有机合成路线（第一二章）.ppt

有机合成化学与路线设计 林建荣 前 言 课程简介 本课程就是着重讨论有机合成与路线设计，我们学习了基础有机化学，而有机合成在有机化学中占有重要的地位，正像书中所说的，“有机合成已经成为当代化学研究的主流之一”。学习本课程，对增长对有机合成的知识和报考研究生都有很好的帮助，因为研究生考试中，有机合成占了相当大的比重，我们着重在基础有机化学的前提下，来介绍和讨论有机合成。 学习目标 本书主要是学习有机合成的一些技巧，通过学习和掌握了这些技巧，我们会发现起初有机化学中的有时很难掌握的合成，这时就变得简单、容易了，合成设计路线也更有目的了。 我们主要讨论学习：①目标分子的拆开，逆合成分析，合成子与极性转换。利用这些技巧，应用到基础的有机合成中。②氧化反应、还原反应、环化反应也作些介绍。尽量在课堂上消化掉。 1.绪论 1.1 有机合成的目的和任务 * * * * * 自1828年德国科学家韦勒合成尿素以来，190多年间有机化学已经形成了三相互联和依存的领域，就是有机合成、物理有机和有机分离和分析三个方面。 有机合成已经发生了翻天覆地的变化，不仅能合成自然界中结构复杂的有机化合物，也能合成好粗自然界中不存在的复杂化合物；当代有机合成正朝着高选择性、原子经济性和环境保护型三大趋势发展。 就是利用化学方法将单质、简单的无机物或简单的有机物制备成结构复杂的有机物的过程。 1.1.2基本有机合成工业和精细有机 合成工业 1.1.1 什么是有机合成 基本有机合成工业： 煤、石油、天然气 廉价易得 加工 一级有机产品 加工 二级有机产品 如：甲烷、乙烷、丙烷、乙炔、笨、萘等 如：乙醇、乙酸、丙酮等 合成 进一步合成 精细有机合成 如：药物、农药、染料、香料等 （精细有机合成工业： 这种合成的首要任务是合成路线的设计） 有机合成化学与路线设计 1.1.3 有机合成路线设计 路线设计是合成工作的第一步，也是重要的一步。 任何的合成路线，只要能合成出所要的化合物。应该说都是合理的，当然效果好坏有差别。 如：颠加酮的合成： O 环庚酮 NH2OH N-OH NCH3 O 有机合成化学与路线设计 CHO CHO + CH3 N H H C H2C C O H2C C O O O O 缓冲PH=5 -2H2O Manish NCH3 OH CO2 CO2 H+ NCH3 OH CO2H CO2H CO2 NCH3 O 上个反应经历了21步之多，总的收率只有0.75%。但这1896年能合成出结构复杂的颠加酮，已经是对有机化合物的一大贡献了，因此也获得诺贝尔奖。 21年后，罗宾森1917年设计出另一条颠加酮的合成路线，仅用了3步。总收率达90%。 有机合成化学与路线设计 1.2 有机合成的发展状况 早期有机物都是从天然混合物中提取出来的，认为有机物是不可合成的。 1828年韦勒合成了尿素，是有机合成的开始，天然物也可有机合成出来。20世纪下半叶最有影响的有机合成化学家Wood·ward（伍德沃德）合成喹咛、叶绿素、维生素B和红霉素等结构相对复杂的天然有机物。基团和蛋白质等生物大分子、还有不对成合成有机物。当代有机合成正朝着高选择性、原子经济性和环境保护型三大趋势发展。 有机合成化学与路线设计 2.有机合成与路线设计的基础知识 这些基本知识包括有机合成的要点、有机合成路线设计的基本方法和有机合成反应的选择性。 2.1 要点： 实际上就是有机合成化学中最根本的知识。 2.1.1以周期表为依据： 基础有机化学 主要是C、H、O和X的化学。当然现代有机合成已经扩充到周期表中各种元素，包括一些非金属元素。 有机合成化学与路线设计 2.1.2以羰基化合物为中心 C O 是一种很活泼的基团，很多有机反映都涉及这种基团，如醛酮分子之间的醛缩合反应，醛酮被氧化和还原的反应。因此羰基的反应在有机合成中有着重要作用。在后面的讨论我们将会涉及，专门讨论有羰基反应的合成。 2.1.3键结的方式和键的极性 有机中基本的键结方式有两类：C—C、C—非碳体。现在：碳骨和碳与官能团的联接。 在合成中可用逆推的方法，即将键结拆开。拆开使分子成两个极性部分。再将两个极性部分作为两个反应物经合成反应发生键结。这是合成设计中很重要的思路。本书有专门一章介绍此法。 如：合成C—N 拆开 C+ 和 N C—X（卤代烷）—NH2（胺类） 由 C—X + —NH2 C—N 有机合成化学