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合成设计原理案例


CN CH2CH COOEt
Br CH2CH COOEt
红磷
CH2CH2 COOEt
醇钠
2. T.M.
COOEt CH2Cl + CH2
COOEt
第2种更合理。 把从中部切断与符合反应机理相 联系起来。
(三) 能推导出简便易得的起始原料。
Witting反应(双键形成) RCHO + Ph3P=CHR'
官能团互换: 宫能团添加:
分子切断法所遵循的原则。
(一) 在靠近分子中部切断。
O
1
2
1
OH
(风信子型香料) 2
O
(
)
C CH3 + CH3MgX (以2为好)
+ O
MgX (在试剂商店可买到)
2.合成(用实心箭头)[与分析反向即可]
OH OH
(CH3)2SO4
OMe ClCH3
OMe HCl HCHO
学习内容和方法
➢ 内容
反应的学习
分子骨架的形成
C-C单键的形成 C-C双键的形成
氧化反应
有机合成
官能团之间的转换 还原反应 取代反应
反应的应用 (有机化合物合成路线设计)
➢ 方法 1. 对重要的基础有机反应要能够熟练运用
新化合物的合成
比葫芦画瓢
逆合成分析
2. 跟踪文献,尽可能将最新的试剂、反应和方法应用于 自己的研究工作中。
H2N CH3 +
COO-
HN
1.pH=5
O
COO-
Mannich反应
COOH O COOH
90%
目标分子的结构剖析
结构考察包括对目标分子的分子大小、官能团种类、骨 架构造,立体化学特征等方面进行分析。
官能团的分析;
骨架分析是结构剖析的核心。
目标物的合成中要解决以下几个主要问题:
1.如何构建目标化合物的碳架结构; 2.如何引入目标化合物中的官能团; 3.如何达到选择性的合成。
尽可能采用半合成路线,从最基本的有机化工原料开始 进行合成称全合成。从现有的产品来合成称半合成。
2.选择设备要求低、条件温和的路线

混酸
混酸
水解
水解
混酸 水解
§8.2 逆合成分析法
逆合成分析:目标产物 原料 回推过程中能够将复杂的分子结构逐步简化。
要求:每步都有合理又合适的反应机理和合成方法; 有被认可(市场供应)的原料;
OMe CN
OMe KCN 醇
Cl O
HO
OMe
PCl5
OMe
O
MeO MeO
NH2
OMe
O
OMe
LiAlH 4
T.M.
H2N
OMe
OMe
OMe
1000C,Ni,100at,H2
OMe
Na,LiAlH4
OMe OMe
(二) 切断要合乎反应机理
例:
3 21 CH2-CH2
COOEt COOEt
1. P.M.
R-OR' + NaCl
有两种切法:1、
Cl + NaO
2、
ONa + Cl
由于 C易l 产生消去,副产烯, 较合理的。
相对稳C定l 一些。故1是
§8.1.2 合成路线的评价
产率高、污染少、原料易得、价格便宜是评价合成路线的基 本标准(效率和安全)。
(1)反应条件温和、操作简便,产率高; (2)具有高的化学、位置和立体选择性; (3)适应性强、适用面广、实用性好; (4)原料价廉易得,有丰富的来源; (5)不产生公害、不污染环境。 温和的条件就是常温、常压、中性介质中就能进行的条件。
第八章 合成设计原理
在多步骤有机合成中,由于合成对象或所谓目标分子的复 杂性,需事先拟定合成的路线,这一工作称为合成设计。
合成设计犹如作战队战略计刘的制定,其重要性是毋庸置 疑的。著名有机化学家伍德沃德(woodward)曾经说过:天 然物质的合成,也许较之有机化学中其它任何领域的活动更 可以作为科学情况和科学力量的衡量。因为合成的对象很少 是随意选择的,只凭勤勒垦垦或灵机一动的观察工作是不行 的。合成必须按计划来进行。
官能团的引入
HBF4
F
HNO3
[H]
H2SO4
NaNO2 H+
HCl-CuCl
N2+
HBr-CuBr
Cl Br
KI
I
RCH2CH=CH2
HX RCH2CHXCH3 马氏规则
HBr
H2O2
RCH2CH2CH2Br 反马氏规则
NBS 或Br2/高温
RCHBrCH=CH2 α -取代
X2 RCH2CHXCHX
3. 学习别人的思路,创造性地借鉴和运用。
例:颠茄酮的合成 1) 1902年,德国化学家 Willstatter (1915年获Noble 化学奖)
21 steps, overall yield 0.7%
2)1917年,英国化学家 Robinson (1947年获Noble 化学奖)
CHO
+
CHO
官能团的引入和转化; 碳-碳键的形成; 保护和去保护。
对于多官能团等复杂化合物的合成,为了避免不必要的副反 应的发生,需要先保护某些官能团,之后去保护。
官能团的引入和转化;
COOH LiAlH4
CH2OH
HA
碳-碳键的形成;
HA
O R CH PPh3
R CH C
官能团的除去 ⑴ 取代芳烃(—SO3H,—N2+) ⑵ 羰基(还原亚甲基) A.Kishner—Wolff—黄呜龙反应 : NH2NH2, EtOH/KOH, 180℃ B.Clemmensen 还原法: Zn—Hg,浓HCl ⑶ 羟基(脱水、加氢)
HOX RCH2CHCH2
OH X
X2
FeBr3
X (Cl,Br)
§8.1 合成设计逻辑学 §8.1.1 常用术语
靶分子:合成的目标产物 原料→中间体1 →中间体2→┅→目标产物 逆合成法:从靶分子的结构出发,逐步考虑由哪些中间体合成 靶分子,再考虑由哪些原料合成中间体。
合成子(Synthon):通过切断而产生的一种想象中的碎 片,通常是离子或自由基,也可能是反应的中间体。
RCH=CHR'
Ph
Ph3P LiBu
2
ClCH2R&#HCH2
H
CH2Cl +
O FGI
+ CHO Br
OH
+
HO
CH2Cl
C=C
ClMg
O +C C
(四) 合成反应步骤少条件温和 (五) 产率高副反应少。 例:
O
如何切断?请考虑
用威廉森合成法,由 RX + NaOR'
新理念:原子经济效益
1.反应步数和总收率 总收率高、要求路线短。
线性合成: A 5B0% C50%D 50E% 5F0%
50%
总收率3%
会聚式合成:
A 5B0% C50% D 50%E F50%
50% G
会聚程度越高,效率越高。
总收率12%
在分步合成中,要合成步骤少,每步收率高。尽可能 使用会聚式合成,而不用连续逐步反应。
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