有机合成设计 逆合成分析
有机合成 逆合成分析
逆合成分析是一种 逆推法，是通过切 断（剖析）等操作， 从比较复杂的目标 分子推导出简单易 得的起始原料的过 程 LOGO
3
断裂转化和合成子 (Transforms, Synthon)
合成子
断裂转化
由产物推出起 始物的过程， 是合成反应的 逆过程
反合成分析中 进行某一转化 所必须的结构 单元或化合物
4
简化断裂分析的主要目的
1.
将TM变换成 合成上更易制 备的可替代的 目标分子 （Alternative TM） 2. 为了作逆向切 断、连接或重 排等变换，须 将TM中原来不 适用的官能团 变换成所需形 式，或暂时添 加某些必须官 能团。 3. 添加某些活化 基、保护基或 阻断基，以提 高化学区域选 择性或立体选 择性。
逆合成分析是一种逆推法是通过切断剖析等操作从比较复杂的目标分子推导出简单易得的起始原料的过断裂转化和合成子transformssynthon断裂转化由产物推出起始物的过程是合成反应的逆过程合成子反合成分析中进行某一转化所必须的结构单元或化合物添加某些活化基保护基或阻断基以提高化学区域选择性或立体选为了作逆向切断连接或重排等变换须将tm中原来不适用的官能团变换成所需形式或暂时添加某些必须官将tm变换成合成上更易制备的可替代的目标分子alternativetm1
5
合成子及其合成等效体
1.合成子 Synthon 指在逆向合成法中，通过切断化学键而拆 开TM分子后，得到的各个组成结构单元
2.合成等效体 2.合成等效体 能起合成子作用的试剂。 synthetic synthetic equivalent equivalent
6
7
设计中利用的结构因素
1 2 3 分子骨架：连接与重排 官能团：相互转化 立体化学：翻转或转移
第5章 逆合成分析法
Example :
合成反应：
通俗地说，合成子是目标分子化学键切断后产生的假想的分 子碎片，可以是正离子、负离子或自由基，也可以是相应的反 应中的一个中间体，也可能是一种潜在的反应性，这些都有助 于确定合成路线该用的试剂。
3. 合成等效体（synthetic equivalent）
β-切断方式：
合成子
合成等效体
Example 3: 双烯合成产物的切断
合成子与合成 等效体相同
合成子与合成等效体关系：
合成子与合成等效体是两个不同的概念，但又相互联系。 合成子有 4 种不同类型：
受电子合成子（用a表示）：具有亲电性或接受电子的合成 子，如碳正离子合成子。 给电子合成子（用d表示）：具有亲核性或给出电子的合成 子，如碳负离子合成子。 自由基合成子（用r表示）。
2. 有机合成的基本要求
用简单、安全、环境友好、资源有效的步骤，快速、定量 地把价廉、易得的起始原料转化为目标分子。 有机合成没有固定的模式，它与化学家的智慧、经验、实 验技巧和装置密切相关，是一项极富挑战性和创造性的工作。 好的合成路线应该具有路线简捷、原料易得、产率高、成本低、 环境友好等特点。
O OCH3 O
由Clemmensen反应消除
5.2.4 重接 ( Reconnection )
重接的作用：
在逆合成分析中，为了达到成键、选择性控制等目的而 在分子内进行键的连接（而非切断）的操作。
重接的场合：
（1）对应于合成路线中的开环反应和碎裂化反应。
Example 1 5－苯基－5－氧代戊酸的合成
第 5章
逆合成分析与 合成路线设计
逆合成分析法与合成路线设计
第 6 章 逆合成分析法与合成路线设计20世纪60年代，Corey 在总结前人和他自己成功合成多种复杂有机分子的基础上，提出了合成路线设计与逻辑推理方法。
创立了由合成目标逆推到合成用起始原料的方法—逆合成分析法。
该方法现在已成为合成有机化合物特别是对复杂分子的合成具有独特体系的有效方法。
6.1 逆合成分析法6.1.1 逆合成分析法概念有机合成是利用一种或数种结构简单的原料经一步或数步有机化学反应得到既定目标产物的过程，可表示如下：逆合成分析法是将合成目标经过多种逆合成操作转变成结构简单的前体，在将前体按同样方法进行简化，反复进行直到得出与市售原料结构相同为止，可表示如下：图6-1 多路线逆合成分析示意图1．合成子原料反应反应( 产物 )目标分子官能团转换另外的目标分子逆合成转变前体(合成子)逆合成转变前体的前体原料目 标 分 子A D EF BG HK JCO L M N多路线逆合成分析示意图Corey 的定义:合成子是指分子中可由相应的合成操作生成该分子或用反向操作使其降解的结构单元。
一个合成子可以大到接近整个分子，也可以小到只含一个氢原子。
分子的合成子数量和种类越多，问题就越复杂。
例如：在这些结构单元中，只有(d)和(e)是有效的，叫有效合成子。
