成反应：CO+HCNCOHCNCOHCO2H•例１试设计以下化合物的合成路线•分析：PhOHCOOHCH3PhOHCOOHPhOHCNPhO+HCN合成：例２试设计以下化合物的合成路线PhOHCOOHPhO+HCNOHPhOHCNH3OOHCOOHCOOH分析：OHCO2HCO2HOHCO2HCNHCN+CO2HCHOCO2H+HCO2C2H5Br+CH3CO2H•合成：CH2(CO2C2H5)2(1)C2H5O-(2)Br(3)水解、脱羧CO2HC2H5O-HCO2C2H5CO2HCHO(1)HCN(2)H+/H20OHCO2HCO2H•例３试设计以下化合物的合成路线•分析：PhPhOHOHOHPhPhOHOHOHPhMgBr+OHOHC2H5O2COHOHCOHC+HCHO•合成：CHOHCHOK2CO3OHCOH(1)HCN(2)OH/H2O-OHHOHO2CO干HClOO++H3OPhPhOHOHOH(3)H3OC2H5OH/HOHHOEtO2CEtO2CPhMgBr•例４试设计以下化合物的合成路线•分析：OOCOOHOOCO2HCO2HHOCO2HCO2HHOCNCO2HOCH3CO2H+OO2•合成：O2H+OCH2(CO2C2H5)2C2H5O-水解脱羧CO2HOHCNCO2HHOCNNaOH,H2O(1)(2)H+OOCO2H•例５试设计以下化合物的合成路线•分析：OOHOOOHOCO2HOHOHOHCHOCH2O+CHO+HCN•合成：•例6试设计以下化合物的合成路线CHOCH2OK2CO3OHCHOHCNCNOHOHHClOOHOOOOH•分析：OOHOOCHO+OOHHOHHH+O•合成：HCCH1.Na/NH3(l)2.OHCCOHHgSO4/H2SO4OHOOCHOOOOHH2O（二）α-羟基酮的拆开方法一：•例1试设计以下化合物的合成路线•分析：•合成：OOHOHHO+HHOHOHCCH1.Na/NH3(l)2.CH3COCH3OHHH2O,H2SO4HgSO4OHO•例2试设计以下化合物的合成路线•分析：•合成：OOOOOHOHOHOHO+HH+OOHCCH1.NaNH22.COCCCCOHOHHgSO4/H2SO4H2OCCH2CCOHOHOH+OO例4试设计以下化合物的合成路线分析：OCOOHOCO2HHCO2HHBr+CH3CO2H合成：CH2(CO2C2H5)2EtONaBrCH2CCHHCCCH2CH(CO2C2H5)21.OH/H2O2.H+,HCCCH2CH2CO2HHgSO4H2SO4/H2OOCOOH第三节1,3-双官能团化合物主要讨论内容：一、β-羟基羰基化合物二、α,β-不饱和羰基化合物三、1,3-二羰基化合物一、β-羟基羰基化合物合成β-羟基羰基化合物最常用的反应：1.羟醛缩和反应2.瑞弗尔马斯基（Reformatsky）反应羟醛缩合CH3CHO+CH3CHOOHCH3CHCH2CHOOHβ-羟基羰基化合物的逆合成分析方法：•举例：•1、试设计以下化合物的合成路线OHCHOαβCOCHO+OHO分析：OOHO2合成：O2碱OOH例2合成下列化合物分析：HOOOPhPhOPhOPhOHαβO+PhPhOO•合成：OPhOPhOHPhPhOO+O碱2Ph-CHOKCNPhCCPhOHOHNO3PhCCPhOO•例3合成下列化合物•分析：OHNO2αβHOOHNO2+O2N•合成：HOOHNO2NO2+C2H5OHNaOH2、Reformatsky反应醛或酮、-溴(卤)代酸酯、锌在惰性溶剂中反应，得到-羟基酸酯。