有机合成基础础及绿色合成

有机合成基础础及绿色合成第1页，课件共180页，创作于2023年2月1、概述1.1有机合成的意义1.2有机合成基本要求2、有机合成设计的基本内容3、有机合成路线设计有机合成基础主要内容第2页，课件共180页，创作于2023年2月有机化学的三大领域①天然有机：天然产物的分离、鉴定、和结构的测定;②物理有机：用物理化学的方法来研究有机化合物的结构和反应机理等问题;③有机合成：

1.概述

第3页，课件共180页，创作于2023年2月

结构简单基本有机原料结构复杂目标化合物1.1有机合成的意义（1）有机合成含义将结构简单、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。第4页，课件共180页，创作于2023年2月(2)有机合成是有机化学研究的基础

每合成一类新化合物，随之开辟了一类新的研究领域；

巴基球巴基球化学（碳纳米管，碳纳米球……）（C60，C70……）

冠醚的合成冠醚化学第5页，课件共180页，创作于2023年2月（3）有机合成是改造世界的工具人工合成自然界中存在或不存在的人类需要的化合物。尿素的合成（1828年，德国化学家Wohler）第6页，课件共180页，创作于2023年2月新药开发

平均6000个新化合物，才能找到一个真正成为新药的化合物；青霉素1929年A.Fleming发现1945年确定结构1957年J.C.Sheeman合成第7页，课件共180页，创作于2023年2月托品酮-Tropinone(颠茄酮)，阿托品等医药中间体。Willstatter1896年21步总产率0.75﹪1915年Noble奖第8页，课件共180页，创作于2023年2月

合成结构独特分子十二面体烷C20Paquette1982年合成第9页，课件共180页，创作于2023年2月富勒烯笼状碳环（分子中无H）化合物第10页，课件共180页，创作于2023年2月WoodWard.R.B:VitaminB12－VB12(1973)

重要天然化合物的结构确认和合成。第11页，课件共180页，创作于2023年2月

K.C.Nicolaou&S.L.Schreiber（1994）

紫杉醇（Taxol)的全合成第12页，课件共180页，创作于2023年2月复杂天然化合物的总合成代表了有机合成的最高水平多位诺贝尔奖获得者都是复杂天然化合物总合成的大师:如：FischerEmil(1902)

:葡萄糖和嘌呤衍生物；WoodwardR.B.(1965):VitaminB12

－VB12(1973)

Erythonolide(红霉素A)(1981)

许多结构复杂的天然化合物都已相继被合成，像海葵霉素(分子中含68个手性中心！)，都能立体选择性合成(1994.Y.Kishi)，为有机化学工业，制药工业提供各种性能和用途的新产品。第13页，课件共180页，创作于2023年2月第14页，课件共180页，创作于2023年2月1.2有机合成基本要求1.原料便宜易得、无毒、低毒、反应条件温和，操作步骤少，简便；2.每步转化率高，选择性大，副反应少，产物易分离；3.过程安全，污染小。

一个好的，合理的合成路线应满足下列要求：第15页，课件共180页，创作于2023年2月第16页，课件共180页，创作于2023年2月

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2.有机合成设计中考虑的相关因素碳架的建立合成指定结构的化合物

碳骨架

功能团种类和位置

分子构型2.1碳架的建立第17页，课件共180页，创作于2023年2月2.1.1碳链的增长从反应机理上分三类自由基反应：太活泼，难于定向控制——合成少应用离子反应：

电子受体电子给体（亲电）（亲核）协同反应：环加成的重要方法。第18页，课件共180页，创作于2023年2月（1）烃化反应活泼亚甲基烃化：丙二酸酯、β-酮酸酯、β-二酮。按反应类型分：第19页，课件共180页，创作于2023年2月单官能团化合物烃化：醛、酮、酸、酯、腈等的α-氢活泼,但酸性小，需强碱；醛酮化合物通过烯胺实现。第20页，课件共180页，创作于2023年2月C4H9MgBrRCH=CHMgBrphMgXR2CuLiRC三C-

