中国科学技术大学：《有机化学 Organic Chemistry》课程教学资源（课件讲义）18 有机合成 Organic Synthesis

2020/4/4 第十八章有机合成 Chapter 18 Organic Synthesis 鼎 OHC OHC University of Science and Technology of China

University of Science and Technology of China 有 机 化 学 第十八章 有机合成 Chapter 18 Organic Synthesis O CH3 CH3 O O CH3 CH3 O O CH3 H3C O OHC O CH3 O O O OHC 2020/4/4

资料： 1900-2000年的100年中，化学合成和分离了 2285万种化合物（包括天然产物、药物、材 料等)。其中大部分都是有机合成的产物。 许多天然存在的有机化合物，包括复杂的天然 产物，可以用有机合成方法制得。 有机合成是有机化学中永不枯竭的研究资源 生命科学：生物大分子，生物活性分子，生化 分析试剂，化学生物学 *医药学：药物，药理、病理分析试剂等 *农业：农药、农用化学品等 *石油：石油化工产品等 *材料科学：高分子化合物，功能有机材料等 食品：食品添加剂等 日用化工：染料，涂料，化装品等 Organic Chemistry

Organic Chemistry 资料： * 1900-2000年的100年中，化学合成和分离了 2285万种化合物（包括天然产物、药物、材 料等）。其中大部分都是有机合成的产物。 * 许多天然存在的有机化合物，包括复杂的天然 产物，可以用有机合成方法制得。 生命科学: 生物大分子，生物活性分子，生化 分析试剂, 化学生物学 * 医药学: 药物，药理、病理分析试剂等 * 农业: 农药、农用化学品等 * 石油: 石油化工产品等 * 材料科学: 高分子化合物，功能有机材料等 * 食品: 食品添加剂等 * 日用化工: 染料，涂料，化装品等 有机合成是有机化学中永不枯竭的研究资源

有机合成 是从容易得到的简单工业原料（有机或 无机试剂)，通过一步或多步反应来制备所需的化 合物。 通常有机合成的方法有两种： (1)从已给的原料出发，通过有机反应逐步转变为所 需要的化合物（目标化合物）。这种方法一般是目 标化合物比较简单，反应步骤少； (2)逆向分析法一从目标化合物开始，通过“切断” 和倒推，以得到简单的起始原料。 (逆合成分 析)。Harvard大学的Corey E J提出，并获得1991年诺贝尔 化学奖 目标分子(target molecule):即打算加以合成的分子，以TM表示 切断(disconnection):用于合成上的一种方法，即将分子的一个 键切断，使分子转变成一种以上的可能原料，这是化学反应 中的逆过程。 合成子(synthon):在切断时所得出的概念性的分子碎片，通常是 离子。 Organic Chemistry

Organic Chemistry 有机合成——是从容易得到的简单工业原料（有机或 无机试剂），通过一步或多步反应来制备所需的化 合物。 通常有机合成的方法有两种： （1）从已给的原料出发，通过有机反应逐步转变为所 需要的化合物（目标化合物）。这种方法一般是目 标化合物比较简单，反应步骤少； （2）逆向分析法——从目标化合物开始，通过“切断” 和倒推，以得到简单的起始原料。 （逆合成分 析）。Harvard大学的Corey E J提出，并获得1991年诺贝尔 化学奖 目标分子(target molecule):即打算加以合成的分子，以TM表示 切断(disconnection):用于合成上的一种方法，即将分子的一个 键切断，使分子转变成一种以上的可能原料，这是化学反应 中的逆过程。 合成子(synthon):在切断时所得出的概念性的分子碎片，通常是 离子

合成步骤设计 合成一种目标分子应尽可能考虑以下几点： 1、步骤少（多则总产率低、时间、原材料消耗多）； 2、产率高（副反应少，分离简单）； 3、原料便宜易得（还要加上无毒、少毒）反应条件、 设备易于实现；还应加上绿色化学的考虑：(“原子 经济性”，污染尽可能少)。 在设计一种合成法时，应主要考虑基本骨架的构 成、官能团的引入，基团的保护与去除及立体化 学等因素。 Organic Chemistry

