2 有机合成2-2 华南理工大学

RCO2CH3
(i) AgNO3 (ii) R'Cl
RCO2R'
+
CH2
CH2N2 N N
or activation
RO H
ROH/H
R'OH
RCO2H R'NH2 RCONHR'
R' NH2 CH 2N2
(RCO)2O NH3 NH3 NaN2 RCON3
R'OH Br2 OH
NH3
SOCl2
RCO2
有机合成设计
２.3
有机合成的选择性－化学选择性
不同的官能团有不同的化学活性。 如所使用的某种试剂对一个有多种官能团的分 子起反应时，只对其中一个官能团作用。这种特 定的选择性就是化学选择性。
有机合成设计
２.3
O
有机合成的选择性－化学选择性
OH O OC2H5
+
NaBH4
O OC2H5
硼氢化钠可将4-氧戊酸乙酯还原成4-羟基戊酸乙
生变化，那么，这个反应就称为具有 位置
选择性(或称之为区域选择性)。
有机合成设计
２.3 有机合成的选择性－位置（区域）选择性
OH HO
11 17
OH HO
+
Mn O 2
3
HO
O
甾体化合物有多个羟基，其中一个是烯丙醇 基。当用二氧化锰氧化该化合物时，反应只在烯 丙醇基处作用。
有机合成设计
２.3
有机合成的选择性－立体选择性
有机合成设计
２.3
有机合成的选择性
H OH
H OH
+
PhCO3H
O
H
OCOCH3
H
OCOCH3 O
+ PhCO3H
当反应的进行受动力学控制时，电子效应和空间效应是主要的影响 因素，无论是形成新键，还是断裂原有键，都必须依赖电子的重叠。
有机合成设计
２.3
有机合成的选择性－立体选择性
在第一个反应中，由于羟基的协助，过氧苯甲 酸在同侧（syn）向烯键进攻，产物分子中环氧与 羟基在同侧。这就是电子效应引起的立体选择性 。 在第二个反应中，烯键的邻位是 -OCOCH3，体 积大，氧（过氧苯甲酸）进攻时在异侧（ anti ） ，产物中环氧也就在异侧。这就是空间效应引起 使用手性试剂，如手性氢化锂铝试剂可将非 手性的苯基丁酮还原得到100％的（－）－1－苯 的立体选择性。 基丁醇，而没有对映异构体产生。 很多反应同时受到电子效应和空间效应，叫做 空间电子效应（stereoselectronic effect）。
醇的官能团化
H O H X
O
2.4.5
H OCOR R'3N
RCOCl (RCO)2O
O H+
(RO)2SO2 or RX OH H OR
H OH Lewis Acid or H+
有机合成设计
2．4
碳链的官能团化和官能团的转化
醇（酚）的官能团化
(RCO)2O or RCOCl R'3N (RO)2SO2 or RX OH
有机合成设计
2．4
碳链的官能团化和官能团的转化
羧酸及其衍生物的官能团化
2.4.6
RCOCl RCOOCOR' RCO2R' RCONR'2
SOCl2 or PCl5 RCO2H hydrolyze RMgBr
+
CO2
有机合成设计
2．4
2.4.6
碳链的官能团化和官能团的转化
羧酸及其衍生物的官能团化
有机合成设计
２.3
O
有机合成的选择性－对映选择性
HO Li OC2H5 H
O
H Al
+
O
手性试剂不只限于天然的酶，使用手性试剂， 如手性氢化锂铝试剂，可将非手性的苯基丁酮还 原得到100％的（－）－1－苯基丁醇，而没有对 映异构体产生。
有机合成设计
２.3
有机合成的选择性－热力学控制
当一个有机反应有可能进行两种或两种以 上反应途径时，其产物的分布可以是依据各种 产物的稳定性来确定的，若此是确定因素，则 此反应是热力学控制的；也可以依据各个反应
也要具有选择性。
选择性很好的反应以产生唯一的目标物为最 佳结果，避免分离化合物时费力的困扰。
有机合成设计
2.3
有机合成反应的选择 性
合成反应的选择性大致分为三种 : 化学选择性( Chemoselectivity) 位置选择性( Regioselectivity） 立体选择性( Stereoselectivity) 控制选择性的因素分为两类: 热力学控制（Thermodynamic control） 动力学控制（Kinetic control） 前者与产物的稳定性或能量有关；后者是反应活能 的比较，常受电子效应或空间效应的影响。
有另一种，就叫立体专一性反应。
有机合成设计