CO+XCH2COOC2H5C6H6orEt2OZnCOZnXCH2COOC2H5H2O,H+COHCH2COOC2H5H+CCHCOOC2H5-H2OH+OH-COHCH2COOH△H2O△CCHCOOH说明:①反应需在惰性溶剂中进行；②不能用格氏试剂BrMgCH2CO2Et代替BrZnCH2CO2Et；反应的应用①-羟基酸酯;②-羟基酸等OHOCH2COOC2H5+BrCH2COOC2H5(1)Zn/苯(2)H2OCOHPh+OBrOC2H5OC2H5OPhHOOC2H5OPh(1)Zn/苯(2)H2OH+,△二、α,β-不饱和羰基化合物的拆开•本节主要讨论问题：（一）合成α,β-不饱和醛或酮的反应（二）α,β—不饱和羰基化合物的拆开通式（三）逆合成分析举例（一）合成α,β-不饱和醛或酮的反应1、克莱森-施密特（Claison-Schmidt）反应定义：芳醛和含有两个α-氢原子的脂族醛或酮在浓碱（NaOH,KOH）的作用下，发生缩合反应，形成α,β-不饱和醛或酮的反应例如：C6H5CHOCH3COCH3+10%NaOH78%C6H5CH=CHCOCH3+H2OC6H5CHOO+KOH,H2O回流OCC6H5H说明：1.应用：制备α,β-不饱和酮特别有价值。制备α,β-不饱和醛时产率低于制备不饱和酮。原因是生成付产物：1)脂肪醛生成自缩合产物2)如碱过浓，α,β-不饱和醛由于含有活泼的γ-H缩合会继续进行下去，最终导致聚合物的生成。2CH3CHOCH3CHCHCHO(2)聚合物CH3CHCHCHOCH3CHO+CH3CH=CHCH=CHCHOCH3(CH=CH)nCHO聚合物2.芳醛与CH3COCH2R的克莱森-施密特反应优先生成在甲基上缩合的产物，例如：CH3COCH2CH3+NaOH,H2OC6H5CH=CHCOCH2CH3C6H5CHO99%C6H5CH2COCH3+KOH,H2OC6H5CH=CHCOCH2C6H5C6H5CHO48%2、科诺瓦诺格（Knoevenagel）反应•通式：•特点：•催化剂为弱碱。避免使用强碱时脂肪醛发生自缩合反应。一般用有机胺作催化剂。RCHO+H2C弱碱XYRCH=CHXYX,Y=COOH,COOR,NO2,CNRCHO,ArCHO等•讨论：（1）丙二酸参与的Knoevenagel反应说明：醛与丙二酸在含有微量哌啶的吡啶溶液中缩合，能提高效率。CH3CHO+CH2(CO2H)2吡啶微量哌啶CH3CH=CHCOOH+CO2+H2OCHOOCH3H3CO+CH2(COOH)2吡啶CH=CHCOOHOCH3H3CO+CO2+H2O（2）丙二酸酯参与Knoevenagel的反应A.芳香醛和丙二酸酯反应:B.脂肪醛和丙二酸酯反应则生成混合产物:C6H5CHO+CH2(COOC2H5)2哌啶C6H5CH=C(COOC2H5)2CH3CHO+CH2(COOC2H5)2哌啶CH3—CH=C(COOC2H5)2CH2(COOC2H5)2哌啶迈克尔反应CHH3CCH(COOC2H5)2CH(COOC2H5)2•C制备各种肉桂酸酯（3）氰乙酸参与的Knoevenagel的反应+CHOCH2COOHCOOC2H50C+H2OCO2NO2哌啶在吡啶溶液中1006小时CHCHNO2COOC2H5+86.5%+CH2CNCCHRCNCOOHCOOH碱RCHO(-H2O)RCHCHCN+CO2•例1.芳醛与氰乙酸酯•例2.脂肪醛和氰乙酸酯生成混合产物CHOAr+H2CCNCOOC2H5碱CCHCNCOOC2H5Ar+H2OCHOR+H2CCNCOOC2H5碱CCHCNCOOC2H5R+CHCH(CN)COOC2H5CH(CN)COOC2H5R迈克尔加成缩合产物•例3酮与氰乙酸间发生的缩合反应•例4其他活泼亚甲基的化合物参与的反应O+CH2CNCOOH弱碱CNCOOHCH3COOCH3CHOH3C—C—CH2—C—OCH2CH3OONHH3COOCH3CHCCOCH3COOC2H5+•总结：•Knoevenagel缩合反应是醛或酮与活泼亚甲基化合物在弱碱作用下缩合成α,β-不饱和化合物的反应。C6H5CHO+CH3CO2C2H5Na/ROHC6H5CH=CHCO2C2H5•3、克莱森缩合（制备α,β-不饱和酯）•定义：没有α-氢的醛与有α-氢的酯缩合，生成