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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本幻灯片资料仅供参考，不能作为科学依据，如有不当之处，请参考专业资料。,有 机 合 成,第1页,一、合成目标和要求,所谓,有机合成,就是从,简单易得原料,，经过,一步,或,多步,化学反应,制备出比较复杂,目标分子,过程。它也,包含将,复杂物质,变为,简单物质,过程。,有 机 合 成,1.合成目标,经过一定反应，使原来分子中某一个或几个化学键断裂，同时形成一个或几个新化学键，从而使分子发生转变或将几个小分子连接起来。,2.合成要求：,合成步骤越少越好；,每步产率越高越好；,原料越廉价越好。,第2页,合成目标化合物分子骨架,引入所需官能团,目标化合物立体化学方面要求,化学反应是合成基础，合成路线原来就是由一些详细反应，按照一定逻辑思维组合起来。,合成一个有机化合物要考虑,关键问题,不外是,三个方面,：,碳胳形成和改变,增加碳链或增加支链,碳链减短,碳环合成,官能团引入,官能团相互转化,二、有机合成基本反应,第3页,或ZnCl,2,增加碳链或增加支链：,1.增加一个碳原子反应,无水乙醚,H,2,O/H,+,R-MgX +HCHO RCH,2,OH,无水乙醚,H,2,O/H,+,R-MgX +CO,2,RCOOH,R-X +NaCN R-CN RCOOH,H,2,O/H,+,其中：,R-X,为,脂肪族,伯卤代烃,HCHO,H,C,l,+,+,CH,2,Cl,A,l,C,l,3,或ZnCl,2,Y,Y,其中：,Y,为,供电子基,C,O,H,C,l,+,+,C,H,O,A,l,C,l,3,第4页,C,R,H,O,H,C,N,C,R,H,O,H,C,N,-,氰,醇,8,应,用,范,围,：,醛,、,甲,基,脂,肪,酮,、,C,以,下,环,酮,C,C,O,O,H,O,H,R,H,-,羟,基,酸,2,H,O,H,+,2.增加二个碳原子反应,R,C,H,2,C,H,2,O,H,H,3,O,+,R,M,g,X,C,H,2,C,H,2,O,R,C,H,2,O,M,g,X,C,H,2,+,3.增加多个碳原子反应,R-C CH R-C CNa R-C C-R,/,其中：,R,/,为,伯卤代烃,X,为,Cl、Br、I,NaNH,2,R,/,X,第5页,铜锂试剂反应,傅-克反应,武慈反应,R-X +R-X R-R,其中：,R,/,最好为,伯烷基,X,为,Cl、Br、I,Na,R-X R-Li R,2,CuLi R-R,/,Li,CuI,R,/,X,其中：,R,/,最好为,伯烷基；,R,普通,无限制,X,为,Cl、Br、I,+R-X,R,（或烯、醇）,A,l,C,l,3,烷基化：,R,3,时,重排产物,为,主,第6页,羟醛缩合,C,H,O,+,O,H,-,Zn-Hg,2 CH,3,(CH,2,),4,CHO CH,3,(CH,2,),4,CH=C-CHO,(CH,2,),3,CH,3,-,O,H,本身缩合：,交叉缩合：,CH,3,-C-C(CH,3,),3,O,=,CH=CH-C-C(CH,3,),3,O,=,酰基化：,+,CH,3,CH,2,CH,2,-C-Cl,C-,CH,2,CH,2,CH,3,（或酸酐）,A,l,C,l,3,O,=,O,=,CH,2,CH,2,CH,2,CH,3,HCl,第7页,格氏试剂与羰基化合物反应,C,R,R,/,O,H,R,/,-C-H（,R,/,）,O,=,RMgX/无水乙醚,H,2,O/H,+,H（,R,/,）,R,/,-C-X,O,=,RMgX/无水乙醚,H,2,O/H,+,R,/,-C-R,O,=,RMgX/无水乙醚,H,2,O/H,+,C