２.3
有机合成的选择性－立体选择性
LiAlH4 Et2O
+
OH H 90％ H OH 10％
O
樟脑酮(camphore)被还原产生两种醇类的比例为9:1， 两种醇的主要差异是立体结构上的不同，故这个还原反 应具有立体选择性。这是由于在羰基的两侧起反应时， 试剂受到的空间阻力是不同的。反应时，空间阻力小的， 羟基在外（exa）的产物比在内（endo）的量大得多。
２.3
有机合成的选择性－反应能垒图
有机合成设计
２.3
有机合成的选择性－反应能垒图
曲线中央是起始物（SM），左右两边是产物。起 始物有两条分别向左，向右的途径。从起始物（SM） 到B’所需活化能比到A’要少，即反应速度快。当逆反 应不显著时，B’的量比A’多。这就是动力学控制反应 。 如逆反应显著，但由B到SM所需活化能比A到SM的 要小。有较长时间时，B容易变成SM，再变成A，因而 A的量比B多。这就是热力学控制反应。
而没有此产物
有机合成设计
2．4 碳链的官能团化和官能团的转化
O CH3CH CH2 CH3CH(OH)2CH2OH CH3CO2H + CO2
CH3CH2CH2OH
氧化 催化氢化
CH3CH2CH3
经由硼氢化加水
CH3CH=CH2
加强酸 HX
CH3CHXCH3 X=Cl,Br,I, CF3CO2,HSO4
有机合成设计
2．4 碳链的官能团化和官能团的转化 为了对有机合成有足够的有机反应的知 识，在这里对已学过的基础有机化学中主 要反应作一复习。实际上也是对有机合成 路线设计介绍一些预备知识。我们以官能 团的插入和转换为主来讨论。
有机合成设计
2．4 碳链的官能团化和官能团的转化
2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4
加卤素或加卤化氢
δ -δ +
HBr 的 自由基型 加成
加弱酸 HY/H+
VW
CH3CHVCH2W
CH3CH2CH2Br
CH3CHYCH3 Y=OH,OCOCH3
e.g.CH3CHBrCH2Br, CH3CH(OH)CH2Br
烯烃的官能团化
有机合成设计
2．4 碳链的官能团化和官能团的转化
2.4.3
C2H5C CC2H5
H H Li Li SR RS OR
+
H OR
M g
H M gCl
H eth er
Cl
RNH
2
+
H C CN NHR
H H
NR
H
C
H
CN
有机合成设计
2．4
碳链的官能团化和官能团的转化
卤代烷的官能团化
Br2 Br
+
2.4.4
Br Br
Br
H H CH3 HOCl CH3 H H Cl CH3 CH3 OH H3C O CH3
OH
H3+O HgO
OH CH2 OH (91%)
OH COCH3
有机合成设计
2．4 碳链的官能团化和官能团的转化
2.4.3 炔烃的官能团化
RCOCH3
H3+O
RCBr=CHBr
HgO RC CH Br2 B
RCH CH2
RCH2CH3
RC C
有机合成设计
2．4 碳链的官能团化和官能团的转化
2.4.4 卤代烷的官能团化
2．4
碳链的官能团化和官能团的转化
醇的官能团化
卤代烷 RX 醚 ROR H
+
2.4.5
PX3 或 HX 醇 ROH ROH
醛酮 R’CHO, R' C O
R''
氧化
消除反应 烯
R’COCl 或(R’CO)2O
氧化 羧酸 RCO 2H
酯 ROCOR’
醇的官能团化
有机合成设计
2．4
碳链的官能团化和官能团的转化
一个化合物在反应中能生成两个空间结构不同的立 体异构体。如此反应无立体选择性，则产物中两种异构
体是等量的。
有立体选择性的反应，两者不等量。一个含量大于另 一个。量的差别愈大，反应的立体选择性愈好。 如果这种立体异构体是对映异构体，就有对映选择性 （ entioselectivity ）。如某个反应只生成一种，而没
有机合成设计
第二章
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5
有机合成设计的基础知识
有机合成的要点 有机合成路线设计的基本方法 有机合成反应的选择性 碳链的官能团化和官能团的转化 关于合成子的理论
有机合成设计
2.3
有机合成反应的选择性
有机合成路线既然是逻辑性的 , 可以预先设 计，那么经过设计的合成反应除了要有高产率外,