北京大学有机化学课件20有机合成高教课堂

1、exit1教育教学第一节第一节 合成的目的和要求合成的目的和要求第二节第二节 有机化合物的合成有机化合物的合成第三节第三节 天然产物的合成天然产物的合成本章提纲本章提纲2教育教学第一节第一节 合成的目的和要求合成的目的和要求 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学键，从而使分子发生转变或将几个小分子连接起来。接起来。 1 合成的步骤越少越好；合成的步骤越少越好； 2 每步的产率越高越好；每步的产率越高越好； 3 原料越便宜越好。原料越便宜越

2、好。一一 合成的目的：合成的目的：二二 合成的要求：合成的要求：3教育教学三三 有机合成的主要手段有机合成的主要手段1 官能团的引入官能团的引入;2 官能团的转换；官能团的转换；3 碳架的建造；碳架的建造； （1） 碳链的增长；碳链的增长； （2） 碳链的缩短；碳链的缩短； （3） 碳架的重组；碳架的重组； （4）环的闭合和打开。）环的闭合和打开。4教育教学（1） 碳链增长的方法碳链增长的方法* *1 1 金属有机化合物与卤代烷的偶联反应；金属有机化合物与卤代烷的偶联反应；* *2 2 金属有机化合物与羰基，氰基的加成反应；金属有机化合物与羰基，氰基的加成反应；* *3 3 金属有机化合物与环

3、氧化合物的开环反应；金属有机化合物与环氧化合物的开环反应；* *4 4 各类缩合反应；各类缩合反应；* *5 5 炔烃，芳环，酮，酯，炔烃，芳环，酮，酯， - -二羰基化合物和二羰基化合物和 - -羰基羰基 腈的烷基化和酰基化反应；腈的烷基化和酰基化反应；* *6 6 酮的双分子还原；酮的双分子还原；* *7 7 酯的双分子还原；酯的双分子还原；* *8 8 环加成反应；环加成反应；* *9 9 烯烃的羰基化反应。烯烃的羰基化反应。5教育教学* *4 4 各类缩合反应各类缩合反应重要的缩合反应包括：重要的缩合反应包括：醇醛缩合；醇醛缩合；claisen 缩合反应；缩合反应；酯缩合反应（酯缩合反

4、应（claisen-schmidt 缩合）；缩合）；mannich 反应；反应；knoevenagel 反应；反应；darzens 反应；反应；reformatsky 反应；反应；benzoin 缩合反应；缩合反应；perkin 反应；反应；wittig 反应；反应；michael 加成反应；加成反应；robinson 缩环反应缩环反应6教育教学（2） 碳链缩短的方法碳链缩短的方法 * *1 1 一元羧酸的脱羧反应；一元羧酸的脱羧反应； * *2 2 二元羧酸的脱羧脱水反应；二元羧酸的脱羧脱水反应； * *3 3 烯，炔，酮，芳烃侧链，烯，炔，酮，芳烃侧链， - -二醇和二醇和 - -羟基醛或

5、酮羟基醛或酮 的氧化断裂反应；的氧化断裂反应； * *4 4 甲基酮的卤仿反应；甲基酮的卤仿反应； * *5 5 酰胺的酰胺的 hofmann hofmann 降解反应；降解反应； * *6 curtius 6 curtius 重排反应；重排反应； * *7 schmidt 7 schmidt 重排反应；重排反应； * *8 8 环加成的逆反应；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；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；酯缩合的逆反应；* *11 11 酯的热裂；酯的热裂；* *12 12 黄原酸酯的热裂；黄原酸酯的热裂；* *1

6、3 13 四级铵盐的热裂四级铵盐的热裂 (hofmann (hofmann 消除消除) ) ；* *14 14 氧化胺的氧化胺的 cope cope 消除反应。消除反应。7教育教学（3） 碳架的重组；碳架的重组；碳架重组的反应是各种重排反应，包括：碳架重组的反应是各种重排反应，包括： *1 wegner-meerwein 重排；重排； *2 频哪醇频哪醇 (pinacol) 重排；重排； *3 异丙苯氧化重排；异丙苯氧化重排； *4 bechmann 重排；重排； *5 favosky 重排；重排； *6 baeyer-villiger 氧化重排；氧化重排； *7 hofmann 重排重排;

7、*8 联苯胺重排联苯胺重排; *9 benzilic acid重排重排;*10 claisen 重排重排;*11 fries 重排重排;*12 cope 重排。重排。8教育教学（4）环的闭合和打开）环的闭合和打开环的闭合：环的闭合：三元环：三元环： 1）丙二酸酯与）丙二酸酯与1,2-二卤代烷的烷基化反应；二卤代烷的烷基化反应； 2）烯烃和卡宾的反应；）烯烃和卡宾的反应；四元环：四元环： 1）丙二酸酯与）丙二酸酯与1,3-二卤代烷的烷基化反应；二卤代烷的烷基化反应； 2）烯烃光二聚的反应；）烯烃光二聚的反应；五元环：五元环： 1）狄克曼关环反应；）狄克曼关环反应； 2）1,3-偶极环加成反应；偶

