有机合成路线.ppt

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1、有机结构波谱分析,有机合成路线设计,合肥学院化工与材料系有机化学课程组,1 有机合成设计原理2 反向合成法基本概念3 反向合成法切断技巧4 几类重要化合物的合成路线设计5 碳环切断与合成路线设计,有机合成设计,目标分子(TM),单质、简单无机物、简单有机物,有机合成,有机合成面临的挑战,特定的构型和构造的分采用最恰当的方法制定出合理可行的合成路线,利用原料和中间体的合成利用新反应特定目标分子的合成,有机合成的三个出发点:,1 有机合成设计原理,学习有机反应:原料,中间体,目标分子TM,反合成法(retrosysthesis)利用TM这仅有的信息,分析TM的结构,反向推出TM所需的中间体,直到起

2、始原料为止,从而设计出合理路线的一种思维方法,目标分子的结构剖析(Targic molecular),考察TM的结构特性,分子大小-判明是否有对称性,减少反应步骤,官能团分析,骨架的构造-结构剖析的核心,立体化学特征,种类和性质,形成方法和引入的先后次序,敏感基团后引入,若敏感基团先引入,官能团保护,等价基团替代,开链骨架的分枝或拐弯处,环的种类、大小、连接方式,2 反向合成法基本概念,(1)合成元(合成子)与合成等效剂(2)切断、连接、重排(3)官能团的 转化(互变/添加/消除)(4)反合成子(5)合成树,（1）合成元(合成子systhon),合成子是有机合成反应中的基本单位,是反合成分析中

3、转化所得的结构单元,类型:,具有亲电性或能接受电子,具有亲核性或能给电子,自由基,中性分子,合成等效剂:与合成子相对应的具有等同功效的稳定化合物,偶姻反应,(2)切断(dis)、连接(con)、重排(rearr)disconnection connection rearrangement,(3)官能团的转化,在不改变TM骨架的前提下,变换官能团(种类/位置)以简化官能团,官能团转化的目的,TM 更易合成的前体化合物或 易得的原料为作dis,con,rearr等反合成分析所必须添加导向基(活化基、钝化基、阻断基、保护基),以提高化学选择性、区域选择性、立体选择性,反合成分析,就是通过切断(dis

4、)、连接（con)、重排(rearr)等骨架转换及官能团转换实现的,(4)反合成子(retron),为区别合成子/合成中间体,引入反合成子概念,反合成子:反合成分析中进行某一转化所必须的结构单元,转化所必须的结构单元,转化将要得到的结构单元,Diels-Alden环加成反应Robinson成环反应,(5)合成树,A(TM),B,C,D,E,C,F,G,H,I,J,K,L,M,N,O,P,Q,前体的前体,TM的前体,合成路线的构成,合成路线的筛选,合成路线长短反应条件是否温和产率高低原料和试剂是否易得分离程序是否简便立体化学问题,(1)优先考虑碳骨架的形成(2)优先在杂原子处切断(3)添加辅助官

5、能团后再切断(4)将TM推到适当阶段再切断(5)利用分子的对称性,3 反向合成法切断技巧,(1)优先考虑碳骨架的形成,设计合成路线基本过程,C-C键形成的位置就在官能团所在的或受影响的部位上.,要形成C-C键,前体分子必须要有成键反应所要求的官能团,(2)优先在杂原子(O,N,S)处切断,合成：略,(3)添加辅助官能团后再切断,使用情况:直接切断有困难,可先在某一部位添 加某种官能团 条件:辅助官能团易被除去,分析,例,合成：略,(4)将TM推到适当阶段再切断,有些TM找不到直接切断的合理方法,可FGI,rearr等回推到替代TM后再进行切断,例,分析,合成：略,(5)利用分子的对称性,有些T

6、M包含或隐含对称结构.利用分子的对称性来简化合成路线,分析,合成：略,例,几类重要化合物的合成路线设计,(1)单官能团化合物(2)双官能团化合物,(1)单官能团化合物,ROH的合成路线RNH2的合成路线RCOOH的合成路线,例 试设计 的合成路线,分析,合成：略,ROH的合成路线,RNH2的合成路线,RNH2的合成较为独特,不同于类似的其他化合物.,(缺点),例 试设计 的合成路线,合成：略,分析,RCOOH的合成路线,例,合成：略,分析,(2)双官能团化合物,1,2-双官能团化合物1,3-双官能团化合物1,5-双官能团化合物1,4-双官能团化合物1,6-双官能团化合物,1,2-双官能团化合物

7、,1,2-二醇,转化依据:a.通常由烯烃氧化 b.对称1,2-二醇,TM利用两分子酮 的还原偶合直接得到.偶合剂是Mg-Hg,TiCl4,例 试设计 的合成路线,分析,合成,例 试设计 的合成路线,分析,合成,a-羟基酮,转化依据:a.b.TM利用双分子酯的偶姻反应(酮醇缩合)得到.,例 试设计 的合成路线,分析,1,3-双官能团化合物,Y=H,OR,RCOY=CN,酰基化试剂,例 试设计 的合成路线,例 试设计 的合成路线,1,5-双官能团化合物,羰基化合物，具活性亚甲基结构,-,例 试设计 的合成路线,dis,dis,dis,分析,Mannich碱,烯胺,合成1,合成2,1,4-双官能团化

8、合物,（亲核）,亲电,卤代酮（酸，酯）,含H的醛酮,例 试设计 的合成路线,增加 活性,-,+,+,-,X=COOEt,CN,+,二,例 试设计 的合成路线,+,1,6-双官能团化合物,+,+,Diels-Alder,+,分析,例 试设计 的合成路线,+,分析,例 试设计 的合成路线,5 碳环切断与合成路线设计,三元环(插入反应)四元环五元环六元环中环和大环,活性亚甲基两次烷基化电环化2+2环加成,分子内羟醛缩合酮酯缩合,Diels-ArdenRobinsonFrider-Crafts,三元环,合成依据：,插入反应,分子内烷基化,插入试剂：carben及其衍生物CH2N2,N2CHCORN2CHCOOEt,例 试设计 的合成路线,分析,四元环,合成依据：活泼亚甲基二次烷基化 光化学2+2,例 试设计 的合成路线,五元环,合成依据：二羰基化合物分子内羟醛缩合，酮酯缩合,例 试设计 的合成路线,+,1，4二官能团化合物,-,分析,合成：略,例 试设计 的合成路线,分析,六元环,合成依据：Diels-Alder反应 Robinson成环 Fridel-Craftrs反应,例 试设计 的合成路线,分析,合成：略,中环和大环,，二元酸酯,酮醇缩合（还原）,大环酮醇,主要用于制备813元碳环化合物,分析,合成,例 试设计 的合成路线,Thank You!,