第十六章有机合成温俊峰

有机化学主讲教师温俊峰教材高鸿宾主编第十五章有机合成Chapter15OrganicSynthesis目的与要求

1.了解有机合成的目的与意义2.掌握有机化学中建立碳架结构与官能团转化转的反应。3.掌握逆合成分析法合成目标产物的方法，学会简单化合物合成路线的设计。教学重点和难点重点有机化学反应逆合成分析法设计有机化合物的合成路线难点逆合成分析法本章提纲第一节有机合成目的与要求第二节有机合成反应第三节有机合成路线的设计§15-1有机合成的目的与要求1.有机合成结构简单基本有机原料结构复杂目标化合物

将结构简单、价格低廉的原料,通过一系列有机反应转化成结构复杂的有用的化合物的过程，称为有机合成。2.有机合成要求产率高（副反应少，每步的反应产率越高越好）；步骤少（多则总产率低、时间、原材料消耗多）；原料便宜易得（还要加上无毒、少毒）反应条件、设备易于实现；还应加上绿色化学的考虑(“原子经济性”，污染尽可能少)。颠茄酮的合成（1）如何构建目标化合物的碳架结构；（2）如何引入目标化合物中的官能团；（3）如何达到高选择性合成（包含立体选择性合成）；——对于多官能团等复杂化合物的合成，为避免不必要的副反应的发生，需要先保护某些官能团，之后再去保护。目标物的合成中要解决以下几个主要问题：§15-2有机合成反应

增长碳链的方法缩短碳链的方法形成碳环的方法碳架重排碳架的建立一.碳架的建立从反应机理上分三类自由基反应：太活泼，难于定向控制——合成上应用少离子反应：

协同反应：环加成的重要方法从反应类型分：亲核取代、亲核加成、亲电取代、亲电加成等1.增长碳链的方法（1）卤代烃的亲核取代反应11例1乙酰乙酸乙酯钠盐(碳负离子)与卤代烃的亲核取代；

增加三个碳原子例2丙二酸二乙酯钠盐(碳负离子)与卤代烃的亲核取代增加两个碳原子①格氏反应——制备1o，2o，3o醇和多一个碳原子的羧酸（2）羰基化合物的亲核加成反应②醛酮加氢氰酸——制备多一个碳原子的不饱和羧酸15③各类缩合反应合成α，β-不饱和化合物a.羟醛缩合——制备α，β-不饱和醛酮b.Claisen酯缩合——制备1,3-二羰基化合物16d.雷福尔马茨基（Reformatsky）反应-制备β-羟基酸(酯)c.Perkin反应——制备α，β-不饱和酸f.Michael加成碳负离子与α,β-不饱和羰基化合物进行共轭加成，生成1,5-二羰基化合物的反应。HY

+C=C−C=O

[Y−C-C=C-OH

]

Y−C-C-C=O碱重排1234δ-通式:δ+HCH3CH2CH2MgBr+CH3CCHCH3CCMgBr+CH3CH2CH3CH2=CHCH2XCH3CCCH2CH=CH2制备高级炔烃（3）偶联反应（4）与维蒂希试剂反应

(5)芳烃的亲电反应202.碳链减短的方法(1)羧酸的脱羧反应Hunsdiecher反应——制备少一个碳原子的卤代烃21(2)甲基酮的卤仿反应——制备少一个碳原子的羧酸(3)酰胺的Hofmann降解反应——生成少一个碳原子的一级胺22(4)烯，炔，酮，芳烃侧链，-二醇和-羟基醛或酮的氧化断裂反应Baeyer-villiger——由酮制酯233.碳环合成(1)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24（2）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③二卤代物脱卤环化：hv25（3）五元环

①Dieckman关环反应②分子内羟醛缩合26③丙二酸酯与1,4-二卤代烷的烷基化反应④分子内亲电取代27（4）六元环

①Diels-Alder反应②苯环的还原反应③丙二酸酯与1,5-二卤代烷的烷基化反应28④芳环酰基化反应29⑤Robinson环合反应304.改变碳骨架——碳链重排（2）频哪醇(Pinacol)重排（1）碳正离子重排31（3）Beckmann重排（4）联苯胺重排32（5）Claisen重排33二.转换官能团的反应1.官能团的引入（2）官能团的除去（3）官能团的相互转变①—NH2(4)官能团的保护38②(对所有氧化剂、还原剂和强碱都稳定)39③－OH(对碱、格氏试剂、LiAlH4、CrO3稳定)402.区域选择性(官能团相同，但反应位置不同)1)不对称烯烃与HBr反应(马氏规则和反马氏规则)2)烯烃亲电加成成醇(1o和2o，3o)3)消除反应(查依采夫规则和霍夫曼规则）4)芳烃的定位规则三、选择性的控制1)碳碳双键与碳碳叁键有不同反应活性2)氧化还原1.化学选择性(官能团不同)413.立体选择性(官能团相同，位置相同，但空间排列不同)(1)炔烃加氢42(2)烯烃的氧化与加成43(3)卤代烷的SN2取代反应和E2消除反应44(4)季铵碱受热反式消除，氧化叔胺受热顺式消除45有机合成设计中考虑的相关因素：（1）碳架的建立小结：（2）在分子骨架特定位置上引入所需的官能团（3）选择性控制化学选择性控制区域选择性控制立体选择性控制§15-3有机合成路线设计1.逆合成分析2.合成路线的选择3.典型合成举例1逆合成分析两种分析方法顺合成分析：原料→中间物→目标分子逆合成分析：目标分子→中间物→原料

逆向合成分析过程图EliasJ.Corey

(1928－？)美国1990年获奖JohnWiley&SonsCanada,Ltd1995.49①逆合成原理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。识别目标分子：对目标分子进行逆向分析；制定合成路线②逆合成分析过程包括一种分析法，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；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。在切断时所得出的概念性的分子碎片，通常是个离子；最终要合成的分子；用TM表示合成子合成子等效试剂等效试剂2.切断策略（1）优先在官能团处切割（2）在杂原子处切割（3）利用分子的对称性切割（4）添加辅助官能团后再切割（5）将目标分子逆推到适当阶段后再切割（6）在支链多处切割例1：由C3或C3以下有机物合成2-丁酮

分析：合成路线：3.实例分析例2：从乙烯、丙烯合成正辛烷

例3：用简单的原料合成

例4：由简单化合物