有机合成路线设计课件

2021/3/141Chapter 11 11 有机合成路线设计有机合成路线设计第一节第一节 合成的目的和要求合成的目的和要求第二节第二节 有机化合物的合成有机化合物的合成第三节第三节 天然产物的合成天然产物的合成内容提要内容提要内容提要内容提要2021/3/141Chapter 11 11 有机合成2021/3/142Chapter 11 第一节第一节 合成的目的和要求合成的目的和要求 通过一定的反应通过一定的反应,使原来分子中某一个或使原来分子中某一个或几个化学键断裂几个化学键断裂,同时形成一个或几个新的化同时形成一个或几个新的化学键学键,从而使分子发生转变或将几个小分子连从而使分子发生转变或将几个小分子连接起来。接起来。1 合成的步骤越少越好合成的步骤越少越好;2 每步的产率越高越好每步的产率越高越好;3 原料越便宜越好。原料越便宜越好。一一 合成的目的合成的目的:二二 合成的要求合成的要求:2021/3/142Chapter 11 第一节 合2021/3/143Chapter 11 三三 有机合成的主要手段有机合成的主要手段1 官能团的引入官能团的引入;2 官能团的转换官能团的转换;3 碳架的建造碳架的建造;（1）碳链的增长碳链的增长;（2）碳链的缩短碳链的缩短;（3）碳架的重组碳架的重组;（4）环的闭合和打开。）环的闭合和打开。2021/3/143Chapter 11 三 有机合成2021/3/144Chapter 11（1 1）碳链增长的方法碳链增长的方法*1*1 金属有机化合物与卤代烷的偶联反应金属有机化合物与卤代烷的偶联反应;*2 2 金属有机化合物与羰基金属有机化合物与羰基,氰基的加成反应氰基的加成反应;*3 3 金属有机化合物与环氧化合物的开环反应金属有机化合物与环氧化合物的开环反应;*4 4 各类缩合反应各类缩合反应;*5 5 炔烃炔烃,芳环芳环,酮酮,酯酯,-二羰基化合物和二羰基化合物和-羰基羰基 腈的烷基化和酰基化反应腈的烷基化和酰基化反应;*6 6 酮的双分子还原酮的双分子还原;*7 7 酯的双分子还原酯的双分子还原;*8 8 环加成反应环加成反应;*9 9 烯烃的羰基化反应。烯烃的羰基化反应。2021/3/144Chapter 11（1）碳链增2021/3/145Chapter 11（2）碳链缩短的方法碳链缩短的方法*1 一元羧酸的脱羧反应一元羧酸的脱羧反应;*2 二元羧酸的脱羧脱水反应二元羧酸的脱羧脱水反应;*3 烯烯,炔炔,酮酮,芳烃侧链芳烃侧链,-二醇和二醇和-羟基醛或酮羟基醛或酮 的氧化断裂反应的氧化断裂反应;*4 甲基酮的卤仿反应甲基酮的卤仿反应;*5 酰胺的酰胺的 Hofmann 降解反应降解反应;*6 Curtius 重排反应重排反应;*7 Schmidt 重排反应重排反应;*8 环加成的逆反应环加成的逆反应;*9 -二羰基化合物的酮式分解和酸式分解二羰基化合物的酮式分解和酸式分解;*10 酯缩合的逆反应酯缩合的逆反应;*11 酯的热裂酯的热裂;*12 黄原酸酯的热裂黄原酸酯的热裂;*13 四级铵盐的热裂四级铵盐的热裂(Hofmann 消除消除);*14 氧化胺的氧化胺的 Cope 消除反应。消除反应。2021/3/145Chapter 11（2）碳链缩短2021/3/146Chapter 11（3）碳架的重组碳架的重组碳架重组的反应是各种重排反应碳架重组的反应是各种重排反应,包括包括:*1 Wagner-Meerwein 重排重排(瓦格纳瓦格纳-米尔温重排米尔温重排);*2 频哪醇频哪醇(Pinacol)重排重排;*3 异丙苯氧化重排异丙苯氧化重排;*4 Bechmann 重排重排;*5 Favorskii 重排重排(法沃斯基重排法沃斯基重排);*6 Baeyer-Villiger 氧化重排氧化重排(拜尔拜尔-维格力氧化重排维格力氧化重排);*7 Hofmann 重排重排;*8 联苯胺重排联苯胺重排;*9 Benzilic acid重排重排(二苯乙醇酸重排二苯乙醇酸重排);*10 Claisen 重排重排(克莱森重排克莱森重排);*11 Fries 重排重排(弗里斯重排弗里斯重排);*12 Cope 重排。重排。2021/3/146Chapter 11（3）碳架的重2021/3/147Chapter 11（4）环的闭合和打开环的闭合和打开环的闭合环的闭合:三元环三元环:1）丙二酸酯与）丙二酸酯与1,2-二卤代烷的烷基化反应二卤代烷的烷基化反应;2）烯烃和卡宾的反应）烯烃和卡宾的反应;四元环四元环:1）丙二酸酯与）丙二酸酯与1,3-二卤代烷的烷基化反应二卤代烷的烷基化反应;2）烯烃光二聚的反应）烯烃光二聚的反应;五元环五元环:1）狄克曼关环反应）狄克曼关环反应;2）1,3-偶极环加成反应偶极环加成反应;3）丙二酸酯与）丙二酸酯与1,4-二卤代烷的烷基化反应二卤代烷的烷基化反应;六元环六元环:1）Diels-Alder 反应反应;2）苯环的还原苯环的还原 反应反应;3）酯的烷基化反应酯的烷基化反应;更大的环系更大的环系:1）分子内羟醛缩合反应）分子内羟醛缩合反应;2）酮醇缩合反应。）