药物合成反应-9合成设计原理

《药物合成反应》课件制作者：冯书晓

授课人：冯书晓第八章合成设计原理（PrincipleofSynthesisDesign）一、合成的目的和要求（1）合成的步骤越少越好；（2）每步的产率越高越好；（3）原料越便宜越好。1.合成的目的：2.合成的要求：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学键，从而使分子发生转变或将几个小分子连接起来。二、药物合成的主要手段1官能团的引入2官能团的转换3碳架的建造（1）碳链的增长；（2）碳链的缩短；（3）碳架的重组；（4）环的闭合和打开。（1）碳链增长的方法1.金属有机化合物与卤代烷的偶联反应2.金属有机化合物与羰基，氰基的加成反应3.金属有机化合物与环氧化合物的开环反应4.各类缩合反应5.炔烃,芳环,酮,酯等的烷基化和酰基化反应6.酮的双分子还原7.酯的双分子还原8.环加成反应9.烯烃的羰基化反应1.醇醛缩合2.Claisen缩合反应3.酯缩合反应（Claisen-Schmidt缩合）4.Mannich反应5.Knoevenagel反应6.Darzens反应7.Reformatsky反应8.Benzoin缩合反应9.Perkin反应10.Wittig反应11.Michael加成反应12.Robinson缩环反应重要的缩合反应包括：1.一元羧酸的脱羧反应2.二元羧酸的脱羧脱水反应3.烯,炔,酮,芳烃侧链,-二醇和

-羟基醛,酮的氧化断裂反应4.甲基酮的卤仿反应5.酰胺的Hofmann降解反应6.Curtius重排反应7.Schmidt重排反应8.环加成的逆反应9.

-二羰基化合物的酮式分解和酸式分解10.酯缩合的逆反应11.酯的热裂12.黄原酸酯的热裂13.四级铵盐的热裂(Hofmann消除)14.氧化胺的Cope消除反应（2）碳链缩短的方法（3）碳架的重组1.Wegner-Meerwein重排2.频哪醇(Pinacol)重排3.异丙苯氧化重排4.Bechmann重排5.Favosky重排6.Baeyer-Villiger氧化重排7.Hofmann重排8.联苯胺重排9.Benzilicacid重排10.Claisen重排11.Fries重排12.Cope重排（4）环的闭合和打开三元环：

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）烯烃光二聚的反应五元环：

1）狄克曼关环反应

2）1,3-偶极环加成反应

3）丙二酸酯与1,4-二卤代烷的烷基化反应六元环：

1）Diels-Alder反应

2）苯环的还原反应

3）酯的烷基化反应更大的环系：1）分子内羟醛缩合反应

2）酮醇缩合反应环的打开与切断碳链的手段类似。药物化学家们在分离出一种新的天然有机化合物以后，往往是先大量研究它们的性质，然后再制定合成计划的。三、解决合成的几种策略1.由原料决定的有机合成策略2.由化学反应决定的有机合成策略3.由目标产物决定的有机合成策略-逆合成分析法原料反应产物111.由原料决定有机合成的策略起始原料→反应→目标分子(目标具有多样性）

在药物的研究工作中，需要制备一系列的同系物或合成一系列类似物，从中选出效果较好的化合物和有效的基本结构。百浪多息（Prontosil）2.由化学反应决定合成目标的策略反应→目标分子（目标具有新颖性）→起始原料

有时候在实验室的基础研究工作中会发现一些意料之外的化学反应或反应产物。这些产物的结构很特殊而又与某些天然有机物的结构相似。长叶烯的合成3.由目标产物决定的有机合成策略-逆合成分析法目标分子（目标具有确定性）→反应→起始原料E.J.Corey(HarvardUniversity)1990年,诺贝尔化学奖.1960s提出基于化学反应知识的反合成分析理论1960-现在,90%以上的重要目标有机合成均遵循反合成分析理论。反向合成分析

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。逆合成分析过程包括：1识别目标分子：2对目标分子进行逆向分析；3制定合成路线。17常用术语切断：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。官能团互换：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。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。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。目标分子：最终要合成的分子；通常用TM表示。四、逆合成原理举例例一：用三个或三个碳以下的有机原料和适当的无机试剂合成：逆合成分析：合成路线：无水醚无水醚四、逆合成原理举例例一：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：四、逆合成原理举例合成路线：无水醚例二：用四个或四个碳以下的有机原料和适当的无机试剂合成：四、逆合成原理举例例三：用苯和适当的无机试剂合成：逆合成分析：四、逆合成原理举例合成路线：浓H2SO4浓例三：用苯和适当的无机试剂合成：四、逆合成原理举例例四：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：四、逆合成原理举例合成路线：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：四、逆合成原理举例例五：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：四、逆合成原理举例合成路线：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：四、逆合成原理举例例六：用环己醇作原料合成以下化合物：逆合成分析：四、逆合成原理举例合成路线：无水醚无水醚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：逆合成分析：合成路线：无水醚例八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：合成路线:例八用不超过四个碳的简单有机原料合成下列化合物：例九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：合成路线:思考题:如何制备下列化合物:例十用苯和四个碳以下的简单有机原料合成下列化合物：逆合成分析：合成路线:H+五、天然产物全合成实战训练(自学)1.角鲨烯的合成逆合成分析：逆合成分析：全合成路线：全合成路线：全合成路线：2.雌酮激素的合成五、天然产物全合成实战训练(自学)逆合成分析：逆合成分析：逆合成分析：全合成路线：

全合成路线：全合成路线：拆分全合成路线：六、总结反合成分析的核心问题是转化：1）碳-碳键的转化分拆（disconnection）联接（connection）重排（rearrangement）2）官能团的转化变换（