有机合成路线

1、 1 有机合成设计原理有机合成设计原理 2 反向合成法基本概念反向合成法基本概念 3 反向合成法切断技巧反向合成法切断技巧 4 几类重要化合物的合成路线设计几类重要化合物的合成路线设计 5 碳环切断与合成路线设计碳环切断与合成路线设计 有机合成设计 原料原料 新的有机物新的有机物 反应反应,方法和技术方法和技术 目标分子目标分子(tm)(tm) 单质、单质、 简单无机物、简单无机物、 简单有机物简单有机物 有机合成面临的挑战有机合成面临的挑战 特定的构型和构造的分 采用最恰当的方法制定出合理可行的合成路线 利用原料和中间体的合成 利用新反应 特定目标分子的合成 有机合成的三个出发点有机合成的三

2、个出发点: 1 有机合成设计原理有机合成设计原理 学习有机反应: 原料原料,中间体中间体,目标分子目标分子 tm 反合成法反合成法(retrosysthesis) 利用tm这仅有的信息,分析tm的结构,反向推出 tm所需的中间体,直到起始原料为止,从而设计 出合理路线的一种思维方法 目标分子 中间体 原料 目标分子目标分子的结构剖析剖析 (targic molecular) 考考 察察 tm 的的 结结 构构 特特 性性 分子大小分子大小-判明是否有对称性,减少反应步骤 官能团分析官能团分析 骨架的构造骨架的构造 -结构结构剖析的核心剖析的核心 立体化学特征立体化学特征 种类和性质 形成方法和

3、引入形成方法和引入 的先后次序的先后次序 敏感基团后引入 若敏 感基 团先 引入 官能团保护 等价基团 替代 开链骨架的分枝 或拐弯处 环的种类、大小、连接方式 2 反向合成法基本概念反向合成法基本概念 (1) 合成元 (合成子)与合成等效剂 (2) 切断、连接、重排 (3) 官能团的 转化(互变/添加/消除) (4) 反合成子 (5) 合成树 是有机合成反应中的基本单位,是 反合成分析中转化所得的结构单元 类型: 具有亲电性或能接受电子 具有亲核性或能给电子 自由基 中性分子 合成等效剂合成等效剂:与合成子相对应的 具有等同功效的稳定化合物 tm 合成子 systhon 合成等效剂合成等效剂

4、转化依据 grignard与 作用 diels-alden oh oh + c o c o cooc2h5 cooc2h5 o oh * * o oh偶姻反应 o o o o o o o o o (2)切断切断(dis)、连接、连接(con)、重排、重排(rearr) disconnection connection rearrangement cn cn + dis cho cho con c o nh n oh rearr (3)官能团的转化官能团的转化 官能团的互变互变 (functional group interconversion ) 官能团的添加添加functional grou

5、p addition 官能团的消除消除functional group removal o o h fg i oo fga 在不改变在不改变tm骨架的前提下骨架的前提下,变换官能团变换官能团 (种类种类/位置位置)以简化官能团以简化官能团 o oh o fgr 官能团转化的目的官能团转化的目的 tm 更易合成的前体化合物或 易 得的原料 为作dis,con,rearr等反合成分析所必须 添加导向基(活化基、钝化基、阻断基、保护基), 以提高化学选择性、区域选择性、立体选 择性 反合成分析反合成分析,就是通过 (4)反合成子反合成子(retron) 为区别合成子/合成中间体,引入反合成子概念 反

6、合成子反合成子: 反合成分析中进行某一转化 所必须的结构单元 转化所必须 的结构单元 转化将要得到的 结构单元 o diels-alden环加成反应 robinson成环反应 (5)合成树合成树 a(tm) b c d e c f gh i j k l m n o p q 前体的前体前体的前体 tm的前体 合成路线的构成 合合 成成 路路 线线 的的 筛筛 选选 合成路线长短合成路线长短 反应条件是否温和反应条件是否温和 产率高低产率高低 原料和试剂是否易得原料和试剂是否易得 分离程序是否简便分离程序是否简便 立体化学问题立体化学问题 (1) 优先考虑碳骨架的形成优先考虑碳骨架的形成 (2)

7、优先在杂原子处切断优先在杂原子处切断 (3) 添加辅助官能团后再切断添加辅助官能团后再切断 (4) 将将tm推到适当阶段再切断推到适当阶段再切断 (5) 利用分子的对称性利用分子的对称性 3 3 反向合成法切断技巧反向合成法切断技巧 (1)优先考虑碳骨架的形成优先考虑碳骨架的形成 设计合成路线基本过程设计合成路线基本过程 c-c键形成的位置 就在官能团所在的 或受影响的部位上. 要形成c-c键,前体分 子必须要有成键反应所 要求的官能团 oh cho cho 2 (2)优先在杂原子优先在杂原子(o,n,s)处切断处切断 o br ona + + o o br + - o o br oh hoo

8、c cooc2h5 cooc2h5 br + - dis fgi + fgi dis 合成：略合成：略 (3)添加辅助官能团后再切断添加辅助官能团后再切断 使用情况使用情况:直接切断有困难直接切断有困难,可先在某一部位添可先在某一部位添 加某种官能团加某种官能团 条件条件:辅助官能团辅助官能团易被除去易被除去 n h ph ph n h ph ph o ph o cl pho nh2ph + dis fga 分分 析析 例例 合成：略合成：略 (4)将将tm推到适当阶段再切断推到适当阶段再切断 o ohoh o fgidis 2 有些tm找不到直接切断的合理方法,可 fgi,rearr等回推到

