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有机合成Organic Synthesis有机合成的发展历史、现状及趋势1828年：Wohler由氨酸较合成尿素1856年至1945年：以煤焦油为原料合成染料和药物1945年至1990s 年:合成研究的艺术(Wood ward)合成研究的科学(Corey)科学与艺术的融合(化学生物学)1903年R.Willstatter经二十步合成了颠茄酮1)Br21)HBrNa,EtOH2)quinoline2)Me2NHMe2N1)HBr-2)HO1917年Robinson 一步合成了颠茄酮CHO+CHOCH3NH2+CO2HO1960s Wood ward合成了笛体类化合物等，并与量 子化学家Hoffmann共同发现了分子轨道守恒原理,它已成为周环反应的理论基础。HO黄体酮胆韵醇有机合成的任务和内容有机合成：利用价廉易得的化工原料 来制备新的有机化合物。新化合物：面然界存在的含量很少的 化合物以及自然界不存在的具有特殊 理论或实用价值的化合物O 有机合成内容：综合应用各类有机反应 及组合、合成方法和技术、合成设计及 策略。有机合成目前的研究重点开发与研究新试剂、新反应、新方法、新技术已成为目前有机合成研究领域 的重要方向。如：元素有机试剂与过渡金属催化剂、组合化学、光、电、微波和超声技术。如何使合成路线更简洁、更有效、更环 保已成为有机合成化学家必须考虑的事 情。有机合成基础有机合成主要包括有机分子骨架的合成 和官能团的引入及转化两个方面。分子骨架的形成主要包括碳碳单键、不 饱和键以及碳环与杂环的形成方法，它 是有机合成的核心内容。第一章碳碳单键的形成 Friedel-Crafts 反应 氯甲基化反应 末端焕煌的煌基化反应 有机金属试剂的反应 活泼亚甲基化合物的反应 烯胺的烷基化与酰化反应 缩合反应Friedel-Crafts 反应FeCl389%A1C13+CH3COC197%氯甲基化反应CH2O+HC1ZnCl260 KCN/H3O+nh3Me3NDMSO+K2cO3末端焕煌的煌基化反应RC=CNa+n-PrBr-A RC=CPr-nHC=CH+NaNH2 HC=CNaRCOROH1)NaNH2-H2)RCORRRC=CC一OHR有机金属试剂的反应 有机金属镁的反应 有机锂的反应 有机铜的反应 有机锌试剂有机金属镁的反应与醛酮的加成反应ch2oH3O+RCH2OHRMgXRfCHOH3O+RCH(OH)RfRCOR1H3O+R2C(OH)Rf与覆酸酯的反应PhCOOEt+2 PhMgBr-Ph3cOHw 90%HCOOEt+2 RMgBr-R2CH-OH与酰氯的反应 78 RCOC1+RMgBr-RCOR与环氧化合物的反应PhMgBr/O-PhCH2CH2OH/ether、PhMgBr a ph etherOH与二氧化碳的反应RMgX+CO2-RCO2MgX与%P不饱和趣基化合物的反应OH25%CHO 口 d ether/+C2H5MgBr 95 丁/COBu-t c 口 N.D etherPh/+C2H5MgBr-A 100%,COCH3 in ether+C2H5MgBr-A75%2H512-adductc2H5COBu-t1,4-adductC2H5,coch3H3L1,4-adduct12-adduct与卤代煌等的偶联反应C2H5MgBr-94%2cl)Mg,ether2)n-C3H7SO3C4H9.il50 59%C4H户1)Mg,ether2)Me2SO452 60%有机锂试剂反应的特征 有机锂试剂能发生所有有机镁的反应 有机锂与大位阻的酮也能发生加成 与a,B.不饱和趣基化合物反应主要形成 1,2加成产物 与二氧化碳反应形成绫酸锂盐，后者与 过量有机锂试剂进一步反应得到酮 与伯和仲卤代煌剧烈反应，形成偶联产 物烷基铜锂与卤代燃的偶联反应1)Mg,THF Br(CH2)12Br CH3Cu(Li)(CH2)12Cu(Li)CH32)CuCl/MeLiTHF,-78 2mol I(CH2)10CO2Et.