§13-7有机合成路线 碳胳的生成 1.增长碳链 (1)任意增长 炔烃RC≡cHN, R-CECNa, R-CECR 卤代烃2RX RR(武尔慈反应) RX-LI-RLiCuR,CuLi R-R Ar-R 芳烃(付-克反应)ArH RCOX AICI DR Arco 羟醛缩合2RCH2CHO RCH2CH-CHCHO OH R 格氏 RCHO RMeX-H0, choh R 试剂丿 R2CO RMgxHORC-OH 基的 R R 反应(OO出9RCOH Witten!反应R2C=O+RCH=P(C6H5)→R2C=CHR RCHO +R'CH=P(CH5)3-RCH-CHR' 2)增加一个C RCOOH RX CN RCH,NHy
§13—7 有机合成路线 一、碳胳的生成 1．增长碳链 ⑴ 任意增长 ⑵ 增加一个 C 炔烃 R C CH R C CNa Na R'X R C CR' 芳烃（付-克反应）ArH RX RCOX AlCl3 ArCOR Ar-R AlCl3 卤代烃 2RX RX R-R RLi Li R2CuLi R-R' Na (武尔慈反应) CuI R'X 羟醛缩合 2RCH2CHO RCH2CH-CHCHO OH - OH R RCHO R2CO RCOL R'MgX H2O R'MgX H2O R'MgX H2O RCHOH R2C-OH R-C-OH R' R' R' R' 格氏 试剂 和羰 基的 反应 RCH=O R'CH=P(C6H5 ) + 3 RCH=CHR' H2O RX CN - [H] RCOOH RCH2NH2 Witting反应 R2C=O R'CH=P(C6H5 ) + 3 R2C=CHR
RXME-_- Rcooh RCHO RCH--CN (CH3) (3)增加二个C RMgX +H2 C-CH2-RCH, CH,OH 乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯 2.缩短碳链 RCHCOOH-4RCH,G+ CO G为吸电子基 RCHCHR'OL RCOOH RCOOH RCH=CRR"_O:/H20-RCHO+ RR"C-O Ar-R ArCOoH 霍夫曼降解反应 RCONH2 B2+ORNH2 RCHCOOH hso RCHO OH 甲基酮 ROCH3x2NOm+ RCOONa+CHX3 3.形成叁键 RCH-CH-R' X-RC≡CR RCX2-CX2-R RC≡CR
⑶ 增加二个 C 乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯 2．缩短碳链 G 为吸电子基 3．形成叁键 Mg CO2 RCHO HCN (CH3 ) RX H2O RCOOH RCH OH CN RMgX H2C CH2 O + H2O RCH2CH2OH RCH=CHR' [O] RCOOH R'COOH RCH=CR'R'' O3 RCHO R'R''C=O + Zn/H2O + Ar-R ArCOOH [O] 霍夫曼降解反应 RCONH2 Br2+NaOH RNH2 RCHCOOH H2SO4 RCHO OH + RCHCOOH △ CO2 G RCH2G + RCOCH3 甲基酮 NaOX X2+NaOH RCOONa + CHX3 RCH-CH-R' -HX OH - R-C RCX2 -CX2 -R' X X -X2 CR' Zn R-C R-C CR
形成双键 RCH-CH-R OH/FR-C-CHR' R-CH-CHoR' CR-C=CHR OH R-C三C-R+H2BaSC=C- 喹啉 H R R一C≡C-R+H2 ⊥NaC= H 液氨H 二、形成碳环的反应 1.小环的合成 (1)分子内的烷基化 分子内 X X=卤代物或磺酸盐离子。Y=CN、-COR、-COOR (2)卡宾对烯的加成 CH2+RCH=CHR→- R C--CHR (3)[2+2]环加成
