有机合成路线-第二章.5

Br OCH3 Br H O Cu CO2C2H5 CH3 H CH3 H OCH3
OCH3
N2CHCO2C2H5
另外，过氧酸 与双键加成， 另外，过氧酸RCO3H与双键加成，可得环氧乙烷衍生物。 与双键加成 可得环氧乙烷衍生物。
O R R RCO3H
硫叶立德(sulfonium ylide)与а,β-不饱羰基化合物的加成是合成环 硫叶立德 与а,β丙烷及其衍生物的又一常用方法。 仅能在0℃ 丙烷及其衍生物的又一常用方法。硫叶立德 仅能在 ℃下 (CH3)2S CH2 稳 O 定存在，其制备与磷叶立德相似， 定存在，其制备与磷叶立德相似，而 却能够在室温下稳定 存在，前者与醛酮的羰基加成可得到环氧化合物——含氧的三元环，后 含氧的三元环， 存在，前者与醛酮的羰基加成可得到环氧化合物 含氧的三元环 者与α,β-不饱和羰基化合物中碳碳双键加成得到环丙烷衍生物。 制备过 不饱和羰基化合物中碳碳双键加成得到环丙烷衍生物。 者与 不饱和羰基化合物中碳碳双键加成得到环丙烷衍生物 程与磷立叶德很相似。 程与磷立叶德很相似。
R R R R R H H R R R
R R X X
R
X
若不对称双烯和不对称烯烃反应，则得到两种异构体， 若不对称双烯和不对称烯烃反应，则得到两种异构体，当双烯物为 环状化合物，如环戊二烯时，则加成的产物有两种取向， 环状化合物，如环戊二烯时，则加成的产物有两种取向，即为内向构型 和外向构型(一般都符合内向加成原则， 和外向构型(一般都符合内向加成原则，特别是亲双烯体的取代基为不 饱和基团时，更为内向) 饱和基团时，更为内向)。
4、Diels-Alder反应具有高度的六体专一性，双烯物对亲双烯物进行 Diels-Alder反应具有高度的六体专一性， 反应具有高度的六体专一性 顺式加成，顺、反构型的亲双烯物在进行反应时，能保持其原有的基本 顺式加成， 反构型的亲双烯物在进行反应时， 构型，而且带有取代基的二烯物其加成反应也是按顺式进行的。 构型，而且带有取代基的二烯物其加成反应也是按顺式进行的。如：
CHBr3 t-BuOK CBr2
CH2N2
hv
CH2
N2
PhCH2Cl
n-BuLi
CHPh
产生的卡宾立即与双键加成，可得环丙烷衍生物。 产生的卡宾立即与双键加成，可得环丙烷衍生物。
CH2 CHOCH3 CH2 C O H3C H3C C C H
CHBr3 CH2N2
t-BuOK -25℃ CH2Cl2 -78℃
Na,NH3(l) 己二醇 H3CO Na,NH3(l) 己二醇 H3CO
伯奇还原在有机合成上很有用的， 伯奇还原在有机合成上很有用的，它的独到之处是使芳环部分还原 而一般芳环催化氢化做不到这一点， 而一般芳环催化氢化做不到这一点，由于伯奇还原在液氨中进行很不方 后来有人将伯奇还原作了改进，用锂、 便，后来有人将伯奇还原作了改进，用锂、甲胺和醇还原苯甲醚及烷基 方便安全得多。 苯，方便安全得多。 应用伯奇还原要注意以下几点： 应用伯奇还原要注意以下几点： 芳环上带有卤素、硝基、醛或酮羰基等，除了特殊要求外， ①芳环上带有卤素、硝基、醛或酮羰基等，除了特殊要求外，不能伯 奇还原； 奇还原； 酚因与金属成盐也不能进行伯奇还原； ②酚因与金属成盐也不能进行伯奇还原； 烷基苯、芳香羧酸、酰胺、 苯胺及其衍生物， ③烷基苯、芳香羧酸、酰胺、酯、苯胺及其衍生物，芳醚等可进行伯 奇还原； 奇还原； 给电子基团一般使伯奇还原速度减慢， ④给电子基团一般使伯奇还原速度减慢，吸电子基团一般使伯奇还原 加快。 加快。 2、反应历程 芳环上有吸电子基， ①芳环上有吸电子基，如：
H R H H H 内型 H R H R H C H H H 外型 R O O O H 如: C O O H O
例:
OMe O O O OMe OMe O O CHO (1,5-二羰基)
(1)
O (2) R O O RCH2Br OHC O
O
FGR
O O Br CO2Et
合成: 合成
O ① EtO CO2Et ② Br O ① HO ,H2O CO2Et ② H , ③ O O RCH2 PPh3 R O R O O
