第18章 有机合成概述（课件）- 《有机化学》同步教学（华中科大版）

第18 章 有机合成概述 1 2.熟悉 逆合成分析理论和现代合成技术 3.了解 现代合成技术的理念 有机合成设计的基本概念和设计方法。 1.掌握 有机合成概述学习目标 步骤少、产率高、原料便宜易得 、反应条件、设备易于实现、绿色环保是有机合成的基本要求。 （一）有机合成的要求 一、 有机合成理念 将各种新的有机反应应用于有意义的分子合成中、利用天然的或未被充分利用的原料合成各种具有应用价值的物质和合成一些特定需求的特殊的有机分子是有机合成的主要驱动力。 （二）有机合成的驱动力 一、 有机合成理念 1.切断 2.官能团变换（ FGI） 3.官能团引入（ FGA）4.官能团消除（ FGR） 5.合成子或叫合成元 6.等效试剂或合成等价物 7.目标靶分子 (TM) 8.起始原料 ( SM）9.试剂 （三）有机合成设计的基本概念 一、 有机合成理念 合理利用目标分子中的各种官能团，在假想中进行的实际化学反应的相反过程，假想中将化学键切断，推出合理的合成子，直到最终找到合理的目标分子为止，这中逆合成分析法称为切断法。利用这种切断可以将分子中的一根键或几根键切断，得出一个或几个新的化合物结构，而通过这些新的化合物可以合成目标分子。 （一）切断法的简介 二、逆合成分析 在设计一条合成路线前，我们需要对这个目标分子的结构特征加以具体的分析。对于一个分子的结构而言，我们需要了解的主要内容包括：分子是否具有对称性、分子内是否有重复的结构单元等等； 而对于目标分子的化学性质，我们就需要了解其稳定性、其生理活性；如果是天然产物，还需要考虑其生源合成可能的途径。 （二）目标分子的结构分析 二、逆合成分析 碳架结构是分子的支柱，结合不同的原子和官能团后才成为一个分子。 1.单官能团化合物的切断 2.多官能团化合物的切断 3.六元环状化合物的切断 4.含杂原子和杂环化合物的切断 （三）碳架的分析 二、逆合成分析 二、逆合成分析 （三）碳架的分析 在设计合成路线时，需要考虑所用反应的选择性，否则很容易生成不想要的产物，而想要的产物却很少甚至没有。 1.化学选择性 2.位置选择性或区域选择性 3.立体选择性 （一）反应选择性 三、合成步骤设计 1.碳链的增长 碳链的增长可以采用取代、加成等反应来生成新的C-C键，从而实现碳链的增长。 （1）增加一个碳原子。 （二）碳骨架的生成 三、合成步骤设计 1碳链的增长 （2）增加二个碳原子 （二）碳骨架的生成 三、合成步骤设计 1碳链的增长 （3）增加多个碳原子 （二）碳骨架的生成 三、合成步骤设计 1碳链的增长 （3）增加多个碳原子 （二）碳骨架的生成 三、合成步骤设计 碳链增长合成举例： 三、合成步骤设计 2.碳链的缩短 在有机合成中，缩短碳链有些时候也是必须的，常见的方法如下： （1）羧酸及其衍生物的脱羧反应是使碳链减少一个碳原子的常用方法。 （2） 霍夫曼降解和卤仿反应可以制备少一个碳的化合物。 （3）烯炔的强氧化断链，可以使长碳链变短。 （二）碳骨架的生成 三、合成步骤设计 3.碳链的成环 （1）三元环、四元环 可以用分子内(间)取代反应。其中三元环可以用碳烯（卡宾）与烯键的加成，四元环可用环加成反应制备。 （2）五元环 主要由分子内缩合反应得到，如分子内羟醛缩合、酯缩合反应。 （3）合成六元环的方法较多，比较常见的有芳香族催化加氢、分子内酯缩合、狄尔斯-阿尔德双烯合成、罗宾逊增环反应。 （二）碳骨架的生成 三、合成步骤设计 3.碳链的重排 重排反应是有机反应的常见有挑战性的反应，产物往往出乎意料。只有充分了解重排反应的机理，才能在合成中加以科学地运用，合成出理想的产物，或者避免不合理的产物的产生。 （二）碳骨架的生成 三、合成步骤设计 1.官能团的引入与去除 官能团的引入主要是氢被一些官能团取代，如烷烃、芳香烃的卤代，生成了卤代烃，这在有机合成中比较常见。 （三）在需要的位置引入官能团 三、合成步骤设计 2.官能团的转换 建立一个碳架的过程中，需要利用各种官能团相互之间的作用。在合成过程中，有些官能团会消失，同时又会产生一些新的官能团。在逆合成的分析过程中，就需要清楚地了解每一个官能团在有机合成中的作用以及它在合成中与其它官能团之间的转换关系。 （三）在需要的位置引入官能团 三、合成步骤设计 2.官能团的保护 在有机合成中，有上千种保护基，在这里只讨论最基础的一些保护反应。 （1）羰基的保护 醛酮的活性较高，在反应中容易受到好多试剂的影响，同样也有多种保护方法，最常用的是制成缩醛或缩酮，反应完后酸性水解即得原来的羰基。 （2）氨基的保护 氨基既有还原性还有碱性，同时容易取代，所以经常需要保护。主要保护方法包括生成盐、酰胺、氨基甲酸酯等。 （三）在需要的位置