酮醇缩合反应。环的打开与切断碳链的手段类似。环的打开与切断碳链的手段类似。2021/3/147Chapter 11（4）环的闭合和2021/3/148Chapter 11 四四 逆合成原理逆合成原理 逆合成原理是以合成子概念和切断法为基础逆合成原理是以合成子概念和切断法为基础,从从目标化合物出发目标化合物出发;通过官能团转换或键的切断通过官能团转换或键的切断;去寻找去寻找一个又一个前体分子（合成子）一个又一个前体分子（合成子）,直至前体分子为最直至前体分子为最易得的原料为止易得的原料为止,这是完成合成设计的一条有效途径。这是完成合成设计的一条有效途径。逆合成分析过程包括逆合成分析过程包括:1 1 识别目标分子识别目标分子:2 2 对目标分子进行逆向分析对目标分子进行逆向分析;3 3 制定合成路线制定合成路线2021/3/148Chapter 11 四 逆合成原理 2021/3/149常用术语常用术语Chapter 11 切断切断:一种分析法一种分析法,这种方法是将分子中的一个键切断使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目标分子转变成为一种可能的原料;官能团互换官能团互换:把一个官能团换写成另一个官能团把一个官能团换写成另一个官能团,以使切以使切 断成为可能的一种方法断成为可能的一种方法;通常用通常用FGI (antithetical functional group interconversion)表示。表示。合成等价物合成等价物:一种能起合成子作用的试剂。合成子常由于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其本身太不稳定而不能直接使用;合成子合成子:在切断时所得出的概念性的分子碎片在切断时所得出的概念性的分子碎片通过已知的合通过已知的合 成方法成方法(或合成操作或合成操作)能够与有机分子相连接的化学结构单元能够与有机分子相连接的化学结构单元 目标分子目标分子:最终要合成的分子最终要合成的分子;通常用通常用TM(Target Molecular)表示。表示。2021/3/149常用术语Chapter 11 2021/3/1410Chapter 11 例一例一: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:第二节第二节 有机化合物的合成有机化合物的合成逆合成分析逆合成分析:2021/3/1410Chapter 11 例一:用三个或2021/3/1411Chapter 11 合成路线合成路线:无水醚无水醚无水醚无水醚2021/3/1411Chapter 11 合成路线:无水2021/3/1412Chapter 11 例二例二: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:逆合成分析逆合成分析:2021/3/1412Chapter 11 例二:用四个或2021/3/1413Chapter 11 合成路线合成路线:无水醚无水醚2021/3/1413Chapter 11 合成路线:无水2021/3/1414Chapter 11 例三例三:用苯和适当的无机试剂合成用苯和适当的无机试剂合成:逆合成分析逆合成分析:2021/3/1414Chapter 11 例三:用苯和适2021/3/1415Chapter 11 合成路线合成路线:浓浓H2SO4浓浓2021/3/1415Chapter 11 合成路线:浓H2021/3/1416Chapter 11 例四例四: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:逆合成分析逆合成分析:2021/3/1416Chapter 11 例四:用苯和二2021/3/1417Chapter 11 合成路线合成路线:2021/3/1417Chapter 11 合成路线:2021/3/1418Chapter 11 例五例五: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:逆合成分析逆合成分析:2021/3/1418Chapter 11 