第十五章精细有机合成路线设 计基本方法与评价
第十五章 精细有机合成路线设 计基本方法与评价
ˇ第一节逆向合成法及其常用术语 逆向合成法的概念 所谓逆向合成法指的是在设计合成路线时,由准备合 成的化合物(常称为目标分子或靶分子)开始,向前一步 步地推导到需要使用的起始原料。这是一个与合成过程 相反方向的途径,因而称为逆向合成法。逆向合成法并非 实际合成,而是为了设计合成目标分子的分析推理的思路。 逆向合成法是精细有机路线设计的重要思想方法。 逆向合成由目标分子出发向“中间体”、“原料”方 向进行思考、推理,通过对分子结构进行分析、切断(拆 开),能够将复杂的分子结构逐渐简化,只要每步逆推得 合理,就可以得出合理的合成路线。这种思考程序通常表 示为:目标分子→中间体→起始原料。双线箭头“→”表 示“可以从后者得到”,它与反应式中“→>”所表示的意 义恰好相反
第一节 逆向合成法及其常用术语 一、逆向合成法的概念 所谓逆向合成法指的是在设计合成路线时，由准备合 成的化合物（常称为目标分子或靶分子）开始，向前一步 一步地推导到需要使用的起始原料。这是一个与合成过程 相反方向的途径，因而称为逆向合成法。逆向合成法并非 实际合成，而是为了设计合成目标分子的分析推理的思路。 逆向合成法是精细有机路线设计的重要思想方法。 逆向合成由目标分子出发向“中间体” 、 “原料”方 向进行思考、推理，通过对分子结构进行分析、切断（拆 开），能够将复杂的分子结构逐渐简化，只要每步逆推得 合理，就可以得出合理的合成路线。这种思考程序通常表 示为：目标分子中间体起始原料。双线箭头“”表 示“可以从后者得到” ，它与反应式中“→”所表示的意 义恰好相反
第一节逆向合成法及其常用术语 从目标分子出发,运用逆向合成法往往可以得出几 条合理的合成路线。但是,合理的合成路线并不一定就 是生产上适用的路线,还需对它们进行综合评价,并经 生产实践的检验,才能确定它在生产上的使用价值 在逆向合成中所涉及的“原料”、“试剂”、“ 间体”都是相对而言的,因为从构成目标分子骨架的本 质来看,它们都是组成骨架的结构单元,唯一的区别是 “原料”和“试剂”均为市场上容易购得的脂肪族化合 物或芳香族化合物,而“中间体”通常需要自行合成
第一节 逆向合成法及其常用术语 从目标分子出发，运用逆向合成法往往可以得出几 条合理的合成路线。但是，合理的合成路线并不一定就 是生产上适用的路线，还需对它们进行综合评价，并经 生产实践的检验，才能确定它在生产上的使用价值。 在逆向合成中所涉及的“原料” 、 “试剂” 、 “中 间体”都是相对而言的，因为从构成目标分子骨架的本 质来看，它们都是组成骨架的结构单元，唯一的区别是 “原料”和“试剂”均为市场上容易购得的脂肪族化合 物或芳香族化合物，而“中间体”通常需要自行合成
ˇ第一节逆向合成法及其常用术语 二、逆向合成法常用术语 1.合成子与合成等效剂 (1)合成子在逆向合成法中,将拆开的目标分子 或是中间体所得到的各个组成结构单元(碎片)称为合 成子。例如: (CH3)2CfcN→(cH)2C和CN 上面拆开后的(CH3)2C+_OH和一CN即为合成子 合成子可以是离子形式,也可以是自由基形式和周环反 应所需的中性分子,但因大多数碳碳键是通过离子型缩 合反应而形成的,故离子合成子是最常见的一种合成子 形式。合成上,根据其亲电或亲核性质,可把合成子分 为亲电性或还原性(接受电子的)和亲核性或氧化性 (供电子的)两种。前者称为a合成子,如(H3)2C+ OH;后者称为d-合成子,如CN
第一节 逆向合成法及其常用术语 二、逆向合成法常用术语 1．合成子与合成等效剂 （1）合成子 在逆向合成法中，将拆开的目标分子 或是中间体所得到的各个组成结构单元（碎片）称为合 成子。例如： 上面拆开后的(CH3 ) 2C＋—OH和－CN即为合成子。 合成子可以是离子形式，也可以是自由基形式和周环反 应所需的中性分子，但因大多数碳碳键是通过离子型缩 合反应而形成的，故离子合成子是最常见的一种合成子 形式。合成上，根据其亲电或亲核性质，可把合成子分 为亲电性或还原性（接受电子的）和亲核性或氧化性 （供电子的）两种。前者称为a-合成子，如(CH3 ) 2C＋— OH；后者称为d-合成子，如－CN