-a Et)2C(CH2)32CO2Et 85%yield-78 在二烷基铜锂的反应中，甲基化产率最高，伯烷 基次之，仲烷基和叔烷基试剂的产率较低。烷基铜锂与冉 B.不饱和度基化合物的共粗加成烷基铜锂与酰氯的反应(CH3)3CCOC1+Me2CuLia(CH3)3C-COCH3烷基铜锂与环氧化合物的加成OHMe2cuLi-1trans烷基铜锂与环氧化合物的加成Me2cliLiEt2O,0OHn-Bun-Bu2CuLi80%trans 13%cisEt2O,0OH4%Reformatsky 反应+BrCH2CO2EtCHOOH1)Zn2)H3O+CH2CO2Et60-75%该反应一般在有机溶剂中进行，如乙醛、THF、苯或甲苯等，芳香醛酮的反应产率较高，而脂肪 醛酮易自身发生缩合等副反应。产物在加热条件 下可以发生脱水反应，生成出。不饱和酸酯。活泼亚甲基化合物的燃基化反应RCOCH&RCOCH2coR,RCOCH2CO2R,CH2(CO2R)2,RCH2NO2XCH2Y,X,Y=NO2,SO2R,CNCO2EtNa,PhCH3OCH2Ph一CO2EtPhCH2Cl p -Oreflux8r 86%乙酰乙酸乙酯在有机合成中的应用(1)酮式分解：在稀碱或稀酸作用下，可分解为丙酮,称为酮式分解。9 稀 OHT?CH3CCH2rCO2Et-CH3CCH3+EtOH+co2I酸式分解：在浓碱作用下，a-与b-位碳原子间断裂生成二 分子及酸。9 1 浓0H=?CH3C-CH2-CO2Et-2 CH3COH+EtOHIRX0 0 CH3CCHCOEt R酮式分解酸式分解CH3COCH2CO2Et0 ch3cch2rRCH2co2H酮酸EtONa、rCH3COCHCO2EtNa+0 O RCj CH3CCHCOEt CO I R酮式分解酸式分解O O ch3cch2cr o RCCH2CO2H)ER OUQno CIC OHC3A h co o 酮 j分解-CH33cH2cH2年 酸葭 RCCH2cH2C。2H9 2 DEtONa 0CH3CCH2COEt 2)CH3(CH2)3Br CH3CCHCO2Et(CH2)3CH3o成酮水解 II-CH3C(CH2)4CH3oCH3CCH2CO2Et(C6H5CH2)2CCO2Et2)2 C6H5cH2cl l0CH3成酮水解 II-(C6H5cH2)2CHCCH3成酮水解：1)稀KOH;2)H30+;3)100.此外，合成及酸最好用丙二酸二乙酯。丙二酸二乙酯在有机合成中的应用 丙二酸酯与乙酰乙酸乙酯相似，也可以成盐、煌 化。煌基取代的丙二酸酯水解与酸化后加热可得相应 的覆酸，故常用于酸酸的合成。CH31)EtONa CH2(CO2Et)2 -CH3cH2cHeH(CO2Et)22)CH3CH2CHBrCH31)NaOH/H2O2)为0+a 82Hq、C02Hch3a CH3cH2cHeH2co2H丙二酸酯可以一次导入二个浸基，也可分别导入不同煌基：1)EtONa 水解CH2(CO2Et)2-(C2H5)2C(CO2Et)2 (C2HsCHCO2H2)C2HBr1)EtONa 1)EtONaCH2(CO2Et)2 -C6H5cH2cH(CO2E%-2)C6H5CH2Br 2)BrCH2CO2EtC6H5CH2C(CO2Et)2 1的 C6H5cH2cHe02HCH2CO2Et CH2CO2H水解：1)稀KOH;2)H3O+;3)100.CH2CH(CO2Et)22 CH(CO2Et)2-Na+Br(CH2)3Br CH21,3.环己二酸CO2HCH2(CO2Et)2+Br(CH2)3BrEtONa-ACO2EtCO2Et水解co2h丙二酸酯和乙酰乙酸乙酯可形成稳定的碳负离子,故它们也可以发生羟醛缩合以及麦克尔加成反应。