13有机合成基础

13 有机合成基础内容提要讲述了有机合成中的几个概念，如逆向合成份析、合成子、合成树，把握有机合成中的大体思路和策略，学会对多官能团目标化合物的逆向合成份析及其合成技术。

有机化学的进展慢慢形成了三个相互联系和依存的领域。

一是具有生理活性天然产物的分离、鉴定、结构测定及其应用研究；二是以研究反映机理为重点的物理有机化学；第三确实是有机合成。

有机合成是一个富有制造性的领域，不仅能合成那些自然界供给不足的有效化合物，而且能合成自然界不存在的、新的成心义的化合物。

有机合成的基点是各类各类的合成反映和组合这些合成反映来合成目标化合物的合成设计和策略。

近十来年是有机合成的一个新高涨时期。

这一个时期的特点是：1)1)合成反映的选择性，包括化学选择性、区域选择性和立体选择性；2)2)设计并发觉了许多高度选择性的合成反映，尤其是立体选择中的对映选择反映，取得了十年前所无法预料的结果，而且这方面仍在进展；3)3)有机合成设计方式的进步，使此刻的合成线路加倍合理、加倍巧妙。

有机合成既是艺术、又更是科学。

运算机辅助有机合成设计也已开始尝试。

如此一些合成上的进展，使有机化学适应各类复杂分子深切研究的需求，尤其是能更好地参与到与生命进程有关的各类复杂分子研究工作中去。

有机合成是一件超级有趣、超级艰巨的工作，它需要有正确的合成线路和熟练的实验技术。

在合成有机化合物时，所利用的反映都是一些基础反映，只要设计合理，巧妙构建分子骨架，正确引入官能团，适当解决分子的立体化学，有机合成绩迎刃而解了。

逆向合成份析考虑一个特定目标分子(Target Molecule)的合成，第一步是对整个分子的结构特点和已知的理化性质进行搜集、考察，如此能够简化合成的问题和幸免没必要要的弯路；第二步是以上述分析为基础，一步一步倒推出合成此目标化合物的各类线路和可能的起始原料，成立合成树，这也称为逆向合成(Retrosynthesis)；第三步是在上述两步的基础上从合成方向进行检查，增加试剂和反映条件，对合成树进行剪裁、取舍，选择最好的线路进行合成。

合成子原料逆向合成份析(Retrosynthetic Analysis)，也称反合成份析，是有机合成的逆向思维法，为有机合成提供简捷合理的合成线路。

逆向合成份析经常使用官能团彼此转化(Function Group Interconversion)和切断(Disconnection)方式。

逆向合成份析中经常使用的几个术语或符号如下：目标分子：欲待合成的分子，常以TM表示。

官能团彼此转换(FGI)：借助于取代、加成、消去、氧化或还原等反映，和分析中所用的逆推法操作，将一种官能团转换成另一种官能团的进程。

切断：将分子中的一个键切断(用切断符号“┆”穿过被切断的键表示），使分子转变成一种以上的可能的原料。

：逆向合成份析中切断或FGI进程的符号。

合成子(synthon)：通过切断而产生的一种概念性的分子碎片，一样为正离子或负离子，也可能是相应反映中的一个中间体。

试剂(Reagent)：实际利用的代表合成子的化合物。

例如CH3CH2MgBr是合成子CH3CH2－的试剂。

下面介绍几种逆向合成份析策略。

切断的选择方式关于一个有机分子，专门是较为复杂的有机分子，可切断的键不只一个，因此切断的技术很重要。

在逆向合成份析中，将分子切断成简单易患的原料为佳。

为此，可采纳以下叁种方式：（1）在接近分子的中央处进行切断，使其断裂成合理的两部份，这两部份一样为比较易患的原料或较易合成的中间产物，而不是从端部切断一或二个碳原子。

例如：O+试剂为BrMg试剂为O合成：CH3CH CH2NBSBrCH2CH CH2MgBrMgCH2CH CH2CH23OCuI 2CH2CHCH2CH2CH2COCH3（2）在支化点处进行切断。

如此更有可能切断为直链碎片，而这些直链碎片更有可能是易患的化合物。

例如：O+BrMg合成：CH 3CH 2CH 2CH 2Br CH 3CH 2CH 2CH 2MgBrCH 3CCH 32CH 3CCH 2CH 2CH 2CH 3OOHCH 31)一个环和一条链之间的连接处常常是个支化点，一般是切断处。

例如：O +BrMg合成：CH 3CH CH 2NBSMgBrMgCH 2CH CH 2, CuIH 2OOOCH 2CH CH 21)2)（3）利用目标分子的对称性进行切断，使之切断为简单易患的原料。

例如，对称炔烃可用此法切断。

Br+NaC CNa合成：HCNaNH 2NaCCNaCH 3CH 2CH 2CH 2BrCH 3CH 2CH 2CH 2C CCH 2CH 2CH 2CH 3具有对称性的醇也可用此法切断。

例如：CH 3CO 2Et +MgBrMgBr+O合成：CH 3CHCH 3Br Mg,Et 2O OCH 3CHCH 2CH 2OH CH 3PBr 3CH 3CHCH 2CH 2Br CH 3Mg,Et 2O32CH 3CHCH 2CH 2CCH 2CH 2CHCH 3CH 3CH 3OHCH 31)1)2)环状对称醚可切断为对称二醇，对称二醇可切断为对称酯。