+MgX

+Na

官能团化合物与金属有机化合物的反应：格氏试剂、有机锂等与重键间的反应。

第21页，课件共180页，创作于2023年2月第22页，课件共180页，创作于2023年2月雷佛尔马斯雷反应：α-卤代酯、锌粉、醛酮间的反应。迈克加成反应：α,β-不饱和羰基化合物与含活泼α-氢化合物间的反应。偶联反应：金属有机化合物与卤代烃，乌尔曼反应等。芳烃亲电取代反应：第23页，课件共180页，创作于2023年2月（2）缩合反应羟醛（酮）缩合铂金反应曼尼奇反应克脑文盖尔反应酯缩合反应第24页，课件共180页，创作于2023年2月第25页，课件共180页，创作于2023年2月第26页，课件共180页，创作于2023年2月（1）亲核取代具体用于形成新的C－C键的反应第27页，课件共180页，创作于2023年2月（2）负碳离子对羰基的亲核加成第28页，课件共180页，创作于2023年2月(3)芳环上的亲电取代第29页，课件共180页，创作于2023年2月增加一个C增加二个C乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯从碳数增长的个数分：第30页，课件共180页，创作于2023年2月任意增长第31页，课件共180页，创作于2023年2月第32页，课件共180页，创作于2023年2月（1）氧化反应碳—碳重键氧化：芳烃侧链氧化：邻位二醇、二酮、羟基酮的氧化：卤仿反应：2.1.2

碳链的缩短第33页，课件共180页，创作于2023年2月卤仿反应烯的氧化酮的氧化第34页，课件共180页，创作于2023年2月（3）重排反应霍夫曼酰胺重排第35页，课件共180页，创作于2023年2月（2）脱羧反应

β—酮酸脱羧丙二酸脱羧特殊结构的脱羧酸第36页，课件共180页，创作于2023年2月2.1.3成环（1）小环的合成(三、四元环)(a)分子内的烷基化X=卤代物或磺酸盐离子；Y=-CN、-COR、-COOR第37页，课件共180页，创作于2023年2月(b)卡宾对烯的加成(c)[2+2]环加成第38页，课件共180页，创作于2023年2月(2)普通环（五、六元环）

(a)付-克酰基化(b)狄克曼反应（分子内酯缩合)(c)分子内酯缩合第39页，课件共180页，创作于2023年2月(e)麦克尔反应（Michael反应）(d)Diels-Alder反应（双烯合成）(F)第40页，课件共180页，创作于2023年2月大环—联姻缩合（酮醇缩合反应）

二元酯在金属钠作用下进行分子内缩合生成环酮醇。(3)、形成七元环以上的大环方法(G)

Pinacol重排第41页，课件共180页，创作于2023年2月六元环扩环反应分子内羟醛缩合，酯缩合乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯可合成任意环Beckmann重排第42页，课件共180页，创作于2023年2月2.2在分子骨架特定位置上引入所需的官能团A.官能团的转换

在骨架改变的同时在指定位置引入官能团，但时常需要官能团的引入、消去和相互转变。

(1).氧化程度相同的官能团可通过取代反应相互转化：第43页，课件共180页，创作于2023年2月(2)氧化程度不同的可通过氧化－还原反应相互转化第44页，课件共180页，创作于2023年2月第45页，课件共180页，创作于2023年2月

(3)形成叁键(4)形成双键第46页，课件共180页，创作于2023年2月B.官能团的引入与消除引入：⑴碳卤键的形成第47页，课件共180页，创作于2023年2月第48页，课件共180页，创作于2023年2月第49页，课件共180页，创作于2023年2月⑵碳氧键的形成a．醇C—OH第50页，课件共180页，创作于2023年2月第51页，课件共180页，创作于2023年2月b．Ar—OH