Organic Chemistry 合成步骤设计 ——合成一种目标分子应尽可能考虑以下几点： 1、步骤少 (多则总产率低、时间、原材料消耗多)； 2、产率高 (副反应少，分离简单)； 3、原料便宜易得 （还要加上无毒、少毒）反应条件、 设备易于实现；还应加上绿色化学的考虑： (“原子 经济性”，污染尽可能少)。 在设计一种合成法时，应主要考虑基本骨架的构 成、官能团的引入，基团的保护与去除及立体化 学等因素

§18.1有机合成设计 碳骨架 合成指定结构官能团种类和位置 的化合物 分子构型 一、合成合适的碳骨架 1.碳链的增长 e. 太活泼，难于定 自由基反应： 向控制一合成应 用少 C++ 离子反应： 取代 加成 电子受体电子给体 (亲电) (亲核) 协同反应：环加成的重要方法。 Organic Chemistry

Organic Chemistry §18.1 有机合成设计 碳骨架 合成指定结构 官能团种类和位置 的化合物 分子构型 一、合成合适的碳骨架 1.碳链的增长 自由基反应： C + C C C 太活泼，难于定 向控制— 合成应 用少 离 子 反 应 ： C + C C C 取代 加成 电子受体 电子给体 （亲电） （亲核) 协 同 反 应 ： 环加成的重要方法

电子给体（亲核试剂）：碳负离子，或潜在的碳负 离子（金属有机化合物（由卤代烃，端炔制备）) 如：格氏试剂 RMgBr 烷基锂 RLi 二烷基铜锂 R,CuLi金属炔化物 RC三C+MgX(tNa) 电子受体（亲电试剂 o X=Cl,Br,OTs等R-C-X(Cl,RCOO,RO等) R C-R'(H) 0=C=0 R-CEN Organic Chemistry

Organic Chemistry 电子给体（亲核试剂):碳负离子，或潜在的碳负 离子(金属有机化合物（由卤代烃，端炔制备）) 如：格氏试剂 RMgBr 烷基锂 RLi 二烷基铜锂 R2CuLi 金属炔化物 RC三C - +MgX（+Na） 电子受体(亲电试剂) R X δ δ X＝Cl ，Br， OTs等 R C R'（H） O δ R C X（Cl，RCOO, RO等） O δ O C O δ O δ R C N

958 (1)亲核取代 CN RCN C=C-R' → R-C=C-R RX R'2CuLi→R-R' CH2（CO2Et)2→RCH(CO2Et)2 RHC=9-CH,Br+R'MgX一→RHC=9CH2R' PhCH2Br R'MgX- PhCH>R Organic Chemistry

Organic Chemistry （1）亲核取代

19587 (2)碳负离子对羰基的亲核加成 H OH (H) R-C-CI R- R"MgX R-C-OR'→ R-C=N H+ R-C-R" →R"-CH2CH2OH OH cN+R8gm一R-cN (H) OH Rc+R-8Rm一 R- -C三CR" (H) Organic Chemistry

Organic Chemistry （2）碳负离子对羰基的亲核加成

OH OH R 2RCH2CHO->R- RCH2CH=C-CHO R 羟醛缩合 C-C-COOEt 酯缩合 R 0 R OHR' R-C-H (R")+Brzn CHCOOC2Hs -R-CHCOOEt Reformatsky反应 RCHO CH2 (COOH)2RCH=C (COOH)2 Knoevenagel反应 Organic Chemistry

Organic Chemistry 2RCH2 CHO OH R H2 C C H OH H C R CHO RCH2 CH C CHO R 羟醛缩合 2RCH2 COOR' NaOEt R H2 C C O H C R COOEt O R C H（R''） + BrZn CHCOOC2H5 R' OH C H R CHCOOEt R' Reformatsky 反应 RCHO + CH2（COOH）2 胺 RCH C（COOH）2 Knoevenagel 反应 酯缩合

1958 PNCHO(PACH-COH R Perkin反应 NaOEt Michael加成 Robinson关环 十一 R'2C=O Ph3P-CHR >R'2C=CHR Wittig反应 Organic Chemistry

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