因为(d)可以修饰为C 6H 5COC-HCOOCH 3，(e)可以修饰为 。
识别这些有效合成子特别重要，因其与分子骨架的形成有直接关系。
而识别的依据是有关合成的知识和反应，也就是说有效合成子的产生必须以某种合成的知识和反应为依据。
亲电体和亲核体相互作用可以形成碳-碳键、碳-杂键与环状结构等，从而建立起分子骨架。
例如：若将上述反应中的亲电体、亲核体提出来，反应简化为2CH 2COOCH 3C 6H 5COCHCOOCH 3(a) C 6H 5 (b) C 6H 5CO (c) COOCH 3 (d) C 6H 5COCHCOOCH 3 (g) OCH 3CH 3OCOCH 2CH 23(e) CH 2CH 2COOCH 3(f)C M +CX CC+MX+C MgX OCC OHCOOEtC OEt OOCOOEtC +CCC：C OC +C O ：C O OCH 2CH 2COOCH 3再将上述式子反向，便得到将目标分子简化为亲电体、亲核体基本结构单元的方法，从而也就产生了相应的合成子。
高二有机化学 有机合成逆合成分析法
（苯胺，弱碱性，易氧化）
回答下列问题：（1）C的结构简式 （2）D+E→F的化学方程式： （3）反应①~⑤中，属于取代反应的是（填 反应序号） 。
思考与交流2
已知下列两个有机反应：
现以乙烯为惟一有机原料（无机试剂及催化 剂可任选），经过6步化学反应，合成二丙 酸乙二醇酯，设计出正确的合成路线。
思考与交流3
对羟基苯甲酸乙酯是一种常用的化妆品防 霉剂，试以甲苯为原料设计对羟基苯甲酸 乙酯的合成路线。
CH3
CH3CH3Fra bibliotekCH3
Cl2
一定条件
CH3I
思考与交流1
试研究以乙烯为原料合成草酸二乙酯的路线
目标化合物 中间体1 中间体2 基础原料
O
C-OCH2CH3 C-OCH2CH3 O
逆合成分析
？
CH2 = CH2
☆逆合成分析：
O C-OCH2CH3
O
C-OH C-OH O CHO CHO CH2-OH CH2-OH CH2-Cl CH2-Cl CH2 CH2
3.4 有机合成
第2课时
逆合成分析法
O
C-OCH2CH3 C-OCH2CH3 O
乙二酸二乙酯 (草酸二乙酯)
重要的化工原料。主要用于医药工业中，是硫唑 嘌呤、周效磺胺、羧苯脂青霉素、乙哌氧苄青霉素、 乳酸氯喹、噻苯咪唑、磺胺甲基异恶唑等药物的中间
体，可作为塑料、染料等产品的中间体，并可作纤维
素和香料的溶媒。
Cl
OH
OCH3 KMnO4 H+
COOC2H5
COOC2H5
COOH
HI
C2H5OH 浓硫酸 加热 OCH3 OCH3
OH
有机化学逆合成分析
试设计以下化合物的合成路线 分析：
合成：
试设计以下化合物的合成路线 分析：
合成：
试设计以下化合物的合成路线 分析：
合成：
试设计以下化合物的合成路线 分析：
合成：
说明:
反应的应用
O
HO
CH2COOC2H5
+ BrCH2COOC2H5
(1) Zn/苯
(2) H2O
CO
H
Ph
+
O
Br
OC2H5
OC2H5
O
Ph
HO
OC2H5
O
Ph
(1) Zn/苯
(2) H2O
H+, △
α,β-不饱和羰基化合物的拆开
本节主要讨论问题： 合成α,β-不饱和醛或酮的反应 α,β—不饱和羰基化合物的拆开通式 逆合成分析举例
例３ 试设计以下化合物的合成路线
合成：
例４试设计以下化合物的合成路线 分析：
合成：
例５试设计以下化合物的合成路线 分析：
合成： 例 6 试设计以下化合物的合成路线
分析：
合成：
α-羟基酮的拆开 方法一： 例1试设计以下化合物的合成路线 分析： 合成：
例2 试设计以下化合物的合成路线 分析： 合成：
丙二酸酯参与Knoevenagel的反应 芳香醛和丙二酸酯反应: 脂肪醛和丙二酸酯反应则生成混合产物:
C 制备各种肉桂酸酯 氰乙酸参与的Knoevenagel的反应
例1. 芳醛与氰乙酸酯 例2. 脂肪醛和氰乙酸酯生成混合产物
例3 酮与氰乙酸间发生的缩合反应 例4 其他活泼亚甲基的化合物参与的反应
第五节 1,5—二羰基化合物的拆开 一、迈克尔加成反应 通式：
有机合成设计逆合成分析
a-合成子
合成等效剂（synthetic equivalent，SE）：指能起 合成子作用的试剂。
eg: C2H5-的SE是C2H5MgX，C2H5Li etc;
+
C 6H 5 C OH
O
C3H
C 6H 5 C C3H
b. 逆向切断、逆向连接及逆向重排
逆向切断（Antithetical Disconnection）：通过切断 化学键，把TM分子骨架切割成不同性质的合成子，称 逆向切断，用一条曲线表示。
eg.
