有机化学练习题

基础有机化学
练习题
二合一
鞣花酸和其同族的化合物显示出有抗氧化，抗癌和其他几种生物功能。近期，鞣花酸的同系物 nigricanin 首次被合成出来。
分析这条线路， 画出 A-K 的结构式， 解释 F 和 G 的同分异构现象。 D 和 E 的分子式分别是C21 H17 IO4 和C37 H31 IO7 。
1.理解合成路线，写出化合物 A-L 的结构式。 2.根据 IUPAC 命名法命名化合物 E。
维生素 H
维生素 H，又名生物素，是在许多生物体内高效促进生长的一种化合物，例如面包师的酵母中就 含有这种物质。人类在不同生长时期对它有着不同的需求。维生素 H 缺乏会导致一系列疾病，如皮 炎、缺乏食欲、易疲劳、肌肉酸痛、神经扰动等。 1901 年，Wildiers 第一次发现了促进酵母菌生长的维生素 H。之后又在蛋黄（Kö gl，1936）、肝 脏（Szent-Gyö rgyi,1936）中发现了这种物质。1966 年，Trotter 和 Hamilton 通过 X 光单晶衍射确定了 它手性碳的绝对构型。维生素 H 具有三个手性中心，理论上有八个旋光异构体，但只有 (3As,4S,6Ar)-(D)-(+)-生物素具有较高的生物活性。
3.F 在醋酸中用锌粉处理，异噁唑中的 N-O 键断裂产生化合物 G，G 在 THF 中碳酸钠存在下与氯酸 甲酯反应得到 H。H 在热的Ba OH 2 的二氧六环溶液中反应，再用酸处理，得到二环 δ-羟基酸 I。I 具 有(D)-(+)-生物素的所有手性中心，但是有一个多余的-OH。画出 G、H、I 的结构，说明 H 到 I 的形 成过程。
F
+
O O H 3CO
G
H
Ph3 P=CH 2
N CH 3
H 2, Pd
I
Precoccinelline
画出 H 与 I 的结构式。
2.将 C 用 DIBAL（二异丁基氢化铝， i − Bu 2 AlH）还原得到 D。D 在二氯甲烷中与苄基羟胺缩合得 到硝酮 E（硝酮是具有C = N+ O−结构的有机分子）。E 发生分子内 1，3-偶极环加成得到多环化合物 F，其中两个杂环异噁唑（1，2-噁唑）和四氢噻吩共用一个键。环化反应使一根键上的两个碳都为 S 构型，而与氧连接的碳为 R 构型。写出 D、E、F 的结构式。
大环合成——魔力还是智慧？
对于有机合成化学家，大环合成是一个充满挑战的问题。然而大自然高效地解决了这个问题，许 多菌类参与形成大环内酯聚酮化合物。其中之一，Macrosphelide A, 以其高效阻止癌细胞与内皮细胞 之间作用而引人关注。许多合成路线已经报道，其中一例使用乳酸（2-羟基丙酸）的衍生物为原料， 路线如下。
O H3 CO O + OCH3 O H NaOCH 3 1. OH -, H 2O heat 2. H+, CH 3OH H +, HO
A
B
OH
E
OH -, H 2 O heat
D
(C15H24O7)
NaH
C
1. NH4 OAc 2. NaCNBH 3
F
(C13H25NO 4)
画出 A-F 的结构式。 b)在下一步合成中，F 先在 pH=1羧酸酯。 这步过后，分离纯化只得到三环化合物 G，画出 G 的结构式，写出反应可行的机理。（提示：脱保 护后生成亚胺离子并与烯醇式丙酮二羧酸酯反应）
Turneforcidine 中 7 号 C 原子的差向异构体，（±）-platynecine 通过路线 2 合成。值得注意的是，K 是 [2+2]环加成的产物。 路线 2
分析这些路线，画出 A-M 和（±）-platynecine 的结构简式。
松露的美妙香气
对于许多人来说，松露的香气和滋味极为美妙，这也是松露贵于黄金的原因。化合物 X 是黑孢 松露香气的来源。0.108 g 化合物 X 与酸性介质中的HgSO4 反应生成一些沉淀 Z 并生成化合物 A。化 合物 A 与过量Ag NH3 2 OH反应生成 0.432g 单质银。 将 0.648g 化合物 A 燃烧产生的气体分成两等分， 一份通入澄清石灰水， 产生 1.62g 沉淀， 另一份通入 NaOH 溶液， 然后加入过量CaCl2 溶液， 产生 1.716g 沉淀。 写出 X,Z,A 的结构式。计算沉淀 Z 的质量。假设所有反应完全进行。
c)最后一步反应是 G 在碱性条件下脱羧得到 H，13 C − NMR谱显示 H 在 200 ppm 处有峰，H 与亚甲基 三苯基膦反应得到 I，I 氢化得到瓢虫素前体，瓢虫素前体用 m-CPBA 氧化得到瓢虫素。 （m-CPBA： 间氯过氧苯甲酸）
H 3CO O pH 1 to pH 5 OH -, H 2 O heat
LiAlH4 THF
MeO
N
Me
Nuciferine
