合成子与极性转换

合成子
不饱和吸电子基团影响α-碳上碳氢键的活化
a合成子，产物无官能团。
合成子的加合——a合成子与d合成子的反应
烷基a + 烷基d：
CH3Li
+ (CH3)3SBr
(a)
CH3CH3
+
(CH3)2S +
LiBr
(d)
产物为无官能团化合物。
a1 + d1：

R H OH OH
[H]
+
HCN
R
CN
H
R
NH2
(a1)
(d1)
产物为1,2-双官能团化合物。
反应机理：
因此：
CN
HO
C
-
O
是
的等价物
Example 2:二噻烷碳负离子的形成
醛（如乙醛）可以和1,3-丙二硫醇形成二噻烷。由 于硫对碳负离子具有特殊的稳定性，故邻位的碳有
酸性，用正丁基锂在低温四氢呋喃中处理，得到相
应的亲核性碳负离子。该锂化的碳负离子作为亲核 试剂，可以和卤代烃（溴化苄）、其他羰基化合物 （环己酮）以及环氧乙烷衍生物（苯基环氧乙烷） 等合成子发生亲核取代，生成的产物水解，又得回
的等价物。
合成子极性转换的具体应用
Example 1:安息香缩合反应
安息香缩合是羰基极性转换的代表，也是人们最早知道的极性转 换的例子。反应物苯甲醛中的羰基碳原子是亲电性的。首先发生 氰离子对羰基碳的亲核加成，然后质子由碳转移到氧上，形成一 个碳负离子，其中的碳发生了极性转换，是亲核性的。然后该碳 原子亲核进攻另一分子的苯甲醛的亲电性羰基碳，质子转移，氰 离子离去，得到产物安息香。
O H 3C H O
H3 C
H
(a1)
OH O
H2O
H 3C
H
O
a2 + d2：
O COOCH3
+
Br
O CO2CH3
(d2)
(1)NaOH (2)H3+O
(a2)
O CO2H O
产物为1，4-双官能团化合物， a1 + d3 ，a3 + d1的 产物也都是1，4-双官能团化合物。
a3 + d2：
2 O
有些碎片是有效的，有些是无效的，合成子是分 子拆开后在有机合成中确实有效的碎片。
上述分子中只有下列两个碎片才是有效的：
O O
Ph
-
OCH3
和
+
O
OCH3 O
OCH3
+
H+
它们可以通过Michael加成反应合成目标物：
O Ph O
OCH3
+
O
OCH3
OCH3
EtONa
O
Ph
O O
OCH3
Br
+
2Li
THF
Li
+
LiBr
Cl
+
2Li
THF
Li
+
LiCl
请思考如何控制
二） d1合成子
（1）在C1-X0（杂原子）中，碳的电子对可
离域到杂原子上去，就形成较稳定的碳负离 子，即d1合成子。HCN（及钾盐、钠盐）以 及CH3NO2都能在水溶液中生成d1合成子。
H-C≡N
+
OH-
C≡N
又如：
R R’ C OH C2H 5 R R’ C O
+
C2H 5-
+
H+
一般说来，Et-是一个不稳定的负离子，不能直
接用于和羰基的反应，但通过格氏试剂能将它 稳定下来。
R R’
C
O
+
C2H5MgBr
H3+O
R R’
C
OH C2H 5
因此，一个稳定的合成子，可以直接起反应，
而一个不稳定的合成子，就需要用它的稳定
+CH 2COCH3（α-C原子活化）
官能团 -PMe2 -CO-CO-
a3
H2C=CHCOOR
H2+C-CH=CO-OR
-COOR,-C=C-
除了以上涉及的合成子外，还有烷基合成 子，也有供电子与受电子之分： （1）烷基d合成子：
如甲基锂分解成CH3-和Li+，前者就是烷基d合
成子，反应中起甲基化作用；
格氏试剂中得到的R-当然是烷基d合成子；
注意：它们不是d1合成子，反应中只起烷基化 作用，产物无官能团！
（2）烷基a合成子
如二甲硫醚与溴甲烷的加成物能起下列离子 化反应：
(CH3)3SBr (CH3)3S+
+
Br-
此正离子在反应中，由于甲基被活化成Me+而
起了甲基化的作用；不是a1合成子，而是烷基
三）合成子是否一定实际存在 “合成子”是一个人为的，概念化的名词，
有别于实际存在的起反应的离子、自由基或
分子。合成子可能是实际存在的，也可能是
一个实际不存在的抽象化的东西。
Example 1：
O O O
+
EtONa
O
其碎片是：
O
不稳定
-
与
O
H+
实际存在 的
Example 2：用环己烯酮合成β-乙酰基
合成子与极性转换
合成子基本理论
合成子的概念
合成子（Corey E.J.）：凡是能用已知 的，或合理的操作连接成分子的结构单元均 称为合成子。
Synthons are defined as units which can be joined to (organic) molecules by known or conceivable synthetic operations. (E.J.Corey 1967)
活性，就是d0合成子；
供电子合成子就有d0,d1,d2,d3等；
相似地，也有因极性转换使碳原子有受电子
能力而形成活性中心的，受电子合成子就有
a0,a1,a2,a3…之分。
d合成子
试剂 d0 d1 CH3SH KCN 负离子 CH3S-(杂原子硫有活性) CN-（杂原子N使C1活化）
-CH2CHO（α-C原子活化）
为何不用酸
O
H
+
HCN
NaOH
OH
CH3-CH CN
A用：
OC2H5 -C-CH3 H OC2H5 OH O
C2H5OCH=CH2
+ CH3-CH
CN
CH3-CH CN
C-CH3 H
实际合成步骤：
O H
NaOH
OH CH3-CH CN
C2H5OCH=CH2
+
OC2H5
HCN
O
CH3-CH CN
+
O
H O
O
O
(a3)
(d2)
O
产物是1，5-双官能团化合物。
6.3.3 供电子合成子
一）烷基（烃基）d合成子

