高等医药院校教材 有机合成基础 岳保珍 编 李润涛 北京医科大学出版社
前言本书是由北京医科大学药学院组织，专门为药学专业、药化专业的本科生学习有机合成课程编写的一本教材。也可供有关专业的研究生参考。有机合成是有机化学中最重要的领域之一。它是药物合成及药物研究的重要工具。本书的目的就是向学生介绍一些重要的有机反应及在合成中的应用。反应众多，难以求全，书中只能就几类重要的反应类型进行讨论。其内容有负碳离子的反应、有机金属化合物、亲核置换反应、氧化反应、还原反应、周环反应等。由于药物中杂环化合物居多，我们设立了杂环合成一章。对于有机合成中的一些重要方面，如有机合成技巧、酶在合成工作中的应用也作了一些介绍。做为医药方面的学生，常会遇到关于多肽、核苷酸合成的问题，书中也在适当的章节进行了简单地说明。同时，我们也列举了一些药物或与药物有关的化合物合成范例，想籍此把学生从简单的合成反应引向实际的合成工作中去。目前最具有吸引力的不对称合成，我们将其分在各章中，这样可免去泛泛的讨论。本书可供大约60学时的合成化学课使用。书后的习题可供学生学习时参考。在编写过程中，我们不但参照多年教学中的经验，而且还参考国内外最新的教材及有关反应的最新进展，尽可能将一些新的内容和例子写人书中。不过有机合成化学是一门集基础与应用于一体的课程，使学生既获得足够的基础知识，又获得不断扩展和运用这些知识的能力方面，我们还缺少更多的经验。因此本书在选择内容方面的缺欠望读者及时指正。编者于北京医科大学药学院生物有机化学系1999.7
目录(1)第一章绪论(1)1.1有机合成的历史回顾(4)1.2合成路线的理性推导—逆合成分析(7)1.3有机合成的区域选择性和立体选择性(9)1.4合成方法的发展与复杂分子的合成.(12)1.5有机合成与药物研制(13)1.6有机合成文献查阅与检索·(14)习题(15)第二章负碳离子与碱催化的碳碳键形成.(15)2.1碳氢键酸度与负碳离子形成.(17)2.2负碳离子形成的区域选择性(18)2.3负碳离子的烃基化反应(21)2.4由醛、酯、酰胺及腈形成的负碳离子烃化反应(23)2.5负碳离子的双重反应部位，AL(25)2.6负碳离子烃化反应中的溶剂效应(26)2.7羰基化合物通过它的含氮衍生物进行烃基化反应(30)2.8负碳离子的共轭加成反应(32)2.9负碳离子和羰基的缩合反应一Aldol缩合(36)2.10分子内Aldol缩合和Robinson环化反应(38)2.11Mannich，Knoevenagel和Darzens反应…(40)2.12Wittig及有关反应(45)2.13负碳离子的酰化反应习题(48)(52)第三章亲核置换反应(52)3.1烃基化试剂的形成(52)3.1.1磺酸酯(52)3.1.2卤代烃(56)3.2饱和碳原子上的取代反应·(61)3.3醚和酯的亲核裂解(62)3.4羧酸衍生物间的相互转化(65)3.5酯和酰胺的制备….. (68)3.6多肽、糖苷及寡糖合成中的功能基活化(68)3.6.1多肽合成中羧基的活化(70)3.6.2糖苷及寡糖合成中的基团活化(74)习题1
第四章有机金属试剂(77)4.1有机金属试剂的制备通法(77)(78)4.2有机锂试剂和有机镁试剂：-(78)4.2.1有机锂、有机镁试剂的制备及性状(80)4.2.2有机锂化合物和有机镁化合物的反应及其在合成上的应用(80)4.2.2.1、烃的制备....+4.2.2.2有机镁及有机锂试剂与炭基化合物的反应(81)..(85)4.2.2.3有机锂、镁金属试剂形成碳原子与其它原子的键+(87)4.3有机锌、汞、镉、铈化合物(87)4.3.1有机锌化合物(88)4.3.2有机汞化合物..(89)4.3.3有机镐化合物(90)4.3.4有机化合物(90)4.4过渡金属有机化合物4.4.1有机铜化合物(91).有机钯化合物(94)4.4.2有机镍化合物(97)4.4.3(98)4.4.4有机钛化合物(100)4.4.5有机铬化合物(101)4.4.6有机铁化合物有机佬化合物(103)4.4.7习题·(103)第五章还原反应·(107)5.1加氢反应(107)5.1.1催化氢化(107)(111)5.1.2其它氢化转移反应5.2负氢离子供体试剂的还原(112)(112)5.2.1羰基及羧酸衍生物的还原(119)5.2.2其它功能基的还原(120)5.2.3其它负氢离子供体的还原5.3氢原子供体还原(122)5.4用可溶解的金属还原(124)(129)习题·(133)第六章氧化反应6.1醇的氧化(133)(133)6.1.1铬氧化剂的应用(135)6.1.2锰化合物的应用(135)6.1.3用二甲亚砜和亲电试剂提供的氧化剂的应用6.1.4Oppenauer氧化(136)6.2碳-碳双键的氧化(137)2
