合成设计原理1
在“a”,“d”的右上角标上数字,表明合成子中心碳原子与官能 团的相对位置。
(1)若与官能团相连的碳原子是活性的为“ a1 ”,“ d1 ”-合成 子。 (2)若与官能团相连的邻C-2原子是活性的为“ a2 ”,“ d2 ”-合 成子。 (3)没有官能团的烃基合成子为“烃化合成子” (alkylation synthon) ,用 Ra- 或Rd-合成子表示。
(4)与“ a n ”,“ d n ”-合成子形成碳杂原子键的,具有正、负 电荷的杂原子,称为“ a 0 ”,“ d 0 ”-合成子。 (二)、自由基合成子——称为“r-合成子” (三)、周环反应合成子——称为“e-合成子”
表8-1
合成子类型
不同类型合成子及其等价试剂
例子 等价试剂 官能团
d-合成子
CH3 CN
Br CN N
Br
+
X
CH3 N CH3 N
+
Cl
( NaNH2 / Liq.NH 3 )
( NaNH2 / Liq.NH 3 )
2、合成子及其等价试剂 “合成子”(synthon)——组成靶分子或中间体骨架的各个单元 结构的活性形式。 有离子形式、自由基或周环反应的中性分子三种合成子,离子 形式和自由基不稳定,对它们实际存在的形式称为“等价试剂” (equivalent reagent)
三、合成设计的任务——药物合成化学的分支学科
是指富有想象力和创造性且符合实践的思路,并将思 路转化为指导设计复杂分子合成的原则和方法。
有机合成化学家R.B.Woodward(1956)所说:“有机合 成工作有鼓舞、有冒险、有挑战,还可能有巨大的艺 术” 艺术性——装配复杂分子的简练性、正确性和巧妙性。
有机合成反应用“ 如:靶份子
” 表示,称为 “ 合成 ”( synthesis ) 中间体2 中间体3
中间体1
(主要反应条件1) (主要反应条件2) …….. 原料
例:抗组胺药物溴苯那敏(d,l-Brompheniramine 1)合成设计:
Br CN CH3 N N CH3 N N Br CH3
Barton、Corey、Johnson、Kuehne、Robinson、 Stork、Trost、Wenkert等对合成策略、骨架建立、官 能团转化和选择性控制等方面取得卓越成就。 尤其是Corey对“逆合成分析方法”、计算机辅助合成 设计作出较大的贡献。
第八章
主要内容
1、合成设计逻辑学 2、逆向合成分析 3、仿生合成 4、计算机辅助合成设计
也可用“分子片段”( molecule piece)表示,现在常用合成切块 (building block)表示,它们都具有合成子等价试剂含义。 (一)、离子合成子 离子合成子可分为:
(1)还原性或亲电性(接受电子的)——“a-合成子” (accept) (2)氧化性或亲核性(供电子的)——“d-合成子”(donor)
2CH=COOR
a3
Ra
+CH
Me+
CH2=CHCOO R MeS+ Br
COOR
—
3、逆向切断、逆向连接和逆向重排——参考P418-419 (1)逆向切断(antithetical disconnection)简称“ dis ” (2)逆向连接( antithetical connection )简称“ con ” (3)逆向重排( antithetical rearrangement )简称“ rearr ” 表8-2 逆向切断、逆向连接和逆向重排的例子
H3C
-
CH3 H3C O CH3 OLi
H3C
H3C
~ OH (a)
+
H3C
+
H3C H
+
CH3CHO
OH
异裂 方式 retro-Grignard transform (1) 0℃,THF;(2)NH4Cl/H2O
第一节
合成设计逻辑学
合成设计逻辑学:是指在合成的总体思维形式和规律,包括如 何评价合成路线、选择合成策略和文献方法的应用及其研究。 一、常用术语 1、靶分子(target molecule)及其变换 靶分子:所需合成的有机分子——终产物或合成中间体 (1)合成设计思维方式与实际合成方向相反
通常由 “靶分子”出发向“中间体”、“原料”进行逆向思维, 用“ ” 表示,称为“ 变换 ”(transform);并且在原 料或中间体下面注明合成反应的主要条件。
d0 d1 d2 d3
MeS -CN -CH CHO 2
-C
MeSH KCN CH3CHO LiC CNH2
MeLi Me2PCl Me2CO BrCH2COMe
SH CN CHO NH2
— Me2P C=O C=O
CNH2
a-合成子
Rd Mea0 +PMe2 a1 a2 Me2C+OH
+
CH2COMe
第八章 合成设计原理 (Principle of synthesis design)
一、合成设计的概念: 已成为一种方法论,是指有机合成的研究工作中对拟采用的方 法进行评价和比较,而确定(选择)一条最有效的合成路线。 二、合成设计的思想方法、原理 属于有机合成的逻辑学范畴,包括对已知合成方法的归纳、演 绎、分析和综合等逻辑思维形式,以及对意外研究结果的创造 性思维方式。 随着色谱、波谱、质谱和X-衍射等技术的应用,许多新的有机 反应,特别是近20年有机金属化学的研究,复杂有机分子的全 合成已经有很大的进展。
《药物合成反应》课程的教学目的: (1)系统地掌握化学药物及其中间体的制备中重要的有机 合成反应和合成设计原理。 (2)培养学生在实际药物合成中的观察分析、思维理解和 独立解决问题的能力。 《药物合成反应》课程的重点: (1)有机分子骨架(碳架和杂环母核)建立和官能团转化。 (2)反映如何控制化学、区域和立体选择性的现代合成进展。 《药物合成反应》课程的主要内容: 前七章分别为:卤化、烃化、酯化缩合、重排、氧化和还原 反应;第八章为合成设计原理
靶分子 逆向 单基 团 切断
(a) H3C OH
合成子
H3C + OH H
试剂和反应条件
CH3CHO
~
H3C ( d )
- C2H5
+
+
C2H5MgBr
retro-Grignard transform
(1) 0℃,THF; (2)NH4Cl/H2O
靶分子
合成子
试பைடு நூலகம்和反应条件
逆向 双基 团 切断
CH3 H3C ( d ) O H3C