药物合成反应课件 中国药科大学

氯取代和溴取代反应
芳环上取代基的电子效应和卤素的定位效应
规律遵守一般的芳烃亲电取代反应，但选择 不同的卤化剂及其用量和反应条件，可影响 单或多卤取代物以及位置异构体的比例。
当芳环上存在释电子基时，卤代反应容易进
行，常可发生多卤代反应，但选择适当的条 件，可以使反应停止在单或双卤代阶段。
试解释 之
外向exo
endo/exo=4
endo, exo, syn, anti Descriptors of the relative orientation of groups attached to non-bridgehead atoms in a bicyclo[x.y.z]alkane (x >=y > z > 0). If the group is orientated towards the highest numbered bridge (z bridge, e.g. C-7 in example below) it is given the description exo; if it is orientated away from the highest numbered bridge it is given the description endo. IUPAC
醛的α-卤取代反应
在酸或碱的催化下，醛基碳原子上和α-碳原子
上的氢原子都可以被卤素取代，还可能发生其 它缩合等副反应。 对于无α-氢原子的芳香醛，可直接得到酰卤。
烯醇和烯胺衍生物的卤化反应
目的：提高区域选择性 1、烯醇酯的卤化反应
热力学控制
动力学控制
81%
5%
由于NIS难以制备
2、烯醇硅烷醚的卤化反应
醋酸去氢 表雄酮
炔雌醇合成 的第一步
卤素外 的基团 来自溶剂
注意 区域 选择 性？
N－卤代酰胺
Nu=H2O, ROH, DMSO, DMF
选择性？？？
Dalton 反应
a－溴酮
高选择性对
向加成产物
不影响其它官能团
不饱和烃的硼氢化－卤解反应
首先将烯烃进行硼氢化，然后用卤解反应转
化成卤代烃，具立体和区域选择性的。定位 属反马氏规则。 烯烃的硼氢化常用的试剂为二硼烷(B2H6), BH3/THF和BH3/Me2S(DMS)。 炔烃的硼氢化试剂常用儿茶酚硼烷。 属顺式硼氢化加成机理，硼原子优先处于位 阻较小的位置。 若硼原子连接的碳原子为手性中心，在置换 过程中发生构型反转现象。
反之呢？
对于开链烯烃，烯键ɑ－位亚甲基一般比ɑ－ 位甲基容易卤代。
NBS/(PhCO)2O2 CH3(CH2)3 C
H C CH3 H
CH3(CH2)2
H CH C Br
C CH3 H
为了形成更稳定的自由基，有时双键可以发生移位 或重排
Ph3CCH2CH NBS/hv
CH2
Ph3CCH
CH
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱCH2Br
难
点
1、各类卤化剂的特点和应用，新型的卤化试
剂； 2、不饱和烃的硼氢化－卤解反应的立体化学 问题； 3、羰基化合物α-位的卤化，烯胺的卤化反应； 4、卤素之间的置换反应。
卤化反应
指在有机化合物分子中建立碳－卤键的反应。 目的： 1、制备具不同生理活性的含卤素有机药物，如麻 醉药氟烷、抗菌药诺氟沙星、抗肿瘤药氟尿嘧啶、 氮芥、抗精神病药氯丙嗪、抗抑郁药氟西汀、抗过 敏药扑尔敏、抗真菌药氟康唑、非甾体抗炎药双氯 灭痛等等。 2、在官能团转化中，卤化物为一类重要的中间体 3、为提高反应选择性，卤素原子可作为保护基、 阻断基等。
氟西汀
Cl CHCH2CH2N CH3 N È ½ Ç ô  ±Ä à Br
氟康唑
CH3 CH3 CHCH2CH2N CH3 N
抗过敏药扑尔敏
双氯灭痛
å ½ Ç ô ä ±Ä Ã
第一节 卤取代反应
1、不饱和烃的卤取代反应
2、芳烃的卤取代反应 3、羰基化合物的卤取代反应（烯醇和烯胺 衍生物）
碱催化：与酸催化的情况相反，α-推电子基 降低了α-氢原子的活性；why ？？？？
而吸电子基有利于α-氢质子脱去而促进反应。
故若在过量卤素存在下，反应不停留在单取代 阶段，易在同一个α-位上继续进行反应。 －卤仿反应。
异构化
反应中生成的溴化氢具有加快烯醇化的同时具 有还原作用，能消除α-溴酮中的溴原子。



