第二十章 有机合成
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第二十章 有机合成. exit. 本章提纲. 第一节 合成的目的和要求 第二节 有机化合物的合成 第三节 天然产物的合成. 第一节 合成的目的和要求. 一 合成的目的：. 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 合成的要求：. 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。. 三 有机合成的主要手段. 1 官能团的引入 ; 2 官能团的转换； - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
第二十章 有机合成第二十章 有机合成第二十章 有机合成第二十章 有机合成
exit
第一节 合成的目的和要求
第二节 有机化合物的合成
第三节 天然产物的合成
本章提纲本章提纲
第一节 合成的目的和要求
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。
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。
一 合成的目的：
二 合成的要求：
三 有机合成的主要手段
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， - 二羰基化合物和 - 羰基 腈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。
*4 各类缩合反应
重要的缩合反应包括：醇醛缩合；Claisen 缩合反应；酯缩合反应（ Claisen-Schmidt 缩合）；Mannich 反应；Knoevenagel 反应；Darzens 反应；Reformatsky 反应；Benzoin 缩合反应；Perkin 反应；Wittig 反应；Michael 加成反应；Robinson 缩环反应
（ 2 ） 碳链缩短的方法 *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 - 羟基醛或酮 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。
（ 3 ） 碳架的重组；
碳架重组的反应是各种重排反应，包括： *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 Benzilic acid 重排 ;*10 Claisen 重排 ;*11 Fries 重排 ;*12 Cope 重排。
（ 4 ）环的闭合和打开环的闭合：
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。
四 逆合成原理
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
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。
常用术语
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：
第二节 有机化合物的合成
逆合成分析：
CH CCH2
CH3
CH3H3CCH
CH3
CH CCH2
CH3
CH3H3CCH
CH3
C
CH3
CH3CH2CH2H3CCH
OH
CH3
C
CH3
CH3
O
CH2CH2MgBrCHH3C
CH3
CH2CH2BrCHH3C
CH3
CH2CH2OHCHH3C
CH3
+
(CH3)2CHBrO
+
合成路线：
CH CCH2
CH3
CH3H3CCH
CH3
C
CH3
CH3CH2CH2H3CCH
OH
CH3
CH2CH2BrCHH3C
CH3
CH2CH2OHCHH3C
CH3
(CH3)2CHBr
O
Mg H2OPBr3
CH2Cl2
Mg CH3COCH3 H2O
H+
无水醚
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：
逆合成分析：
C CH(CH3)2CH2CHH3C
CH3 O
C CH(CH3)2CH2CHH3C
CH3 O
C
H
CH(CH3)2CH2CHH3C
CH3
OH
CH2MgBrCHH3C
CH3
CH2BrCHH3C
CH3
CH2OHCHH3C
CH3
(CH3)2CHCHO
+
合成路线：
PBr3
CH2Cl2
C CH(CH3)2CH2CHH3C
CH3 O
CH CH(CH3)3CH2CHH3C
CH3
OH
CH2BrCHH3C
CH3
CH2OHCHH3C
CH3
Mg (CH3)2CHCHO
H2O CrO3/Py
无水醚
Br
Br Br
例三：用苯和适当的无机试剂合成：
逆合成分析：Br
Br Br
Br
Br Br
NH2 NH2
NO2
合成路线：
Br
Br Br
Br
Br Br
NH2
NH2NO2
HNO3 H2
Fe
Br2NaNO2
H2SO4
H3PO2
H2O
浓 H2SO4
浓
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：
N
OH
+
Cl-
N
OH
+
+
N
OO
HCHO + HN(CH3)2
CH3COCl
N
OH
+
Cl-
合成路线：
HCl/HCHOCH2Cl
N
OH
N
O
O
HCHO
HN(CH3)2
CH3COCl
AlCl3
NaBH4
BnCl N
OH
+
Cl-
ZnCl2
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：
CH3CH2
CH2CH2CH3
H
H
CH3CH2CH2Br
CH3CH2
CH2CH2CH3
H
H
CH2CH2CH3CH3CH2
CH3CH2CHBrCHBrCH2CH2CH3
or
CH2CH3+
CH3CH2Br+
合成路线：
HC CHCH3CH2Br
CH3CH2 HNaNH2
NH3(l)
CH3CH2CH2Br
CH3CH2 CH2CH2CH3Na
NH3(l)
CH3CH2
H
H
CH2CH2CH3
NaNH2
NH3(l)
例六：用环己醇作原料合成以下化合物：
逆合成分析：
OH
O
MgBr
O
Br
+
OH
O
OH
合成路线：
CrO3/py
CH2Cl2
O
NBS
CCl4, AIBN
Br
Mg/I2
O
H2O
OH
H+
O
OH
H+ CH3COOOH
Na2CO3
CH3IOH
LDA CH3I
O
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：
O
O
OH O
OH
O+
OH
CH3CH2Br
O
+
合成路线：
O
OHO
Cl
O
AlCl3
H2/Pt
H+ C6H5COOH
Na2CO3
OH
O
CH3CH2Br
O
MgOH
KMnO4
HO-, H2O
H+
SOCl2
Cl
O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：
O O
O O
O
HOOH
Br+
+
合成路线 :
O
HOOH
BrNaNH2
NH3
Lindlar Cat.
