中国科技大学：《有机化学》课程教学资源（PPT课件）第二十一章 有机合成 Organic synthesis

第二十一章 有机合成 Organic synthesis University of Science and Technology of China

University of Science and Technology of China 第二十一章 有 机 合 成 Organic synthesis 有 机 化 学

§一、重要性和基本要求 由结构简单的基本有机原料→结构较复杂的目标化物 重要天然化合物的结构确认： 有机合成是一切有机研究的基础一合成样品，才有可能 进行各种研究； 构效关系 理论有机 往往合成一类新化合物，便开辟了一个新的研究领域： 冠醚的合成→冠醚化学：穴状、笼状、套环、配位化 合物，生物、药物中的受体理论 巴基球的合成→巴基球化学：碳纳米管，碳纳球. C60’C70. Organic Chem

Organic Chem §一、重要性和基本要求 由结构简单的基本有机原料→结构较复杂的目标化物 重要天然化合物的结构确认； 有机合成是一切有机研究的基础—合成样品，才有可能 进行各种研究； 构效关系 理论有机 往往合成一类新化合物，便开辟了一个新的研究领域： 冠醚的合成→冠醚化学：穴状、笼状、套环、配位化 合物，生物、药物中的受体理论 巴基球的合成→巴基球化学：碳纳米管，碳纳球. C60，C70

新药开发：平均6000个新化合物，才能筛选出一种新药。 “化学创造自己的研究对象” 复杂天然化合物的总合成→代表了有机合成的最高水平 多位诺贝尔奖获得者都是复杂天然化合物总合成的大师： 如： Woodward.R.B(1965):Vitamin B12 -VB12 (1973) Erythonolide(红霉素A)(1981) Corey.E.J.(1990):PGF2;PGE2. Nicolaou.K.C :Taxol(紫杉醇)(1994).Brevetoxinl 个别、单一 的反应一组合起来用于合成某一目标化合物. 用 Organic Chem

Organic Chem 新药开发：平均6000个新化合物，才能筛选出一种新药。 “ 化 学 创 造 自己的 研 究 对 象 ” 复杂天然化合物的总合成 → 代表了有机合成的最高水平 多位诺贝尔奖获得者都是复杂天然化合物总合成的大师: 如： Woodward . R . B (1965) : Vitamin B12 －VB12 (1973) Erythonolide (红霉素A) (1981) Corey . E . J . (1990) : PGF2α ; PGE2. Nicolaou . K . C : Taxol (紫杉醇)(1994). Brevetoxinl 个别、单一的反应——组合起来用于合成某一目标化合物. 学 用

许多结构复杂的天然化合物已相继被合成，像海葵毒素 (含68个手性中心)都能立体选择性合成。(1994.Y.Kisi), 为有机化学工业，制药工业提供各种性能和用途的新产品。 设计合理的合成路线： 例：颠茄酮的合成， 17步，总产率为0.75%.illstatter(1896) COO CHO +NH2CH3 CHO H2 c00 总收率90%，（1917，R.Robinson) Organic Chem

Organic Chem 许多结构复杂的天然化合物已相继被合成，像海葵毒素 (含68个手性中心)都能立体选择性合成。(1994 . Y .Kishi)， 为有机化学工业，制药工业提供各种性能和用途的新产品。 设计合理的合成路线： 例：颠茄酮的合成. NH O O 17步，总产率为0.75% . Willstatter (1896) NH O COO COO Cu CHO CHO + NH2CH3 + COO H2C H2C COO O Cu 总收率90%， （1917，R . Robinson）

好的合成路线的要求： 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，分离简便）： 3、原料便宜易得； 4、反应条件、设备易于实现； 5*符合绿色化学要求：原子经济性，无毒或少 毒，污染尽可能少。 Organic Chem

Organic Chem 好的合成路线的要求： 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，分离简便）； 3、原料便宜易得； 4、反应条件、设备易于实现； 5* 符合绿色化学要求： 原子经济性，无毒或少 毒，污染尽可能少

§二、合成设计中几个彼此相关的因素 碳骨架 合成指定结构 功能团种类和位置 的化合物 分子构型 一、合成合适的碳骨架： 碳链增长一最主要（由小分子→大分子）； 碳链缩短一有时也用到（如大的化合物天然或合成易得)； 成 环一对环状化合物是关键； (重排) Organic Chem

Organic Chem §二、合成设计中几个彼此相关的因素 碳骨架 合成指定结构 功能团种类和位置 的化合物 分子构型 一、合成合适的碳骨架： 碳链增长—最主要（由小分子→大分子）； 碳链缩短—有时也用到（如大的化合物天然或合成易得）； 成 环—对环状化合物是关键； （重 排）

1、碳链的增长：（现有的反应从机理上分三类） 自由基反应： *哈→9 太活泼，难于定向控制一合成应用少 离子反应： -C-C- 取代 电子受体电子给体 加成 (亲电)（亲核） 协同反应：环加成的重要方法。 Organic Chem

Organic Chem 1、碳链的增长：( 现有的反应从机理上分三类) 自由基反应： 太活泼，难于定向控制— 合成应用少 离 子 反 应 ： 电子受体 电子给体 （亲电）（亲核） 协 同 反 应 ： 环加成的重要方法。 C + C C C C + C C C 取代 加成

用于形成新的C一C键的反应： (1)、亲核取代： 电子给体（亲核试剂）：碳负离子或潜在的碳负离子都是 金属化合物（由卤代烃，端炔制备） 如： 格氏试剂 RMgBr 烷基锂 RLi 烷基铜锂 R2CuLi 金属炔化物 RC三C+MgX(tNa) Organic Chem

Organic Chem 用于形成新的C－C键的反应： （1）、亲核取代： 电子给体（亲核试剂）：碳负离子或潜在的碳负离子都是 金属化合物（由卤代烃，端炔制备） 如： 格氏试剂 RMgBr 烷基锂 RLi 烷基铜锂 R2CuLi 金属炔化物 RC三C - +MgX（+Na）

吸电子基一位上的H在碱存在下 转变成烯醇盐电子给体： H-Cm F MG-CM-C Hc-8oeEoAnmrhc-8oE+He-8oel NaOE CH2(C00Et)2— _-CH(COOEt)2 egt8aene8-t8oa Organic Chem

Organic Chem 吸电子基α－位上的 H 在碱存在下 转变成烯醇盐电子给体： H3C C CH3 O LDA,THF H2 C C CH3 O H2 C C CH3 O H3 C C OEt 2 O LDA,THF H2C C OEt 2 O H2 C C OET2 O CH2 (COOEt ) 2 NaOEt CH(COOEt ) 2 H3 C C H2 C O C OEt O NaOEt 或NaOH H3 C C H C O C OEt O

CH2(CN)2 NaOH CH(CN )2 mc 808cm Kco n.c 888cm CHaNO2 NaOH CH2NO2 67-8 为了保证烯醇盐有足够的浓度，必须根据 α一H活性大小，选择合适的碱。 Organic Chem

Organic Chem 为了保证烯醇盐有足够的浓度，必须根据 α－H活性大小，选择合适的碱。 CH2 (CN ) 2 NaOH CH(CN ) 2 H3 C C H2 C O C CH3 O K2 CO3 H3 C C H C O C CH3 O NaOH CH2 NO2 O N H + N CH3 NO2