有机合成设计基础理论课件

有机合成设计基础理论有机合成设计基础理论有机合成设计基础理论传统观点：有机化学只是C，H，O，N和卤素的化学；现代有机合成：非金属元素（硼、硅、磷、氟），金属元素（过渡金属元素）有机和无机化学逐步接近。2.1有机合成要点2.1.1以元素周期表为依据羰基是一种很活泼的基团！2.1.2以羰基化合物为中心例：醛、酮分子之间的羟醛缩合反应(aldolcondensation)反应历程：有机化学中两种基本键接方式：碳碳结合、碳与非碳原子结合，有机合成中的思路：2.1.3键接方式和键的极性如何将键拆开？形成两个极性部分两个极性部分作为反应物发生键接Example:C-N的键接卤代烷胺类C-N键接有机合成化学中的专用术语，例：氰醇类的碳负离子与碘甲烷作用后，水解得到甲基酮类。2.1.4对等性RCOR′

+CNCH3

RCOR′

CNH3+OORCCH3

RCOR′

CNCRO

合成子（synthon）：指可用于有机反应中的合成单位。是与反应物（称为试剂reagent)对等的。注意：合成子的对等性只是指与试剂相似而不是一致，也许在反应性、极性、及立体因素等方面会有一定的差异。一）碳的氧化态2.1.5氧化态二）氮的氧化态三）硫的氧化态四）磷的氧化态五）硅的氧化态2.1.6反应种类有机分子是由碳骨架和官能团两部分组成；存在不含官能团的分子，如烷烃，骨架重排或增减；根据骨架和官能团是否发生变化分类。一）骨架和官能团都无变化OHOOOHExample:二）骨架不变而官能团改变Br/FeCOOHCH3KMnO4或CrO3/H2SO4COOHBrExample:苯及同系物在环上发生取代基变化三）骨架变而官能团不变Example:重氮甲烷与羰基的反应，扩环反应CH2N2-N2NCO+ONH2CH2+O-ΔOOO四）骨架和官能团都变化Example:蓖麻酸的裂解HO2CHO26415813111091718HO+HHHO2C2.2有机合成路线设计基本方法2.2.1合成路线设计的原则与基本方法一）逆合成法从目标分子（targetmolecule,TM）的结构出发，逐步考虑，先考虑可以由那些中间体合成目标物，再考虑由那些原料合成中间体，最后的原料就是“起始物”（startingmaterial,SM），这种方法就是“逆合成”重点关注：表示合成步骤时,每步用箭头→，而表示逆合成法时，每步用符号合成步骤：SMACBEDTM逆合成步骤：TMEDCBASM逆合成法三点要求：

1）每步都有合适又合理的反应机理和合成方法；

2）整个合成要做到最大可能的简单化；

3）有被认可的（即市场能供应的）原料。Example:苯并咪唑酮的逆合成分析SMNHNHOTMNH2NHCO2EtNO2NHCO2EtNHCO2EtBATM即：SMBA硝化还原加热，环化二）分子简化法将复杂的化合物分子中与反应无密切关联的部分去除，简化后找出分子中的关键的部位。CH3(CH2)3CH2CH3OCH2CH3HRCH2OHHR’三）官能团的置换或消去法CH2CO2CH2CH3PhSeBr,H2OOCH2CO2CH2CH3OMichael反应O+CH2（CO2CH2CH3)2+BrExample1:Example2:CH2+Wittig反应ORobinson环合OO四）分子拆解法CH2OHHRCCR+C1/C2321HRCCR+CH2OHCH2OHHRCCR+C1/C2321HRCCR-CH2OH+CH2OHHRCCR+C2/C3321HRCRCH2OH+CXCH2OHHRCCR+C2/C3321HRCRCH2OH-CX+Attention!1)合适的拆开部位；

2）键极性的方向，从而选择不同的试剂。HRCCR+CH2=OHRCCRCH2O-H+CH2OHHRCCRHRCCR+CuCNHRCCRCN1)水解

2）还原CH2OHHRCCRⅠ分子拆解法的几种方法：（1）会集法尽量将目标分子分成两大部分，再将次两部分各拆解成次大部分，从而避免将目标分子按小段逐一拆解。TMA-B-C-D100%SMA-BC-D+A+B+CD80%64%TMA-B-C-DA-B-C+DA-B+CSMA+B100%80%64%51%每步均有80%的产率，显然，左法比右法好。（2）在α-碳的位置拆开OαAldol缩合OOαMichael加成O+OExample:（3）在共同碳原子处拆开

共同碳原子(commoncarbonatom)是指几个环共有的碳原子。在此处拆开可将复杂的环结构变成简单的、易合成的结构单元，尤其是环中的桥头共用原子（ring’sbridge),更应首先拆开。Example:OCa/CbdcbaOdcbadcbaOOCe/Cg,Cf/ChDiels-Alder反应O+g=hfehgfe（4）避免大环的合成

八元以上大环的化合物不容易获得，而这方面的化学反应也很少开发，所以拆解时应尽量避免形成大环的合成基。2.2.2合成设计实例Example1:昆虫激素Brevicomin的逆合成分析Method1:OO15C1/OOHO51+C1/OOHHO51O51O51OO或Method2:OO15432C1/OOHO51234C3/C4,C5/OO123+HO45Example2:倍半萜(Longifolene)的逆合成分析C1/C27654321111098211098H12H_+OH_OO选择性很好的反应可以产生唯一的目标物，避免化合物分离。2.3有机合成反应的选择性化学选择性位置选择性立体选择性控制方法热力学控制动力学控制不同的官能团有不同的化学活性。如果反应中使用的某种试剂对一个有多种官能团的分子起反应时，只对其中一个官能团作用，这种特定的选择性就是化学选择性。2.3.1化学选择性Example:OOOC2H5+NaBH4OHOOC2H5OOOC2H5+LiAlH4OHOH2.3.2位置选择性相同的官能团在同一个分子的不同位置发生化学反应时反应速率有差异，也有产物稳定性的不同。若某一试剂只能与分子的某一特定位置上的官能团作用，而不与其他位置上相同的官能团发生反应，称为位置选择性反应。3HOOHOH1711+MnO2OHOH1711OExample:一个化合物在反应中能够生成两个