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有机合成 环合 第十四章第十四章 环合反应环合反应14.1 概述概述14.2 一些常见碳环的合成一些常见碳环的合成14.3 常见杂环的合成常见杂环的合成 在有机化合物分子中形成在有机化合物分子中形成新的碳环或杂环新的碳环或杂环的反应叫做的反应叫做环合环合反应，也叫做反应，也叫做闭环闭环或或成环缩合成环缩合反应。反应。14.1 14.1 概述概述环合反应环合反应分子间环合分子间环合分子内环合分子内环合1+21+2三元环三元环2+22+2四元环四元环2+32+3五元环五元环2+42+4六元环六元环分分子子间间环环合合Diels-Alder亲电反应亲电反应亲核反应亲核反应 自由基反应自由基反应 分分子子内内环环合合+阴离子环化亲核反应l碳负离子、N、O、S负离子双键、卤素、双键、卤素、TMS（三甲基硅）、（三甲基硅）、OMs（甲磺酰基）等（甲磺酰基）等自由基环合自由基环合14.2 常见碳环的合成常见碳环的合成l六元环六元环l五元环五元环l四元环四元环l三元环三元环六元环合成六元环合成lDiels-Alder reactionl六元环是有机化合物中最主要的单元结构之一六元环是有机化合物中最主要的单元结构之一l合成六元环和合成六元环和1，6-双官能团化合物的主要方法双官能团化合物的主要方法l可逆反应可逆反应，加热可使反应向逆反应方向进行，加热可使反应向逆反应方向进行l顺式反应，构型保持顺式反应，构型保持双烯体含有供电基双烯体含有供电基，亲双烯体含有吸电基，亲双烯体含有吸电基，反应活性高反应活性高反电子需求的反电子需求的Diels-Alder当双烯体缺电子时，亲双烯体含有供电基反当双烯体缺电子时，亲双烯体含有供电基反而对反应有利而对反应有利邻对位产物为主邻对位产物为主生成生成 S-顺式构象是顺式构象是Diels-Alder反应先决条件反应先决条件 不反应不反应顺顺-1-1-取代双烯体取代双烯体s-s-顺式不稳定，活性顺式不稳定，活性低低；反反-1-1-取代双烯体和取代双烯体和2-2-取代双烯体活性取代双烯体活性高高。反反-1,3-戊二烯戊二烯 4-甲基甲基-1,3-戊二烯戊二烯反应速度反应速度 =1000 =1000 ：1 1反应速度反应速度 1000 1000 ：1 1 Diels-AlderDiels-Alder反应的立体化学反应的立体化学顺式加成规则：顺式加成规则：杂Diels-Alder反应合成杂六元环Robinson Annulation lIntramolecular Ene ReactionsIntramolecular Aldol Condensation of 1,5-Diketones缩合反应也是合成六元环的主要方法缩合反应也是合成六元环的主要方法lPolyene Cyclization五元环的合成五元环的合成l3+2 反应反应l1，3偶极子偶极子卤素作为离去基的构环反应卤素作为离去基的构环反应lIntramolecular Aldol Condensation 5-exo-trig:lintramolecular aldol condensation of 1,4-diketoneslIntramolecular Michael Addition 5-exo-tet 4 to 5:6 to 5自由基环化反应l引发体系引发体系l双键双键四元环的合成l光化学光化学2+2成环成环lacyloin reaction 偶姻反应偶姻反应三元环的合成lCyclopropanes 杂环化合物的合成杂环化合物的合成杂环化合物的重要不仅仅在于药物中的应用杂环化合物的重要不仅仅在于药物中的应用据统计，在现今已知的有机化合物中，杂环化据统计，在现今已知的有机化合物中，杂环化合物的数量，占总数的合物的数量，占总数的65%65%以上以上并且杂环化合物具有广泛应用价值并且杂环化合物具有广泛应用价值杂环的合成杂环的合成杂环的形成必须形成碳原子与杂原子之间的键（杂环的形成必须形成碳原子与杂原子之间的键（杂环的形成必须形成碳原子与杂原子之间的键（杂环的形成必须形成碳原子与杂原子之间的键（CNCN，CSCS，COCO）杂环的种类杂环的种类杂环的种类杂环的种类:五员环、六员环和稠杂环五员环、六员环和稠杂环五员环、六员环和稠杂环五员环、六员环和稠杂环 杂环化合物的形成主要是通过缩合反应杂环化合物的形成主要是通过缩合反应杂环化合物的形成主要是通过缩合反应杂环化合物的形成主要是通过缩合反应 1 1、五元杂环化合物的合成、五元杂环化合物的合成吡咯和呋喃的一般合成方法吡咯和呋喃的一般合成方法A A、2+32+3型环合反应型环合反应可以有三种方式，但共同之处在于：采用含可以有三种方式，但共同之处在于：采用含有杂原子的取代基和活泼的羰基化合物反应有杂原子的取代基和活泼的羰基化合物反应Knorr反应，反应，a-氨基酮和含活泼亚甲基的羰基氨基酮和含活泼亚甲基的羰基化合物的缩合反应化合物的缩合反应a