4．形成双键 二、形成碳环的反应 1．小环的合成 ⑴ 分子内的烷基化 X=卤代物或磺酸盐离子。Y=-CN、-COR、-COOR ⑵ 卡宾对烯的加成 ⑶ [2+2]环加成 R-C=CHR' R-CH-CH2R' OH RCH-CH2 -R' X OH - / 醇 H + R-C=CHR' X Y H OH - X Y - 分子内 亲核取代 Y X - + X - X Y + H OH - X - Y 分子内 亲核取代 Y CH2 + R-CH=CHR CH H C C H2 R R + hv R C C R` + H2 喹啉 Pd/BaSO4 R C C R` H H R C C R` + H2 Na 液氨 R C C H R` H
2.普通环(五、六元环) (1)付克酰基化 CH2CH2 CH2COX Zn/Hg (2)狄克曼反应(分子内酯缩合) CH2CHCHCOOH Y-内酯 H2 (3)分子内羟酸缩合。 (4) Diels-Alder反应(双烯合成) (1→0 (5)麦克尔反应( Michael反应) CH o CH 3.乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯可合成任意环 4.大环一联姻缩合(二酯在金属Na条件下进行分子内缩合) C=O (CH2)8 (H2C6 COOCH
2．普通环（五、六元环） ⑴ 付-克酰基化 ⑵ 狄克曼反应（分子内酯缩合） ⑶ 分子内羟酸缩合。 ⑷ Diels-Alder 反应（双烯合成） ⑸ 麦克尔反应（Michael 反应） 3．乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯可合成任意环 4．大环—联姻缩合（二酯在金属 Na 条件下进行分子内缩合） CH2CH2CH2COOH γ -内酯 OH H2C CH2 O C H2C O + COOCH3 (CH2 )8 COOCH3 Na HAc 二甲苯 (H2C)6 CH C O OH CH2 HC C O CH3 CH3 O + CH3ONa Micheal反应 CH3 O CH3 O OH - △ 羟醛缩合 CH3 O CH2CH2CH2COX AlCl3 O Zn / Hg HCl
三、转换官能团的反应 1.官能团的引入 (1)碳卤键的形成 RH+X,-hy- rX +HX =CR R-C三CR RCH=CXR RCH2 CHXCH3马氏规则 RCH2CH2CH2Br反马氏规则 业 RCHBrCH=CH2a-取代 RCHCH=CH2 RCH,CHXCHX RCHCHCH2 OH X ①四矿吗 R OF O-M-OTX(LBn
三、转换官能团的反应 1．官能团的引入 ⑴ 碳卤键的形成 RH + X2 hv RX + HX RC=CR' RCH=CXR' R C CR' X2 HX X X R-OH PX3 X2 RX RX RCH2CH=CH2 HX HBr H2O2 NBS HOX RCH2CHXCH3 马氏规则 RCH2CH2CH2Br 反马氏规则 RCHBrCH=CH2 α -取代 RCH2CHXCHX RCH2CHCH2 或Br2 /高温 X2 OH X FeBr3 (Cl,Br) X2 X HNO3 H2SO4 [H] NaNO2 H + HBF4 HCl-CuCl HBr-CuBr KI N2 + F Cl Br I
(2)碳氧键的形成 a.醇C-OH RCH=CH2-BHa -) CH20 RX-H2O ROH HCHO -- RCh Oh 伯醇 H2C-CH2 H,0---RCH, CH,OH HO- Archon 仲醇 RiCO R COCl 叔醇 RCOOR RCHO -RCH.OH RCOOR'-LAIH--RCH2OH }伯醇 gCO R2CHOH仲醇 OOH—(1H OHOH OsOA OH OH b.Ar-OH异丙苯氧化法;氯苯水解法;磺化碱熔法;重氮盐水解法。 C.醚C-O-C RX RONa ROR 2ROH ROR RCOCH
⑵ 碳氧键的形成 a．醇 C—OH b．Ar—OH 异丙苯氧化法；氯苯水解法；磺化碱熔法；重氮盐水解法。 c．醚 C—O—C RCH=CH2 H2O2 OH - RCH2CH2OH RX ROH H2O RMgX HCHO R2CO RCH2OH RR'CHOH R3COH 伯醇 仲醇 叔醇 OH - H2O H2O H2O H2O H2O H2O O H2C CH2 RCH2CH2OH R'CHO R COCl R COOR` B2H6 RCHO R2CO R2CHOH [H] RCOOR' LiAlH4 [H] RCH2OH RCH2OH 仲醇 伯醇 N2 OH + H2O H + ,△ RX R'ONa ROR' ROR -H2O CH2N2 RCOCH3 + 2ROH ROH KMnO4 HO - OH OH OsO4 OH OH OH C HO + 6H5COOOH