O
OH
仅是官能团种类的变换， ? 而位置不变。
逆向官能团添加(Antithetical Functional Group Addition, FGA)
eg.
O
O
COOH O
逆向官能团除去(Antithetical Functional Group Removal，
FGR）
eg. CH3
CH3
eg . C3H O
H 3 CC CC3H C3H
C3H C3H H 3 CC CC3H
O H O H
C. 逆向官能团变换
在不改变目标分子基本骨架的前提下，变换官能团 的性质或位置。一般包括下列三种变换：
逆向官能团互换（Antithetical Functional Group Interconvertion，FGI）
e g . C2 C O HH H 2 C O O C 2 H C 5H H △ +
O
C3 C HC HH O-H C
其中最重要的是骨架由小到大的变化
2、逆向合成法中常用术语
a.合成子与合成等效剂 合成子（Synthon）：指在逆向合成法中，通过切断 （ disconnection ）化学键而拆开TM分子后，得到的各 个组成结构单元。
逆合成分析法
练习
Ph
O
O Ph O OH
O
Ph
O
五、1,6-二官能团化合物
O R O R'
R R'
练习
O
COOH HOOC
COOH
Ph
COOH COOH
OH
O H O OMe
MeOOC
练 习
OH COOH COOH
O CO2Et
HO Ph
O
COOH
O O
OH
N
OCH 3
CO 2CH 3
O
O
11.3 有机合成路线设计的其它技巧 一、导向基的使用
11.1.3 逆合成分析的切断原则 一、合理性原则
Ph
O Ph
OH +
OH
Ph
Ph
Ph
Ph
Ph
OH
+
Ph
Ph
BrMg
Br
Ph
?
Br
二、最大程度简化原则
OH
O
MgBr
+
O
+ CH3MgI
三、有效性原则
OH Ph Ph
BrMg HCOOC2H5 +
Ph
Br
Ph
PhBr
PhMgBr +
OH
O
HO
Ph
SH + O SH H H
SH + O SH H R
S S
H H
n-BuLi
S S
Li RX H
S
R
n-BuLi
S S
Li R'X R
S S
R' R
逆合成分析与合成路线设计
Me
+ Me
MeMgI
OH
Me O FGI
OH Me Me
+
O Me Me
MgBr
FGI
Me MeMgI
Me
a'
a'
+ OH
CHO
OH b' b'
CH3COH
+
CH3CHO MgBr
Br FGI
OH
disb的逆合成路线比disa短，原料易得，相应合成路线为：
OH
NaBr H2SO4
Br
Mg, Et2O
CC
C： + O C
C CO
O C
COOEt
O COOEt
• 反应左边分别是亲电体和亲核体的基本结构单元， 也是相应右边物质的合成子。
1-1-2 等价试剂
与合成子相应的化合物或能够起合成子作用的化合物称 为等价试剂。
常见合成子及相应的试剂或合成等效体(一)
合成子
R+ R+C=O R+CHOH H2+COH
O (CH3)2CHCH2CCH2CH2CH(CH3)2
⑦逆合成分析法的一般策略--利用分子的对称性进行切断 利用分子的对称因素可使逆合成分析事半功倍。
O
Me
O
HN NH
O Me O
番木瓜碱
HO
2
Me
N H
(CH2)7COOH
番木瓜酸
二. 合成路线设计
• 对目标分子进行逆合成分析，可能提供一种或几种目标分 子的合成路线，选择最优路线合成目标分子的过程成为合成 路线设计。
O
CH3COCH2COOEt CH2(COOEt)2
有机合成第一章逆合成分析法与有机反应概览资料
（C+ + C- C-C,大多数情况是Cδ+ + Cδ- C-C ） （2）每个碳原子贡献一个电子以形成共享的电子对，
也就是说通过两个自由基的结合形成C-C键。见15 页C-C单键的形成与切断
切断原则：（1）优先思考骨架形成（2）得到稳 定化的合成子为最好（对应于较稳定的试剂）（3）
官能团的形成
例如：几种代表性分子的切断
n Pr OH C
H3C CN
N Pr
C=O+H +
H3C
N Pr
C=O
H3C
试剂
CNNaCN
R CO
OH
R- + CO2 + H+
