有机合成第一章逆合成分析法与有机反应概览.pptVIP

有机合成 主讲人：南光明 第一章 逆合成分析法与有机反应概览 主要内容： 一、切断与逆合成分析法 二、试剂的反应性与基础有机反应概览 1.1 切断与逆合成分析法 有机合成是以有机反应为工具，从简单分子合成复杂分子的全过程。大多数情况下，需要多步反应才能合成目标分子。 完美的合成反应是：用简单的、安全的、环境友好的、资源有效的步骤，快速定量的把价廉，易得的起始原料转化为目标分子。 1.1.1 逆合成分析法 逆合成分析法（反向合成法）：是有机合成路线设计最简单、最基本的方法,是产物到原料的合成分析方法（符号）。 合成路线：是从原料开始，按一定的顺序，进行一系列的反应，最后得到指定结构产物（符号） Elias James Corey coined the term “retrosynthetic analysis.” He was born in Massachusetts in 1928 and is a professor of chemistry at Harvard University. He received the Nobel Prize in chemistry in 1990 for his contribution to synthetic organic chemistry. 合成路线： 1.1.1.1 切断与合成子 切断是成键的逆过程：是对分子中的化学键进行切断（符号为波纹线）碳-碳键的形成-共享一对电子。形成的方式有两种方式，五种可能 （1）一个原子提供两个电子作为共享电子（电 子对），即通过一个碳亲核体Nu和一个碳亲电体（E）的离子型（极性）结合形成碳-碳 （C+ + C- C-C,大多数情况是Cδ+ + Cδ- C-C ） （2）每个碳原子贡献一个电子以形成共享的电子对，也就是说通过两个自由基的结合形成C-C键。见15页C-C单键的形成与切断 切断原则：（1）优先思考骨架形成（2）得到稳定化的合成子为最好（对应于较稳定的试剂）（3）官能团的形成 例如：几种代表性分子的切断 1.1.1.4 重接（reconnection） 定义；指在逆合成分析中，为了达到成键、选择性控制等目的而在分子内进行键的连接的操作(成环)。重接法对应于合成路线中的开环反应和碎裂化反应 1.1.2.2 指导切断的指南 合理的切断原则应为 导向最大程度的简化 导向具有合理反应的合成子，以便找到相应的试剂或合成等效体 相应于已知的合成反应 充分利用官能团的特征，以利用特殊的反应 导向更简单，更易得的前体 合理利用分子的内在对称性或潜在对称性 合理利用C-杂原子键，易于形成的特点，对其进行切断 通过共用原子法及在支链处切断，指导多环分子的切断 例如： 溴-3-甲基-2-丁烯的逆合成分析（烦琐的切断-不合理），分析一 分析二 导向更简单，更易得的前体 利用分子潜在对称性合成 合成路线 轻度镇静剂的合成： 合成路线 对C-杂原子键（C-X）进行切断（指南7）常见的含C-X键的官能团 内酯具有桃香味，是香水的一种成分，其逆合成分析可从内酯C-O键切断入手 按上述逆合成分析的合成路线为： 1.2 试剂的反应性与基础有机反应概览 由于切断和逆合成分析都是建立在已知反应的基础上的，因此，必须掌握足够数量的反应，才能进行合理而有效的逆合成分析（切断） 有机分子是由碳骨架构成的，有机反应可简单分为两类：构成碳骨架的反应和官能团转变的反应（官能团的导入、互换、和除去） 构成碳骨架的反应，按成键方式和反应本质，可划分为极性反应（亲核-亲电），自由基反应，周环反应和金属有机试剂参与反应。 官能团转变：氧化反应，还原反应，取代反应，加成反应，消除反应 1.2.1 亲核反应通论 亲核反应：饱和碳上的亲核取代，不饱和碳上的亲核加成 亲核试剂：是带有一对孤电子对（lewis base） 通式： 带负离子的亲核试剂一般是通过用碱去质子化产生的 1.2.2 亲核试剂 亲核试剂可以是富电子的中性分子或带负电荷的离子。 亲核试剂可根据电子对的存在形式分为带孤电子对的亲核试剂（ROH, RO-） σ-键亲核试剂（[H3B-H] -） π-键亲核试剂（C=C,C=C-OR）。 根据在反应中是否与亲电试剂形成碳-碳键，亲核试剂分为 1.2.2.1 具有杂原子亲核中心，可形成碳-杂原子键（C-X）的亲核试剂 杂原子亲核试体主要包括：氧亲核体、硫亲核体、氮亲核体和卤离子亲核体 常见的杂原子亲核试剂列举如下：氧亲核试剂：H2O:,HO-, ROH, RO-, ArO-, RCOO-, RCOOOH, HOO-, DMSO 硫亲核体: 氮亲核体: 膦亲核体: Ph3P:, (EtO)3P: 卤离子亲核体： X:-