,R,R,/,O,H,R,R,/,-C-,OR,/,O,=,RMgX/无水乙醚,H,2,O/H,+,R,/,-C-R,O,=,RMgX/无水乙醚,H,2,O/H,+,C,R,R,/,O,H,R,其中：,R、R,/,、R,/,为,烷基,、,芳基,X,为,Cl、Br,第8页,乙酰乙酸乙酯和丙二酸酯反应,R-X,C,2,H,5,ONa,CH,3,-C-CH,2,-C-OC,2,H,5,=,O,=,O,CH,3,-C-CH-C-OC,2,H,5,=,O,=,O,R,H,+,稀OH,-,浓OH,-,H,+,R,-CH,2,C-OH,=,O,CH,3,-C-CH,2,-,R,=,O,酮式分解,酸式分解,CH,2,(COOC,2,H,5,),2,C,2,H,5,ONa,CH(COOC,2,H,5,),2,Na,-,+,R-,CH(COOC,2,H,5,),2,H,+,，,OH/H,2,O,-,R-,CH,2,COOH,R-X,第9页,维荻希试剂与醛酮反应,季,膦,盐,-,R,R,/,C,H,(,p,h,),3,P,R,/,R,/,C=O +,R,/,R,/,C=C,R,R,/,R,、,R,/,、,R,/,、,R,/,能够为,H,、,-R,、,-Ar,、,-COOR,等,碳链减短,不饱和烃氧化,RCH=CHR,/,RCOOH +R,/,COOH,KMnO,4,H,+,R-C=CH,2,R-C=O +CO,2,KMnO,4,H,+,R,/,R,/,R-C CH RCOOH +CO,2,KMnO,4,H,+,CH,2,CH,2,CH,3,-CH(CH,3,),2,KMnO,4,H,+,COOH,-COOH,第10页,不饱和烃与臭氧作用,卤仿反应,R-C=CHR,/,R-C=O +R,/,CHO,O,3,Zn/H,2,O,R,/,R,/,X,为,Cl、Br、I,R-CHCH,3,CHX,3,+R-COONa,X,2,+NaOH,或 NaOX,OH,R-C-CH,3,CHX,3,+R-COONa,X,2,+NaOH,或 NaOX,O,=,脱羧反应,R-COONa +NaOH（CaO）R-H,R-C-NH,2,R-NH,2,O,=,Br,2,+NaOH,或 NaOBr+NaOH,霍夫曼降解反应,第11页,碳环合成,双烯合成（D-A反应）,二元羧酸脱羧,+,X,-X,其中：,X,为,吸电子基，,反应轻易进行,CH,2,COOH,CH,2,COOH,CH,2 n,（）,（）,C=O,CH,2,CH,2,CH,2 n,其中：,n,=2，3,卡宾反应,C=C +CH,2,N,2,C C,CH,2,h,C=C +CHCl,3,C C,C,Cl,Cl,(CH,3,),3,COK,第12页,荻克曼缩合反应,傅克酰基化反应,CH,2,C-OC,2,H,5,CH,2,C-OC,2,H,5,O,=,O,=,CH,2 n,C,2,H,5,ONa,-C,2,H,5,OH,（）,（）,C=O,CH,2,CH,COOC,2,H,5,CH,2 n,H,+,OH,-,（）,C=O,CH,2,CH,2,CH,2 n,其中：,n,=2，3,O,O,=,O,=,+,A,l,C,l,3,O,=,C,=,O,C,HO,Zn-Hg,HCl,O,=,C,HO,O,=,C,Cl,=,O,=,O,A,l,C,l,3,SOCl,2,多聚磷酸,第13页,官能团引入,1.引入卤素,-CH,3,+Cl,2,-CH,2,Cl,-CH,3,Cl-,h,Fe,-CH,3,-CH,2,Br,NBS,Cl,2,CH,3,CH,2,CH=CH,2,NBS,500,CH,3,CHCH=CH,2,CH,3,CHCH=CH,2,Br,Cl,第14页,X,2,R-CH=CH,2,HX,R-CHCH,2,R-CH-CH,3,X,X,HBr,过氧化物,X,R-CH,2,-CH,2,Br,（符合马氏规则）,（违反马氏规则）,R-C CH,X,2,HX,R-C=CH,R-C=CH,2,X,X,X,R-CCH,R-CCH,3,X,X,X,X,2,HX,X,X,X,2.