9、替代tm后再进行切断 例例 分分 析析 合成：略合成：略 (5)利用分子的对称性利用分子的对称性 有些有些tm包含或隐含包含或隐含 oh mgcl ch 3cooc2 h 5 dis +2 分分 析析 合成：略合成：略 例例 4 几类重要化合物的合成几类重要化合物的合成 路线设计路线设计 (1)单官能团化合物 (2)双官能团化合物 (1)单官能团化合物单官能团化合物 例例 试设计试设计 的合成路线的合成路线 oh ph ph oh ph ph cooc2h5 phmgcl + 2 分析分析 合成：略合成：略 rnh2的合成路线 rnh2的合成较为独特的合成较为独特, 不同于类似的不同于类似的

10、其他化合物其他化合物. r-cn r-no2 rch2nh2 rcoci/rcho h 20/3o胺 r-xnh3rnh2+ (缺点缺点) nh 例例 试设计试设计 的合成路线的合成路线 合成：略合成：略 t m f gi o n h o f g a o c l nh 2 n n h 2 d is d is + + 分析分析 rcooh的合成路线 ph fgi cooh a b ch2(cooc2h5)2phch2ci br ph mgbr co2 ph oh ph h o mgx fgi ph br dis dis + + + ph c ooh 例例 合成：略合成：略 分析分析 (2) 双官

11、能团化合物双官能团化合物 1,2-双官能团化合物双官能团化合物 1,3-双官能团化合物双官能团化合物 1,5-双官能团化合物双官能团化合物 1,4-双官能团化合物双官能团化合物 1,6-双官能团化合物双官能团化合物 1,2-双官能团化合物 转化依据: a.通常由烯烃氧化 b.对称,tm利用两分子酮 的还原偶合直接得到. 偶合剂是mg-hg,ticl4 oh ph oh 例例 试设计试设计 的合成路线的合成路线 ph tm o ch2cl ph3p pph3 buli oso4 ph tm fgi dis o ch2cl + 分分 析析 合成合成 例例 试设计试设计 的合成路线的合成路线 o t

12、m dis rearr oh oh o 2 o ohoho h2so4 na-hg tici4 2 分分 析析 合成合成 a- 羟基酮 转化依据: a. b. tm利用双分子酯的偶姻反应(酮 醇缩合) 得到. tm o r c cna an + 水 合 fgi dis o oh hccna oh o + (ch2)n cooc2h5 cooc2h5 na oh2 oh (ch2)n o 二甲 苯 例例 试设计试设计 的合成路线的合成路线 o o tm fgi dis naccnao oh oh o fgi oh oh + 2 分分 析析 1,3-双官能团化合物 dis ry o r, o o

13、r oc 2h5 y o r, + y=h,or,r coy=cn 酰基化 试剂 ooh o fgi 例例 试设计试设计 的合成路线的合成路线 oh o t m dis o 2 tm ph o cooc2h5 cooc2h5 ph + cooc2h5 ph ph o 例例 试设计试设计 的合成路线的合成路线 1,5-双官能团化合物 o r1 r2 o 羰基化合物，羰基化合物， 具活性亚甲基结构具活性亚甲基结构 o r2 r1 o oo r1r2 - 例例 试设计试设计 的合成路线的合成路线 o cooch3 o cooch3 dis dis dis o o ome o h c h o + o

14、ch2(cooc2h5)2 + 分析分析 mannich碱 烯胺 o n h hcho h + n o o cooch3 cooch3 o cooh tm ch2(cooc2h5)2 + + o n h n o ome n o ome h + oh2 tm 合成1 合成合成2 1,4-双官能团化合物 o o o oh （亲核）亲电 卤代酮（酸，酯）卤代酮（酸，酯） 含h的醛酮 o o r1 r2 o r1 o r2 o r2 x 例例 试设计试设计 的合成路线的合成路线 o o oet 增加 活性 + - + o o oet o c n o o oet ch2 br tm - + o oet

15、o br c o oet o oet ch 2 tm o o oh oh o o o x + - x=cooet,cn + 二 例例 试设计试设计 的合成路线的合成路线 o c2h5 oh + ch2(cooc2h5)2 o c2h5 oh o 1,6-双官能团化合物 + o o r hcon r dis r 1,6- r oh fgi o rmgx + diels-alder + tm o oh dis o o hfgi 1.6con fgi oh o dis fgi 分析分析 例例 试设计试设计 的合成路线的合成路线 o + o o 1.6con dis oh oh o 分析分析 例例 试

16、设计试设计 的合成路线的合成路线 o o ch3 ch3 5 碳环切断与合成路线设计碳环切断与合成路线设计 三元环三元环(插入反应插入反应) 四元环四元环 五元环五元环 六元环六元环 中环和大环中环和大环 活性亚甲基两次烷基化活性亚甲基两次烷基化 电环化电环化2+2环加成环加成 分子内羟醛缩合分子内羟醛缩合 酮酯缩合酮酯缩合 diels-arden robinson frider-crafts 三元环 分子内烷基化分子内烷基化 rcoooh o ch2i2 cu-zn 例例 试设计试设计 的合成路线的合成路线 o oo cl cooet n2ch-cooet dis fgi dis + 分析分析 四元环 cooh 例例 试设计试设计 的合成路线的合成路线 五元环 例例 试设计试设计 的合成路线的合成路线 o + 1，4二官能团化合物 - tm o oh o h o o