ˇ第一节逆向合成法及其常用术语 (2)合成等效剂能够起合成子作用的试剂即为合 成等效剂。例如:a合成子,如(CH3)2C+—OH的等价 试剂是(CH3)2C=O,d-合成子CN的等价试剂可以是 KCN或NaCN。表15-1列出了一些不同类型合成子及其 等效试剂 表151一些不同类壅合成子及其等效试剂 合成子类型 官能团 d合成子 H C-CHO CeC-CNH LiCeC-C-NH -P(CH,)z (CH,),COCH, a-合成子 >C·0 CHr-CH-COaR -cO,R CHICI CH)S·Br
第一节 逆向合成法及其常用术语 （2）合成等效剂 能够起合成子作用的试剂即为合 成等效剂。例如：a-合成子，如(CH3 ) 2C＋—OH的等价 试剂是(CH3 ) 2C=O，d-合成子－CN的等价试剂可以是 KCN或NaCN。表15-1列出了一些不同类型合成子及其 等效试剂
ˇ第一节逆向合成法及其常用术语 合成中间体是合成中的一个实际分子,它含有完成 合成反应所需要的官能团以及控制因素。在某些场合, 中间体与合成等效剂是同一化合物
第一节 逆向合成法及其常用术语 合成中间体是合成中的一个实际分子，它含有完成 合成反应所需要的官能团以及控制因素。在某些场合， 中间体与合成等效剂是同一化合物
ˇ第一节逆向合成法及其常用术语 2.逆向切断、逆向连接及逆向重排 (1)逆向切断用切断化学键的方法把目标分子骨 架剖析成不同性质的合成子,称为逆向切断(记作 DIS)。它是简化目标分子的基本方法。通常在被切断 的位置上可划一曲线表示,如: CH3CH2-fCH-OH -CHa CH,"+*CHOH 合成子=合成等效剂〕
第一节 逆向合成法及其常用术语 2．逆向切断、逆向连接及逆向重排 （1）逆向切断 用切断化学键的方法把目标分子骨 架剖析成不同性质的合成子，称为逆向切断（记作 DIS）。它是简化目标分子的基本方法。通常在被切断 的位置上可划一曲线表示，如：
ˇ第一节逆向合成法及其常用术语 2)逆向连接将目标分子中两个适当碳原子用新 的化学键连接起来称为逆向连接,记作CON。它是实际 合成中氧化断裂反应的逆向过程。例如: CcO→0 (3)逆向重排把目标分子骨架拆开和重新组装称 为逆向重排,记作 REARR。它是实际合成中重排反应的 逆向过程。例如: N-OH
第一节 逆向合成法及其常用术语 （2）逆向连接 将目标分子中两个适当碳原子用新 的化学键连接起来称为逆向连接，记作CON。它是实际 合成中氧化断裂反应的逆向过程。例如： （3）逆向重排 把目标分子骨架拆开和重新组装称 为逆向重排，记作REARR。它是实际合成中重排反应的 逆向过程。例如：
第一节逆向合成法及其常用术语 3.逆向官能团变换 (1)逆向官能团互换(FGI)将目标分子中的一种 官能团逆向变化为另一种官能团,而具有此官能团的化 合物本身就是原料或较容易制备。例如: OH 或→ (2)逆向官能团添加(FGA)即在目标分子的 适当位置增加一官能团。例如: (3)逆向官能团除去(FGR)指在目标分子中有 选择的除去一个或几个官能团,使分子简化,这是逆向 分析常用的方法。例如 →
第一节 逆向合成法及其常用术语 3．逆向官能团变换 （1）逆向官能团互换（FGI） 将目标分子中的一种 官能团逆向变化为另一种官能团，而具有此官能团的化 合物本身就是原料或较容易制备。例如： （2）逆向官能团添加（FGA） 即在目标分子的一 适当位置增加一官能团。例如： （3）逆向官能团除去（FGR） 指在目标分子中有 选择的除去一个或几个官能团，使分子简化，这是逆向 分析常用的方法。例如：
ˇ第一节逆向合成法及其常用术语 在合成设计中应用上述变换的主要目的是:第一, 将目标分子变换成在合成上比母体化合物更易制备的前 体化合物,该前体化合物构成了新的目标分子,称为变 换靶分子;其次,为了作逆向切断、连接或重排变换, 必须将目标分子上原来不适用的官能团变换成所需的形 式,或暂时添加某些必要的官能团;第三,添加某些活 化基、保护基、阻断基或诱导基,以提高化学、区域或 立体选择性
第一节 逆向合成法及其常用术语 在合成设计中应用上述变换的主要目的是：第一， 将目标分子变换成在合成上比母体化合物更易制备的前 体化合物，该前体化合物构成了新的目标分子，称为变 换靶分子；其次，为了作逆向切断、连接或重排变换， 必须将目标分子上原来不适用的官能团变换成所需的形 式，或暂时添加某些必要的官能团；第三，添加某些活 化基、保护基、阻断基或诱导基，以提高化学、区域或 立体选择性