双键或三键形成,R-CH-CH-R,/,R-CH=CH-R,/,+HX,R-CH-CH-R,/,R-CH=CH-R,/,+H,2,O,NaOH,H,2,SO,4,乙醇,X,H,OH,H,170,第15页,R-CH-CH-R,/,R-CH=C-R,/,R-C C-R,/,NaOH,乙醇,X,X,NaNH,2,X,R,2,C=O +R,/,CH=P(C,6,H,5,),3,R,2,C=CHR,/,3.引入羟基,R-CH=CH,2,H,2,O,R-CH-CH,3,OH,(BH,3,),2,H,2,O,2,/OH,-,R-CH,2,CH,2,OH,（符合马氏规则）,（反马氏规则）,H,2,SO,4,R-C=O R-CH-OH,H（,R,/,）,H（,R,/,）,H,O,H =LiAiH,4,、NaBH,4,、,H,2,/Ni、Pt、Pd等,R-COOR,/,R-CH,2,OH +R,/,OH,H,H =LiAiH,4,、C,2,H,5,OH+Na,、,H,2,/Ni、Pt、Pd等,第16页,R-CH,2,X RCH,2,OH,H,2,O/OH,-,PX,3,、PX,5,、SOCl,2,格氏试剂合成法,HCHO R-CH,2,OH,RMgX/无水乙醚,H,2,O/H,+,R,RMgX/无水乙醚,H,2,O/H,+,R,/,-C-,R,/,O,=,RMgX/无水乙醚,H,2,O/H,+,R,/,-C-OH,R,R,/,R,/,-CHO R,/,-CH-OH,二元醇制备,C=C C C,稀、冷KMgO,4,或OsO,4,OH,OH,顺式产物,R-CH-CH,2,R-CH-CH,2,O,H,2,O/H,+,反式产物,OH,OH,第17页,4.引入羰基,HC CH +H,2,O CH,3,CHO,HgSO,4,H,2,SO,4,R-C CH +H,2,O R-C-CH,3,HgSO,4,H,2,SO,4,=,O,CH,2,=CH,2,+O,2,CH,3,CHO,PdCl,2,-CuCl,2,R-CH=CH,2,+O,2,R-C-CH,3,=,O,PdCl,2,-CuCl,2,R-CH=C,R-CHO +O=C,O,3,Zn/H,2,O,R,/,R,/,R,/,R,/,R-CH-R,/,R-C-R,/,KMnO,4,=,O,OH,第18页,5.醚键形成,2 ROH R-O-R +H,2,O,H,2,SO,4,合成对称醚,威廉姆逊合成法,R-ONa +R,/,-X R-O-R,/,+NaX,其中：,R,=,伯、仲、叔烷基,R,/,=,伯、仲（不能为叔）烷基,环醚合成,硫酸二甲酯合成酚醚,+(CH,3,),2,SO,2,-O-CH,3,-OH,140,R-CH=CH,2,+O,2,R-CH-CH,2,Ag,200300,O,R-CH=CH,2,+HOCl R-CH-CH,2,R-CH-CH,2,O,Ca(OH),2,OH,Cl,第19页,6.其它一些反应,C=O -CH,2,-,克莱门森还原法:,沃尔夫-黄鸣龙还原法:,炔烃选择加氢合成烯烃,R-C-R,/,R-CH,2,-R,/,Zn-Hg,HCl,R-C-R,/,R-CH,2,-R,/,H,2,N-NH,2,，NaOH,二缩乙二醇,=,O,=,O,R-C C-R,/,Na+NH,3,液,H,2,/BaSO,4,或Pd/C,或Lindlar试剂,C=C,C=C,R,R,R,/,R,/,H,H,H,H,顺式加成,反式加成,H,2,SO,4,RCH,2,CH,2,-OH R-CH=CH,2,RCH,2,CH,3,H,2,Ni,170,第20页,O,=,7.