RMgX
H3+O
R
OH
R- + O
FGI
OAc
OH
OH OH
FGI
Ph
CH3
OH O
Ph FGI
Ph OH
CHO + MgBr
PhCHO
O +
O + PhMgBr
1.1.1.3 官能团添加（FGD functional group addition）
两种情况下需添加官能团：（1）当分子或
分子中特定的位置不含官能团时-前一种情
况涉及官能团的转化（2）当反应需要进行
RMgX
R1 R2 O
R O
R1- +
R2
+
O
R1MgX
Cl R2
O
R- + RMgX
有机合成逆向分析
contents
目录
• 有机合成逆向分析概述 • 有机合成逆向分析的方法与技术 • 有机合成逆向分析的应用领域 • 有机合成逆向分析的挑战与解决方案 • 有机合成逆向分析的未来展望
01 有机合成逆向分析概述
定义与概念
定义
有机合成逆向分析是一种通过分析目 标分子的结构特征，逆向推导其可能 的合成路径和反应过程的方法。
教育培训
逆向分析可以作为化学教育的重要内 容，帮助学生深入理解有机合成的原 理和方法。
04 有机合成逆向分析的挑战 与解决方案
实验安全问题
01
总结词
实验安全是逆向分析中的首要问题，涉及试剂的储存、使用和废弃处理
等环节。
02 03
详细描述
有机合成中使用的许多试剂具有毒性、腐蚀性或易燃性，如硫酸、盐酸、 甲醇等。在逆向分析过程中，需要严格遵守安全操作规程，确保实验人 员的人身安全。
详细描述
在实验操作过程中，需要严格控制反应条件，如温度、压力、溶剂和催化剂等，以确保 实验的成功。同时，实验者还需要对实验过程进行详细记录，以便后续的数据处理和分
析。
逆向合据进行整理、分析和解释的过程，它有助于揭示反应机理和优化合成路 线。
详细描述
数据处理包括对实验数据进行整理、统计和可视化，以便更好地理解反应过程和规律。常用的数据处 理方法包括主成分分析、聚类分析和关联规则挖掘等。此外，人工智能和机器学习等方法也在逆向合 成数据处理中发挥着越来越重要的作用。
概念
有机合成逆向分析的核心在于从已知 的目标分子出发，通过逻辑推理和化 学知识，反向推测出可能的起始原料 、反应条件和中间产物。
逆向分析的重要性
01
简化合成路线
第4章 逆合成分析法与有机合成设计
O
CHO
CH3 NaOH CH3 H2O-C2H5OH
CH
O CH C C
+
CH3 CH3
CH3C C
5） 1,2-二羰基化合物 6） 1,3-二羰基化合物 7） 1,4－二羰基化合物 丙酮基丙酮是最简单的1，4-二酮，由下列它的合成法中可以 体会出1，4-二酮应该怎样来拆开： O O O O CH2CCH3 [ CH3CCHCO2C2H5 ] Na + BrCH2CCH3 CH3C CHCO2C2H5
9）1，6 －二羰基化合物
那就是使用一个所谓的“切断”，而这个“切断” 实际上是把两个羰基连结起来：因为环已烯衍生物可以 用 Diels -Alder反应制得，所以我们很容易制取范围广 泛的各类1,6－二羰基化合物。
R O O R'
R R'
这样的反应可用臭氧或它的等价物来完成。
O Ph CO2H
4.2.1 合成子与等价试剂 合成子 (synson) 也称合成元：是指分子中可由相应的合成操作生成 该分子或用反向操作使其降解的结构单元。通常称带负电的为给予合成 子 (donor synthon) ，简称 d 合成子；称带正电的为接受合成子 (acceptor synthon)，简称a合成子。 等价试剂：由于大多数合成子不太稳定，常常需要把它转化为相应 的试剂后再使用，与合成子相对应的或能起合成子作用的化合物称为等 价试剂或合成等效剂。 极性转换：witting、格氏试剂
2－乙酰－3－甲基氧代戊酸乙酯的合成路线：
课件3：3.4.2逆合成分析法
碳三键(C≡C)或醛基(—CHO) ②能使高锰酸钾酸性溶液褪色的有机物通常含有碳碳双键
(C══C)、碳碳三键(C≡C)、醛基(—CHO)或是苯的同系物 ③能发生加成反应的有机物通常含碳碳双键(C══C)、碳碳
④当反应条件为稀酸并加热时，通常为酯或淀粉的水解反 应
⑤当反应条件为催化剂并有氧气时，通常是醇氧化为醛或 醛氧化为酸
⑥当反应条件为催化剂存在下的加氢反应肘，通常为碳碳 双键、碳碳三键、苯环或醛基的加成反应