oCH2(CO2Et)2+RCH-OICIHRCH=C(CO2Et)2 RCH=CHCO2H0 O(CH3)2C=CHCCH3+CH2(CO2Et)2“匚(CH3)2C CH2-CCH3CH(CO2Et)2丙二酸二乙酯的反应CH2(CO2Et)21)EtN:RCH(CO2Et)2 D 皿”2)RCH2Br 2)I2RC(CO2Et)2Rt(CO2Et)21)HO-2)H3O+rchco2hrchco2h烯胺的烷基化与酰化反应NH+TsO/BrCH2co2c2H5 HQ+CH3OH,reflux“R2+厂 RCOC 冉丫JClCO2Et H3O+-A-AJ2cOzEtICORY。八、：O2Et缩合反应甲醛与含a氢的醛酮间的缩合反应 Darzen 反应 Claisen缩合反应 Michael加成反应 Mamiich 反应Darzen反应醛或酮与a-卤代酸酯在碱催化下缩合生成a,%环氧 绫酸酯的反应，被称为Darzen反应。O O CO2EttBuOK/tBuOH+ClCH2CO2Et-A10-15 83-95%CHOtBuOK/tBuOH+ClCH2COPh-iCOPh0-5+ClCH2CO2EtCOCH3tBuOK/tBuOH0-5oC1)HO a2)H3O+Claisen酯缩合反应酯自身缩合反应2 RCH2CO2Et RCH2COCHRCO2Et酯交叉缩合反应HCOOEt-HCOCH2CO2EtCH3CO2Et+EtONaPhgEtPhCOCH2CO2EtEtO2C-CO2Et-a EtO2CCH2CO2EtMichael加成反应活性亚甲基化合物与-不饱和趣基化合物在 碱催化下发生的缩合反应，称为Michael反应。CH2(CO2Et)2+PhCH=CHCO2Et-。冲PhCHCH2CO2EtCH(CO2Et)2EtONaCH2(CO2Et)2+(CH3)2C=CHCOCH3-Mannich 反应含活泼氢的化合物与甲醛及氨、伯胺、仲胺 进行缩令，结果活泼氢原手被氨甲拳所取代，这一反应称为Mannich反应。该反应一般在水 醇或醋酸溶液中进行，反应时须加少量酸使介 质保持酸性。常用的活泼氢化合物为醛、酮、覆酸酯、硝基烷烧、焕煌、酚和富电子杂环。PhCOCH3+HCHO+Et2NH-HCla PhCOCH2CH2NEt2过渡金属催化偶联反应Heck反应PhBr+PhCO2EtPhBr+Pd(OAc)2APPh3,NEt3PhBr+Pd(OAc)2APhPhPhCH3 PPh3,NEt3碳碳双键的形成一、消除反应卤代煌的脱卤反应醇的脱水反应 1,2卤代醇的脱次卤酸反应 邻二卤化物的脱卤素反应 蕤酸酯的热分解反应 黄原酸酯的热分解反应卤代煌的脱卤反应14%Br86%醇的脱水反应常用脱水剂有质子酸、碱、酸式盐、强吸水性试剂、Lewis酸等。46%112so4 /-87%、OH 87 、OHKHSO4ClDMSO.HMPA等适合于大空间位阻的醇的脱水。然手个时/2。3催化，得到多取代烯屋；用 Th。?催化，得到末端烯煌。OH II I ThO2heat1,2卤代醇的脱次卤酸反应,卤代醇经氯化亚锡、消除次卤酸形成烯煌。氯化亚钛或锌乙酸作用，可 消除一般以反式为主。HMe:OHb、EtMeSnCl2POCiyPy邻二卤化物的脱卤素反应邻二卤代醇的常用脱卤剂：锌粉/甲醇、乙醇或 乙酸；钠/液氨；二价辂、钛、轨及烷基铜锂等。Br-35 及酸酯的热分解反应施酸酯的热分解常在300500度的高温下进行，一 般不需要其它试剂或溶剂，产率较好。主要产物为 取代较少的烯煌，一般无异构化、重排等副反应。反应被认为经六元环过渡态进行，为顺式消除。IHIHH黄原酸酯的热分解反应ROH+CS2NaOH CH3I-RO SCH3黄原酸酯的热分解与及酸酯的热分解反应 十分相似，但反应条件较温和，有时在100 度既可分解。