一 、 三 元 环 的 合 成 方 法
卡宾对碳碳双键的加成是合成环丙烷及其衍生物的最重要方法。 卡宾对碳碳双键的加成是合成环丙烷及其衍生物的最重要方法。 卡宾可通过а 消除及活泼双键化合物裂解两种方法产生 消除及活泼双键化合物裂解两种方法产生。 卡宾可通过а-消除及活泼双键化合物裂解两种方法产生。 例如： 例如： CF3CO2-Na+ CF2 CO2 NaF
OCH3 ① H 3O ②[H 或OH ]
O
其过程为：活泼金属钠(或锂、 其过程为：活泼金属钠(或锂、钾)等把单电子转移给芳环，金属钠 等把单电子转移给芳环， 芳环生成负离子自由基， 变为Na ,(Li ,K ) 芳环生成负离子自由基，负离子自由基从溶剂 中接受一个质子变为自由基，再由金属钠提供一个电子变为负离子， 中接受一个质子变为自由基，再由金属钠提供一个电子变为负离子，此 负离子再从溶剂中获得一个质子得产物。 负离子再从溶剂中获得一个质子得产物。 伯奇还原可视为1,4-加成，生成非共轭环己二烯及其衍生物，都可作 加成， 伯奇还原可视为 加成 生成非共轭环己二烯及其衍生物， 二羰基化合物的原料。 为1,6-二羰基化合物的原料。 二羰基化合物的原料
COOEt Na,NH3 (l) H COOEt Na Na H COOEt Na Na H 2EtOH COOEt 2NaOEt
②芳环上有供电子基，如： 芳环上有供电子基，
OCH3 Li NH3(l) H OCH3 H Li NH3(l) H OCH3 H H Li
OCH3 H H Li H NH3(l)
O O C H O CHO O O O Ph CN NO2 COOR CO2H C C CO2H
O C
O C OR
O C Cl
2、共轭二烯——（可以是开链，也可以是环状的） 共轭二烯 （可以是开链，也可以是环状的）
, ,
需注意的是二烯必须是顺型才能发生
Diels-Alder反应。 Diels-Alder反应。 反应
一 、 1,6二 羰 基 化 合 物 的 合 成
一、1,6-二羰基化合物的合成 二羰基化合物的合成 六元环烯烃的碳-碳双键氧化断裂 即得1,6-二羰基化合物。 碳双键氧化断裂， 二羰基化合物。 六元环烯烃的碳 碳双键氧化断裂，即得 二羰基化合物 通式如下： 通式如下： O R1 R1 H2O,Zn O3 O R1 O R2 O R2 O R2 其中R 可以是H或烃基或其他复杂的碳链基团 或烃基或其他复杂的碳链基团， 其中 1，R2可以是 或烃基或其他复杂的碳链基团，烯键 断裂的方法，除了臭氧化还原水解外，另外还有： 断裂的方法，除了臭氧化还原水解外，另外还有： 臭氧化 还原
OH
① O3 ② Me2S OHC
O
O
O
H , H2O
Hale Waihona Puke Baidu
环状化合物无论其数量，还是其实际应用价值， 环状化合物无论其数量，还是其实际应用价值，都一直是合成 工作者们十分感兴趣的领域之一。目前成环方法主要有三类： 工作者们十分感兴趣的领域之一。目前成环方法主要有三类：第一 类成环反应是分子内形成的变型，在这一过程中，具有n个原子的 类成环反应是分子内形成的变型，在这一过程中，具有 个原子的 碳链环化成n元环；第二类反应是分子间的，涉及两个不同分子之 碳链环化成 元环；第二类反应是分子间的， 元环 间同时形成两个键，这种过程通常称为环加成反应，其中Diels间同时形成两个键，这种过程通常称为环加成反应，其中 Alder反应是一个典型的例子。第三类反应包含电环化反应，它是 反应是一个典型的例子。 反应是一个典型的例子 第三类反应包含电环化反应， 分子内反应而在机理方面与环加成有关。 分子内反应而在机理方面与环加成有关。
3、应用实例 设计4 甲基- 羟基例1：设计4-甲基-6-羟基-3-已烯酸甲酯的合成路线
Me O
⑴分析：TM OM C 分析： 若将其氧化为1,6-二羰基化合物 二羰基化合物. 若将其氧化为 二羰基化合物
Me O OM C OH FGI O
OH
有六个碳原子，有一个双键 有六个碳原子，有一个双键C3-C4