⑦当反应条件为光照且与卤素反应时，通常是卤素单质与 烷烃或苯环烷烃基取代基上的氢的取代反应，而当条件为 存在催化剂且与卤素反应时，通常为苯环上的氢原子直接 被取代
O C—OC2H2 C—OC2H2 O
O C—OH C—OH O2C2H5OH(2)羧酸可由醇氧化得到，草酸前一步的中间体应该是乙二
醇。
O
C—OH
CH2—OH
C—OH
CH2—OH
O (3)乙二醇的前一步中间体是1，2-二氯乙烷，1，2-二氯乙
烷可通过乙烯的加成反应而得到
CH2—OH
CH2—Cl
三键(C≡C)、醛基或苯环，其中醛基和苯环只能与氢气加成
④能发生银镜反应或能与新制备的Cu(OH)2悬浊液反应 的有机物含有醛基(—CHO) ⑤能与钠反应放出氢气的有机物必含羟基或羧基； ⑥能与Na2CO3或NaHCO3溶液反应放出CO2或使石蕊试 液变红的有机物必含羧基； ⑦能发生消去反应的有机物为醇或卤代烃； ⑧能发生水解反应的有机物为卤代烃、酯、糖或蛋白质；
（C6H8O4Cl2），由此推断甲的结构简式为（ A ）
依据高考真题谈有机合成中的“逆合成分析法”
重点辅导Җ㊀云南㊀孔德坤㊀㊀有机合成是高中化学的重点和难点内容,在«普通高中化学课程标准(２０１７年版２０２０年修订)»中明确提出能综合运用有关知识完成推断有机化合物㊁根据信息设计有机化合物的合成路线．该类题型均是在有机化学基础大题的最后一问出现,一般分值为３~４分,它涉及的知识面广㊁信息量大㊁综合性强,能很好地考查学生的逻辑思维能力和综合素质．近５年高考情况统计如表１所示．表１年份试卷类型频次２０２０天津卷㊁山东卷㊁浙江卷㊁江苏卷４２０１９全国卷Ⅰ㊁全国卷Ⅲ㊁天津卷㊁江苏卷㊁上海卷５２０１８全国卷Ⅰ㊁天津卷㊁北京卷㊁江苏卷４２０１７全国卷Ⅰ㊁全国卷Ⅲ㊁天津卷㊁北京卷㊁江苏卷５２０１６全国卷Ⅰ㊁全国卷Ⅲ㊁天津卷㊁北京卷㊁江苏卷５㊀㊀由于大多数学生所学知识不扎实,不能很好地建立烃㊁卤代烃㊁醇㊁酚㊁醚㊁醛(酮)㊁羧酸㊁酯之间的知识联系,同时,对信息的加工处理整合运用能力不够,在考试中,很多学生处于放弃状态．为突破此困境,笔者认真研究教材内容和最近几年的高考试题,对逆合成分析法进行整理与反思．１㊀逆合成分析法１ １㊀逆合成分析法的基本概念逆合成分析法又称 切断法 ,是２０世纪６０年代,科里(E ．J ．C o r e y)提出的有机合成理论,是从产物逆推原料㊁设计合成路线的合理方法．剖析目标化合物的分子结构,切断官能团㊁化学键等推出合理中间体,再将这些中间体作为新的目标分子,将其切断成更小的中间体,依此类推,直到找到起始原料为止．然后再将这些小分子通过有机反应机理连接起来合成目标化合物．１ ２㊀逆合成分析法的基本原则１)必须基于合理的反应机理,以已知㊁可靠㊁简捷的合成方法为基础．２)遵循最大可能的简化原则,使合成步骤少㊁产率高．３)遵循原子经济性㊁原料绿色化㊁试剂与催化剂的无公害性．１ ３㊀逆合成分析法 设计有机合成路线的一般程序示意图图１２㊀逆合成分析法在高考真题中的应用举例２ １以题干信息为核心的有机合成路线设计例１㊀(２０１９年全国卷Ⅰ,节选)化合物G 是一种药物合成中间体,其合成路线如图２所示．O HA KM n O ４㊀①ңOBH C H O O H －②ңOC H ２OHCKM n O ４H ＋③ңD㊀④ңOC O O C ２H ５E １)C ２H ５O N a /C ２H ５OH ２)C H ３CH ２C H ２B r⑤ңF１)O H －,ә２)H ＋⑥ңOC O O HG图２设计由甲苯和乙酰乙酸乙酯(C H ３C O C H ２C O O C ２H ５)制备OC ６H ５OO H的合成路线(无机试剂任选)．根据图２中由E 到F 再到G 的变化过程可知,乙酰乙酸乙酯和卤代烃在C H ３C H ２O N a /C H ３C H ２O H 条件下反应的产物,在碱性条件下水解并酸化即可得到目标化合物,故先把目标产物和乙醇反应生成酯,其次切断C C 键可得到原料１(乙酰乙酸乙酯),同时另一端引入卤原子,然后７５重点辅导再切断C X 即可得到原料２(甲苯),逆合成分析过程如图３所示图３㊀㊀本题合成路线如图４所示．