异丙苯氧化法；氯苯水解法；磺化碱熔法；重氮盐水解法。c．醚

C—O—C第52页，课件共180页，创作于2023年2月d．醛、酮偕（xie)二卤代烃水解烃的氧化芳烃的酰基化醇的脱氢或氧化羧酸的还原乙酰乙酸乙酯合成酮类第53页，课件共180页，创作于2023年2月e．羧酸腈的水解格氏试剂与CO2作用，水解醛、醇、取代芳烃、烯烃的氧化羧酸衍生物的水解甲基酮的氧化（卤仿反应）丙二酸二乙酯、乙酰乙酸乙酯合成羧酸第54页，课件共180页，创作于2023年2月官能团的消除⑴取代芳烃（—SO3H，—N2+）⑵羰基（还原亚甲基）A.Kishner—Wolff—黄呜龙反应:NH2NH2,EtOH/KOH,180℃B.Clemmensen

还原法:Zn—Hg，浓HCl⑶羟基（脱水、加氢）第55页，课件共180页，创作于2023年2月第56页，课件共180页，创作于2023年2月第57页，课件共180页，创作于2023年2月

增长碳链的方法缩短碳链的方法形成碳环的方法有机合成设计的基本内容：2.1

碳架的建立复习：2.2

在分子骨架特定位置上引入所需的官能团2.3

选择性控制第58页，课件共180页，创作于2023年2月2.3有机合成反应中的选择性控制选择性化学选择性区域选择性立体选择性几何异构体形成的选择性分子手性结构形成的选择性

反应的选择性是指一个反应可能在底物的不同部位或方向进行，而形成几种产物时的选择程度。第59页，课件共180页，创作于2023年2月2.3.1化学选择性控制

化学选择性是指反应试剂对反应物中不同官能团或处于不同环境的相同官能团中的某个官能团反应的程度。控制化学选择性选择反应条件

选择试剂保护基的应用基团活化技术的应用第60页，课件共180页，创作于2023年2月（1）选择反应条件第61页，课件共180页，创作于2023年2月（2）选择试剂Fe/HCl第62页，课件共180页，创作于2023年2月第63页，课件共180页，创作于2023年2月（3）保护基的应用保护应用的条件：

①容易引入被保护的分子中，且不影响其它部位的反应性；②保护基团相对稳定,与被保护基形成的结构能经受住所要发生反应的条件；③可在不破坏分子其他部分的条件下除去；在后续反应中，与被保护基形成结构稳定,容易除去保护基。

引入保护基是提高化学选择性的方法！第64页，课件共180页，创作于2023年2月常见化合物的保护方法：A、醇（酚）:醇羟基变成醚（或酯）来保护,酚羟基变成苯甲醚来保护。(1)成醚第65页，课件共180页，创作于2023年2月(2)成酯

(3)缩醛化

二氢吡喃四氢吡喃基醚第66页，课件共180页，创作于2023年2月B、胺

转化成盐转化成酰胺转化成亚胺第67页，课件共180页，创作于2023年2月C、醛（酮）：通过缩醛（或酮）来保护

D、羧酸第68页，课件共180页，创作于2023年2月例1：完成下列转变

第69页，课件共180页，创作于2023年2月例2：由HOCH2C≡CH合成HOCH2C≡CCOOCH3第70页，课件共180页，创作于2023年2月(4)基团活化技术的应用

将反应活性低的基团转化成具有相同功能反应活性高的基团。如：多肽的合成中，常采用将羧基活化，氨基保护方法，以降低反应温度，防止酰胺键氨解，提高化学选择性。活化剂：1-羟基苯并三唑（HOBT），N,N'-二琥珀酰亚胺基碳酸酯(DSC)

第71页，课件共180页，创作于2023年2月2.3.2

区域选择性控制

区域选择性是指在一个反应中试剂作用于底物可能有两种或多种取向，生成两种或多种构造（位置）异构体，但反应产物却以一种构造（位置）异构体为主的反应为区域选择性反应。第72页，课件共180页，创作于2023年2月第73页，课件共180页，创作于2023年2月控制区域选择性选择反应条件

选择试剂动力学、热力学控制导向基团的应用第74页，课件共180页，创作于2023年2月（1）选择反应条件（2）选择反应试剂5%95%98%2%氢溴酸溴化氢第75页，课件共180页，创作于2023年2月（3）动力学、热力学控制第76页，课件共180页，创作于2023年2月(主要产物)