例五:用三个或2021/3/1419Chapter 11 合成路线合成路线:2021/3/1419Chapter 11 合成路线:2021/3/1420Chapter 11 例六例六:用苯、三个或三个碳以下的有机原料和适当用苯、三个或三个碳以下的有机原料和适当 的无机试剂合成的无机试剂合成:2021/3/1420Chapter 11 例六:用2021/3/1421Chapter 11 逆合成分析逆合成分析:2021/3/1421Chapter 11 逆合成分析:2021/3/1422Chapter 11 合成路线合成路线:2021/3/1422Chapter 11 合成路线:2021/3/1423Chapter 11 例七例七 用不超过四个碳的简单有机原料合成下列化合物用不超过四个碳的简单有机原料合成下列化合物:2021/3/1423Chapter 11 例七 用不2021/3/1424Chapter 11 逆合成分析逆合成分析:2021/3/1424Chapter 11 逆合成分析:2021/3/1425Chapter 11 合成路线合成路线:2021/3/1425Chapter 11 合成路线:2021/3/1426Chapter 11 例八例八:写出从反应物到产物的反应历程写出从反应物到产物的反应历程:2021/3/1426Chapter 11 例八:写2021/3/1427Chapter 11 例九例九:写出从反应物到产物的反应历程写出从反应物到产物的反应历程:2021/3/1427Chapter 11 例九:写2021/3/1428Chapter 11 2021/3/1428Chapter 11 2021/3/1429Chapter 11 例十例十.选用不超过四个碳的有机物为起始原料合成选用不超过四个碳的有机物为起始原料合成目标化合物。目标化合物。2021/3/1429Chapter 11 例十.选用2021/3/1430Chapter 11 逆逆合合成成分分析析合成路线请同学自己完成合成路线请同学自己完成2021/3/1430Chapter 11 逆合成分析合成2021/3/1431Chapter 11 例十一、例十一、选用不超过四个碳的有机物为起始原料选用不超过四个碳的有机物为起始原料合成目标化合物。合成目标化合物。2021/3/1431Chapter 11 例十一、选用2021/3/1432Chapter 11 逆逆合合成成分分析析2021/3/1432Chapter 11 逆合成分析2021/3/1433Chapter 11 合成路线合成路线2021/3/1433Chapter 11 合成路线2021/3/1434Chapter 11 2021/3/1434Chapter 11 2021/3/1435Chapter 11 第三节第三节 天然产物的合成天然产物的合成1.角鲨烯的合成角鲨烯的合成2021/3/1435Chapter 11 第三节 2021/3/1436Chapter 11 逆合成分析逆合成分析:2021/3/1436Chapter 11 逆合成分析:2021/3/1437Chapter 11 逆合成分析逆合成分析:2021/3/1437Chapter 11 逆合成分析:2021/3/1438Chapter 11 全合成路线全合成路线:2021/3/1438Chapter 11 全合成路线:2021/3/1439Chapter 11 2021/3/1439Chapter 11 2021/3/1440Chapter 11 2021/3/1440Chapter 11 2021/3/1441Chapter 11 2.雌酮激素的合成雌酮激素的合成2021/3/1441Chapter 11 2.雌酮2021/3/1442Chapter 11 逆合成分析逆合成分析:2021/3/1442Chapter 11 逆合成分析:2021/3/1443Chapter 11 2021/3/1443Chapter 11 2021/3/1444Chapter 11 逆合成分析逆合成分析:2021/3/1444Chapter 11 逆合成分析:2021/3/1445Chapter 11 全合成路线全合成路线:2021/3/1445Chapter 11 全合成路线:2021/3/1446Chapter 11 2021/3/1446Chapter 11 2021/3/1447Chapter 11 2021/3/1447Chapter 11 2021/3/1448Chapter 11 2021/3/1448Chapter 11 2021/3/1449Chapter 11 2021/3/1449Chapter 11