有机合成设计基础理论.ppt

第二章 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。 羰基是一种很活泼的基团！ 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： 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。 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。 一）碳的氧化态 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。 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。 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。 一个化合物在反应中能够生成两个空间结构不同的立体异构体，如果此反应无立体选择性，则产物中两种异构体是等量的；有立体选择性的反应，两者不等量。量的差别越大，反应的立体选择性越好。 Example: O Ca/Cb d c b a O d c b a d c b a O O Ce/Cg,Cf/Ch Diels-Alder反应 O + g=h f e h g f e （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 Example 1:昆虫激素Brevicomin的逆合成分析 Method 1: O O 1 5 C1/O OH O 5 1 + C1/O OH HO 5 1 O 5 1 O 5 1 O O 或 Method 2: O O 1 5 4 3 2 C1/O O HO 5 1 2 3 4 C3/C4,C5/O O 1 2 3 + HO 4 5 Example 2:倍半萜(Longifolene)的逆合成分析 C1/C2 7 6 5 4 3 2 1 11 10 9 8 2 1 10 9 8 H 1 2 H _ + O H _ O O 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 2.3.1 化学选择性 Example : O O OC2H5 + NaBH4 OH O OC2H5 O O OC2H5 + LiAlH4 OH OH 2.3.2 位置选择性 3 HO OH OH 17 11 + MnO2 OH OH 17 11 O Example : * 1.有机合成要点；2.有机合成路线设计的基本方法；3.有机合成反应的选择性。 2.1 有机合成要点 2.1.1 以元素周期表为依据 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) 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 2.1.4 对等性 R C OR′ + CN CH3 R C OR′ CN H3+O O R C CH3 R C OR′ CN C R O 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。 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 OH O O OH Example: 二）骨架不变而官能团改变 Br/Fe COOH CH3 KMnO4或CrO3/H2SO4 COOH Br Example: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 - N2 N C O + O N H2 CH2+ O- Δ O O O 四）骨架和官能团都变化 Example:蓖麻酸的裂解 HO2C HO 2 6 4 15 8 13 11 10 9 17 18 H O + H H HO2C 2.2 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（target m