第二十一章 有机合成 niversity of science and echnology of china
University of Science and Technology of China 第二十一章 有 机 合 成 有 机 化 学
§一、重要性和基本要求 由结构简单的基本有机原料→结构较复杂的目标化合物 重要天然化合物的结构确认; 有机合成是一切有机研究的基础——合成样品,才有可 能进行各种研究 理论研究(物理有机) 往往是合成了一类新化合物,随之开辟了一类新的研究 领域: 冠醚的合成→冠醚化学: 穴状}套环,配位化合物化学、生物、?中的受体理论 笼状 巴基球→巴基球化学。(碳纳米管,碳纳米球..) 60 C 70 Organic Chem
Organic Chem §一、重要性和基本要求 由结构简单的基本有机原料→结构较复杂的目标化合物 重要天然化合物的结构确认； 有机合成是一切有机研究的基础——合成样品，才有可 能进行各种研究 ； ？ 理论研究（物理有机） 往往是合成了一类新化合物，随之开辟了一类新的研究 领域： 冠醚的合成→冠醚化学： 穴状 笼状 套环，配位化合物化学、生物、？中的受体理论 巴基球→巴基球化学。（碳纳米管，碳纳米球……） （C60，C70……）
新药开发:(平均6000个新化合物,才能找到一个真正 成为新药的化合物; ?→催化剂 “化学创造增加的研究对象 复杂天然化合物的总合成→代表了有机合成的最高水平 许多诺贝尔奖获得者—复杂天然化合物总合成的大师; 如: WoodWard. R.B(1965): Vitamin B12-VB12 (1973) Erythronolide(红霉素A)(1981) Corey.E.J.(1990):PGF2a;PGE2…… Nicolaou.K. C : Taxol(紫杉醇)(1994). Brevetoxin 个别、单一的反应——组合起来用于合成某一目标化合物 学 用 Organic chem
Organic Chem 新药开发： （平均6000个新化合物，才能找到一个真正 成为新药的化合物； ？→ 催化剂 “ 化 学 创 造 增 加 的 研 究 对 象 ” 复杂天然化合物的总合成 → 代表了有机合成的最高水平 许多诺贝尔奖获得者——复杂天然化合物总合成的大师； 如： WoodWard . R . B (1965) : Vitamin B12 －VB12 (1973) Erythonolide (红霉素A) (1981) Corey . E . J . (1990) : PGF2α ; PGE2…… Nicolaou . K . C : Taxol (紫杉醇)(1994). Brevetoxinl 个别、单一的反应—— 组合起来用于合成某一目标化合物. 学 用
许多结构复杂的天然化合物都已相继被合成,像海葵霉素 (分子中含68个手性中心!),都能立体选择性合成。(1994.Y Kishi),为有机化学工业,制药工业提供各种性能和用途的新 有机合成:第一步是设计合理的合成路线 例:颠茄酮的合成 NHO D> O 17步,总产率为075%. Willstatter(1896) COO CHO H2C NH= Cu#D NH2CH o Cu CHO C COO COo 总收率90%,(献下17%)(1917,R. Robinson) CI
Organic Chem 许多结构复杂的天然化合物都已相继被合成，像海葵霉素 (分子中含68个手性中心！)，都能立体选择性合成。 (1994 . Y . Kishi)，为有机化学工业，制药工业提供各种性能和用途的新 产品。 有机合成：第一步是设计合理的合成路线： 例：颠茄酮的合成. NH O O 17步，总产率为0.75% . Willstatter (1896) NH O COO COO Cu CHO CHO + NH2CH3 + COO H2C H2C COO O Cu 总收率90%，（献下17%） （1917，R . Robinson）