OOO C H ２C H ３C ６H ５C H ３B r ２/光照ңC ６H ５C H ２B r üþýïïïï１)C ２H ５O N a /C ２H ５O H２)C ６H ５C H ２B r ңOC ６H ５OO C H ２C H ３１)O H －,ә２)H ＋ңOC ６H ５OO H图４２ ２以课外知识为核心的有机合成路线设计例２㊀(２０１９年全国卷Ⅲ,节选)氧化白藜芦醇W 具有抗病毒等作用．图５是利用H e c k 反应合成W 的一种方法图５利用H e c k 反应,由苯和溴乙烷为原料制备,写出合成路线(无机试剂任选)．由图中的H e c k 反应可知需要一种反应物中含有双键,另一种反应物中含有碘原子,先把与双键相连的C C 键切断,得到中间产物碘苯和苯乙烯,然后把苯乙烯中C C 键切断,但是在中学阶段无法连接,所以考虑将苯乙烯中的双键加成引入卤素原子,再把C X 切断,进一步得到乙苯,最后再根据傅克烷基化反应切断C C 键,得到原料苯和溴乙烷,逆合成分析过程如图所示．图６本题合成路线如图所示图也有学生写出如图所示合成苯乙烯的路线图８８５重点辅导２ ３以课本知识为核心的有机合成路线设计例３㊀(２０１７年全国卷Ⅰ,节选)化合物H 是一种有机光电材料中间体．实验室由芳香化合物A 制备的一种合成路线如图所示图９已知:①R C HO＋C H ３C HO N a O H /H ２OәңHO ＋H ２O．②写出用环戊烷和丁炔为原料制备化合物的合成路线(其他试剂任选)．根据目标产物和题中所给信息可知,先切断C B r 键引入双键,然后根据乙烯和乙炔发生[２＋２]成环反应,再将该四元环切断,得到原料１(２Ｇ丁炔)和中间产物(环戊烯),环戊烯加成即可得到中间原料２,但是考虑引入双键的方法,故引入卤素原子,接下来切断C X 键即可得到原料２(环戊烷),逆合成分析过程如图１０所示．图１０本题合成路线如图所示图１１(作者单位:云南省昆明市第一中学)Җ㊀北京㊀张金龙㊀㊀利用氧化还原反应原理,可以制取以下６种气体:H ２㊁C l ２㊁O ２㊁N ２㊁N O ㊁N O ２;利用非氧化还原反应原理,可以制取以下６种气体:C O ２㊁S O ２㊁H C l ㊁H ２S ㊁N H ３㊁C ２H ２．利用图１所示装置(常用仪器:分液漏斗㊁烧瓶㊁广口瓶㊁烧杯),选取合适的试剂,可以制取以上１２种气体,并能完成一系列实验(必要时可对装置做适当的调整或改进)图１１)若甲中是双氧水,乙中是M n O ２(或甲中是水,乙中是N a ２O ２)可以制取氧气．丙中是滴加了酚酞的N a ２S O ３溶液,可以探究S O ２－３的水解性和还原性．此实验不需要装置丁．２)若甲中是饱和食盐水(代替水减缓反应速率),乙中是电石,丙中是饱和C u S O ４溶液(除去C ２H ２中的H ２S 等杂质),丁中是溴水或酸性高锰酸钾溶液,可以制取乙炔并验证乙炔的不饱和性(使溴水褪色)或还原性(使酸性高锰酸钾溶液褪色)．此实验可以将烧杯换成试管．３)若甲中是醋酸,乙中是N a ２C O ３粉末,丙中是饱和N a H C O ３溶液,丁中是苯酚钠溶液,可以验证酸性:C H ３C O O H＞H ２C O ３＞C ６H ５O H．可以将丁中溶液换成漂白粉溶液㊁硅酸钠溶液㊁纯碱溶液㊁偏铝酸钠溶液比较碳酸㊁次氯酸㊁硅酸㊁碳酸氢根离子㊁氢氧化铝的酸性强弱．丙中的饱和N a H C O ３溶液,是为了除去C O ２带出的乙酸蒸气．若分别除去C l ２㊁S O ２㊁H ２S 中的H C l 等强酸性气体或酸雾,丙中溶液分别是饱和食盐水㊁饱和N a H S O ３溶液㊁饱和N a H S 溶液．４)若甲中是浓盐酸,乙中是高锰酸钾固体,丁中是N a O H 溶液．丙中盛装淀粉碘化钾溶液,根据 溶液变蓝,而后蓝色褪去 的现象,可以得出氯气有氧化性９５。
第7章逆合成分析法与合成路线设计
7.1.1 逆合成分析法概念
1．合成子
C M+ X C
C MgX + O
O C
OEt COOEt
C C + MX
C C OH O
COOEt
7.1 逆合成分析法
7.1.1 逆合成分析法概念
1．合成子
C：+ C C： + O C
CC C CO
O C
COOEt
O COOEt
7.1 逆合成分析法
7.1.1 逆合成分析法概念
CH2CH2COOCH3
(e) CH2CH2COOCH3
(f) CH3OCOCH2 (g) OCH3 CH2 CHCOOCH3
在这些结构单元中，只有(d)和(e)是有效的，叫有效合成子。因为(d)可以
