第二十一章 有机合成 Organic synthesis niversity of science and echnology of china
University of Science and Technology of China 第二十一章 有 机 合 成 Organic synthesis 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一合成样品,才有可能 进行各种研究; 构效关系 理论有机 往往合成一类新化合物,便开辟了一个新的研究领域: 冠醚的合成→冠醚化学:穴状、笼状、套环、配位化 合物,生物、药物中的受体理论 巴基球的合成→巴基球化学:碳纳米管,碳纳球 60,70 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； 构效关系 理论有机 往往合成一类新化合物，便开辟了一个新的研究领域： 冠醚的合成→冠醚化学：穴状、笼状、套环、配位化 合物，生物、药物中的受体理论 巴基球的合成→巴基球化学：碳纳米管，碳纳球…… C60，C70……
新药开发:平均6000个新化合物,才能筛选出一种新药。 “化学创造自己的研究对象” 复杂天然化合物的总合成→代表了有机合成的最高水平 多位诺贝尔奖获得者都是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.EJ.(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 用 Organic chem
Organic Chem 新药开发：平均6000个新化合物，才能筛选出一种新药。 “ 化 学 创 造 自己的 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 多位诺贝尔奖获得者都是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已相继被合成,像海葵毒素 (含68个手性中心都能立体选择性合成。(1994.Y,Kihi 为有机化学工业,制药工业提供各种性能和用途的新产品。 设计合理的合成路线: 例:颠茄酮的合成 17步,总产率为075%. Willstatter(1896) COo COo CHO NH≥=Ocu NH2CH3 O Cu CHO COo COo 总收率90%,(1917,R. Robinson) Organic chem
Organic Chem 许多结构复杂的天然化合物已相继被合成，像海葵毒素 (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。 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%， （1917，R . Robinson）
好的合成路线的要求: 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,分离简便) 3、原料便宜易得; 反应条件、设备易于实现 5*符合绿色化学要求:原子经济性,无毒或少 毒,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，分离简便）； 3、原料便宜易得； 4、反应条件、设备易于实现； 5* 符合绿色化学要求： 原子经济性，无毒或少 毒，污染尽可能少
§二、合成设计中几个彼此相关的因素 碳骨架 合成指定结构功能团种类和位置的化合物 分子构型 、合成合适的碳骨架: 碳链增长一最主要(由小分子→大分子); 碳链缩短—有时也用到(如大的化合物天然或合成易得); 成环一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 合成指定结构 功能团种类和位置 的化合物 分子构型 一、合成合适的碳骨架： 碳链增长—最主要（由小分子→大分子）； 碳链缩短—有时也用到（如大的化合物天然或合成易得）； 成 环—对环状化合物是关键； （重 排）
1、碳链的增长:(现有的反应从机理上分三类) 自由基反应:-C+---C-C 太活泼,难于定向控制一合成应用少 离子反应: c++-c 取代 电子受体电子给体 加成 (亲电)(亲核) 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— 合成应用少 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,端炔制备) 如: 格氏试剂 RMgBr 烷基锂 RLi 烷基铜锂R2CuLi 金属炔化物RC三C+Mgx(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，端炔制备） 如： 格氏试剂 RMgBr 烷基锂 RLi 烷基铜锂 R2CuLi 金属炔化物 RC三C - +MgX（+Na）
吸电子基a一位上的H在碱存在下 转变成烯醇盐电子给体: LDA.THE ll H3C-C-CH3-H2C-C-CH3 H2C=C-CH3 LDA.THE H3C-C-OEt2 H2c-c-OEt2 H2C=C-oET Naot CH2(COoT )2 CH(COOEt )2 2 Naot H3C-C-CC-OEt C-C-OEt 或NaOH Organic chem
Organic Chem 吸电子基α－位上的 H 在碱存在下 转变成烯醇盐电子给体： H3C C CH3 O LDA,THF H2 C C CH3 O H2 C C CH3 O H3 C C OEt 2 O LDA,THF H2C C OEt 2 O H2 C C OET2 O CH2 (COOEt ) 2 NaOEt CH(COOEt ) 2 H3 C C H2 C O C OEt O NaOEt 或NaOH H3 C C H C O C OEt O
NaoH CH2(CN) CH(CN)2 H28 KoCO 3 H H3C-C-C-C-CH3 H3C-C-C-C-CH3 CH3NO2 NaoH CH No 2 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 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。 CH2 (CN ) 2 NaOH CH(CN ) 2 H3 C C H2 C O C CH3 O K2 CO3 H3 C C H C O C CH3 O NaOH CH2 NO2 O N H + N CH3 NO2