H2
OsO4
Et2O
H2O
TsOHO O
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：
OCH3
O
OCH3
OCH3
O
OCH3CHO
O
OH O OH
合成路线 :
OCH3
OCH3
思考题 : 如何制备下列化合物 :
CHO
O
OHOOH
B2H6
H2O2, HO-
CrO3/Py
CH2Cl2
CH3CH2MgBr
H+ O3 Zn/H2O
CH3OH
TsOH
OCH3
O
OCH3
2 H2O
1
例十 用苯和四个碳以下的简单有机原料合成下列化合物：
CH2OH
逆合成分析：CH2OH Br
OH
O
O
COOH
合成路线 :
COOH
BrOH
O
O
COCl
AlCl3
Zn/Hg
HClCH3CH2COCl
AlCl3
NaBH4 PBr3Mg
anhydrous ether
CO2 HCl
CH3CH2OH LiAlH4
CH2OH
H+
例十一 用苯，苯甲酸和五个碳以下的简单有机原料合成：
Ph
O
Ph
O
逆合成分析：
Ph
O
Ph
O
Ph
OH
CHO
PhCH2CH2MgBr
CH2OH
Br
+ CH2OPhCH2CH2Br
PhCH2CH2OH PhMgBr
O
+
+
合成路线 :
Br2 BrMg
anhydrousether
O
H+
Ph
OH
CHO
CH2OHBr HCHO
PhCH2CH2Br
PhCH2CH2OH
PBr3 Mg
anhydrousether
H+
Mg
anhydrousether
H+CrO3
HCl
CHO
PhCOClPh
OCOPh
PhCOOHSOCl2 PhCOCl
例十二 用苯 , 三个或三个碳以下的有机原料和适当 的无机试剂合成：
Br
Br
OCH3H3CO
逆合成分析：
OCH3H3CO
Br
Br
OHHO
Br
Br
NH2H2N
Br
Br
Br
NH NH
Br
Br
NO2
Br
合成路线：
NH2H2N
Br
Br
Br
NH NH
Br
Br2
FeCl3
H2SO4
Br
HO3S
H2SO4
HNO3
Br
NO2
HO3SBr
NO2Zn
NaOHH+
NaNO2
HCl
H+
H2OOHHO
Br
Br
OCH3H3CO
Br
Br
CH3IK2CO3
Br
H3O+
例十三 用不超过四个碳的简单有机原料合成下列化合物：
O
O
NH2
OH
逆合成分析：
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
NH2
OH
合成路线：
O
O
O
O
O
O
+
Br2O
O
O
Br
Br
BaseO
O
O
hvO
O
O
NH3 H+
O
O
OH
NH2
例十四 用不超过四个碳的简单有机原料和苯合成消毒剂：
OO
N Ph
Cl
+
逆合成分析：
OO
N Ph
Cl
+
OO
N
HOO
N
HON
ONH
BrO
N
+
PhCH2Cl
O
合成路线：O
PhCH2Cl
O
NH HOO
NHON
ÖÐÐÔ ¼î
HOO
N
HCHO
HCl, ZnCl2CH2Cl
HCl
CH3OHHCl
SOCl2Cl
ON HCl
K2CO3, CH3COCH3
OH
OO
N
OO
N Ph
Cl
+
浓
例十五 用不超过二个碳的简单有机原料或苯合成下列化合物：
H
H
O
O
H
CH3O
逆合成分析：H
H
O
OCH3O
HH
CH3O
O
O
H
CH3O
OHH
CH3O
OH
H
CH3O
OH
CH3O
O
ClOCH3
Cl
Cl
O
OEt
OO
+
+
+
合成路线：
H
MeO
O
H
MeO
O
Cl
OMe
HO
Cl
OO
OH
O
HO
O
Base O
OEtOOC HCl PCl5
AlCl3
AlCl3 H NaH
MeO
OH
Lindlarcatalyst H
MeO
OH
H
MeO
O
O
H
H
O
OMeO
H
EtOH/H+
例十六 用 D-(+)-甘油醛合成 D-(-)- 来苏糖：
CHO
CH2OH
OH
CH2OH
OH
HO
HO
CHO
CHO
CH2OH
OH
CH2OH
OH
HO
HO
CHO
CH2OH
OH