修饰为C6H5COC-HCOOCH3，(e)可以修饰为 。
CH2
CH2COOCH3
7.1 逆合成分析法
逆向合成分析过程图
合成子：在切断时所 得出的概念性的分子 碎片，通常是个离子
6
7.1 逆合成分析法
7.1.1 逆合成分析法概念
反应
反应
原料
中间物
目标分子 ( 产物 )
官能团转换
目标分子
逆合成转变
另外的目标分子
逆合成转变
前体的前体
原料
前体(合成子)
目标分子
A
B
CO
D E
F GJ K L
H
M
N
多路线逆合成分析示意图
X
1
C
2
C
3
C
C4
C5
C
FG
X=杂原子 FG=官能团
有机合成-逆合成分析
X2 R-C=CH
XX X2 R-C—CH
⑤ R-C CH
XX
XX
HX
R-C=CH2
HX
X R-C—CH3
2. 双键或三键的形成 X
X
① R-CH-CH-R/ XH
② R-CH-CH-R/ OH H
NaOH 乙醇
R-CH=CH-R/
+ HX
H2SO4 ~170℃
R-CH=CH-R/
+ H2O
③ R-CH-CH-R/
R-CH-CH2 O
④ 硫酸二甲酯合成酚醚
R-CH-CH2 O
-OH + (CH3)2SO2
-O-CH3
6. 其它一些反应
① C=O
-CH2-
克莱门森还原法:
O
Zn-Hg
=
R-C-R/
HCl
R-CH2-R/
沃尔夫-黄鸣龙还原法:
=
O R-C-R/
H2N-NH2，NaOH 二缩乙二醇
R-CH2-R/
逆合成分析过程包括： 1 识别目标分子： 2 对目标分子进行逆向分析； 3 制定合成路线
常用术语
切断：一种分析法，这种方法是将分子中的一个键切断使 目标分子转变成为一种可能的原料；
官能团变换（Functional Group Interconversion，缩写为 FGI） ： 把一个官能团转换写成另一个官能团，以使切 断成为可能的一种方法。
CN dis
CN
+
CHO con CHO
O
C NH rearr
OH N
逆合成分析切断技巧：
(1) 优先考虑碳骨架的形成 (2) 优先在杂原子处切断 (3) 添加辅助官能团后再切断 (4) 将TM推到适当阶段再切断 (5) 利用分子的对称性
有机合成设计逆合成分析86页PPT
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
有机合成——逆合成分析
中间 产物
逆 推 法
基础原料
明确目标化合物的结构 设计合成路线
合成目标化合物 对样品进行结构测定 试验其性质或功能
大量生产
绿色 合成
第五阶段 激励……
有机合成之父——伍德沃德
先后合成了奎宁、胆固醇、可的
松、叶绿素、利血平和维生素
B12等一系列复杂有机分子和有
机配体配合物，为有机合成作出
了巨大贡献。他说过：
香料化学成分
你能用原料库中的原料 合成苯甲酸苯甲酯吗?
有机物原料库 苯、 甲苯 乙烯、丙烯 1,3—丁二烯 2—丁烯
目标化合物
中间体
中间体
基础原料
目标化合物
中间体
中间体
基础原料
把目标分子化学键切断，分解成不同的中间体 优先在官能团处、碳杂键（如C—N、C—O）处切断
第三阶段 逆合成分析法的应用
人类是可以通过自身的努力改造 自然，改善自己的生存环境
第一阶段 成果引入 展示合成的必要性
世界上每年有3亿到5 亿人，患上疟疾病，每年 有270万人死于疟疾.
海葵毒素分子式 C129H223N3O54
第二阶段
逆合成法流程图的建构
逆合成法流程的建构
学生障碍点
学生的难点
不了解合成的真实过程
解决策略
写出合成
有机物原料库
的逆合成分析思路 苯、 甲苯、乙烯、
O
文献资料
C OH
O 丙烯OH、乙炔、Br 2—丁烯
CH
CH2
CH2 CH2
2，3—二C溴丁O烷H
切 能消去生成1,3—丁
二烯
O
+
断 Br
+ 2HBr
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eg.
CH 3CH 2——CH——CH 3 OH CHO + CH3CH2- + H +C OH CH3
CHO
逆向连接（Antithetical Connection）：把TM分子 中两个适当的碳原子用化学键连接起来，称逆向连接， 它是实际合成中氧化断裂反应的逆过程。
eg.