(137)6.2.1过渡金属氧化剂氧化成邻二醇(138)6.2.2氧化双键成环氧化物(143)6.2.3用单线态氧氧化烯烃(144)6.2.4臭氧氧化烯烃(145)6.31，2-二醇的氧化(146)6.4醛、酮的氧化(149)6.5羧酸的氧化脱羧6.6活性碳氢键的氧化(150)习题·(153)第七章周环反应·(156)7.1环加成反应(156)7.1.1[4+2]环加成(156)7.1.2[2+2]环加成(163)7.1.31，3-偶极加成(164)7.2电环化反应(165)7.2.1含4m个元-电子的体系(166)7.2.2含4m+2个元-电子的体系(167)7.2.3电环化反应的选择规律(168)7.2.4在合成中的应用(169)7.3-迁移反应(169)7.3.1[1,j] 迁移.(170)7.3.2[i，］】迁移(171)7.4烯反应(173).习题·(174).第八章重排反应(176).8.1涉及正碳离子的重排反应(176)8.1.1多烯环化反应(176)(177)8.1.2Pinacol重排反应(179)8.1.3Favorskii反应..8.2形成卡宾中间体的重排反应(181)8.2.1卡宾的结构与活性(181)8.2.2卡宾的制备(183)8.2.3卡宾的重排反应(185)8.3与氮烯有关的重排反应(188)(188)8.3.1Hofmann重排反应8.3.2Curtius和Schmidt重排反应..(189)(190)8.3.3Beckmann重排反应E.(191)8.4与缺电子氧原子有关的重排反应(192)8.5自由基重排反应..-(193)8.6芳香族化合物重排反应3
(194)习题-(197)第九章杂环化合物的合成·(197)：9.1四员杂环化合物(197).9.1.1环合法(198)[2+2]环加成.9.1.2(199)9.2五员杂环化合物(199)9.2.1含一个杂原子的孤立五员环化合物(200)9.2.1.1Paal-Knorr合成法+(200)9.2.1.2Knorr反应·(201)9.2.1.3Hantzsch合成法(201)9.2.1.4Hinsberg反应(202)9.2.1.5三组份催化偶合法合成吡略衍生物.(202)9.2.2苯并单杂五员环化合物(202)9.2.2.1Fischer合成法(203)9.2.2.2Bischler合成法(204)9.2.2.3Reisset合成法·(204)9.2.3含两个杂原子的五员单环.(205)9.2.3.1唑类化合物的合成(206)氢化唑类化合物9.2.3.2(207)9.3六员杂环化合物(207).9.3.1含一个杂原子的六员环(207)吡啶及其衍生物9.3.1.1(209)9.3.1.2喹啉及其衍生物(211)9.3.1.3异喹啉类化合物(213)9.3.1.4吡喃、吡喃酮及吡喃盐(215)苯并吡喃类化合物?9.3.1.5(216)9.3.2含两个或多个杂原子的六员环化合物行(217)9.3.2.1嘧啶及衍生物福(217)9.3.2.2哒嗪和吡嗪及其衍生物2(218)嘌呤和蝶啶类化合物9.3.2.3(220)寸题··(221)第十章有机化合物合成路线设计(221)10.1路线设计是合成的关键(222)10.2逆合成法(222)使用逆合成法应注意的几点10.3.(224)一基团拆开10.4(224)10.4.1简单的醇(226)10.4.2由醇衍生的化合物(227)简单的烯烃10.4.3(228)10.4.4芳香酮4
(229)10.4.5羧酸及其衍生物.(230)10.4.6烷烃(231)10.5二基团拆开10.5.1β-羟基羰基化合物(231)(232)10.5.2α，β-不饱和羰基化合物(233)10.5.31，3-二羰基化合物(236)10.5.41，5-二基化合物.(239)10.5.51，2-二醇(240)10.5.6α-羟基羰基化合物(243)10.5.71，4-二炭基化合物(244)10.5.8-羟基羰基化合物1，6-二羰基化合物(245)10.5.910.6杂环化合物…(246)10.7导向基的使用(247)活化基10.7.1(248)保护基10.7.2(249).10.7.3钝化基.(250)(251)10.7.4占位基10.8分子对称性的运用…·(252)10.9合成战略(255)10.9.1平行合成法优先(256)10.9.2路线中反应次序的安排(257)习题·(258)具有复杂结构的化合物合成(261)第十一章(261)11.1化学合成中的常用保护基11.1.1羟基的保护(261)11.1.2氨基的保护·(263)11.1.3炭基的保护(264)11.1.4羧基的保护(265)(266)11.2立体选择性合成(271)11.3寡核酸与多肽合成11.3.1寡核苷酸的合成(271)11.3.2多肽合成(272).11.4药物合成举例(274)(274)11.4.1VB的合成11.4.2环氧留烷的合成(275).11.4.3拉贝洛尔（Labetalol）的合成(276)(277)11.4.4萘普生的合成....11.5多步骤化合物合成举例(279)(279)11.5.1VA,的合成5
