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第三章 有机合成控制方法与策略


(iii)单环芳族-OH,或-NH2邻、对-位有硝基时,邻位优先还原:
(2) 重要有机金属物对α,β-不饱和羰基化合物的选择性加成: (a)格氏试剂 (i)脂肪族α,β-不饱和醛,主要发生1,2-加成反应
第三章 有机合成控制方法与策略 (ii)脂肪族或混合的α,β-不饱和酮,大多以 1,4-成为主
O HOOC COOH Ac2 O O O
EtOH
HOOC
COOEt
O
V 2O5 O 2,
O
CH 3 NH 2
O
SOCl 2
O O O
N H COOH O
N H COCl
EtOH
N H COOEt
Na EtOH
N H CH2OH
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第三章 有机合成控制方法与策略
H N OH
OH FGA
FGI
H N O COOH con
合成
第三章 有机合成控制方法与策略
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3、选择性试剂的利用
对于同种官能团,不同的试剂,反应性强弱不同。所以在反 应时应当对试剂有所选择,有时,还需要控制反应进行的程度, 这也是值得注意的战术问题。下面着重讨论三个问题。 (1) 多种硫化物的选择性还原作用 (a) 还原硝基保留偶氮基
遵循的规律:氧化程度越高者,越易还原。例如:
分析 TM为桥环化合物 ▲ 从骨架到官能团可看出,合成的实质是将羧基-COOH转变 成酰胺基。 ▲ 从酰化试剂的活泼顺序可知;欲将NH3酰化为 –CONH2, 反应活性 –CO2R> -CO2H ,所以直接氨解反应不行。 19 第三章 有机合成控制方法与策略
▲ 应先将-COOH转化为比酯基更活泼的-COX 或酐,才有可能 在C1上-CO2Et不变的情况下,C4上的羧基酰胺化(因-COX太活 泼而不适用)。
▴ 选择性氧化反应 DMAP与氯铬酸组成的吡啶蓊盐,选择性氧化烯丙醇及苄醇:
OH DMAP/HCrO3Cl N OH
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CHO
N(CH3)2 CrO3Cl H DMAP
5
OH
分子中有数个羟基时,活性二氧化锰可选择氧化烯丙位羟基:
HO OH HO MnO2/CH2Cl2 r.t. O OH
当利用反应性差异来使反应在指定的部位进行时,其他反应条件 的影响,也必须考虑在内。即不但要利用内因----分子的固有特性,
而且还要注意外因----反应条件的影响。某些情况下,外因甚至还 9 第三章 有机合成控制方法与策略 能起主导作用。
如:弗瑞德尔—克拉夫茨(Friedel—Crafts)多烷化反应,各反 应条件都起着很重要的作用。Fra bibliotekOH I
OCPh3 O HO OMe
Ph3CCl/Et2O/DMAP/DMF HO HO
▴ α-溴代酸的生成反应
羧酸的溴代反应.只发生在α-碳上。当RCHBr-CO2H的第二 个α-H在过量溴和较高温度下被溴取代后,反应就中止了。
第三章 有机合成控制方法与策略 8
▴ 三元酸酯的水解反应
剩下两个芳酸酯基,空间位阻小的易水解:
①温度的影响
②催化剂活性强弱的影响
第三章 有机合成控制方法与策略
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③催化剂用量的影响
以上三种影响因素,都由于反应是可逆的,所以,因受动力学控 制和热力学控制的差异,而得到不同的产物。 ④溶剂的影响 溶剂极性,对反应发生的部位也有影响。
第三章 有机合成控制方法与策略
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苯酚在非极性溶剂中(如CS2),呈分子状态,而在极性溶剂 (如 水)中,离解为离子状态,苯氧负离子负电荷对苯环共轭的影响, 比分子状态未共享电子对对苯环的共轭影响大得多,对其亲电 取代反应更为有利。
OH FGI
O H2NCH2CH2OH
+
O
O
FGI
COOH COOH
合成: (略)
三、区域选择性的利用
区域选择性(regioselectivity):试剂对底物分子中两种不同 部位的进攻,从而生成不同位置异构产物的选择情况,亦即
使某个官能团化学环境中的某个特定位置起反应而其他位置
不受影响的倾向性。
第三章 有机合成控制方法与策略 29
HO
62%
t-BuOOH Mo(CO)6
+ O 92%
OH
O 8%
▴ 选择性还原反应
O
NaBH4(0.25mol)/EtOH
O
Cl Cl N OH
O
H Raney Ni/H2/EtOH KOH
o 第三章 有机合成控制方法与策略 Cl 981KPa, 25 C
N
OH
6
▴ 选择性卤代反应
HOCH2 O (PhO)3P+CH3IDMF/ 25 oC,1h OH OH ICH2 O 65%
为了选用合适试剂,对不同官能团的反应件差异进行利用,熟 悉一些重要试剂,特别是一些著名的常用试剂,对常见官能团 的反应活性顺序是必要的。 (1) Grignard试剂与常见官能团反应性差异及其活性顺序