(主要产物)第77页，课件共180页，创作于2023年2月第78页，课件共180页，创作于2023年2月(4)导向基团的应用

常用导向基：—NH2，—SO3H例1：完成下列转变活化导向钝化导向位阻导向第79页，课件共180页，创作于2023年2月A、活化导向第80页，课件共180页，创作于2023年2月B、钝化导向例2：完成下列转变第81页，课件共180页，创作于2023年2月C、位阻导向(封闭特定的位置来向导)例3：完成下列转变第82页，课件共180页，创作于2023年2月第83页，课件共180页，创作于2023年2月2.3.3

立体选择性控制同一反应物在相同的条件下与同一试剂反应，得到不同的立体异构体的产物时，其中一种立体异构体占优势，称为立体选择性，这种反应称为立体选择性反应。(主要产物)

(主要产物)

第84页，课件共180页，创作于2023年2月A、取代：（1）选择试剂第85页，课件共180页，创作于2023年2月B

、消除反应顺式消除第86页，课件共180页，创作于2023年2月C、加成反应

第87页，课件共180页，创作于2023年2月内消旋体一对对映体第88页，课件共180页，创作于2023年2月第89页，课件共180页，创作于2023年2月说明：

立体专一性反应必然是立体选择性反应，但立体选择性反应不一定立体专一性反应。不同立体异构体的底物，在相同条件下与同一试剂反应，分别得到不同的立体异构体的产物。这种反应称为立体专一性反应。第90页，课件共180页，创作于2023年2月ee%=R-SR+Sx100%（2）手性合成

反应物分子的一个对称结构单元，用一个试剂转化成一个不对称的结构单元，产生不等量的对映体的反应，称为不对称合成，又称为手性合成。

不对称反应效率表示：

A.用产物的对映体过量百分数ee表示

第91页，课件共180页，创作于2023年2月B.用产物光学纯度OP表示第92页，课件共180页，创作于2023年2月催化加氢第93页，课件共180页，创作于2023年2月手性试剂(S)-(-)-2,2’-双二苯基膦基-1,1′-联萘(S)-(-)-2,2’-BINAP第94页，课件共180页，创作于2023年2月J.AM.CHEM.SOC.2005,127,516-517第95页，课件共180页，创作于2023年2月练习：第96页，课件共180页，创作于2023年2月（2）第97页，课件共180页，创作于2023年2月（3）第98页，课件共180页，创作于2023年2月（4）第99页，课件共180页，创作于2023年2月由氯苯合成2,6-二硝基苯胺（5）第100页，课件共180页，创作于2023年2月（6）第101页，课件共180页，创作于2023年2月有机合成设计的基本内容：（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第102页，课件共180页，创作于2023年2月

1.

化学选择性控制

2.

区域选择性控制3.

立体选择性控制（1）选择反应条件（2）选择试剂（3）保护基的应用（4）基团活化技术的应用（1）选择反应条件（2）选择反应试剂（3）动力学、热力学控制

选择性控制(4)

导向基团的应用（2）手性合成（1）选择试剂第103页，课件共180页，创作于2023年2月3、有机合成路线设计3.1逆合成分析3.2一些重要类型的化合物的拆开法3.3合成路线的选择3.4典型合成举例第104页，课件共180页，创作于2023年2月3.1

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→原料第105页，课件共180页，创作于2023年2月

合成子是指在逆合成分析中，通过逐步切割使目标分子分解为简单的、并非实际存在的、概念性的结构单元。合成子：目标分子（TM）：（1）基本术语第106页，课件共180页，创作于2023年2月

