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1、有机合成的路线与设计有机合成的路线与设计云南大学化学科学与工程学院云南大学化学科学与工程学院有机化学精品课程建设小组有机化学精品课程建设小组2010年年3月月1云南大学有机化学学习指导材料云南大学有机化学学习指导材料解好有机合成题的基础和复习重点是将有机反应按官能团解好有机合成题的基础和复习重点是将有机反应按官能团转化、增长碳链、减少碳链、重组碳架、环扩大、环缩小、转化、增长碳链、减少碳链、重组碳架、环扩大、环缩小、开环、关环等进行归纳、熟记、灵活应用。开环、关环等进行归纳、熟记、灵活应用。解合成题通常分两步进行：解合成题通常分两步进行：1、应用逆合成法对目标分子进行剖析，最终确定合成所、应用
2、逆合成法对目标分子进行剖析，最终确定合成所需的起始原料。这就要求掌握各类化合物的拆分方法。需的起始原料。这就要求掌握各类化合物的拆分方法。2、以剖析为依据，写出合成方案。、以剖析为依据，写出合成方案。2有机化合物的合成制备是有机化学课程的重点之一。有机化合物的合成制备是有机化学课程的重点之一。它涉及有机化合物的基本反应、有机反应中间体它涉及有机化合物的基本反应、有机反应中间体（含络合物等）（含络合物等）3一、一、碳胳的生成碳胳的生成1.增长碳链增长碳链任意增长任意增长4羟羟醛醛缩缩合合：稀稀OH作作用用下下，两两分分子子的的醛醛或或酮酮结结合生成一分子合生成一分子羟基醛或羟基醛或羟基酮，称。羟
3、基酮，称。一、一、碳胳的生成碳胳的生成v增长碳链，产生支链。增长碳链，产生支链。v制备制备、不饱和醛、酮、醇及二醇不饱和醛、酮、醇及二醇乙酰乙酸乙酯（乙酰乙酸乙酯（EAA法）法）丙二酸二乙酯（丙二酸二乙酯（EM法）法）5一、一、碳胳的生成碳胳的生成增加一个增加一个C增加二个增加二个C6缩短碳链缩短碳链一、碳胳的生成73.形成叁键形成叁键:4.形成双键形成双键:一、碳胳的生成8二、形成碳环的反应二、形成碳环的反应1小环的合成小环的合成分子内的烷基化分子内的烷基化9二、形成碳环的反应 卡宾对烯的加成卡宾对烯的加成例：例：102+2环加成环加成付付-克酰基化克酰基化普通环（五、六元环）普通环（五、六
4、元环）分子内羟酸缩合。分子内羟酸缩合。二、形成碳环的反应 11狄克曼反应狄克曼反应（分子内酯缩合）主要用来合成五元环和六元环。（分子内酯缩合）主要用来合成五元环和六元环。Diels-Alder反应反应（双烯合成）（双烯合成）二、形成碳环的反应 12大环大环联姻缩合联姻缩合（二酯在金属（二酯在金属Na条件下进行分子内缩合）条件下进行分子内缩合）二、形成碳环的反应 乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯可合成任意环乙酰乙酸乙酯和丙二酸二乙酯可合成任意环麦克尔反应（麦克尔反应（Michael反应）反应）13三、转换官能团的反应官能团的引入官能团的引入碳卤键的形成碳卤键的形成14三、转换官能团的反应 15三、转换
5、官能团的反应 16碳氧键的形成碳氧键的形成a醇醇COH三、转换官能团的反应 17三、转换官能团的反应 18b酚酚ArOH异丙苯氧化法；异丙苯氧化法；氯苯水解法；氯苯水解法；磺化碱熔法；磺化碱熔法；重氮盐水解法。重氮盐水解法。19c醚醚COCd醛、酮醛、酮积二卤代烃水解积二卤代烃水解烃的氧化烃的氧化醇的脱醇的脱H或氧化或氧化羧酸的还原羧酸的还原芳烃的酰基化芳烃的酰基化乙酰乙酸乙酯合成酮类乙酰乙酸乙酯合成酮类三、转换官能团的反应 20羟酸的水解羟酸的水解，羟酸的氧化脱羧羟酸的氧化脱羧三、转换官能团的反应 21e羧酸羧酸腈的水解腈的水解格氏试剂与格氏试剂与CO2作用，再水解作用，再水解醛、醇、取代芳
6、烃烯烃的氧化水解醛、醇、取代芳烃烯烃的氧化水解羧酸衍生物的水解羧酸衍生物的水解甲基酮的氧化（卤仿反应，少一个碳）甲基酮的氧化（卤仿反应，少一个碳）丙二酸二乙酯、乙酰乙酸乙酯合成羧酸丙二酸二乙酯、乙酰乙酸乙酯合成羧酸官能团的除去官能团的除去取代芳烃（取代芳烃（SO3H，N2+）：分解或水解）：分解或水解羰基（还原亚甲基）羰基（还原亚甲基）羟基（脱水、加氢）羟基（脱水、加氢）（4 4）卤卤代代烃烃的的还还原原：I-，活活泼泼的的卤卤素易氢解为烃素易氢解为烃A.KishnerWolff黄呜龙反应黄呜龙反应:NH2NH2,EtOH/KOH,180B.Clemmensen还原法还原法:ZnHg，浓，浓H