8、极环加成反应； 3）丙二酸酯与）丙二酸酯与1,4-二卤代烷的烷基化反应；二卤代烷的烷基化反应；六元环：六元环： 1） diels-alder 反应；反应； 2） 苯环的还原苯环的还原 反应；反应； 3） 酯的烷基化反应；酯的烷基化反应；更大的环系：更大的环系：1）分子内羟醛缩合反应；）分子内羟醛缩合反应； 2）酮醇缩合反应。）酮醇缩合反应。环的打开与切断碳链的手段类似。环的打开与切断碳链的手段类似。9教育教学四四 逆合成原理逆合成原理 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出发

9、；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。完成合成设计的一条有效途径。逆合成分析过程包括：逆合成分析过程包括：1 识别目标分子：识别目标分子：2 对目标分子进行逆向分析；对目标分子进行逆向分析；3 制定合成路线制定合成路线10教育教学切断：一种分析法，这种方法是将分子中的一个键切断使切断：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；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，以使切官能团互换：

10、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；通常用断成为可能的一种方法；通常用fgi表示。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；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；离子；目标分子：最终要合成的分子；通常用目标分子：最终要合成的分子；通常用tm表示。表示。常用术语常用术语11教育教学例一：用三个或三个碳以下的有机原料和适当的无机试剂合成：例一：用三个或三个碳以下的有机原料和适当的

11、无机试剂合成：第二节第二节 有机化合物的合成有机化合物的合成逆合成分析：逆合成分析：chcch2ch3ch3h3cchch3chcch2ch3ch3h3cchch3cch3ch3ch2ch2h3cchohch3cch3ch3och2ch2mgbrchh3cch3ch2ch2brchh3cch3ch2ch2ohchh3cch3+(ch3)2chbro+12教育教学合成路线：合成路线：chcch2ch3ch3h3cchch3cch3ch3ch2ch2h3cchohch3ch2ch2brchh3cch3ch2ch2ohchh3cch3(ch3)2chbromgh2opbr3ch2cl2mgch3co

12、ch3h2oh+无水醚无水醚无水醚无水醚13教育教学例二：用四个或四个碳以下的有机原料和适当的无机试剂合成：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：逆合成分析：cch(ch3)2ch2chh3cch3occh(ch3)2ch2chh3cch3ochch(ch3)2ch2chh3cch3ohch2mgbrchh3cch3ch2brchh3cch3ch2ohchh3cch3(ch3)2chcho+14教育教学合成路线：合成路线：pbr3ch2cl2cch(ch3)2ch2chh3cch3och ch(ch3)3ch2chh3cch3ohch2brchh3cch3ch2o

13、hchh3cch3mg(ch3)2chchoh2ocro3/py无水醚无水醚15教育教学brbrbr例三：用苯和适当的无机试剂合成：例三：用苯和适当的无机试剂合成：逆合成分析：逆合成分析：brbrbrbrbrbrnh2nh2no216教育教学合成路线：合成路线：brbrbrbrbrbrnh2nh2no2hno3h2febr2nano2h2so4h3po2h2o浓浓h2so4浓浓17教育教学例四：用苯和二个或二个碳以下的有机原料和无机试剂合成：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：逆合成分析：noh+cl-noh+noohcho + hn(ch3)2ch3coclno

14、h+cl-18教育教学合成路线：合成路线：hcl/hchoch2clnohnoohcho hn(ch3)2ch3coclalcl3nabh4bnclnoh+cl-zncl219教育教学例五：用三个或三个碳以下的有机原料和适当的无机试剂合成：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：逆合成分析：ch3ch2ch2ch2ch3hhch3ch2ch2brch3ch2ch2ch2ch3hhch2ch2ch3ch3ch2ch3ch2chbrchbrch2ch2ch3orch2ch3+ch3ch2br+20教育教学合成路线：合成路线：hcchch3ch2brch3ch2hnanh

15、2nh3(l)ch3ch2ch2brch3ch2ch2ch2ch3nanh3(l)ch3ch2hhch2ch2ch3nanh2nh3(l)21教育教学例六：用环己醇作原料合成以下化合物：例六：用环己醇作原料合成以下化合物：逆合成分析：逆合成分析：ohomgbrobr+ohooh22教育教学合成路线：合成路线：cro3/pych2cl2onbsccl4, aibnbrmg/i2oh2oohh+oohh+ch3cooohna2co3ch3iohldach3io无水醚无水醚无水醚无水醚23教育教学例七例七 用不超过二个碳的简单有机原料或苯合成下列化合物：用不超过二个碳的简单有机原料或苯合成下列化合物

16、：逆合成分析：逆合成分析：ooohooho+ohch3ch2bro+24教育教学合成路线：合成路线：oohocloalcl3h2/pth+c6h5coohna2co3ohoch3ch2bromgohkmno4ho-, h2oh+socl2clo无水醚无水醚25教育教学例八例八 用不超过四个碳的简单有机原料合成下列化合物：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：逆合成分析：ooooohoohbr+26教育教学合成路线合成路线:ohoohbrnanh2nh3lindlar cat.h2oso4et2oh2otsohoo27教育教学例九例九 用环己烯和二个碳的简单有机原料合成下列化合