芳环上引入-X、-NO,2,、-NH,2,、-SO,3,H、-R、-C-R,O,=,-X,-NO,2,-R,-C-R,-NH,2,-SO,3,H,X,2,FeX,3,或Fe,H,2,SO,4,+HNO,3,Fe+HCl,H,2,SO,4,SO,3,或浓H,2,SO,4,R-X,AlCl,3,R-C-X,AlCl,3,O,=,第21页,官能团相互转化,R-COCl R-CONH,2,R-COOR,/,(RCO),2,O,R-COOH,NH,3,R,/,OH,NH,3,NH,3,H,3,O,+,H,3,O,+,H,2,O,H,2,O,R,/,OH,R,/,OH,P,2,O,5,SOCl,2,2.羧酸及其衍生物转换,1.卤素、羟基、氨（胺）、羰基、羧基转换,R-OH R-C-R-COOH,R-MgX,R-X,R-NR,2,R-NH,2,R-NHR,R-COOH R-CN R-CH,2,NH,2,H,O,O,NaCN,H,3,O,+,R-X,R-NH,2,NH,3,PX,3,H,2,O/OH,-,Mg,CO,2,H,3,O,+,O,=,第22页,在有机合成中，往往要考虑到一些官能团也会受到反应试剂或条件影响而产生副反应，甚至影响整个合成过程。所以在合成时必须采取对一些受影响基团暂时转换为另外稳定结构，而进行保护办法，待反应完成再使基团复原。,在选择保护基时要符合以下要求:,在温和条件下易与被保护基团反应。,保护基必须在保护阶段各种条件下是稳定。,保护基易于在温和条件下除去。,三、官能团保护,第23页,R,=,伯,、,仲,、,叔,烃基,四氢吡喃醚,：对,碱,、,格氏试剂,、,烷基锂,、,催化加氢,及,一些,氧化剂,稳定,。但对,酸,不稳定,。,转变成醚,醚,：对,格氏试剂,、,还原剂,、,氧化剂,、,碱,稳定,。,1.醇羟基保护,四氢吡喃醚,ROH +,H,+,O,O,R-O-,四氢吡喃醚,H,2,O/H,+,ROH +HO(CH,2,),4,CHO,ROH R-O-CPh,3,Ph,3,CCl,CH,3,COOH/H,2,O,第24页,2.酚羟基保护,苯甲醚,：对,碱,、,氧化剂,、,还原剂,等,稳定,，但对,酸,不稳定,。,OH,OCH,3,CH,3,I 或(CH,3,),2,SO,4,HI，,3.醛、酮、羰基保护,缩醛（酮）,：对,还原剂,、,氧化剂,、,碱,、,格氏试剂,稳定,，,但对,酸,不稳定,。,R-C-R,/,O,=,C,R,R,/,O,O,HOCH,2,CH,2,OH/干HCl,H,2,O/H,+,R-C-H,O,=,C,R,H,O,CH,3,O,CH,3,CH,3,OH,H,2,O/H,+,第25页,4.羧基保护,R-COOH R-COOCH,3,CH,3,OH/H,+,H,2,O/H,+,或OH,-,5.氨基保护,NH,2,NH,3,SO,4,H,+,-,H,2,SO,4,NaOH,间位基,CH,3,COCl 或(CH,3,CO),2,O,NHCOCH,3,NH,2,邻对位基,H,2,O/H,+,或OH,-,6.双键保护,卤代烃,：对,碱,、,氧化剂,、,还原剂,稳定,R-CH=CH-R,/,R-CHCH-R,/,X,X,X,2,Zn,第26页,当我们为一个目标化合物设计了几条可能合成路线时，能够依据几条标准来评定各条路线优劣，从而选择最正确路线。,有机合成路线选择标准:,7.芳环位置保护,H,2,O/H,+,H,2,SO,4,SO,3,H,四、选择合成路线步骤和方法,第27页,选择路 线标准,结构上要求,碳架形成,官能团引入,经济上要求,原料易得，廉价,产物易分离，收率高，副,步骤要求简单,反应经典，可发生，条件,温和，对环境污染小,反应少,反应,步骤少,，,收率要高,是选择合成路线主要原因。