14：第四节 合成路线评价标准

合成步数与 反应总收率
原料和试剂的选择 中间体的分离与稳定性 过程装备条件 安全生产及环境保护
一、合成步数与反应总收率
首先，在对合成反应的选择上，要求每个单元反应尽 可能具有较高的收率； 其次，应尽可能减少反应步骤； 第三，在合成反应的选择上，必须尽可能避免和控制 副反应的发生； 第四，反应的排列方式尽可能选择平行法（也称汇 合法或收敛法），不要选择连续法（也称线性法）。
111
18
则原子利用率 = 44／(44＋111＋18) ≈ 25% 若采用乙烯催化氧化生产法：
CH2=CH2+1/2O2
Ag
H 2C
则原子利用率=100%
O
CH2
所以选用乙烯催化氧化法来生产环氧乙烷。
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合成路线的评价标准
【例4-3】设计药物对-氨甲基苯甲酸水合物
H2N
CH2 COOH · H2O
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⑷ 骨架不变，官能团引入一个（部分变），甲苯法
CH2Cl CH2Cl CH2NH2
HCHO ZnCl2, HCl
CH3 CH3
稀硝酸
NH4HCO3,NH3,H2O COOH
COOH · H2O
评价：原料易得，技术条件一般，但对设备腐蚀性较大。 以上四条路线相比，各有千秋，略有差异，都是工业上曾用的路 线，故可因地制宜地选用。
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一、合成步数与反应总收率
路线一为连续法（也称线性法）：
A→(B)AB→(C)ABC→(D)ABCD→(E)ABCDE→(F)ABCDEF
总收率= (90%)5 = 59% 路线二为平行法（也称汇合法或收敛法）：
A D
B E
AB DE
C F
ABC DEF
ABCDEF
总收率= (90%)3 = 73%
⑶ 骨架不变，官能团全变。把前两种方法结合起来，采用对甲基苯胺法
NH2 CN CN CH2NH2
CH2NH2
NaNO2,HCl CuCN
CH3 CH3
CrO3 H3O
+
H2 Ni
COOH COOH
H2O
COOH · H2O
评价：要求技术条件不高，但原料毒性大，氧化反应对设备腐蚀 性大。
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合成路线的评价标准
（用于治疗血纤维蛋白溶解酶所引起的各种疾病）的合成路线 分析： 若着眼于羧基，则 若着眼于氨基，则 或者
Cl
CH2
H2N
H2N
CH2
CH2
[O]
COOH
COOH
H2N
CH2
CH3
COOH
H3C
COOH
H2N
CH2
COOH
CN
O2N
COOH
H2N
COOH
COOH
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合成路线的评价标准
根据结构分析，运用所学过的知识，可以设计出以下四条合成 路线： ⑴ 骨架不变，官能团部分变。选择商品化原料，对-硝基苯甲酸法
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五、安全生产及环境保护
应少用或不用易燃、易爆和有剧毒的原料和试剂， 若一定要使用则应安全技术措施和规定。如例2-4。 应优先考虑废物排放量少、容易处理的路线，原子 利用率和E-因子的利用率要高。
E 因子 废料质量 100% 产品质量
原子利用率
目的产品的摩尔质量 100% 化学方程式中按计量所得物质的摩尔质量之和
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一、合成步数与反应总收率
【例4-1】设计抗帕金森氏病（震颠麻痹症）药物苯海索的合成路线 分析：
a
+
O
CH3COCl
O
+
ac
N
+
HCHO
+ HN
MgX
b b
O
HO
N
+
MgX
往下推导较困难，放弃
N
c
+
O
XMg
N
Cl O
+
O
+
HN
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一、合成步数与反应总收率
把合成路线a和合成路线c都写出来比较：
a. CH3COCl AlCl3
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五、安全生产及环境保护
【例4-2】设计环氧乙烷的合成路线 若采用氯乙醇生产法：
CH2=CH2+Cl2+H2O ClCH2CH2OH+Ca(OH)2
HCl
ClCH2CH2OH+HCl O C2H4O+CaCl2+H2O
44
H 2C
CH2 +CaCl +2H O 2 2
总反应式：C2H4+Cl2+Ca(OH)2
第四节合成路线的评价标准12345原料和试剂的选择中间体的分离与稳定性过程装备条件安全生产及环境保护合成步数与反应总收率第四节合成路线的评价标准3一合成步数与反应总收率首先在对合成反应的选择上要求每个单元反应尽可能具有较高的收率
第四节 合成路线的评价标准
第四节 合成路线的评价标准
1 2 3 4 5
O
HCHO
HN
MgX
N
O
TM
c.
COOH
⑴ SOCl2 ⑵ PhH
O N Cl
Mg Et2O
TM
NH
⑴ 环氧 乙 烷 ⑵ PCl5
可知路线a为直线型，而路线c为收敛型，所以选择 路线c为最终的合成路线。
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二、原料和试剂的选择
1．一般选择四个碳或以下的小分子为原料 2．脂肪族多官能团化合物比芳香族多官能团化合物易得； 3．脂环族化合物中环戊烷、环己烷及其单官能团衍生物易得； 4．芳香族化合物中苯、甲苯、二甲苯、萘及其直接取代衍 生物（NO2、-X、-SO3 H、-R、-COR等），以及由这些取代基容易转化成 的化合物（-OH、-OR、-NH2、-CN、-COOH、-COOR、-COX、CONH2及-CHO等）易得； 5．杂环化合物中含五元环及六元环的杂环化合物及其取代衍生物易得。
NO2 NH2 CN CH2NH2 CH2NH2
Fe HCl
COOH COOH
NaNO2,HCl CuCN
COOH
H2 Ni
OH
NH3 H2O
COOH · H2O
评价：此路线技术条件要求不高，但原料氰化亚酮有毒，浓盐酸 对设备腐蚀性大，三废处理较难。
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合成路线的评价标准
⑵ 骨架不变，官能团全变。采用商品化原料，对二甲苯法
CH3 CH3 CH2Cl CH2NH2
空 气 钴盐催化 剂
CH3 COOH
Cl2 hυ
COOH
NH4HCO3,NH3,H2O
COOH · H2O
评价：优点是工艺较简单，技术条件要求不高，设备也无特殊要 求，腐蚀性不大，原料成本低；缺点是有大量副产品对苯二甲酸和对 苯二甲酸二氯苄、三氯苄生成。
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合成路线的评价标准
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三、中间体的分离与稳定性
在选择合成路线时，应尽量少用或不用存在对空气、 水气敏感或纯化过程繁杂、纯化损失量大的中间体的合 成路线，如有机金属化合物（格氏试剂等）在工业化大 生产上应用不广。还应尽量选择中间体稳定的路线。
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四、过程装备条件
应避免采用复杂、苛刻的过程装备条件，如需在高温、 高压、低温、高真空或严重腐蚀等条件下才能进行的反应。