17、物：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：逆合成分析：och3ooch3och3ooch3chooohooh28教育教学合成路线合成路线:och3och3思考题思考题: 如何制备下列化合物如何制备下列化合物:chooohoohb2h6h2o2, ho-cro3/pych2cl2ch3ch2mgbrh+o3zn/h2och3ohtsohoch3ooch32 h2o129教育教学例十例十 用苯和四个碳以下的简单有机原料合成下列化合物：用苯和四个碳以下的简单有机原料合成下列化合物：ch2oh30教育教学逆合成分析：逆合成分析：ch2ohbrohoocooh31教育教学合成路线合成

18、路线:coohbrohoococlalcl3zn/hghclch3ch2coclalcl3nabh4pbr3mganhydrous etherco2hclch3ch2ohlialh4ch2ohh+32教育教学例十一例十一 用苯，苯甲酸和五个碳以下的简单有机原料合成：用苯，苯甲酸和五个碳以下的简单有机原料合成：phopho33教育教学逆合成分析：逆合成分析：phophophohchophch2ch2mgbrch2ohbr+ ch2ophch2ch2brphch2ch2ohphmgbro+34教育教学合成路线合成路线:br2brmganhydrousetheroh+phohchoch2ohbr h

19、chophch2ch2brphch2ch2ohpbr3mganhydrousetherh+mganhydrousetherh+cro3hclchophcoclphocophphcoohsocl2phcocl35教育教学例十二例十二 用苯用苯, 三个或三个碳以下的有机原料和适当三个或三个碳以下的有机原料和适当 的无机试剂合成：的无机试剂合成：brbroch3h3co36教育教学逆合成分析：逆合成分析：och3h3cobrbrohhobrbrnh2h2nbrbrbrnhnhbrbrno2br37教育教学合成路线：合成路线：nh2h2nbrbrbrnhnhbrbr2fecl3h2so4brho3sh

20、2so4hno3brno2ho3sbrno2znnaohh+nano2hclh+h2oohhobrbroch3h3cobrbrch3ik2co3brh3o+38教育教学例十三例十三 用不超过四个碳的简单有机原料合成下列化合物：用不超过四个碳的简单有机原料合成下列化合物：oonh2oh39教育教学逆合成分析：逆合成分析：oooooooooooooonh2oh40教育教学合成路线：合成路线：oooooo+br2ooobrbrbaseooohvooonh3h+ooohnh241教育教学例十四例十四 用不超过四个碳的简单有机原料和苯合成消毒剂：用不超过四个碳的简单有机原料和苯合成消毒剂：oonphcl

21、+42教育教学逆合成分析：逆合成分析：oonphcl+oonhoonhononhbron+phch2clo43教育教学合成路线：合成路线：ophch2clonhhoonhon中性碱hoonhchohcl, zncl2ch2clhclch3ohhclsocl2clon hclk2co3, ch3coch3ohoonoonphcl+浓浓44教育教学例十五例十五 用不超过二个碳的简单有机原料或苯合成下列化合物：用不超过二个碳的简单有机原料或苯合成下列化合物：hhoohch3o45教育教学逆合成分析：逆合成分析：hhooch3ohhch3ooohch3oohhch3oohhch3oohch3ooclo

22、ch3clclooetoo+46教育教学合成路线：合成路线：hmeoohmeooclomehoclooohohoobaseooetoochclpcl5alcl3alcl3hnahmeoohlindlarcatalysthmeoohhmeooohhoomeohetoh/h+47教育教学例十六例十六 用用d-(+)-甘油醛合成甘油醛合成d-(-)-来苏糖：来苏糖：choch2ohohch2ohohhohocho48教育教学choch2ohohch2ohohhohochoch2ohohhohocncoohch2ohohhoch2ohohhohocoohch2ohohhocn逆合成分析：逆合成分析：4

23、9教育教学choch2ohohch2ohohhohochohcnch2ohohohcnch2ohohcnho分离ch2ohohcnhoh+/h2och2ohohhocoohch2ohohoco-h2ona/hgph= 3-5h2och2ohohhochohcn分离ch2ohohhohocnh+/h2o-h2ona/hgph= 3-5h2o合成路线：合成路线：50教育教学例十七例十七 用不超过五个碳的简单有机原料合成下列化合物：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：逆合成分析：51教育教学ooohh

24、ooohohcnohohchoohchoch2ohbrmghchoh2ocro3pyhcho-ohhcnh+合成路线：合成路线：52教育教学例十八例十八 用不超过五个碳的简单有机原料合成下列化合物：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：逆合成分析：53教育教学hhoooohhch3h3ch5c2ooooc2h5ooohhoooooohohomgphhh2oal2o3h5c2ohhhoc2h5h5c2oo okmno4h5c2onah5c2oh合成路线：合成路线：54教育教学第三节第三节 天然产物的合成天然产物的合成1. 角鲨烯的合成角鲨烯的合成55教育教学逆合成分析：逆合成分析：oohhoohooh(ch3)3sioosi(ch3)3ooooooohhoohcchohooccooh56教育教学hooccoohoosi(ch