d.醛、酮 积二卤代烃水解 ·烃的氧化 醇的脱H或氧化 羧酸的还原 芳烃的酰基化 ·羰基化 β一羟酸的氧化脱羧 ·乙酰乙酸乙酯合成酮类 RCHCOOH _OL RCCOOH RCHO cO RCHCH2COOH JOrRCCH2COOH-A-+,+CO a一羟酸的水解 浓H>O-RCHO+CO+H2O RCHCOOH OH 稀H2SO3 RCHO HCOOH 浓HsR,CO+CO+H2O RoCCOOH OH 稀H2SO R,CO+ HCOOH e.羧酸 腈的水解 ·格氏试剂与CO2作用,水解 ·醛、醇、取代芳烃、烯烃的氧化 羧酸衍生物的水解 ·甲基酮的氧化(卤仿反应) ·丙二酸二乙酯、乙酰乙酸乙酯合成羧酸 2.官能团的除去 (1)取代芳烃(一SOH,一N2+) (2)羰基(还原亚甲基) A Kishner -Wolff--黄呜龙反应:NH2NH2,EtOH/KOH,180℃ B Clemmensen还原法:ZnHg,浓HCl (3)羟基(脱水、加氢)
d．醛、酮 ·积二卤代烃水解 ·烃的氧化 ·醇的脱 H 或氧化 ·羧酸的还原 ·芳烃的酰基化 ·羰基化 ·α，β—羟酸的氧化脱羧 ·乙酰乙酸乙酯合成酮类 ·α—羟酸的水解 e．羧酸 ·腈的水解 ·格氏试剂与 CO2 作用，水解 ·醛、醇、取代芳烃、烯烃的氧化 ·羧酸衍生物的水解 ·甲基酮的氧化（卤仿反应） ·丙二酸二乙酯、乙酰乙酸乙酯合成羧酸 2．官能团的除去 ⑴ 取代芳烃（—SO3H，—N2 +） ⑵ 羰基（还原亚甲基） A.Kishner—Wolff—黄呜龙反应 : NH2NH2, EtOH/KOH, 180℃ B.Clemmensen 还原法: Zn—Hg，浓 HCl ⑶ 羟基（脱水、加氢） + RCHCOOH RCCOOH RCHO CO2 [O] RCCH3 OH O O △ RCHCH2COOH RCCH2COOH OH O [O] + CO2 △ H2O HCOOH CO RCHCOOH OH 浓H2SO4 △ RCHO + + 稀 H2SO4 △ RCHO + R2CCOOH OH 浓H2SO4 △ 稀 H2SO4 △ R2CO + CO + H2O R2CO + HCOOH
3.官能团的转换 四、有机合成路线的设计 基本要求:·原料易得·反应步骤少·实验操作方便安全 反应产率高,付反应少,后处理简单(易纯化) 1.增长碳链 例1 H2--C6HS CH,CH,CH,CH, CH CHsCH=CH2的-二2,N里C田cH斷由 NH 例2:由三个碳原子以下化合物合成2,2-二甲基戊酸 MgBr COOH 例3由三个碳原子以下的化合物合成(H2=CHCH2 CH-C-CH2(CH3 CH CHOH CH3 CH2COOH CH3ONa CH3-CH-COOC 2H5 CH CH COOCH COCH CH3 COCH,CH CHiONa CH.-CCOOC H. -+ CO CH,-CH=CH CH-CH 例4合成C6H5CCH2CHCH2OOOH 方法 C6H5 C6HSCHO + C6H_ CCH3-QUC6H5C-CH-CH-C6Hs-HBr C6HsC-CH2 CHBr CH 0 C6H5 CH(COoCH EtoNa i C6HSC-CH2 CH-CH(COOC ,Hsh CO C6HsC-CH2_.COOH
3．官能团的转换 四、有机合成路线的设计 基本要求：·原料易得 ·反应步骤少 ·实验操作方便安全 ·反应产率高，付反应少，后处理简单（易纯化） 1．增长碳链 例 2：由三个碳原子以下化合物合成 2,2-二甲基戊酸。 