[成套]2010年高中化学化学竞赛辅导有机化学教案23.有机合成

1、23-有机合成在科研中，若从天然产物中得到一个很有用的化合物， 我们采取的一般步骤 是纯化， 确定其结构，若为一新化合物，我们就用人工已知、可靠的合成方法把它合成出来，以验证其结构。所以，有机合成路线设计是有机化学工作者必备的 手段。合成路线的好坏， 也反映出一个化学工作者的知识水平与能力。有机化学合成路线设计方法通常是倒推法，也叫逆合成分析。合成设计的一般程序为：1. 分析a. 认出目标分子中的官能团。b. 用已知和可靠的反应进行切断。c. 必要时重复进行切断，直至达到易于取得的起始原料。2. 合成a. 根据分析，写出合成计划，加进试剂和条件；b. 根据实验中遇到的失败和成功，修改计划；例分

2、析！Q:r$令CH3CH2CHTCHCH - > CH3CH2CH + CHCHO晶乩H 乩III合成子IIICH3CH2CHO CH3CH2CHIO替代试剂§碳胳一.碳胳的切断与合成切断介绍1?主导思想：切断是为了合成，切断时一定要想到合成。2?分子碎片要有合适的试剂代替，并容易得到。ph4cH 3-HCH(C0 2Et)2 => phCHj + -CH(CO 2Et)21II bIIIIIIUphCH 2CI CH 2(CO2Et)2ph+ + CH3CH(CO 2Et)3替代试剂难得到3?要有合适的反应。(最好有合理的机理)严CHL 0HCH?- C CHA十CH3

3、CH3CH31IIIIII、COHCH3CCHa1CHsMgXCHf难得到+e ch 3=>工在没有合适的反应相对应时，回推到适当阶段，再切断匕>2 ph4?切断时，不可能切断成两个近乎相等的分子碎片，有对称性时按对称性切开（目的：合成步骤少）+ HCOOEt> phMgBr 十OHOHHphPhP王ph十hOHCI仲醇6?加入活化基团，帮助观察，切断，反应后脱去活化基团%MX g7加入保护基,反应后脱去8?副产物少。一？基团的切断。1?简单醇的切断叔醇Et合成两个COOEt> phCH 2-aH-CCH 3COOEt4- 2 phMgBr合成Ph至目标歼 次副产物 主

4、phCOOEt 十 2CH3CH2MgBrCIRphCHX目标分子逆推ph c-HEt副产物HCOzEt + 2 RMgXHG (NaBH 4, L1AH4)OHI p RAC R+ 0+ 0RHO + RMgX2?醇衍生物的切断卤代烷烯三5醇醛+ 0+ 03?简单烯烃的切断rPh 一Lqh1I j厂p J <+ 0烯至醇烯至酮+ wittig 试剂 （wittig 反应）+ 0+ 0+ phMAX+ 0+ 0Pph 3R9H=CH-R> R-C= C4R=> RC=C' + RX（伯卤代烷）4.芳香酮的切断+ 0H35?简羧酸及其衍生物的切断+ 0+ 0RMgXv心

5、 RCOOHv心 RCOCI<A=(RCO) 2O+ CCA*+ 0+ 0RCOOR1<a=RCONR 3Zn(Hg)(HC!+ 0+ 0AA+ 0+ 0二基团的切断1.1,3-二官能团化合物和a0还饱和羧基化合+ CHACOCIX/COCI H0+ 02.1,5-二羧基化合物Michael 加成CHjCOOEtCH3（CO2Et）3合成:CH（2（CO2Et）2FCO2EtEtO*$0L.l CO2Et+ 04.5.HLcoohPnCOHI + COOH=CNphCH° 鴿卜 Ph C- CNfr能团化合物H?0:.h ?HPhIn1,6-二官能团化合物H QHO重接1

6、 62-C-COOHph 斤 川1°KCNphCHO安息香缩合CH-ph bnm phCHOZn/ H 3OIR1 irJR1COsEt3II41 ?小环化合物Q03H1 ?小环化合物Q03H例；HO2CCO2HgH重碳环化合物的合成CO?HCICH 2CH2CH2CCH3U2 ?稠环芳烃AlCb 0 R0O2HRMgXc CH 3 UZn (Hg)HCIHCrC'UfjHO-CuHFA*PdZn(Hg)产耳HOOQJVI w+ 0JI+ F?胡gX+R'MgJ官能团的引入（自学）1?选择性反应2?官能团保护ROH二氢哌喃四氢哌喃醛四氢哌喃醚,对碱、格氏试剂、烃基锂、