R1 R2 ①O3 ②Me2S R' CHO R2-CHO
臭 化 断 氧化
R1 R2 ①O3
②H2O2
R' COOH
R2-COOH
氧化成 二
R1 R2 OsO4
二 的 裂
OH OH NaIO4 R1 CHO R2-CHO
或稀冷中性KMnO4 R1
R2 或Pb(OAc)4
R1
⑷羟基化与二醇断裂相结合 R2 KMnO4 或 OsO4,催化剂,过量,NaIO4
R1 CHO
R2-CHO
二、1,6-二羰基化合物的拆开 二羰基化合物的拆开
其实质为重接(Reconnection),即1,6-二羰基化合物去掉氧，围拢成 1,6-环己烯或其衍生物。
三、合成实例
例1：试设计6-苯基-6-己酮酸(6-苯基-6-氧化己酸)的合成路线。 试设计6 苯基- 己酮酸(6-苯基- 氧化己酸)的合成路线。 (6 分析： ⑴分析： O TM Ph O 1,6COOH 1,6-二羰基化合物
OMe O 1,6-Con FGI OMe
Me C H
⑵路线： 路线：
OMe Na,NH3(l) t-BaOH Me Me OMe ① O3 ②H2O/[Zn] O Me C H
Me
Me
O
Me NaBH4 O OM C OH
五、Diels-Alder反应在有机合成中应用 反应在有机合成中应用
共轭二烯与亲双烯试剂( 共轭二烯与亲双烯试剂(烯、炔)等进行环加成，生成环已烯衍生物 等进行环加成， 的反应，称为Diels Alder反应 它是六电子参与的[4+2] Diels反应， [4+2]环加成协同反 的反应，称为Diels-Alder反应，它是六电子参与的[4+2]环加成协同反 即亲双烯试剂加到二烯的两端(1,4 (1,4应，即亲双烯试剂加到二烯的两端(1,4-位)上。
Recon Ph COOH Ph dis HO PhMgBr O
Ph
FGI
⑵合成： 合成：
绝对Et2O 或THF ① PhMgBr ② H3O O Ph COOH O Ph HO
PhBr Mg
H3PO4 Ph
① O3 ② H2O2
由上可知，1,6-二羰基化合物的合成， 由上可知，1,6-二羰基化合物的合成，涉及到环己烯及其衍生物的 合成问题，于是就应用到有名的伯奇还原反应和Diels Alder反应 Diels合成问题，于是就应用到有名的伯奇还原反应和Diels-Alder反应
和双烯发生1,4 1、亲双烯试剂——和双烯发生1,4加成反应生成环状化合物的烯或炔 亲双烯试剂 和双烯发生1,4加成反应生成环状化合物的烯或炔 类化合物称为亲双烯试剂。 类化合物称为亲双烯试剂。在双键或叁键上连有拉电子基团
CN NO2 )的亲双烯试剂具有较强的反 ( 的亲双烯试剂具有较强的反 应活性。不饱和碳上拉电子基团越多，反应越快,(最重要的是 最重要的是α,β不饱和 应活性。不饱和碳上拉电子基团越多，反应越快 最重要的是 不饱和 羰基(吸电子 化合物， 吸电子)化合物 羰基 吸电子 化合物，如：
四、伯奇(A.J.Birch)还原反应在有机合成中的应用 伯奇 还原反应在有机合成中的应用
1、反应简述 芳香簇化合物在液氨与己醇(或异丙醇或二级丁醇)用钠(或钾、 芳香簇化合物在液氨与己醇(或异丙醇或二级丁醇)用钠(或钾、锂)还 原成非共轭的环己二烯(1,4 二环己二烯)及其衍生物的反应，称为Birch (1,4原成非共轭的环己二烯(1,4-二环己二烯)及其衍生物的反应，称为Birch 反应。 反应。
, 可以进行环加成， 则可以旋转为顺式,但 如： 可以进行环加成， 则可以旋转为顺式 但 等都不行。 等都不行。 当共轭二烯的烯键碳原子上有推电子基团存在时，其反应活性增加， 当共轭二烯的烯键碳原子上有推电子基团存在时，其反应活性增加， 如甲基或甲氧基等取代的丁二烯反应活性大于丁二烯的反应活性。 如甲基或甲氧基等取代的丁二烯反应活性大于丁二烯的反应活性。 3、Diels-Alder反应一般不须催化剂，但是室温或低温条件下难以顺 反应一般不须催化剂 、 反应一般不须催化剂， 利行时，可加催化剂，一般用Lewis酸，AlCl3 ,BF3 ,SnCl4 ,TiCl4等 利行时，可加催化剂，一般用 酸