HO
HO
CN
COOH
CH2OH
OH
HO
CH2OH
OH
HO
HO
COOH
CH2OH
OH
HO
CN
逆合成分析：
CHO
CH2OH
OH
CH2OH
OH
HO
HO
CHO
HCN
CH2OH
OH
OH
CN
CH2OH
OH
CN
HO ·ÖÀë
CH2OH
OH
CN
HO
H+/H2O
CH2OH
OH
HO
COOH
CH2OH
O
HO
C
O
-H2O Na/Hg
pH= 3-5H2O
CH2OH
OH
HO
CHO
HCN ·ÖÀë
CH2OH
OH
HO
HO
CN
H+/H2O -H2O Na/Hg
pH= 3-5H2O
合成路线：
例十七 用不超过五个碳的简单有机原料合成下列化合物：
O
OOH
O
OOH
HO
OOH
OH
CN
OH
OH
CHO
OH
CHO
HCHO
CH2OH Br
逆合成分析：
O
OOH
HO
OOH
OH
CN
OH
OH
CHO
OH
CHO
CH2OHBr Mg HCHO H2O CrO3
Py
HCHO
-OH
HCN
H+
合成路线：
例十八 用不超过五个碳的简单有机原料合成下列化合物：
H
H
O
O
O
O
H
H
O
O
O
O
HH
CH3H3C
H5C2O
OO
OC2H5
OO O
HHOO
OOO
OH
OH
O
逆合成分析：
H
H
O
O
O
O
HH
CH3H3C
H5C2O
OO
OC2H5
OO
O
HHOOO
OO
OH
OH
O Mg
PhH
H2O Al2O3
H5C2OHHH
OC2H5H5C2O
O O
KMnO4 H5C2ONa
H5C2OH
合成路线：
第三节 天然产物的合成
1. 角鲨烯的合成
逆合成分析：
O
OH
H
O
OHO
OH
(CH3)3SiO
OSi(CH3)3
O
O
O
O
O
O
OH
HO OHC
CHO
HOOC
COOH
HOOC
COOH O OSi(CH3)3
O
(CH3)3SiO
O
OO
O
OH
HO
OHC CHO
MgBr
逆合成分析：
全合成路线：
HOOC
COOH
O OSi(CH3)3
O
(CH3)3SiO
O
OO
O
OH
HOOHC CHOMgBr H2O CH3COOH
LDA TMSCl
H2O
H2O
LDA TMSCl
(CH3)3SiO
OSi(CH3)3
O
O
O
O
O
O
OH
HO
OHC
CHO
HOOC
COOH
DIBAL MgBr
CH3COOH
O
OH
H
O
OHO
OH
H2O
(CH3)3SiO
OSi(CH3)3
O
O
DIBAL (CH3)2CHP(C6H5)3Br
CH3ONa, CH3OH / CHCl3
2. 雌酮激素的合成
H
H H
HO
O
H
O
H
H
HO
逆合成分析：
H
H H
HO
O
HO
O
OO
HO
O
O
O HO
O
N+R3
HO
Br
HO
Br
HO HO
OHO
O2N
OHO
O2N
OHO
O
OHO
O
O
O
O
逆合成分析：
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O
O O
O
O
O
O
OO
OO
OO
O
O
O
全合成路线：
NaOH THF
HO
OHO
H2N
OHO
O2N
OHO
O
OHO
O
O
O
O
+AlCl3 HNO3
H2SO4
Zn
HCl
NaNO2
H2SO4
0 oC
H+
H2O
(CH3O)2SO2
H3CO
OCH3OLiAlH4
H3CO
OH
O
O
O
O
NHHCONH2
O
O
O
O
O
O
O
O O
O
O
O
O
OO
OO
O+
Na
EtOH
Na
EtOH
H3PO4
NH2NHCONH2
O
O
O
Na
HO
O
H3CO
O
N(CH3)2
H3COH3CO
OH
PBr3
H3CO
BrHC CNa
HCHO
(CH3)NHH3CO
(CH3)NH2O2
Hg2+
CH3I
H+
H3CO
O
H3CO
O
OO
O
O
H3CO
O
H3CO
O
OEt3N PPA
H
H H
H3CO
OH
H2
H3CO
O
H
K /NH3(l)
CrO3 H
H H
H3CO
O
+_
H
H H
HO
O
拆分