CHO CHO
逆向重排（Antithetic Rearrangerment）：把目标分 子骨架拆开和重新组装，称逆向重排。它是实际合成中 重排反应的逆反应。
1、逆合成法：在设计合成路线时，从产物（TM）一 步步逆推，直至得到原料。 目标分子 TM 中间体 intermediate 原料 starting material(SM)
在设计合成路线时，为什么要采用逆合成法呢？理由很 简单，因为此时所面对的仅仅是TM，除了由产物逆推出 原料外，没有其他办法采用。
2、合成设计（路线设计）
①合成设计的必要性：有机化学早期，有机物的合成， 主要依靠经验，采用简单类比方法进行，这对于简单有 机物是行之有效的。随着有机合成化学的发展，TM越来 越复杂，依靠经验和简单类比法，难以达到目的，这就 要求在制备TM前，进行合成设计。
②1976年，哈佛大学的Corey提出合成的概念和原则（合 成子synthon；切断法disconnection）；1978年，剑桥大学 的Warrer发表“Designing organic synthesis”。后来， Tunner 等对合成设计从不同角度进行了进一步阐述，使 有机合成设计自成体系，成为有机化学中的重要分支。
有机合成设计
一.合成路线设计是有机合成的关键
1、有机合成：利用化学反应，将简单的有机化合物制成 比较复杂的有机物的过程。
对于同一目标化合物（Target Molecule，TM）可以有多 条合成路线，不同路线在合成效率上（反应步数、总产 率、反应条件、原料来源、反应时间、中间体和产物纯 度等）存在明显的差别，这些路线都是合理的，但不一 定是适用的，适用的路线须根据实际情况确定。然而， 适用的路线必须来自合理的路线。
+
H2 O
Ca(OH) 2
c. 官能团不变，骨架变化。
eg.
CH 3(CH 2)5CH 3 + CH 2N2 紫外光 CH 3(CH 2)6CH 3 + CH 3CH(CH 2)4CH 3
CH 3 CH 3CH 2CH(CH 2)3CH 3 + (CH 3CH 2CH 2)2CHCH 3 CH 3
d. 骨架、官能团都变化。
eg.
CH3 O C CH3 CH3
CH3 CH3 H3C C OH C OH CH3
H3C C
C. 逆向官能团变换 在不改变目标分子基本骨架的前提下，变换官能团 的性质或位置。一般包括下列三种变换： 逆向官能团互换（Antithetical Functional Group Interconvertion，FGI）
合成设计，又称有机合成的方法论，即在有 机合成中，对拟采用的种种方法进行评价和比 较，从而确定一条最经济有效的合成路线。
对已知合成方法进行归纳、演绎、分 析和综合等逻辑思维形式； 包括 在学术研究中的创造性思维形式。
3、有机反应是合成的基础，路线设计 是合成的关键
Eg. 颠茄酮的合成
方法一：1901年， R. Willstatter的合成，总步数21，总 收率0.75%（着眼于分子骨架，通过变换官能团达到目 的） 方法二：1917年， R . Robinson的方法，路线如下（三 步)：
eg. CH CHCH C 2 2
OH
O OC2H5
H+ △
CH 3CH CH-C
O OH
其中最重要的是骨架由小到大的变化 优先考虑骨架的形成 合成设计 同时不能脱离官能团 2. 碳-杂键优先切断 C-杂键不如C-C键稳定，且在合成时也易形成，合成时，C杂键放在最后几步完成，较为有利。一方面避免C-杂键受到早 期反应的干扰，另一方面也可在较温和的条件下连接，避免在
三、逆向切断技巧
1、优先考虑骨架的形成 有机物由骨架与官能团两部分组成，在合成过程中， 总存在骨架与官能团的变化。有机合成问题，着眼于 官能团与骨架的变化，有下列四种类型： a. 骨架与官能团均不变，仅官能团位置变化。
eg.
COOH
稀NaOH
COOH
b. 骨架不变，官能团变化。
eg.
CCl3
COOH
OCH 3 C(CH3)3
OCH 3
应用这些变换的主要目的：
①将TM变换成合成上更易制备的可替代的目标分子 （Alternative TM）
②为了作逆向切断、连接或重排等变换，须将TM中原来不适 用的官能团变换成所需形式，或暂时添加某些必须官能团。 ③添加某些活化基、保护基或阻断基，以提高化学区域选择 性或立体选择性。
eg.
O
OH
仅是官能团种类的变换， ? 而位置不变。
逆向官能团添加(Antithetical Functional Group Addition, FGA)
eg.
O
O COOH O
逆向官能团除去(Antithetical Functional Group Removal， FGR） eg. CH3 CH3
2、逆向合成法中常用术语 a.合成子与onnection ）化学键而拆开TM分子后，得到的各 个组成结构单元。
C2H5
C C6H5 CH3 OH
+
C2H5
+ C6H5
C CH3
OH
d:donor a:acceptor
d-合成子 (还有γ-合成子，e-合成子)
CHO CHO CO 2 + H2NMe + O CO2 -2H2O
NMe CO2O
H+, △
NMe
O
-2CO2
CO2-
反应混合物在PH5~7下放置数日，先生成颠茄酮二羧 酸钙，加热得TM，收率40%。
改进： C. Schpof etal 用缓冲法将PH保持为5，产率提 升到90%。
二、逆合成法（Retrosynthesis）
a-合成子
合成等效剂（synthetic equivalent，SE）：指能起 合成子作用的试剂。 eg: C2H5-的SE是C2H5MgX，C2H5Li etc;
+
C6H5
C CH3
OH C6H5
O C CH3
b. 逆向切断、逆向连接及逆向重排 逆向切断（Antithetical Disconnection）：通过切断 化学键，把TM分子骨架切割成不同性质的合成子，称 逆向切断，用一条曲线表示。