7、催化加氢及氧化剂稳定，容易被稀酸解。3?基团占位磺酸基占位§3 .构在有机合成中，有时产物需要一定的立体要求。1.获得顺式或反式产物烯烃:RC=CRP 十 H（自学）Pd/BaSOc=< R，RC=CR PNa/HC=c、R1NH醇:0S04KMnO4+ CEH5CO3H2 ?环的骈联环连接点的主体要求也是复杂的工作。如合成 :由于a位有羰基, 在碱催化下可以发生酮与烯醇式互变，并且并联的环反式比顺式稳定可以利用这点，得到反应产物。3 ?不对称合成有机合成是对有机化学家创造能力的一种检验。近来，各种天然产物的复杂结构( 多至数十个手性中心 ) 和各种有理论意义化合物的特殊结构都

8、向有机合成化学家提出了 新的挑战。对于有机合成， 除了在反应条件上要求尽量温和外， 在选择 性上也要求有化 学选择性，区域选择性， 立体选择性及对应选择性。特别是对映 选择性，是人们努力奋斗的热点。可以说对映选择性的有机合成是对有机化学家 创造能力 的最好检验。实现对映选择性的合成， 也就是手性合成，不对称合成问 题。不对称合成是指在一个反应中使非手性的分子转变为手性分子， 在产生的手性 分子中，对映异构体的含量是不等量的。一般来说，实现不对称合成的途径有五个：手性底物的诱导 通过底物原有手性的诱导，在产物中形成新的手性中心。很多天然产物的立 体控制的 全合成，往往选择一个手性的原料出发。如：

9、青蒿素的全合成就是 从手性的香茅醛或 是手性的异胡薄荷醇开始的。目前常选用的手性起始物有 萜类，氨基酸，糖类等。手性辅助的诱导在合成的某一个阶段，弓 I 入一个手性辅助物，形成局部的诱导，产生一个新的 手性中 心。如利用手性醇来生成酯或是缩醛、 酮，或是利用手性的胺来生成酰胺。 这种手性辅 助物往往要在反应后除去。手性试剂的控制手性催化剂的控制手性环境的影响 手性环境包括溶剂，相转移催化剂等。以上各种途径都是利用底物或辅助物的手性，试剂或催化剂的手性。与反应物 结合时， 形成非对映异构的过渡态。 于是对不同面的进攻产生差异， 从而产生了 反应的对映选择性。 对映体过量百分数 ( e.e. )

10、即 enantiomeric excess %e.e=(R-S) / (R+S)100%=%R-%S%e.e 越高，说明产物光学纯度越高，不对称合成选择性越好。例 1 . 铑催化的不对称氢化反应Rh(L*)CIHOCOOH这是美国孟山都公司用以制取治疗帕金森综合的特效药物L Dopa的方法。例2 ?钛催化的不对称环氧化反应这是Baker公司用以制备千毒蛾性引发剂的方法。1980年这种性引发剂每克 售价高达NHAcNHAc千英镑。而采用不对称合成法后，价格降至每克一百英镑。千毒蛾性引发剂(dispalure )%e.e 90-95dispalure的结构式为:OH林国强等从Ci端开始利用sharpless不对称环氧化，同时进行了动力学拆分,而后直接ijH祁抖席氧化ArZ'/CuLi /利用铜锂试剂进行开环：这个方法使用于烯丙醇衍生物，用的试剂是叔丁基过氧化氢，四异丙氧基钛和酒石酸酯。这里的酒石酸酯是手性的来源。用天然的L (+)酒石酸酯和非1保护轻基天然的d-()酒石酸酯所d得s的环氧化物的构型是相反的。该法所用的试剂都是简单易得的，反应产率一般在80%左右，所得的e.e值往往大于90%这个方 法可以同时引入两个引起人们很大的重视，并在很手性中心。加上环氧环在开环以后可能有多种变化，因而，