三、卤置换反应


1、醇、酚的卤置换反应 2、羧酸的卤置换反应 3、其它官能团的卤置换反应
教学目的
1.了解卤化反应定义及其在合成上的应用；
2.了解卤化反应分类以及一些新的卤化试剂
的应用； 3.掌握卤取代、卤加成及卤置换反应的机理 以及反应条件。 4.熟悉各种卤化反应的选择性。
新 进 展
1.不饱和烃的硼氢化－卤解反应的立体化学；
2.羰基的α-卤取代反应：酸催化、碱催化及通
过烯胺； 3.卤素之间的置换反应 4.新型的卤化试剂
重
点
1、不饱和烃与卤素的加成反应静态极性效应；
2、不饱和烃与次卤酸(酯)、N-卤代酰胺的加
成反应； 3、芳烃的卤取代反应； 4、卤置换反应； 5、羰基的α-卤取代反应。
还有什 么方 法？？
与前页比较
芳环上有吸电子取代基时，卤取代反应一
般需用lewis酸催化，反应温度也较高。
含吸电 子基团
二溴异氰尿酸
98％
含多余π-电子的芳杂环：吡咯﹥呋喃﹥ 噻吩﹥>苯，且2位比3位活泼。
对于缺π-电子的芳杂环如吡啶，卤 取代反应相当困难，条件苛刻。
20～50℃
氟和碘取代反应

一、不饱和烃的卤取代反应
烯键上氢原子活性很小，直接卤取代或
与有机金属化合物发生氢－金属交换均 少见。常用炔烃的硼氢化-卤解反应来 制备卤代烯烃。
炔烃比较活泼，利用卤取代反应可以得
到1-卤代炔烃。
1、在碱性水溶液中和卤素直接发生亲电取代反应
Ph NaOH/Br2/H2O
C CH Ph C C Br
为什么会出现这种情况？
卤化剂的影响
Why ??? ????
E
55~56%
28~29%
Z
E Br2
62~63%
88%
21~23%
12%
3) 副反应
重排、消除及双键移位 双键上连有季碳时
重排
又是为什 么？
溶剂—亲核性溶剂
如何解 释？？？
醋酸银有什么作用？？
二、不饱和烃和次卤酸、N－卤代酰胺的反应
烯醇硅烷醚β碳原子的亲核性比相应的烯醇酯强， 其卤化反应更容易进行。 不同烯醇硅烷醚的制备和分离较为简便。 可选择不同条件得到动力学控制或热力学控制的 产物。

C
C H
O
SiMe3
C
C H
O
COOR
酮过量
醛
3、烯胺的卤化反应
稳定性高 亲核性强
????
与 烯 醇 酯 的 卤 化 相 比 较
3-羰基甾体
Py的作 用？？
酮的选择性 ketoselectivity
减少双键加成
取代，快，可逆 加成，慢，不可逆
四溴环己二烯酮
特点：亲电活性大，无需催化剂，只得到单取代产物， 反应中不生成卤化氢，适用于对酸、碱敏感的酮。 区域选择性高，取代反应主要在烷基取代较多的α位。 对αβ不饱和酮也较好，还可用于醛的α-溴代反应。
Why
羧酸衍生物的α-卤取代反应
1、酰卤、酸酐、睛、丙二酸及酯
α-氢原子活性较大，可直接用各种卤化剂进行取代反应
对于饱和脂肪酸酯的α-卤代反应，可在强
碱作用下生成活性较大的烯醇碳负离子。
羧酸的α-氢原子活性较小，一般需先转化成 酰氯或酸酐，然后在进行卤化。
也可采用羧酸的烯醇硅醚进行α-卤取代反应
注：对于烯丙位氢的卤代，不宜用x2。常用 NBS、NCS，选择性高，副作用小。 溶剂：常用四氯化碳、氯仿、苯、石油醚等 惰性溶剂，防止加成的副反应。
三环类抗过敏药赛庚啶的合成中间体
合成扑尔敏第一步反应
芳杂环的苄位也可发生卤取代反应。
三、芳烃的卤取代反应
反应机理：亲电取代
or其它 卤化剂 δ —络合物
第一章
卤化反应
Halogenation Reaction
卤化反应
一、卤取代反应


