有机合成完整版

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第二章 逆合成法
2.4 逆合成法使用实例：
例1．试设计
CH3
的合成路线
H2C
CO 2CH 3
H3C
1) 分析：
CO 2H OH
CH3
(T.M)
H2C
CO 2CH 3
CH3
H2C
CO 2H
CH3
H3C
CO 2H
OH
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CH3
CO 2Me OH
Zn
+ HCHO
CH 3CHCO 2Me
Br
⑩环醚：
O
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第二章 逆合成法
2.3 合成路线的书写
1）在每一步中只表示出反应的主要产物； 2）试剂。催化剂和反应条件写在箭头上面； 3）若不写温度和压力的数值，则表示在常温常压下进行反应； 4）使用任何无机化合物不必写出它的制法； 5）常用的有机化合物不必写出它的制法； 6）为节约时间，可把两步或几步较简单的反应合为一步，同时要 指出进行各步反应的次序。例：
其中，有12类比较重要，它们是：黏合剂、生化酶、农药、 医药、功能高分子、香料、涂料、催化剂、化妆品、表面 活性剂、感光Biblioteka Baidu料和染料。
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第一章 绪论
我国将精细化工产品分为18类：
1.医药和兽药；2.农药；3. 粘合剂；4.涂料； 5.染料和颜料；6.表面活性剂和合成洗涤剂； 7.塑料、合成纤维和橡胶用助剂；8.香料； 9.感光材料；10.试剂和高纯物；11.食品和 饲料添加剂；12.石油用化学品；13.造纸用 化学品；14.功能高分子材料；15.化妆品； 16.催化剂；17.生化酶；18.无机精细化学 品。
4）近年来，电化合成、光化合成（包括激光的应用）、辐射合 成、催化合成（包括新型络合物催化、酶催化、相转移催化）、仿生 合成等均已成为十分活跃的研究领域。电子计算机运用于有机合成程 序的设计十分引人瞩目，并已取得可喜的进展。
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第一章 绪论
有机化合物数量的发展：
1880年 1910年 1940年 1961年 目前
12,000种 150,000种 500,000种 1,750,000种 >1000万种
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第一章 绪论
成就：
1）人工合成具有生物活性的结晶牛胰岛素：1965年9月，人工 合成该化合物取得成功。这是世界上第一个合成的结晶蛋白质，具有 生物活性。历时六年九个月。
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第一章 绪论
1.2 有机合成的发展和成就
发展：1773年首次从尿中得到纯的尿素
1805年由鸦片中取得第一个生物碱——吗啡 1828年，魏勒（F. wohler）由无机物氰酸铵（NH4OCN）的热 分解制得有机物尿素，从而揭开了有机合成的帷幕。 1845年，柯尔伯（F. Kolbe）合成了醋酸。 1854年，柏赛罗（M. Berthelot）合成了油脂。
1.3开始学习有机合成之前应具备的知识
本课程的主要目的在于为有机合成设计 提出一套分析的办法。因此，同学们必须 在有机化学方面有适当的基础训练，通晓 大多数基本有机反应且能写出其反应机理。
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第二章 逆合成法
逆合成法（Retrosynthesis）: 指的是在设计合成路线时，应从产物向回推出原料。
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TM
OH
O OH
合成子 systhon
合成等效剂 转化依据
OH
+
O
Grignard与
C
O 作用
C
O
* * OH
COOC2H5 COOC2H5
偶姻反应
O
O
O
O
O
Diels-Alden
O
O
O
O
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2.1为何要使用逆合成法？
譬如你想合成下列化合物： 例1：
OMe b
O
N
Me
Ha
（1）
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第二章 逆合成法
若（1）从未有人合成过，你怎样设计出一种合成路 线呢？你不知道原料是什么，你唯一所知道的只是你所要 合成的分子——目标分子的结构，这时除了由产物回推出 原料外，没有其他可以采用的办法。
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第一章 绪论
1.1有机合成的任务
有机合成： 是利用化学方法将单质、简单的无机物或简单的有机物制备成 比复杂的有机物的过程。 有机合成工业： ①基本有机合成工业（重有机合成工业）：由石油和天然气制
得七种基本原料，乙烯、丙烯、丁烯、苯、甲苯、二甲苯和 甲烷等； ②精细有机合成工业：合成药物、染料、农药、香料等。 特点： a.产品产量较少，品种较多，质量要求很高； b.产品在合成过程中操作比较复杂、细致。
有机合成
主讲：苟绍华 副教授 2011年2月
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主要参考书
1.嵇耀武.有机合成路线设计技巧.科学出版社,1984
2.李长轩.有机合成设计.河南大学出版社,1995
3.S.Warren.Designing Organic Syntheses,1978
4.S.Warren, 丁 新 腾 译 . 有 机 合 成 － 切 断 法 探 讨 . 上 海 科 学 技 术 文 献 出 版 社,1986
5.R.K.Mackie D.M.Smith.Guidebook to Organic Synthesis,1982
6.R.O.C.Norman.Principles of Organic Synthesis,1978
2）B12的合成：在维生素B12的全合成中，其关键中间体钴别酸 有9个不对称碳原子，全合成需95步，如按理论计算，应有512个异构 体。参加B12合成工作的化学家超过百人，历时十一年，终于在1973 年获得成功。
3）现在人们已不但能合成出存在于自然界的有机物，而且还能 根据理论研究的需要和实际应用的要求，以高超的合成技巧合成出自 然界所没有的有机物。例如，高张力的棱柱烷，立方烷，以及八元环、 十元环，甚至十六元环的化合物的合成。
开链骨架的分枝 或拐弯处
团先 引入
-结构剖析的核心 环的种类、大小、连接方式
立体化学特征