,如化学反应：,A,AB,ABC,ABCD,B,C,D,假如反应,每步产率,90%,，则,3步后总产率,为(0.9),3,100=,73%,假如反应,每步产率,70%,，则,3步后总产率,为(0.7),3,100=,34%,第28页,平衡法：,A AB ABC,B,C,D DE DEF,E,F,ABCDEF,90%,90%,90%,90%,90%,其中只有3步连续，,总产率,为（0.9),3,100=,73%,A AB ABC ABCD ABCDE ABCDEF,B,C,D,E,F,如用5步反应，,每步产率,90%,，,直线法：,则,5步后总产率,为（0.9),5,100=,59%,原料易得,是指合成要用些,基本原料,。惯用“,三烯一炔,”（,乙,、,丙,、,丁烯,及,乙炔,），“,三苯一萘,”（,苯,、,甲苯,、,二甲苯,及,萘,）及小于C,4,原子,醇类,和,甲醛,、,乙醛,、,草酸,、,卤苯,、,环己烷,、,丙二酸二乙酯,等。,第29页,试验方法切实可行，包含试验室方法或工业方法，因为并非全部反应都有合成意义。,另外，尽可能使用经典反应，若不日常反应过多，失败机会也会多，且关键反应越早出现越好，即决定整个合成成败反应应尽早出现。假如关键反应在整个合成路线后面，一旦失败，就前功尽弃。,首先分析产物结构要求,包含,碳架,、,官能团,及其,位置立体化学,要求等。,利用倒推（,逆向合成,）法思索。,从产物,结构,回想全部可能,合成方法,，确定初步,合成方案。,2.解合成题基本方法,第30页,有机合成,设计就是在合成一个化合物之前，研究、设计,最正确合成路线,，它是有机合成成败关键，当前有机合成路线设计多采取,逆向合成法,。,其特点是,先剖析目标分子结构,，从目标分子开始，逆推至中间物，逐步,倒推到原料,，并要考虑怎样从简便原料开始（经过哪些反应）合成出目标分子。,从头,完成反应式,，,主要条件,要,注明,，如反应,温度,、,压力,、,催化剂,、,溶剂,等。,对,目标分子A,，可能,中间物,（,B,、,C,、,D,、,E,）或,起始原料,（,F,、,G,O,、,P,）。,A,目标分子（T.M.）,B C D E,F G,H I,J K L,M N O P,“合成树”,第31页,在进行有机合成时，普通用,割切法,，怎样割切则有各种方法，但其中有,一部分割切,是没有意义，要找到最正确割切方法，可依据以下,标准,割切：,最大程度简化,b,a,从a 处罚割：,C CH,3,CH,3,OH,a,C CH,3,+CH,3,MgBr,O,=,CH-CH,3,OH,-MgBr,+CH,3,-CHO,从b 处罚割：,C CH,3,CH,3,OH,b,-MgBr,+CH,3,-C-CH,3,O,=,如：合成,C CH,3,CH,3,OH,二甲基环戊基甲醇,3.目标分子拆分普通方法:,第32页,从反应活性来考虑,如：合成,C,=,O,O,O,b,a,从a 处罚割：,C,=,O,O,O,a,从b 处罚割：,C,=,O,O,O,b,C-CH,2,Br +,=,O,O,O,O,=,Br-C-CH,2,O,O,+,O,O,CH,2,I,I,HO,HO,+,.,.,酰卤反应活性大于卤代烃，且环上电子云密度高，有利于酰基化反应。,第33页,考虑问题要全方面,如：合成,-O-CH,2,CH,2,CH,2,CH=CH,2,a,b,+NaOCH,2,CH,2,CH,2,CH=CH,2,X,从a 处罚割：,O-CH,2,CH,2,CH,2,CH=CH,2,a,+BrCH,2,CH,2,CH,2,CH=CH,2,ONa,+BrMgCH,2,CH=CH,2,C,H,2,C,H,2,O,HO-CH,2,CH,2,CH,2,CH=CH,2,O-CH,2,CH,2,CH,2,CH=CH,2,从b 处罚割：,b,第34页,