好的合成路线的要求: 1、步骤少(多则总产率低、时间、原材料消耗多); 2、产率高(副反应少,分离能化简); 3、原料便宜易得(还要加上无毒、少毒)反应条件、设备 易于实现;还应加上绿色化学的考虑:(“原子经济性”, 污染尽可能少) Organic chem
Organic Chem 好的合成路线的要求： 1、 步骤少 （多则总产率低、时间、原材料消耗多）； 2、产率高 （副反应少，分离能化简）； 3、原料便宜易得 （还要加上无毒、少毒）反应条件、设备 易于实现；还应加上绿色化学的考虑： (“原子经济性”， 污染尽可能少)
§二、合成设计中几个彼此相关的因素 碳骨架 有机化合物结构功能团种类和位置合成指定结构的化合物 分子构型 合成合适的碳骨架: 碳链增长——最主要(合成—由小分子→大分子); 碳链缩短——有时也回到: (如果大点的化合物物天然或合成易得的); 成环—对环状化合物是关键; (重排) Organic chem
Organic Chem §二、合成设计中几个彼此相关的因素 碳骨架 有机化合物结构 功能团种类和位置 合成指定结构的化合物 分子构型 一、合成合适的碳骨架： 碳链增长—— 最主要（合成——由小分子→ 大分子）； 碳链缩短—— 有时也回到； （如果大点的化合物物天然或合成易得的）； 成 环—— 对环状化合物是关键； （重 排）
碳链的增长:(现有的反应从机理上分三类) 自由基反应:一C°+·C C-C- 太活泼,难于定向控制——合成少应用 离子反应:C++-C C-C 电子受体电子给体 (亲电)(亲核) 取代 加成 协同反应:环加成的重要方法 Organic chem
Organic Chem 1、碳链的增长：( 现有的反应从机理上分三类) 自由基反应： 太活泼，难于定向控制—— 合成少应用 离 子 反 应 ： 电子受体 电子给体 （亲电） （亲核） 协 同 反 应 ： 环加成的重要方法。 C + C C C C + C C C 取代 加成
用于形成新的C一C键的反应: 1)、亲核取代: 电子给体(亲核试剂):碳负离子或潜在的碳负离子都是 金属化合物(由卤代烃,端?) CAHoMgBr RCH= Br phMgX RoCI RX+Li→Rli+Cu→R2CuLi RC三CMgX Na Organic chem
Organic Chem 用于形成新的C－C键的反应： （1）、亲核取代： 电子给体（亲核试剂）：碳负离子或潜在的碳负离子都是 金属化合物（由卤代烃，端？） C4H9MgBr RCH=CHMgBr phMgX R2CuLi RX ＋ Li → Rli + Cu → R2CuLi ……………… RC三C - +MgX +Na
一些吸电子基α一位上的H在碱存在下转变成烯醇 盐型电子给体: LDA. THE O H3C-C-CH3 H2C-C-CH3 DC=C-CH3 LDA.THE H3C-C-OEt2 H2C-C-oEt2 H2C=C-OE NaoT CH2(CooT) CH(COOEt )2 NaoT H2c-c-c-c-oet 或NOH3C-C-C-C-OEt Organic chem
Organic Chem 一些吸电子基α－位上的 H 在碱存在下转变成烯醇 盐型电子给体： H3C C CH3 O LDA,THF H2C C CH3 O H2C C CH3 O H3C C OEt 2 O LDA,THF H2C C OEt 2 O H2C C OET2 O CH2 (COOEt ) 2 NaOEt CH(COOEt ) 2 H3C C C H2 O C OEt O NaOEt 或NaOH H3C C C H O C OEt O
NaoH CH2(cn )2 CH(CN )2 k2CO H3C-C-C→C-CH3—H3CC-C-C-CH3 H CH3NO NaOH CHinO 为了保证烯醇盐有足够的浓度,必须根据a一H活性大小, 选择合适的碱。 Organic chem
Organic Chem CH2 (CN ) 2 NaOH CH(CN ) 2 H3C C C H2 O C CH3 O K2CO3 H3C C C H O C CH3 O NaOH CH2NO2 O N H + N CH3NO2 为了保证烯醇盐有足够的浓度，必须根据α－H活性大小， 选择合适的碱