例 分步完成下列反应式: 6-羟基-4-氧代己酸乙酯与足量 RMgX作用 第三章 有机合成控制方法与策略
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四、立体选择性与立体专一性
如何控制产物的立体构型是设计合成路线考虑的重要问题。
控制目标分子立体构型的策略就是正确应用立体选择性反应。
立体选择性反应:
可能生成两种或两种以上立体异构产物但实际上主要生成 其中一种异构体的反应。
立体专一性反应: 由具有立体异构的反应物参与的立体选择性反应称为立体 专一性反应。 顺反异构立体选择性反应 立体选择性反应类型 对映异构立体选择性反应 非对映异构立体选择性反应
合成实例
例 设计下列物质的合成路线
第三章 有机合成控制方法与策略 分析: 三者都视为2,4戊二酮的烃基衍生物。
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从母体骨架分析,中间亚甲基上的氢酸性大,其共轭碱的碱性 小,两端甲基上的氢酸性小,其共轭碱的碱性大。烃基化试剂 常用卤代烷R-X。 合成
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例2 设计1,3,5,7-辛四烯的合成路线。 分析: 对此含8个C原子的多烯的分子结构,其解析方法在于: 把四个双键视为不等同的;整个分子又是沟通环状与链状化合 物的特例。
反应,以达到合成目标分子的目的,称为反应性差异的利用。
化学选择性 选择性合成反应的类型 区域选择性 立体选择性
第三章 有机合成控制方法与策略 3
二、化学选择性的利用
化学选择性(chemoselectivity): 指不使用保护或活化等策略,使分子中多个相同或不同官
能团发生某一个反应的倾向性,也就是指反应试剂对不同官 能团或处于不同结构环境下的相同官能团的选择性反应。
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(2)不饱和键亲电加成的反应性差异 碳碳不饱和键发生亲电加成的活泼性;>C=C< >> -C≡C-
(3) 常用酰化剂反应性强弱的比较 一些常用酰化剂反应性强弱顺序如下
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例 由双环[2,2,2]辛烷1,4-二羧酸单乙酯合成双环-[2,2,2]-辛烷4-氨基甲酰-1-羧酸乙酯。
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(iii)芳香族α,β-不饱和酮,几乎全部是1,4-加成
(iv)加入氯化亚铜能强化1,4- 加成
25 第三章 有机合成控制方法与策略 加入Cu2Cl2后,中间形成了二烷基酮 ,效果与二烷基铜锂相似。
(b)有机锂试剂:以l,2-加成为主
(c)二烷基铜锂:1,4-加成为主
因此,无论醛或酮,空间位阻小的以1,2- 加成为主,空间位阻 大的以1,4-加成为主。 试设计合成路线: 分析:
A A B C C %B C B %A
%A-%B
反应选择性愈高 反应选择性愈差
第三章 有机合成控制方法与策略 2
在有机物反应中,反应底物不同的部位和试剂之间,反应能
力是不一样的。不同的反应底物与相同的试剂、相同的反应底 物与不同的试剂之间反应,更是有着明显的差异。就是同样的 反应物和试剂,在不同的条件(溶剂、催化剂、温度和压力等等) 下反应的进行和产物的获得,也有很大的差异。 ▴ 涵义: 有目的、有意识利用反应性的不同来实施有机合成
OH OH
N-卤代酰胺: 选择性的卤化苄位与烯丙位-OH

HO
NCS CH3SCH3
Cl
N-Cl

CH3-S-CH3
OH OH
Ar-C-CH2CH2OH OH
NCS CH3SCH3
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Ar-C-CH2CH2OH Cl
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OH OH
OH HO HO HO OMe O
CH3SO3H/NaI r.t., 15min
第三章 有机合成控制方法与策略 26
而:
合成: (略)
(3) 利用环酐合成 对称和不对称的环酐作为酰化剂时,因其中一个酰基发生 亲核反应后,另一个酰基转化为活性较低的羧基(或羧酸盐), 因而可以利用环酐的单点酰化反应合成二元酸的不对称羧酸 27 第三章 有机合成控制方法与策略 衍生物。
如:由丁二酸合成丁二酸单乙酯
O 1 O OEt
Ph
EtONa
O Cl
O Ph O Ph
O OEt
1)OH -/H 2 O 2) H 3 O + 3) EtOH/H +
O Ph 2
O OEt
EtONa
Ph Br
O Ph O OEt
1)OH /H 2 O 2) H 3 O 3)
+ -
O Ph 3 Ph
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介质的酸碱度对不对称酮反应区域的影响:
O
OH-
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