官能团保护
等价基团 替代
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反向合成法基本概念
(1) 合成元 (合成子)与合成等效剂 (2) 切断、连接、重排 (3) 官能团的 转化(互变/添加/消除) (4) 反合成子 (5) 合成树
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第一章 绪论
精细化工产品的分类：1984年《精细化工年鉴》将精 细化工产品分为35类，它们是： 医药、农药、合成染料、有机颜料、涂料、粘合剂、香料、 化妆品、表面活性剂、合成洗涤剂及肥皂、印刷用油墨、 增塑剂、稳定剂、橡胶助剂、感光材料、催化剂、高分子 凝聚剂、石油添加剂、食品添加剂、兽药和饲料添加剂、 纸浆和纸化学品、金属表面处理剂、塑料助剂、汽车用化 学品、芳香消臭剂、工业杀菌防霉剂、脂肪酸、稀土金属 化合物、精细陶瓷、健康食品、有机电子材料、功能高分 子、生命体化学品和生化酶。
格编号以资鉴别。
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第二章 逆合成法
2.2 原料的选择
原则：1）易得；2）价廉
下列各类化合物是比较容易购买到的（参见《化工产品手册》 ）
①烷烃 ：C1-10、C12、C14、C16、C18、C20
②烯烃 ：C2-10直链；C6、C8、C12的环状烯烃
CH 3CHBrCO 2H
CH3
H3C
CN
OH
H3C H3C
+ O
HCN
路 线 (b)
CH 3CH 2CO 2H 路 线 (a)
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2）合成：
第二章 逆合成法
H3C H3C
O+
稀硫酸
NaCN
H3C
CH3 CN
OH
CH 3OH H2SO4 H2C
CH3
+
CO 2CH 3
T.M
NH 4HSO 4
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目标分子的结构剖析(Targic molecular)
考 察
TM 的 结 构 特 性
分子大小-判明是否有对称性,减少反应步骤
官能团分析
种类和性质
敏感基团后引入
形成方法和引入
的先后次序
若敏
感基
骨架的构造
③炔烃 ：C2
④卤代烃：C1-4 Cl、C1-10 Br、C1-3 I
⑤醇： 直链C1-12、C14、C16、C18；支链C3-5、C7、C8；环状C5-7、C12
⑥胺：
C1-5、C8、C12
⑦醛 ： C1-8、C10
⑧酮 ： C3-8 链状；C5、C6、C12 环状
⑨羧酸及其衍生物 ：C1-8、C10、C12、C14、C16、C18
H3C
CN
CH 2
可以写为：
NaOH H2O
H3C
CN
CH 2
H3C
COONa
CH 2
H3O+ H3C
COOH
(1) OH,- ; (2) H3O+
H3C
COOH
7) 如得到几种异构体，应写出把它们分离出来的步骤，合成几种异 构体的反应尽可能不要使用。
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7.W.Carruthers.Some Modern Methods of Organic Sythesis,1986
8.R.K.麦凯 D.M.史密斯等 陈韶等译.有机合成指南.科学出版社,1988
9.陈慧宗 孔淑青.有机合成原理及路线设计.兵器工业出版社,1998
10.巨勇，席婵娟，赵国辉.有机合成化学与路线设计.清华大学出版社， 2007
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第二章 逆合成法
逆合成法中使用的术语：
1）切断：一种分析法。这种方法就是将分子的一个键切断使分 子转变成为一种可能的原料。这是一个化学反应的逆过程，用符号和 一条曲线穿过被切断的键来加以表示。
2）FGI：即官能团互换（Functional Group Interconversion）. 把一个官能团换写成另一个官能团，以使切断成为可能的一种方法。 这又是一个化学反应的逆过程。用上写有FGI的符号来表示。
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（1）合成元 (合成子systhon)
➢合成子是有机合成反应中的基本单位,是
反合成分析中转化所得的结构单元
类型:
具有亲电性或能接受电子 具有亲核性或能给电子 自由基 中性分子
➢合成等效剂:与合成子相对应的 具有等同功效的稳定化合物
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CHO ph 3P
H2C
CO2Et
OMe
Et O 2C
(2)
(3)
(4)
OMe EtO O
H3C (5)
CO 2Et O
1.还原 2.MeCuLi 得 自 MeI
OMe
1.R2NH 2.
H2C
CONH 2
(8) H
O
Me
(7)
O
N
H
OMe (6) O
OMe
Me (9)
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11.徐家业. 高等有机合成[M]. 北京: 化学工业出版社,2005
12.樊能廷. 有机合成事[M].北京：北京理工大学出版社，1992
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常用文献查找网站
• 1. www.orgsyn.org. • 2. www.espacenet.net. • 3. http://pubs.acs.org/ • 4. http://www3.interscience.wiley.com/ • 5. http://www.rsc.org/ • 6. http://www.sciencedirect.com/ • 7. SCI finder
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(2)切断(dis)、连接(con)、重排(rearr)
disconnection
connection rearrangement
CN dis
CN
+
CHO con CHO
O NH
OH N
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3）试剂：一种化合物，它能在所计划的合成中起反应，以便给 出中间体或目标分子。它是合成子的合成等价物。
4）合成等价物：一种能起合成子作用的试剂。合成子常由于其 本身太不稳定而不能直接使用。
5）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（有些人对于一个合成等价物也用合成子这个名词）。
6）目标分子：打算加以合成的分子。通常写上TM字样并附以框