北京大学有机化学课件有机合成.ppt

有机化学课件有机合成有机化学课件有机合成第一节第一节 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本章提纲本章提纲第一节第一节 合成的目的和要求合成的目的和要求 通过一定的反应，使原来分子中某一个或通过一定的反应，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学键，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：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。（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，氰基的加成反应；金属有机化合物与羰基，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，芳环，酮，酯，炔烃，芳环，酮，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。* *4 4 各类缩合反应各类缩合反应重要的缩合反应包括：重要的缩合反应包括：醇醛缩合；醇醛缩合；Claisen 缩合反应；缩合反应；酯缩合反应（酯缩合反应（Claisen-Schmidt 缩合）；缩合）；Mannich 反应；反应；Knoevenagel 反应；反应；Darzens 反应；反应；Reformatsky 反应；反应；Benzoin 缩合反应；缩合反应；Perkin 反应；反应；Wittig 反应；反应；Michael 加成反应；加成反应；Robinson 缩环反应缩环反应（2） 碳链缩短的方法碳链缩短的方法 * *1 1 一元羧酸的脱羧反应；一元羧酸的脱羧反应； * *2 2 二元羧酸的脱羧脱水反应；二元羧酸的脱羧脱水反应； * *3 3 烯，炔，酮，芳烃侧链，烯，炔，酮，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 4 甲基酮的卤仿反应；甲基酮的卤仿反应； * *5 5 酰胺的酰胺的 Hofmann Hofmann 降解反应；降解反应； * *6 Curtius 6 Curtius 重排反应；重排反应； * *7 Schmidt 7 Schmidt 重排反应；重排反应； * *8 8 环加成的逆反应；环加成的逆反应； * *9 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 10 酯缩合的逆反应；酯缩合的逆反应；* *11 11 酯的热裂；酯的热裂；* *12 12 黄原酸酯的热裂；黄原酸酯的热裂；* *13 13 四级铵盐的热裂四级铵盐的热裂 (Hofmann (Hofmann 消除消除) ) ；* *14 14 氧化胺的氧化胺的 Cope Cope 消除反应。消除反应。（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，包括：碳架重组的反应是各种重排反应，包括： *1 Wegner-Meerwein 重排；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 Favosky 重排；重排； *6 Baeyer-Villiger 氧化重排；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;*10 Claisen 重排重排;*11 Fries 重排重排;*12 Cope 重排。重排。（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。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，从目标化合物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。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 识别目标分子：识别目标分子：2 对目标分子进行逆向分析；对目标分子进行逆向分析；3 制定合成路线制定合成路线切断：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；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；通常用断成为可能的一种方法；通常用FGI表示。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；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；离子；目标分子：最终要合成的分子；通常用目标分子：最终要合成的分子；通常用TM表示。表示。常用术语常用术语例一：用三个或三个碳以下的有机原料和适当的无机试剂合成：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：CHCCH2CH3CH3H3CCHCH3CHCCH2CH3CH3H3CCHCH3CCH3CH3CH2CH2H3CCHOHCH3CCH3CH3OCH2CH2MgBrCHH3CCH3CH2CH2BrCHH3CCH3CH2CH2OHCHH3CCH3+(CH3)2CHBrO+合成路线：合成路线：CHCCH2CH3CH3H3CCHCH3CCH3CH3CH2CH2H3CCHOHCH3CH2CH2BrCHH3CCH3CH2CH2OHCHH3CCH3(CH3)2CHBrOMgH2OPBr3CH2Cl2MgCH3COCH3H2OH+无水醚无水醚无水醚无水醚例二：用四个或四个碳以下的有机原料和适当的无机试剂合成：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：逆合成分析：CCH(CH3)2CH2CHH3CCH3OCCH(CH3)2CH2CHH3CCH3OCHCH(CH3)2CH2CHH3CCH3OHCH2MgBrCHH3CCH3CH2BrCHH3CCH3CH2OHCHH3CCH3(CH3)2CHCHO+合成路线：合成路线：PBr3CH2Cl2CCH(CH3)2CH2CHH3CCH3OCH CH(CH3)3CH2CHH3CCH3OHCH2BrCHH3CCH3CH2OHCHH3CCH3Mg(CH3)2CHCHOH2OCrO3/Py无水醚无水醚BrBrBr例三：用苯和适当的无机试剂合成：例三：用苯和适当的无机试剂合成：逆合成分析：逆合成分析：BrBrBrBrBrBrNH2NH2NO2合成路线：合成路线：BrBrBrBrBrBrNH2NH2NO2HNO3H2FeBr2NaNO2H2SO4H3PO2H2O浓浓H2SO4浓浓例四：用苯和二个或二个碳以下的有机原料和无机试剂合成：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：逆合成分析：NOH+Cl-NOH+NOOHCHO + HN(CH3)2CH3COClNOH+Cl-合成路线：合成路线：HCl/HCHOCH2ClNOHNOOHCHO HN(CH3)2CH3COClAlCl3NaBH4BnClNOH+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：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：逆合成分析：CH3CH2CH2CH2CH3HHCH3CH2CH2BrCH3CH2CH2CH2CH3HHCH2CH2CH3CH3CH2CH3CH2CHBrCHBrCH2CH2CH3orCH2CH3+CH3CH2Br+合成路线：合成路线：HCCHCH3CH2BrCH3CH2HNaNH2NH3(l)CH3CH2CH2BrCH3CH2CH2CH2CH3NaNH3(l)CH3CH2HHCH2CH2CH3NaNH2NH3(l)例六：用环己醇作原料合成以下化合物：例六：用环己醇作原料合成以下化合物：逆合成分析：逆合成分析：OHOMgBrOBr+OHOOH合成路线：合成路线：CrO3/pyCH2Cl2ONBSCCl4, AIBNBrMg/I2OH2OOHH+OOHH+CH3COOOHNa2CO3CH3IOHLDACH3IO无水醚无水醚无水醚无水醚例七例七 用不超过二个碳的简单有机原料或苯合成下列化合物：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：逆合成分析：OOOHOOHO+OHCH3CH2BrO+合成路线：合成路线：OOHOClOAlCl3H2/PtH+C6H5COOHNa2CO3OHOCH3CH2BrOMgOHKMnO4HO-, H2OH+SOCl2ClO无水醚无水醚例八例八 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：逆合成分析：逆合成分析：OOOOOHOOHBr+合成路线合成路线:OHOOHBrNaNH2NH3Lindlar Cat.H2OsO4Et2OH2OTsOHOO例九例九 用环己烯和二个碳的简单有机原料合成下列化合物：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：逆合成分析：OCH3OOCH3OCH3OOCH3CHOOOHOOH合成路线合成路线:OCH3OCH3思考题思考题: 如何制备下列化合物如何制备下列化合物:CHOOOHOOHB2H6H2O2, HO-CrO3/PyCH2Cl2CH3CH2MgBrH+O3Zn/H2OCH3OHTsOHOCH3OOCH32 H2O1例十例十 用苯和四个碳以下的简单有机原料合成下列化合物：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：逆合成分析：CH2OHBrOHOOCOOH合成路线合成路线:COOHBrOHOOCOClAlCl3Zn/HgHClCH3CH2COClAlCl3NaBH4PBr3Mganhyd