方法一： - C6H5CH=CH 2 Br2 2HBr NaNH2 NH3 CH3CH2CH2Br TM H2 Pt 例1 C6H5CH=CH 2 C6H5CH2CH2CH2CH2CH3 HBr O MgBr H2O OH Mg 乙醚 CO H2O 2 COOH 例3 由三个碳原子以下的化合物合成 CH2=CH-CH 2 -CH-C-CH 2 -CH3 O CH3 CH3CH2COOH CH3CH2OH H + CH3ONa CH3CH2COOC2H5 CH3ONa CH2=CHCH2Cl CH3 -C-COOC 2H5 COCH2CH3 CH2 -CH=CH2 H + - CO2 △ CH3 -CH-COOC 2H5 COCH2CH3 酯缩合 CH3 -C-H COCH2CH3 CH2 -CH=CH2 例4 合成 C6H5C-CH2 -CHCH 2COOH O C6H5 C6H5CHO C6H5CCH3 O + OH - C6H5C-CH=CH O C6H5 CH2 (COOC2H5 )2 EtONa HBr C6H5C-CH2CHBr O C6H5 C6H5C-CH2CH O C6H5 CH(COOC 2H5 )2 H + - CO2 △ C6H5C-CH2 -CHCH2COOH O C6H5
方法二: C6H5 CsH CH C6HSCHO C6H3CCH2-OH CH-CH(COOC,) EtoNa CH2(COOC2Hs) 2.碳环的合成 例5由甲苯合成 无水ACl Zn/Hg HOOC HOOC 3.保护基的作用 (1)要求:·易于与被保护基反应。 ·保护基团相对稳定 又容易除去。 (2)常见的保护方法 烯 醛、酮通过缩醛(或酮)来保护。 R2CO+CH2OH O-CH2 FHC RoC CH2OH RaCO O-CH2
方法二： 2．碳环的合成 3．保护基的作用 ⑴ 要求： ·易于与被保护基反应。 ·保护基团相对稳定. ·又容易除去。 ⑵ 常见的保护方法： ·烯 ·醛、酮通过缩醛（或酮）来保护。 C C Br2 Zn R2CO CH2OH CH2OH + 干HCl R2C CH2 CH2 O O H + R2CO 例5 由甲苯合成 CH3 O O + O 无水AlCl3 CH3 HOOC O Zn / Hg HCl CH3 HOOC 多聚磷酸 CH3 O (CH3 )2CHMgBr H2O △ 脱水 S 脱氢 C6H5CHO C6H5CCH3 O + OH - CH2 (COOC2H5 )2 EtONa H + - CO2 △ C6H5C-CH 2 -CHCH2COOH O C6H5 CH HC C O C6H5 C6H5 CH H2C C O C6H5 C6H5 CH(COOC2H5 )2
HCI RCH L OCH3 RCHO CH3OH RCHO CH3 醇羟基变成醚(或酯)来保护。 RCh_ Ph3CCl RChoCPh HAc RCH,OH H2O RCHLOH RCOOH RCOOCHAR RCH,OH 酚羟基变成苯甲醚来保护。 AIOH NaOH CHL -; Hl, ArOH+CH3I 例6 CH3 CH3 CHi-C-CH2-C-CH,Br CH2C-CH2-C—CH2COOH H3 H乙二醇 H,C-CH, 0 O -MyCO CH:= C-CH2-C--CH2B醚 H20 TM CH 例7:由香茅醛合成 HOOC-CH2 CH2CH(CH3) CH2CHO。 CH,O 人 HOOC 例8:由HOCH2C≡CH合成HOCH2C≡ CCOOCH3。 C2HsMgBr HOCH三 OCH2C≡CH HOCH2C-CCOOCH 3
·醇羟基变成醚（或酯）来保护。 ·酚羟基变成苯甲醚来保护。 例 6： 例 7：由香茅醛合成 HOOC-CH2CH2CH(CH3)CH2CHO。 例 8：由 HOCH2C≡CH 合成 HOCH2C≡CCOOCH3。 ArOH NaOH CH3 I HI ArOCH3 ArOH CH3 + I RCHO + CH3OH 干 HCl H + RCH OCH3 OCH3 RCHO RCH2OH Ph3CCl RCH2OCPh3 HAc H2O RCH2OH RCH2OH + R`COOH H + R`COOCH2R H2O H + RCH2OH CH3 C CH2 C CH3 O CH3 CH2Br CH3 C CH2 C CH3 O CH3 CH2COOH H + 乙二醇 CH3 C CH2 C CH3 CH3 CH2Br H2C CH2 O O Mg 干醚 CO2 H + H2O TM O CH3OH 干HCl OCH3 OCH3 KMnO4 H + HOOC O HOCH2≡CH O H + O OCH2C≡CH C2H5MgBr CO2 CH3OH H + HOCH2C≡CCOOCH 3