(281)11.5.2表雄留酮（Epiandrostemone）的合成-(282)11.5.3Prelog-Djerassi内酯的合成(287)习题(291)第十二章酶在有机合成中的应用(291)12.1酶反应在药物生产中的应用(291)VC的生产12.1.1(291)12.1.2类皮质激素的制备(293)12.1.3α-生育素（VE）的制备(296)12.1.4，氨基酸和氨基醇的合成..(296)12.1.5抗生素的合成(297)12.2酶反应在有机合成中的应用(297)还原反应12.2.1(299)不对称碳碳键形成12.2.2(301)酶催化的酯水解反应12.2.3(303)12.3催化抗体(306)参考文献6
1绪音论化学家不仅可以洞察已有分子的特征和化学性能，而且还可以制造出新的分子。这包括了他们从自然界寻找出新的结构，以及在自已的科学领域内设计并合成出许多全新的有机化合物。有机化学的发展使可被合成的分子数目日益增多；它们的结构复杂程度也大大提高。化学向生命科学的延伸澜明了许多生物过程的详细机制。生物大分子多肽、寡核苷酸合成已经实现了仪器操作自动化。酶及其它生物分子识别的研究推动了各种复杂分子的化学合成。在生命科学、疾病与治疗等与人类命运休戚相关的重大研究课题中，化学合成成为最活跃和最富有成效的一个领域。1.1有机合成的历史回顾早期的化学合成多是一些简单化合物的制备。例如Kolbe于1845年合成了醋酸。Bezth-elot于1854年合成了油酯。EmilFischer在1890年前后在糖化学研究中合成了六碳糖的各种异构体。由于他在糖化学以及嘌呤等杂环化合物合成中的功绩得到了1902年的诺贝尔化学奖。当时的化学合成限于结构简单的化合物。合成方法也比较分散。1902年德国化学家Willstatter对托品酮的合成是一项很杰出的工作，也是当时合成化学的典范。托品酮是植物巅茄中所含营碱的组成前体，其结构如（1.1）所示：CH2CH---CH2CH-NC=0CH2—-CH—CH2(1.1)托品酮这个托品酮合成路线是以环庚酮为原料，经卤化、氨解、甲基化、消除等20多步反应。托品酮的合成对于巅茄生物碱结构的确证，以及阿托品作为药物的使用起了重要的作用。下面是它的具体合成路线。1. NH20HBr21.(CH3/2SO)NH22. IH)2. △NCH321. (CH3)2S04,Brz1. (CH3)2NH2. B-2. △NCHt2O1.HBr1.H22. NH(CH3)22. Br23.△1
+1.KOH1.HBrOHNCha)2BrNCH3NCH32.△2. OH -Br[O]NCH3图1.1Willstatter托品酮合成20世纪初期至50年代之间有机合成工作有了飞跃发展。1917年英国化学家Robinson采用全新而简洁的合成方法合成了托品酮。这条路线是从生源学说角度，模拟自然界植物体合成著碱的过程。以丁二醛、甲胺和丙酮二羧酸为原料经Mannich反应一步缩合成环。反应在缓冲水溶液中进行，采用的反应温度及溶液pH值均接近天然条件。Robinson的托品酮合成方法是一直沿用到后来的工业化生产中。其合成路线可按下述反应所示。CHQCOOHCHhCH—CH—COOHCH2-CH=0+ CH3NH2 +C=0CHONH COCH2-CHOCH2COOHCH2—CH—CH-COOH△(1.1)-CO2Robinson的托品酮合成反映了这一时期化学合成的突飞猛进的发展。这时，许多具有很强生物活性的化合物相继被合成。1929年，诺贝尔奖获得者HansFischer合成了血红素。血CHFCH2CHaHCH=CH2H3CCHCH3H3CPCH2CH2CH2CO2HCH2CO2H(1.2)红素（1.2）是含有四个吡咯环的复杂结构，其母体称为叶盼。在表彰这项合成成就时称之为“伟大的劳动”。血红素合成是通过对它分解产物的合成而最后加以装配的。它可以从最简单的吡略咯化合物作为起始原料。这期间，尤其值得一提的是美国化学家R.B.Woodward（1917～1979)。他是一位杰出的合成化学家。其50、60年代的工作是先后合成了许多结构复杂的生物碱如金鸡纳碱（1944）、马钱子碱（1954）麦角新碱（1956）利血平（1956）等。他还在留体化合物方面作了大量工作。合成了胆留醇、皮质酮（1951）以及羊毛留醇（1957）为备体激素全合成工业奠定了基础。此外，Woodward还对抗生素如青霉素V以及四环素等进行1了化学合成。因为他在有机合成方面的重大贡献获得1965年诺贝尔化学奖。VB2（1.3）的合成是Woodward与A.Eschenmoser合作的工作。其结构复杂，分子中含有大量的手性碳原2