有机合成控制方法与策略

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第六章 有机合成控制方法与策略,合成复杂分子时，经常会遇到在底物分子的特定位置上进行特定的反应的问题，即控制问题。因此，常采用下述三种策略：,选择性反应的利用,导向基(活化基、钝化基、阻断基和保护基)的应用,潜在官能团及应用,1,选择性合成反应的利用,化学选择性(Chemoselectivity),-不同官能团的选择性,-处于不同化学环境下的相同官能团的选择性,-处于相同化学环境下的相同官能团的选择性,2,不同官能团的选择性,3,化学环境不同的相同官能团的选择性,4,化学环境相当的相同官能团的选择性,5,选择性合成反应的利用,区域选择性(regioselectivity),-酮的区域选择性反应,-Diels-Alder反应的区域选择性,-不饱和羰基化合物的区域选择性,-环氧化合物的区域选择性开环,-芳环的区域选择性亲电取代,6,区域选择性,区域选择性是指试剂对底物分子内两种不同,部位(site)的进攻，从而产生不同产物的选择,情况。,例如，羰基的两个,a,-位，烯丙基的1,3-位，,不对称环氧乙烷的两侧，,a,b,-不饱和羰基化合,物的1,2-和1,4-加成反应等。,7,酮的区域选择性反应,8,Diels-Alder反应的区域选择性,9,不饱和羰基化合物的区域选择性,a,b,-不饱和醛和酰氯倾向于1,2-加成，而,酮和羧酸酯多数倾向于共轭加成。强碱性,试剂倾向于1,2-加成，如RLi,而弱碱性试剂,如烷基铜锂倾向于共轭加成。,10,a,b,-不饱和酮的双键也可以选择性地还原。,11,环氧化合物的区域选择性开环,12,芳环的区域选择性亲电取代,13,选择性合成反应的利用,立体选择性与专一性,(stereoselectivity and stereospecificity),-烯键的立体选择性反应,-炔键的立体选择性加成,-Diels-Alder反应的立体选择性,-2+2环加成反应的立体选择性,14,烯键的立体选择性反应,15,炔键的立体选择性加成,16,Diels-Alder反应的立体选择性,17,2+2环加成反应的立体选择性,18,有机合成中导向基的应用,导向基是指在反应前引入某种控制基团，来促使原先无法进行选择性反应的官能团进行选择性反应，待反应完成后再加以除去的基团。,由于导向基的使用存在引入和除去两个步骤，这会使合成路线增长。因此，这种方法不得已才采用。,19,活化导向基的应用,20,钝化导向基的应用,21,阻断基的应用,22,保护基的应用,23,潜在官能团及应用,潜在(latent)官能团是指本身反应活性低、但可以按适当反应转化为目标官能团(goal)的基团。,使用潜在官能团可以避开导向基的使用。,潜在官能团应具备下列条件：,-原料易得,-反应性低，对尽可能多的试剂保持稳定,-能在文和条件下，经选择性或专一性反应展,示为目标基团,-可作为一个以上目标官能团的潜在着,24,烯烃作为潜在官能团,25,开链烯烃经氧化后会产生两分子羰基化合物，,常会引起分离困难，所以末端烯烃和环烯烃作为,潜在官能团有更多的应用。,26,环烯烃作为潜在官能团,27,羰基作为潜在官能团,28,杂环作为潜在官能团,29,硅基团作为潜在官能团,30,重排反应的利用,利用重排反应能合成其它反应难以合成的结构单元。常见的重排反应有：,Pinacol 重排反应,Hoffmann 重排反应,Beckmann重排反应,31,Pinacol 重排反应,32,Hoffmann 重排反应,33,Beckmann重排反应,34,合成路线的优化,要有合理的反应机理,合成路线简洁,优异的化学、区域和立体选择性,合成效率高,反应条件温和或易操作,原料易得,尽可能符合绿色合成原则,35,合成效率,直线式,汇聚式,36,反应次序的合理安排,产率低的反应尽可能安排在前面,难度大的反应要安排在合成路线的早期,价格高的原料尽可能安排在后期,反应次序的安排应考虑前面的反应是否有利于后续反应的进行。如实例,37,反应条件与实验操作,一个合理的合成路线，一方面要看合成的产,率高低，另一方面还要看工艺的稳定性，合,成条件是否易控或工业上是否可行，以及后,处理是否方便。此外，安全性和环保等问题,也必须加以考虑。,38,计算机辅助有机合成设计,PASCOP程序(1978),EROS程序(1978),MASSO程序(1978),SST程序(1984),QED程序(1986),LHASA程序(1989),USTC程序(90),39,