一个碳-碳单键的形成
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• 2. 还须注意官能团在最终产物中的位置。
昆虫外激素的合成
H H 6 7 11 O 1
• 【化学名称】Z-二十一-6-碳烯-11-酮， • 【来源】Douglas枞树丛雌蛾为吸引同伴而产生。 • 【合成价值】合成该物质可作为雄蛾的引诱剂而 限制它们的繁殖，用作保护林业的农药。 • 【分析】该化合物是含21个碳原子的直链，在C6 和C7之间有Z(或顺)式双键，C11上有一个酮羰基。
• • • • •
Topics includes the following 4 sections： 3.1 General strategy 3.2 Disconnections and synthons 3.3 Electrophilic carbon species 3.4 Nucleophilic carbon species
Introduction this chapter
• It is surely obvious that an essential part of most organic syntheses is the construction of the carbon skeleton of the desired endproduct. • It is true that for some small molecules containing six or seven carbon atoms it may be possible to achieve their synthesis from readily available starting materials merely by functionalization and/or group interconversion.
Main reasons and two rules
• 规则-1，在合成中步骤的数目越少越好，
– 有机反应过程很少达到定量的产率，70-80％ 一般就认为是满意的高产率。这样，即使每步 有70％的产率，一个三步的合成，总产率只是 34％，而五步的合成只是17％。
• 规则-2，所需的官能团必须当碳骨架被建造 时就嵌在上面。
– Further Explanation are shown nest slide：
Reason-2
• 如果最终产物是C21烷(2),那么使用一个C10和一个C11化 合物，或一个C12和一个C9化合物，或一个C16和一个C5 化合物或任何其他合适的一对，都同样令人满意。 • 但是烷烃作为合成化合物1过程的一个中间体并不好，因 为，没有明显的方法将官能团插入烷烃的适当位置。
Application
• 上述规则同样适用于简单环系： • 苯、环己烷、吡啶等的衍生物; • 自然界中丰富的天然产物分子，
– 如葡萄糖，胆甾醇或青霉素，
• 各种具有活性的药物靶分子等。 • In a word： “大道相通”
3.1 General strategy
• 对于任何指定的目标化合物的分子骨架的 构成，需同时关注以下两个方面的问题： • 1. 须注意以正确的方式把所需数目的碳原 子联在一起的问题；
2
限制因素
• 由于构成官能团方面的要求，在合成化合 物1时，构成C21链的方法受到严格限制。 • 导致碳-碳键形成的主要反应：
– i) 两个要连接的碳原子开始就带有官能团， – ii) 一个碳原子原来带有一个官能团，而另一个 碳原子与官能团直接相邻。这样的反应结果是 在产物中留下一个官能团，这个官能团或在碎 片的结合点上，或在离开结合点的一个碳原子 上。
扩展形式
自由基反应
亲核试剂与 亲电试剂的反应
δ+ δX
+ X-
δ+ δY
δ+ Z δ-
Y
δ+ δX
Z+
+
+ X-
概括总结
• 一个碳-碳单键的形成：
– 意味着两个碳自由基相互作用，或一个亲核的 碳物种与一个亲电的碳物种的反应。
“速记”形式
+
+
• • • • • •
数学符号 ⇒ 代替“意味着”这一词； 符号 ⇒ 和反应箭号 → 之间的区别； ⇒过程不代表反应，是反应的逆过程； 切断：指的就是上述过程； 合成子：切断的产物，上过程右边的碎片； 逆合成分析：切断-合成子方法 。
How to solve this problem?
• 直链C21化合物不容易得到，因此这个链不 得不从较小的单元来构成。 • 用什么样的较小单元?
– 一个C10和一个C11化合物？ – 或三个C7化合物? – 还是七个C3化合物? – Does it matter？ »The answer is yes!
3.2 Disconnections and synthons
• 碳-碳键的定义
– 采用最简单的术语定义 碳-碳键为在碳原子之 间共享一对电子。
自由基反应
• 碳-碳键的形成
– 1. 每个碳原子贡献一个 电子给共享的电子对， – 2. 一个碳原子提供两个 电子给共享电子对。
碳负离子和碳正离子
两种碳-碳键的形成方式图示
5 6 7 8 9 10 O 11 12
－C5－+ －C6－+－C10－ －C5－+ －C6－+－C11－ －C6－+ －C5－+－C10－ －C6－+ －C4－+－C11－ －C7－+ －C4－+－C10－ －C7－+ －C3－+－C11－ ? 化合物 1
• 这几种切断的 方式是否可发 展成一种实用 的合成方法？ • 以后将进行分 析。 • 请思考！
Hale Waihona Puke Baidu
化合物1合成方法的几条线索
• 从左侧一端，
– 可以考虑采用C5化合物，试图形成5, 6-键； – 或者用C7化合物，试图形成7, 8-键； – 甚至可以尝试使用C6化合物，直接形成双键。
• 在右侧一端，
– 最容易的方式应该是从官能团碳的两侧形成10, 11-或11, 12-键。
化合物1被切分的方式
第三章 碳-碳键的形成
Chapter 3 Formation of carbon-carbon bonds: the principles and application 2013,11,17~24 evening Ge Meng 孟歌 西安交通大学药学院
Chapter 3 Formation of carboncarbon bonds: the principles
昆虫外激素的合成
H H 6 7 11 O 1
• 【化学名称】Z-二十一-6-碳烯-11-酮， • 【来源】Douglas枞树丛雌蛾为吸引同伴而产生。 • 【合成价值】合成该物质可作为雄蛾的引诱剂而 限制它们的繁殖，用作保护林业的农药。 • 【分析】该化合物是含21个碳原子的直链，在C6 和C7之间有Z(或顺)式双键，C11上有一个酮羰基。
• • • • •
Topics includes the following 4 sections： 3.1 General strategy 3.2 Disconnections and synthons 3.3 Electrophilic carbon species 3.4 Nucleophilic carbon species
Introduction this chapter
• It is surely obvious that an essential part of most organic syntheses is the construction of the carbon skeleton of the desired endproduct. • It is true that for some small molecules containing six or seven carbon atoms it may be possible to achieve their synthesis from readily available starting materials merely by functionalization and/or group interconversion.