此外，季铁盐在碱作用下、氧化叔胺的热分 解也是形成双键的有效方法。碳碳双键的形成二、Wittig 反应磷叶立德(Ylid)三、缩合反应 醛酮自身缩合 醛酮的交叉缩合 Knoevenagel 反应Wittig反应96%MeCOCOMe利用Wittig反应可以合成多共朝烯烧，如帖类 化合物。维生素A1乙酸酯醛酮自身缩合2 CH3CHONaOH-15-18 CH3CH=CHCHO2 CH3cH2cH2cHONaO270.80 CH3CH2CH2CH=C-CHOch2ch3H2/Cu160。占CH3cH2cH2cH2cH(C2H5)CH20H醛酮的交叉缩合15-30 85%COPhKnoevenagel 反应醛、酮与含有活泼亚甲基的化合物在胺或及酸盐的催化下发生的缩合反应。常用催化剂有瞰唳、哌咤、二乙胺或其绫酸盐。PhCHO+CH2(CO2H)2Piperidine phCH二C(CO2H%-C PhCH=CHCO2H EtOHPhCHO+CH3cH2cH(CO2H办-PhCH=C-CO2Hheat CH2cH3碳碳叁键的形成邻二卤代煌脱卤化氢 偕二卤代烧脱卤化氢 邻二酮脱氧邻二卤代燃脱卤化氢卤代浸脱卤化氢是合成块键的重要方法。常用的 碱有：KOH/EtOH、RONa/ROH、NaH NaNH2 等。分子内醒键、硝基、氨基等对反应没有影响。NaNH2-A PhC=CCHMe2Liq.NH378%KOH-PhC=CPhEtOH68%偕二卤代烧脱卤化氢CO2cH3PCi3/Py-)PhHCO2cH3CO2cH3邻二酮脱氧反应P(OE%215 1)nh2nh2C=CPh2)HgO碳环的形成 环加成反应Diels-Alder2+2、Carbene加成（Simmons-Smith 反应）分子内酯缩合反应 酮醇缩合反应 分子内羟醛缩合与Robinson环合反应 分子内的亲核取代反应Diels-Alder 反应2+2环加成反应2+2双烯环加成是合成四元环的重要方法。烯 煌在光照下发生顺式环加成，而在热条件下易发生 自由基加成反应。Simmons-Smith 反应卡宾是电中性的含有二价碳中心的反应物种，它与烯浸的加成 是合成环丙烷衍生物的重要方法。卡宾可以单线态或三线态形式 存在，前者发生一步加成，而后者经自由基中间体进行。+CH2I2+Zn(Cu)Simmons-Smith Rxn+CHBr3(CH3)3COK-(CH3)3COH+N2CHCO2EtCO2Et分子内酯缩合反应CO2EtC2H502cO酮醇缩合反应Na,N2,PhCH32 2PrCO2cH3refluxi-PrCH-COPr-iOHCO2EtCO2EtrefluxNa,N?,xylene57%OOH分子内羟醛缩合与Robinson环合反应CCHOCHOCHOH2OCHORobinson Rxn分子内的亲核取代反应BrCH2CH2Br+CH2(CO2C2H5)2C2H5ON%C2H50HC O2E t CO2Et1)HO：2)为。)co2h+CH3COCH2CO2EtC2H5ONa-C2H50HCO2Et JCOCH?、jBrXOCH3 1)HO1CO2Et干的coch3杂环的形成 含一个杂原子的五元杂环的形成 含一个杂原子的五元稠环的形成 含一个杂原子的六元杂环的形成 含一个杂原子的六元稠环的形成含一个杂原子的五元杂环的形成1)PaaLKnorr合成法ZnCl2,HOAcheat100-115(NH4)2CO3NHPhCOPhPPA150 COPhOPh2)Knorr合成法3)Hantzsch合成法Feist-Benary Rxn jj4)Hinsberg合成法含一个杂原子的五元稠环的形成含一个杂原子的六元杂环的形成Pd/BaSO4-AH2含一个杂原子的六元稠环的形成Combes method+HOCH2cHOHCH20H2 Skraup methodH+RCOCH2COR h hh2so4a 1kAyRnh2N