第七章官能团的引入、转换与保护

巯基的保护
氨基的保护 末端炔C－H的保护
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第一节 官能团的引入
根据引入的官能团所起的作用分为： 一、导向基团 二、反应基团
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一、导向基团
在有机合成中，为了让某一结构单元 引入到分子的特定位置上，常常在反应前 引入某种控制基团来促使选择性反应的进 行，待反应结束后再将它除去。分为：
1. 活化/钝化导向基团 2. 堵塞基团 3. 保护基团
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1. 活化导向基团
有些分子上有两个以上能起反应的部位， 为了把反应基导向指定的部位上进行，可 用引入活化基团的方法解决。 有些官能团反应活性较弱，可在适当位置 引入活化基团，增大其反应活性。
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O Ph
O
+ Br
O
Ph
Ph
9
O
CO2Et + Br
Ph
O
CO2Et Ph
10
O 2N
Cl H 2N
O
H3C H2C=CH－CH2
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3. 保护基团
(CH3CO)2O
H2NCH2CH2CHO
CH3CONHCH2CH2CHO
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第二节
官能团的选择性转换
有些官能团不易引入到烃类分子骨架上， 可考虑在不影响分子骨架的前提下进行
官能团的选择性转换
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有机合成路线既然是具有逻辑性的，可预先设 计，那么经过设计的合成反应除了要有较高的 产率外，也要具有选择性。
NH2
(CH3CO)2O
NHCOCH3
98%H2SO4
NHCOCH3
NHCOCH3
H2SO4-HNO3
NO2 SO3H
SO3H NH2 NO2
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H3C
O
H3C
H2C=CH－CH2 PhCHO,EtO－/EtOH
O
O
H3C CH－PH
Br－CH2CH=CH2,EtO－
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O
H3C H2C=CH－CH2 H2O, －PhCHO CH－PH
NH H2S O4
OCH3
O 2N
Cl
O2N
Cl
SO3Na NH
OCH3
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CH3O-PhNH2
O 2N
SO3Na
磺基水解
O 2N
NH
OCH3
硝基还原
H 2N
NH
OCH3
安安蓝B色基
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钝化导向基团
NH2
Br2
起钝化官能团的作用，使反应停留在某一阶段。
NH2
NHCOCH3
(CH3CO)2O
NHCOCH3
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氢化铝锂
还原性很强，可用于醛酮、羧酸及 其衍生物、环氧乙烷、硝基化合物和氰 基化合物的还原，但一般不与孤立碳碳 双键、三键发生还原反应。
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氢化铝锂可与水、醇（含质子溶剂）作用， 所以反应必须在无水醚或烃溶剂等非质子溶 剂中进行。
LiAlH4 + 3 MeOH LiAlH(OMe)3 + 3 H2
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官能团
－CHO －CO－ －CH－CH2 －COOR
O
还原产物
PhCH=CHNO2
H2 , (Ph3P)3RhCl , PhH
PhCH2CH2NO2
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特别是那些次序较为靠近的基团，或者随 着反应条件的改变、官能团不同位置、或 受其它基团的影响上述活性次序可能会发 生改变。
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2.负氢转移试剂
铝氢试剂——LiAlH4、LiAlH(OR)3、二 异丁基铝锂（DIBAL） 硼氢试剂——NaBH4、KBH4、 NaBH3CN、NaBHR3
H2O
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Br2
NH
合成：
O= NH O= + Cl
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NH2
NH
2. 堵塞基团
它的引入可以使反应物分子中某一可能 优先反应的活性部位被封闭，在目标部 位顺利引入所需要的基团，等目的达到 后，再除去堵塞基团。
常用堵塞基团：―SO3H、―COOH、 ―C(CH3)3
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NH2
NH2 NO2
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LiAlH4 Et2O H (90%) OH
+
H OH (10%)
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一、 官能团的选择性还原
1.催化氢化
大部分不饱和官能团，如烯基、炔基、羰 基、羧基、酯基、氰基、硝基和芳基，在 适当催化剂的作用下，都可以发生加氢反 应。
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不同催化剂显示出不同的催化选择性。 在催化氢化反应中，不同官能团的反应 活性有很大差异。
选择性好的反应以产生唯一的目标物为最佳结 果，避免进行化合物分离的困扰。
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选择性反应
对减少反应步骤、提高产物收率具有重 要意义 是具有原子经济性合成的新手段 是有机合成的重要策略
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在有机合成中，反应的选择性一般包括：
化学选择性 区域选择性 立体选择性
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化学选择性：在不利用保护基或活化
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不同类型有机物催化氢化反应的活性次序
反应物
RCOCl 高 RNO2 R-C≡CR' RCHO R-CH=CH-R' RCOR' ArCH2X
氢化产物
RCHO RNH2 R-CH=CHR' RCH2OH
反应物
RCN 萘 RCO2R' RCONHR' 苯 RCOOH
氢化产物
RCH2NH2 四氢萘 RCH2OH RCH2NH R' 环己烷 RCH2OH
第七章
官能团的引入、转换和保护
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• 官能团的引入 • 官能团的选择性转换
• 保护基团在有机合成中的应用
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饱和碳原子上官能团的引入 烯键碳原子上官能团的引入
炔键碳原子上官能团的引入 芳环碳原子上官能团的引入
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官能团的选择性还原 官能团的选择性氧化
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醇、酚羟基的保护
羰基的保护 羧基的保护
O=
区域选择性：某一试剂只和分子上某
一特定位置上的官能团起反应，而对其它 位置上相同的官能团不发生作用。
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例如甲苯的硝化反应，使用不同的溶剂， 可以改变产物异构体的比例。
CH3
NO2+
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Br Br
CN-
CN Br
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立体选择性：立体异构体的形成或分
解过程中，某一构型的异构体优先生成或 分解。
基条件下，反应试剂对同一化合物不同官 能团的选择性反应。
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O
O
OC2H5
OH
NaBH4
O OC2H5
硼氢化钠只对酮基其作用，而不作用于酯 基；而还原性较强的LiAlH4对酮基和酯基 均进行还原。
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NO2
Rh , H2
NH2
CH=CH2
CH=CH2
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-CH=CHC-
O=
Pt , H2
-CH2CH2C27
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R低 CH2CH2R' RCH(OH)R' ArCH3
当分子内含有两个或两个以上官能团时， 一般反应活性大的被选择性还原。
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－CH=CH－C－
H2－PtO2 , CH3CO2C2H5 控制H2量，25℃， 3atm
－CH2－CH2－C－
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O=
O=
上述官能团的选择性还原反应活性次序 并不是一成不变的。