Main reasons and two rules
• 规则-1，在合成中步骤的数目越少越好，
– 有机反应过程很少达到定量的产率，70-80％ 一般就认为是满意的高产率。这样，即使每步 有70％的产率，一个三步的合成，总产率只是 34％，而五步的合成只是17％。
• 规则-2，所需的官能团必须当碳骨架被建造 时就嵌在上面。
– Further Explanation are shown nest slide：
Reason-2
• 如果最终产物是C21烷(2),那么使用一个C10和一个C11化 合物，或一个C12和一个C9化合物，或一个C16和一个C5 化合物或任何其他合适的一对，都同样令人满意。 • 但是烷烃作为合成化合物1过程的一个中间体并不好，因 为，没有明显的方法将官能团插入烷烃的适当位置。
Application
• 上述规则同样适用于简单环系： • 苯、环己烷、吡啶等的衍生物; • 自然界中丰富的天然产物分子，
– 如葡萄糖，胆甾醇或青霉素，
• 各种具有活性的药物靶分子等。 • In a word： “大道相通”
3.1 General strategy
• 对于任何指定的目标化合物的分子骨架的 构成，需同时关注以下两个方面的问题： • 1. 须注意以正确的方式把所需数目的碳原 子联在一起的问题；
2
限制因素
• 由于构成官能团方面的要求，在合成化合 物1时，构成C21链的方法受到严格限制。 • 导致碳-碳键形成的主要反应：
– i) 两个要连接的碳原子开始就带有官能团， – ii) 一个碳原子原来带有一个官能团，而另一个 碳原子与官能团直接相邻。这样的反应结果是 在产物中留下一个官能团，这个官能团或在碎 片的结合点上，或在离开结合点的一个碳原子 上。
扩展形式
自由基反应
亲核试剂与 亲电试剂的反应
δ+ δX
+ X-
δ+ δY
δ+ Z δ-
Y
δ+ δX
Z+
+
+ X-
概括总结
• 一个碳-碳单键的形成：
– 意味着两个碳自由基相互作用，或一个亲核的 碳物种与一个亲电的碳物种的反应。
“速记”形式
+
+
• • • • • •
数学符号 ⇒ 代替“意味着”这一词； 符号 ⇒ 和反应箭号 → 之间的区别； ⇒过程不代表反应，是反应的逆过程； 切断：指的就是上述过程； 合成子：切断的产物，上过程右边的碎片； 逆合成分析：切断-合成子方法 。
How to solve this problem?
• 直链C21化合物不容易得到，因此这个链不 得不从较小的单元来构成。 • 用什么样的较小单元?
– 一个C10和一个C11化合物？ – 或三个C7化合物? – 还是七个C3化合物? – Does it matter？ »The answer is yes!
3.2 Disconnections and synthons
• 碳-碳键的定义
– 采用最简单的术语定义 碳-碳键为在碳原子之 间共享一对电子。
自由基反应
• 碳-碳键的形成
– 1. 每个碳原子贡献一个 电子给共享的电子对， – 2. 一个碳原子提供两个 电子给共享电子对。
碳负离子和碳正离子
两种碳-碳键的形成方式图示
5 6 7 8 9 10 O 11 12
－C5－+ －C6－+－C10－ －C5－+ －C6－+－C11－ －C6－+ －C5－+－C10－ －C6－+ －C4－+－C11－ －C7－+ －C4－+－C10－ －C7－+ －C3－+－C11－ ? 化合物 1
• 这几种切断的 方式是否可发 展成一种实用 的合成方法？ • 以后将进行分 析。 • 请思考！
Hale Waihona Puke Baidu
化合物1合成方法的几条线索
• 从左侧一端，
– 可以考虑采用C5化合物，试图形成5, 6-键； – 或者用C7化合物，试图形成7, 8-键； – 甚至可以尝试使用C6化合物，直接形成双键。
• 在右侧一端，
– 最容易的方式应该是从官能团碳的两侧形成10, 11-或11, 12-键。
化合物1被切分的方式
第三章 碳-碳键的形成
Chapter 3 Formation of carbon-carbon bonds: the principles and application 2013,11,17~24 evening Ge Meng 孟歌 西安交通大学药学院
Chapter 3 Formation of carboncarbon bonds: the principles