合成子与反应物和试剂不同，它不一定是稳定的化学实体，而通常是不稳定的离子或自由基碎片。但它们都有对应的、带有各种官能团的、能在合成中发生反应的反应物和试剂，这些与合成子相对应的反应物和试剂称为合成等效剂。等效试剂第107页，课件共180页，创作于2023年2月合成子合成子等效试剂等效试剂目标分子（TM）第108页，课件共180页，创作于2023年2月连接（con）：重排（rearr）：切断（dis）：第109页，课件共180页，创作于2023年2月官能团转化（三种方式）：官能团相互转化（FGI）：官能团消除（FGR）：第110页，课件共180页，创作于2023年2月官能团添加（FGA）：第111页，课件共180页，创作于2023年2月（2）切断策略（a）优先在官能团处切割（b）在杂原子处切割第112页，课件共180页，创作于2023年2月（c）利用分子的对称性切割（d）添加辅助官能团后再切割第113页，课件共180页，创作于2023年2月（e）将目标分子逆推到适当阶段后再切割（f）在支链多处切割第114页，课件共180页，创作于2023年2月B合理，a不合理①第115页，课件共180页，创作于2023年2月b优于a有消除副反应②第116页，课件共180页，创作于2023年2月第117页，课件共180页，创作于2023年2月第118页，课件共180页，创作于2023年2月3.2.1

1，2–双官能团化合物3.2

一些重要类型的化合物的拆开法第119页，课件共180页，创作于2023年2月α－羟基羰基化合物的拆开

第120页，课件共180页，创作于2023年2月例的逆合成分析分析第121页，课件共180页，创作于2023年2月3.2.2

1，3–双官能团化合物(1)β－羟基羰基化合物第122页，课件共180页，创作于2023年2月(2)α,β不饱和羰基化合物第123页，课件共180页，创作于2023年2月第124页，课件共180页，创作于2023年2月

(3)1，3－二羰基化合物酰化试剂提供α-H的化合物第125页，课件共180页，创作于2023年2月第126页，课件共180页，创作于2023年2月分析第127页，课件共180页，创作于2023年2月3.2.3

1，4–双官能团化合物1，4－二羰基化合物第128页，课件共180页，创作于2023年2月第129页，课件共180页，创作于2023年2月第130页，课件共180页，创作于2023年2月分析第131页，课件共180页，创作于2023年2月3.2.41，5－二羰基化合物的拆开（Michael加成）第132页，课件共180页，创作于2023年2月第133页，课件共180页，创作于2023年2月第134页，课件共180页，创作于2023年2月3.2.5

1，6–双官能团化合物1,6-二羰基化合物二羰基连接第135页，课件共180页，创作于2023年2月第136页，课件共180页，创作于2023年2月分析第137页，课件共180页，创作于2023年2月第138页，课件共180页，创作于2023年2月第139页，课件共180页，创作于2023年2月3.3合成路线的选择（自学内容）（1）汇聚式合成法优先直线式反应总效率：从生产实践方面考虑：第140页，课件共180页，创作于2023年2月汇聚式反应总效率：汇聚式反应：第141页，课件共180页，创作于2023年2月（2）反应次序合理安排多步反应，反应次序安排遵循下列原则：产率低的尽可能安排在前面（省反应产物，成本低）；难反应的尽可能安排在前面；价格高的原料尽可能安排在先；前面的反应应有利于后面的反应。第142页，课件共180页，创作于2023年2月（3）反应条件与实验操作反应条件是否易控制：平顶式易控制，尖顶式不易控制最佳条件最佳条件效率效率第143页，课件共180页，创作于2023年2月

总之，合成路线的选择,对于一个化合物可以有几种合成路线，何种方法优越，既要考虑原料的来源，又要考虑合成路线步骤的多少，以及每步合成的得率，实验条件的难易。所以一个合理的路线需要衡量各方面因素，才能最后确定。（4）合成路线的选择

逆合成分析，有多种切割方法、形成多种路线，选择的路线尽可能满足以上三条。第144页，课件共180页，创作于2023年2月3.4

合成举例第145页，课件共180页，创作于2023年2月第146页，课件共180页，创作于2023年2月第147页，课件共180页，创作于2023年2月第148页，课件共180页，创作于2023年2月

（4）第149页，课件共180页，创作于2023年2月

（5）第150页，课件共180页，创作于2023年2月

（6）第151页，课件共180页，创作于2023年2月第152页，课件共180页，创作于2023年2月（8）第153页，