碳负离子的烃基可以是烷基、烯基、炔
基。它们活性大，稳定性小，形成碳负离子
的容易程度是：
CH≡C > CH2=CH > CH3CH2 -
C-H中s成分增加
试分析之！
烃基d合成子大多通过有机金属卤化物制得， 由C-Na，C-Li通过金属交换而得C-M，反应 如下：
中起反应，给出中间体或目标分子。它是合成
子的合成等价物。
6.1.2 合成子的极性转换 Example:卤代烷的取代反应
R-X Mg 醚 RMgX RR+
+
Nu
XR-Nu MgX+ R-E 亲电反应 亲核反应
+
E
极性转换（英文：Umpolung），也称极性翻
转、极性反转、极性颠倒，指有机化学中官
a + d2：
O (CH3)3SBr + H 3C
H
O
H
+
(CH3)2S + HBr
(a)
(d2)
产物是单官能团化合物。
a1 + d2：
O
O
OH H
O
H
O
H
+
(a1)
H 3C
(d2)
分析正误！
产物为α，β-不饱和醛，是1，3-双官能团 化合物
正确解：
O O C
-
O
[OH-]
+
(d2)
环己酮
O O
CH3CO
此时的合成子是CH3CO-，但这是不存在的。合成时，必 须用它的对等物，而等价物是实际存在的。
相关概念： 合成等价物：一种能起合成子作用的试剂。合 成子通常由于其本身的不太稳定而不能直接使 用。
试剂：实际使用的代表合成子的化合物。例如
MeI是合成子Me+的试剂。它能在相应的的合成
1，3-二硫环烷：
R-HC S S
+
n-BuLi
注意！
-BuH
S R S Li+
P叶立德：
Ph3P-CH2-OCH3
+
n-BuLi
Ph3P
C
H OCH3
Ph3P= C
H OCH3
Li+
三）d2合成子
（1）如α-碳原子旁有不饱和吸电子基团，
α-碳上的碳氢键就会被活化，使α-碳成为d2
羰基，因此产物是另一个羰基化合物。
这里：
S S