a-氨基酮氨基酮乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯具有具有a a-氨基酸结构氨基酸结构3-3-氨基氨基-2-2-氧代丁酸乙酯氧代丁酸乙酯a a-卤代醛（或酮）与卤代醛（或酮）与b b-羰基酯的缩合反应羰基酯的缩合反应a a-羟基酮（或羟基酮（或a a-氨基酮）与炔二酸酯缩合氨基酮）与炔二酸酯缩合a a，b b-不饱和醛（酮）与不饱和醛（酮）与a a-氨基酸酯缩合氨基酸酯缩合B B、1+41+4型环合反应型环合反应1 1，4-4-二羰基二羰基化合物与化合物与氨氨、碳酸铵、烷基伯胺、碳酸铵、烷基伯胺、芳胺、杂环取代伯胺、肼、取代肼和氨基酸芳胺、杂环取代伯胺、肼、取代肼和氨基酸等发生关环得相应的等发生关环得相应的吡咯或取代吡咯吡咯或取代吡咯。Paal-Knorr环化反应环化反应1，4-二羰基化合物本身在浓硫酸等脱水剂的作用二羰基化合物本身在浓硫酸等脱水剂的作用下，生成相应的呋喃化合物。下，生成相应的呋喃化合物。多聚磷酸多聚磷酸含氮含氮1，4-二羰基化合物进行类似二羰基化合物进行类似Paal-Knorr型的环型的环化反应，是合成咪唑及其衍生物的最好方法。化反应，是合成咪唑及其衍生物的最好方法。二唑及其衍生物的一般合成方法二唑及其衍生物的一般合成方法A A、4+14+1型环合反应型环合反应含氮含氮1 1，4-4-二羰基化合物直接与脱水剂反应得二羰基化合物直接与脱水剂反应得噁噁唑及其衍生物。唑及其衍生物。B B、3+23+2型环合反应型环合反应合成异唑类的通用方法合成异唑类的通用方法吲哚（苯并吡咯）及其衍生物的合成方法吲哚（苯并吡咯）及其衍生物的合成方法A A、FischerFischer合成法合成法某些醛或酮与芳香肼作用，经过苯腙在酸催某些醛或酮与芳香肼作用，经过苯腙在酸催化下加热化下加热经过了一个分经过了一个分子内重排子内重排B B、Bischler-MohlauBischler-Mohlau合成法合成法a a-卤代酮和一个芳香胺一起加热，经过卤代酮和一个芳香胺一起加热，经过a a-氨基酮中间体后再环化氨基酮中间体后再环化靛蓝靛蓝苯并二唑及其衍生物的合成方法苯并二唑及其衍生物的合成方法A、由邻位二取代的两个取代基之间发生反应并同由邻位二取代的两个取代基之间发生反应并同时脱去一个小分子而关环时脱去一个小分子而关环消痛静消痛静B、由取代苯发生分子内的亲核或亲电取代环合由取代苯发生分子内的亲核或亲电取代环合苯并咪唑及其衍生物的合成方法苯并咪唑及其衍生物的合成方法由邻位二取代苯和另一个分子反应，从而插由邻位二取代苯和另一个分子反应，从而插入一个环碳原子入一个环碳原子驱虫药：甲苯咪唑驱虫药：甲苯咪唑噻唑（噻唑（Hantzsch）合成法）合成法:2 2、六元杂环化合物的合成、六元杂环化合物的合成吡啶及其衍生物的合成方法吡啶及其衍生物的合成方法A、工业方法工业方法羰基化合物和氨反应羰基化合物和氨反应B B、HantzschHantzsch反应及其类似合成法反应及其类似合成法两分子的两分子的b b-酮酸酯与一分子醛和一分子酮酸酯与一分子醛和一分子氨进行缩合，得到二氢吡啶，还经氧化脱氢，氨进行缩合，得到二氢吡啶，还经氧化脱氢，得到对称的产物。得到对称的产物。2+2+1+12+2+1+1心痛定心痛定反反应应机机理理C C、类似类似HantzschHantzsch反应的合成法反应的合成法11，5-5-二羰基化合物和氨的反应二羰基化合物和氨的反应b b-二羰基化合物与二羰基化合物与a a-氰基乙酰氨反应氰基乙酰氨反应3+33+35+15+1嘧啶嘧啶:重要环合反应举例重要环合反应举例l蒽醌的制备蒽醌的制备 （1 1）邻苯二甲酸酐缩合法）邻苯二甲酸酐缩合法活泼芳环活泼芳环对苯二酚对苯二酚对氯苯酚对氯苯酚（2 2）苯乙烯法）苯乙烯法原料易得，三废少，反应条件复杂、苛刻原料易得，三废少，反应条件复杂、苛刻（3 3）萘醌法）萘醌法（4 4）苯与一氧化碳缩合）苯与一氧化碳缩合羰基合成法羰基合成法l香豆素及其衍生物香豆素及其衍生物3-3-甲基香豆素甲基香豆素6-6-甲基香豆素甲基香豆素4-4-羟基香豆素羟基香豆素有机合成有机合成有机合成是有机化学的中心有机合成是有机化学的中心有机合成有机合成是有机反应及其组合的应用。是有机反应及其组合的应用。所谓所谓有机合成组合有机合成组合就是利用几步以至多步过程完成某就是利用几步以至多步过程完成某一指定的一指定的有理论意义或实用价值有理论意义或实用价值的有机化合物。的有机化合物。20 世纪上半叶，世纪上半叶，近代有机合成首推近代有机合成首推 英英 R.Robinson 复杂天然产物的全合成复杂天然产物的全合成1917年仿生合成托品酮年仿生合成托品酮金雀花碱金雀花碱 合成合成C60的合成进展：TM青霉素的全合成青霉素的全合成