例如：PhMgBrEtO 2CCO 2Et +合成：Br2 FeBr3BrMgMgBrEtO2CCH2CH2CO2EtH2OHPhPhPhPhOH HOPhPhPhPh O1)芳环上取代基切断顺序要合成多取代芳环化合物，必需考虑各取代基的定位作用、立体效应及对芳环的电子效应。

在逆向合成份析时，要注意以下几点：1法切断是错误的，而按a法是正确的。

其合成方式为：CH3CHCH3Br AlCl3CH(CH3)2CH3COClAlClCH(CH3)2COCH3+2、在定位规那么许可下，最先切断最具吸电子性基团(即那个基团最后引入)。

因为吸电子基团钝化芳环，无益于亲电取代反映。

例如：23O23OCH3Cl+合成：CH3OH(CH3)3CCl HNO3CH3OCH3CH3OCH3NO2C(CH3)3O2NC(CH3)3333、在合成中进行一些官能团的转化，可能会改变基团的定位效应，因此另一个取代基应在FGI前或以后导入。

官能团转化前官能团转化后邻、对位定位基－CH3间位定位基－CO2H邻、对位定位基－CH3间位定位基－CCl3/－CF3间位定位基－NO2邻、对位定位基－NH2邻、对位定位基－NH2间位定位基－NH3＋HSO4－例如：CH 3对氯苯甲酸中 －Cl 与 －CO 2H 为对位关系，而－CH 3是邻对位定位基，－CO 2H 是间位定位基，因此，甲苯先氯化取得对氯甲苯，后氧化对氯甲苯取得对氯苯甲酸。

合成：CH 3Cl 2FeCl 3KMnO 4,HCH 3ClCO 2HCl2CO 2HCH 3间硝基苯甲酸中－NO 2 与 －CO 2H 为间位关系，故甲苯先氧化，后硝化。

合成：CH 3KMnO 4,HCO 2H HNO 3H 2SO 4CO 2HNO 24、许多基团，专门是一样方式难导入的基团(如－CN ，－F ，－I 等)可通过重氮盐导入。

例如：CO HCNCl NH 2FGI目标分子2-位 －Cl 与4-位苯基(邻对位定位基)为间位关系，与 －COOH （间位定位基）为邻位关系。

因此，需要在－Cl 导入之前引入4-位苯基，－COOH 由比苯环定位能力更强的邻对位定位基替代，那么可将－Cl 导入正确位置上。

假设 －NH 2代替－COOH ，待－Cl 导入后，－NH 2重氮化后导入 －CN ，后者水解为 －COOH ，如此可顺利合成目标化合物。

NH 2Cl3NaNO 2,HCl CNClCO 2HClH 3O1)5、有些合成中，可在芳环上引入 －NO 2(或－NH 2)，在 －NO 2(或－NH 2)定位作用下或占据某一名置后，导入其它基团，然后通过重氮盐将－NO 2(或－NH 2)除去。

例如：OH H 2NCO 2HOH O 2NCO 2H O 22H H 2OHCO 2HH 2N2HO 2OH CO 2H目标化合物不可能由水杨酸硝化还原取得，但通过一个 －NH 2的定位作用，然后通过重氮化反映将此氨基除去可取得目标化合物。

OH CO 2HHNO 3OH 2HO 2NFe,HCl (CH CO)OCH 3CONHOHCO 2HOH O 2N CO 2HH 2NNaNO 2,HCl EtOH,△OHO 2NCO 2HOH O 2N2HFe,HCl68%68%1)2)2)1)6、找出难导入的取代基(如 －OH ，－OR 等)，不切断这些基团，而是利用含有这些基的起始原料。

例如：OHOCH 3OH CO 2HNH 2CO 2HO OO 苯酚苯甲醚水杨酸邻氨基苯甲酸苯酐3邻,间,对甲苯酚联苯邻,间,对苯二酚切断实例R'MgX ( )R'Li +R''X (R''OTs)R'CH CHCH R'CH CHCH 2X +R''MgX ( )R''LiR'2R'2C O Ph 3P CHR''+R'CH CHR''R'X R''X NaC CNa++CH RX +NaCCHCH2OHCH CNa OC +R RHC 2CHR OHCHCNa +H 2COCHRC R''R'OHR'''MgX +R'COR''OH R'MgX R''CO 2Et+2CHR''OHR'MgX +H 2O2CR''OR'XCH 3CR''O+2CH 2CR''OR'2CuLi +CH 2CHCR''OO R'2Cd+R''COCl2CCH 3ORXCH 3CCH 2CO 2Et+OR'CCH 2O R'CCH 3OOH +O CR''2R'CCH 2CH 2CR''O OR'CCH 3O+CH 2CHCR''OR'CH CHCR''O2CR''O OH CH 3CR''O R'CHO +2CO 2H RX CH 2(CO 2Et)2+2HRXR'R''2EtR'CR''OEtO 2CCH 2CO 2Et+以上介绍了一些逆向合成份析方式，但一样有机化合物的合成要复杂得多。