1.写出A1 ，A2 ，B1 ，B2 ，X1 ，X2 的结构式，(a3)，(b3)的反应条件，并完成以上反应过程。 2.写出由 3,4-二甲氧基苯甲酰生成A1 （步骤一）和A3 + B3 生成X1 （步骤三）的反应机理。 3.根据如下图所示转化，画出Y1a ，Y1b 这两个异构体级化合物Y2 的结构式。
1982 年，Hoffmann-La Roche（罗氏公司）的研究人员以 L-半胱氨酸为原料提出了以下简洁合成 维生素 H 的路线。 1.L-半胱氨酸的巯基在氧化反应后转化为二硫键(A)。 A 与己酰氯-5-炔反应生成 B。 B 在 Zn/CH3 COOH下 还原又生成巯基。 这个化合物在大气条件下通过巯基对末端炔的加成发生环化， 产生一个具有十元环， 且环上具有 Z 式碳碳双键的 C。 写出下图合成过程中 A、B、C 的结构式。
Y1a + Y1b (C20H23O2N)
1. CH3I excess/Ag2O 2. Heated
Nuciferine
CHCl3, NaOH 50% Bu4NCl
Y2 (C20H21O3N)
瓢虫的生活
在自然界有许多已知属于瓢虫科的甲虫。除了可爱，它们在控制一些害虫数量上发挥着有益的生 态学作用。当这类甲虫被侵扰时，它们从关节喷出雾状液。这个过程被称为反射流血，是有效的威慑 方法。这种液体被分离表征，称作瓢虫素，其结构式如下：
NaBH4 B1 B2 (C8H6O2NBr) CH2Cl2 (C8H8O2NBr)
(b3) Br
CHO
(B3)
步骤三：合成荷叶碱。
MeO
BF3-OEt2 CH2Cl2/CHCl3 (1:1)
A3 + B 3
- HBr (C20H22O4NBr)
X1
AlBN, Bu3SnH
X2 (C20H21O4N)
R2CHNO2
Nef 反应的机理：
-
1.NaOH 2.H2SO4
R2CO + 1/2N2O
O N+ O
例如：
R1 R2
+ OH - H2O
-
O N+ O
R1 R2
+ H+ - H2O
R1 O R2 + 1/2N2O
CH3CH2NO2
自由基化反应：
1.NaOH 2.H2SO4
CH3CHO + 1/2 N2O
止咳药那可丁
(-)-α-Noscapine 是 1817 年 P. Robiquet 从罂粟中分离出的一种生物碱，被命名为“那可丁” 。这种 药品被证明有止痛和止咳的功能。它也被用来治疗癌症，中风，焦虑和一些其他的疾病。临床使用的 (-)-α-Noscapine 从天然产物或是其外消旋体中提取。现有一些合称外消旋 α-Noscapine 的方法，其中 一条路线如下。
越南肉桂
Cinnamomumloureiroi，即越南肉桂，是一种栽种在越南北部的常绿树种，这种树的树皮具有药 用和实用价值。树皮精油的主要成分含有肉桂醛((2E)-3-苯基-2-丙烯醛C6 H5 CHCHCHO)。 用NaClO2 氧化肉桂醛得到一种酸 A，A 和乙醇经过酯化反应形成肉桂酸乙酯(B)。将肉桂酸乙酯 (B)和 80%的水合肼的溶液回流 10h 产生 C C9 H10 N2 O ，将 C 和对硝基苯甲醛在乙醇中回流 12h 产生 D C16 H13 N3 O3 .
O N CH3
H
Coccinelline
a)在瓢虫素的实验室合成中使用了很普通且简单易得的起始物。丙二酸二甲酯和丙烯醛在甲醇钠条件 下反应得到 A。然后在碱性条件下加热，再在酸性条件下用甲醇酯化得到 B，B 的 13 C − NMR谱上在 170 ppm 与 200 ppm 有两个特征峰。然后在弱酸性条件下与乙二醇反应得到 C。B 的 200 ppm 处的信 号峰没有出现在 C 的 13 C − NMR谱上。C 在氢化钠存在下自聚得到 D，D 脱羧得到 E。E 先与醋酸铵 再与氰基硼氢化钠反应，F 是 E 的还原氨化产物。
自由基引发剂：AIBN[偶氮二异丁氰，Me2 C CN N = NC(CN)Me2 ]。 Pictet-Spengler 加成环化(Amé Pictet,Theodor Spengler,1911)： 先进行缩合反应， 然后 β-芳基乙胺和 醛或酮在酸催化和加热条件下环化。例如：
NH2 NH
合成荷叶碱的过程如下： 步骤一：合成 N-甲氧基酰基胺。
头孢噻吩
头孢菌素是一种 β-环内酰胺抗生素。头孢噻吩是一种头孢菌素的衍生物，对革兰氏阴性细菌和 革兰氏阳性细菌有更强的作用，但毒性更低。因此头孢噻吩已经被研究并应用到药物研究中。 从 L-cistein 合成头孢噻吩的路线如下：
1.完成以上合成路线。 2.写出一个从 K 到 L 的可能的反应机理。 3.理论上，头孢噻吩应该有多少个光学异构？
解读这条线路，画出 A-I 的结构简式。已知 G 是一种三环化合物。