7、Cl三、转换官能团的反应 22四、有机合成路线的设计基本要求：基本要求：原料易得，最好无毒原料易得，最好无毒 反应步骤较少反应步骤较少 实验操作方便安全实验操作方便安全 反应产率高，付反应少，后处理简单反应产率高，付反应少，后处理简单 （易纯化）（易纯化）Retrosynthetic Approach 23 20 20世纪世纪6060年代后期，年代后期，以以 E.J.E.J.Corey Corey 为代表的合成为代表的合成化学家化学家 提出了提出了 逆合成（逆合成（retrosynthesisretrosynthesis）的概念。）的概念。他他从设计方法学的角度讲有机合成设计的所谓从设计方法学
8、的角度讲有机合成设计的所谓“建筑艺建筑艺术术”与逻辑推理很好地结合起来，同时吸取了计算机与逻辑推理很好地结合起来，同时吸取了计算机程序设计的思维方法，形成了自成体系、有一定规律程序设计的思维方法，形成了自成体系、有一定规律可循的可循的有机合成方法学有机合成方法学，是对化学的又一巨大贡献。，是对化学的又一巨大贡献。Corey Corey 的有机合成设计原理提供了一种规范和系统化的有机合成设计原理提供了一种规范和系统化的有机合成实践活动，具有相当大的影响力。的有机合成实践活动，具有相当大的影响力。Corey Corey 也因此获得了也因此获得了 19901990年的诺贝尔化学奖。年的诺贝尔化学奖。
9、逆合成法，从反应产物推导出反应物的方法。一种逆合成法，从反应产物推导出反应物的方法。一种科学的逆向思维方法科学的逆向思维方法逆合成法。逆合成法。逆合成法是指逆合成法是指:在在设计合成路线时设计合成路线时,“,“反其道而行之反其道而行之”,即由产物逐步逆即由产物逐步逆推到原料。推到原料。逆合成分析法概念逆合成分析法概念2425逆合成分析：逆合成分析：26酮式分解酮式分解27例三例三例四例四例五例五28与酰氯或酸酐反应，可合成与酰氯或酸酐反应，可合成-二酮等：二酮等：-二酮二酮2，4-二酮二酮29四、有机合成路线的设计 1增长碳链增长碳链例例2：由三个碳原子以下化合物合成：由三个碳原子以下化合物合
10、成2,2-二甲基戊酸。二甲基戊酸。30四、有机合成路线的设计 31四、有机合成路线的设计 方法一方法一32四、有机合成路线的设计 方法二方法二33四、有机合成路线的设计 2碳环的合成碳环的合成34四、有机合成路线的设计 3保护基的作用保护基的作用要求：要求：常见的保护方法：常见的保护方法：v烯烯v醛、酮通过缩醛（或酮）来保护。醛、酮通过缩醛（或酮）来保护。v易于与被保护基反应。易于与被保护基反应。v保护基团相对稳定。保护基团相对稳定。v又容易除去。又容易除去。35v醇羟基变成醚（或酯）来保护。醇羟基变成醚（或酯）来保护。四、有机合成路线的设计 v酚羟基变成苯甲醚来保护。酚羟基变成苯甲醚来保护。
11、例例6：36四、有机合成路线的设计 例例7：由香茅醛合成：由香茅醛合成HOOC-CH2CH2CH(CH3)CH2CHO。例例8：由：由HOCH2CCH合成合成HOCH2CCCOOCH3。37四、有机合成路线的设计 4逆合成法逆合成法38四、有机合成路线的设计 39四、有机合成路线的设计 40四、有机合成路线的设计 41四、有机合成路线的设计 42小结小结官能团处先拆官能团处先拆链分支处先拆链分支处先拆碳碳杂原子键处先拆杂原子键处先拆由两个官能团形成的官能团处先拆分为原官能团由两个官能团形成的官能团处先拆分为原官能团5.导向基的引入导向基的引入 （一个十分重要的合成技巧，常用NH2，SO3H）四
12、、有机合成路线的设计 例例1443例例16：试设计：试设计2甲基甲基3（2，4二甲苯基）丁烷二甲苯基）丁烷四、有机合成路线的设计 例例15：由氯苯合成：由氯苯合成2,6-二硝基苯胺。二硝基苯胺。44四、有机合成路线的设计 45四、有机合成路线的设计 6合成路线的选择合成路线的选择例例17：由苯合成苯乙酮。：由苯合成苯乙酮。例例18：从卤代烃合成羧酸可通过下列两种途径：从卤代烃合成羧酸可通过下列两种途径：46四、有机合成路线的设计 例例19：梨小食心虫性外激素的合成。：梨小食心虫性外激素的合成。合成路线：合成路线：先形成先形成-OH再引入炔键。再引入炔键。先形成炔键骨架，再引入先形成炔键骨架，再引入-OH。应用魏悌希反应应用魏悌希反应(Wittig)。顺顺-8-正正-十二碳烯醋酸酯十二碳烯醋酸酯47例例20：48END！