1、不饱和烃的卤取代反应 2、芳烃的卤取代反应 3、羰基化合物的卤取代反应（烯醇和烯胺衍生物） 1、不饱和烃的卤加成反应 2、不饱和烃和次卤酸（酯）、N－卤代酰胺的反应 3、不饱和烃的硼氢化－卤解反应
二、卤加成反应
用氟对芳烃直接进行取代反应，反应过于激
烈，需在氩气或氮气的稀释下，于-78℃进行 氟代芳烃常用Schiemann反应。
碘对芳烃的取代反应效果也不好。需在反应
介质中加入氧化剂或碱性缓冲物质或能和碘 化氢形成碘化物的金属氧化物以除去反应生 成的碘化氢，或采用活性强的碘化剂。
羰基化合物的卤取代反应

诺氟沙星
S S CH3
3
氮芥
N CH2CHN F3CCHBrCl CH3 CH ì û º Ò ±´ Cl CH3 CH2CH2CH2N Cl2CHCF2OCH3 CH N
ú é ²Í
³Ñ ²´ ¼ õÈ ú º û Í ±é
3
F2CHO ÷ ¶
F3C
X O
C
(CH 2)4
OCH 3
NOCH 2CH 2NH 2 CH 2CH 2NHR
温度下或在自由基引发剂存在下，与卤素、 N-卤代酰胺、次卤酸酯、硫酰卤等在非极性 惰性溶剂中发生卤取代反应。尤以N-卤代酰 胺、次卤酸酯效果较好。
烯丙位和苄位自由基的稳定性决定了卤取代
反应的难易与区域选择性。
125℃,2h
140～160℃ 6～10h
若苄位有卤素 等吸电子取代 基，自由基的 稳定性降低， 使卤取代不容 易发生，除非 提高卤素浓度、 反应稳定或改 用活性更高的 卤化剂。
X
C X
R3
X R1 C C R4 X R2 R3
R4
桥型
anti
X
C X
R3 R2
X R3 C C R4 X
R4
R1
syn
开放式
＋anti
1、立体化学
立体化学主要取决于烯烃的结构及反应中空
间障碍因素。 1）对于直链烯烃，卤素离子优先进攻能使碳 正离子更稳定的双键碳原子（连有烷基、烷 氧基、苯基的碳原子），最后得到对向加成 的外消旋混合物。 反式烯烃得到赤型dl，对称烯烃得meso-体,顺 式得苏型dl。
反应本质及选择性相同于烯烃的卤加成反应
次卤酸本身为氧化剂，不稳定，需新鲜制备。
遵循马氏规则。 而次卤酸酯作为卤化试剂，机理与次卤酸相 同，但稳定性高，可在非水溶液中反应。
N-卤代酰胺中常用的有：N-溴(氯)代乙酰胺
(NBA, NCA)；N-溴(氯)代丁二酰亚胺(NBS, NCS)。同样遵循马氏规则。
卤化剂：X2、N-卤代酰胺、HOX、t-BuOCl、Cl2O、 以及XX’等。
常用lewis酸做催化剂：
AlCl3 SbCl5 FeCl3 FeBr3 SnCl4
TiCl4 ZnCl2
也可直接用Fe, Al, P, I2等
卤化剂的活性次序： Cl2>BrCl>Br2>ICl>I2
X2 + MXn I2 + Br2 X I2Br + MXn+1 + Br
是否只有这 一种情况？
还可能有其 他产物吗？
赤式
对称烯烃
meso－
2）对于脂环烃：卤素进攻在双键平面
位阻较小的一方形成桥卤正离子，然后 卤负离子从环背面进攻有利于碳正离子 的部位，生成反-1,2-双直立键的二卤化 物。
反式，双a
2）影响因素
双键的取代基的影响
反式，对向 X=H X=OCH3 88% 63% 12% 37%
2、采用强碱、格氏试剂，将炔烃转化成炔 负离子后与卤素进行取代反应
1) KNH2-NH3(l)
C5H11 C CH C5H11 C C Cl
2) Cl2/Et2O 1) EtMgBr/Et2O 2) Br2
C5H11 C C Br
二、烯丙位和苄位的卤取代反应
烯丙位和苄位的氢原子比较活泼，可在较高
1、酮的α-卤取代反应： 机理：属于卤素亲电取代历程
卤化剂：卤素分子、N-卤代酰胺、次卤酸酯、
硫酰卤化物等 溶剂：四氯化碳、氯仿、乙醚、醋酸等
这个碱哪里来？ 酸催化机理：
碱催化机理：
注意比较二者的异同
区域选择性
酸催化：若α位具推电子取代基时，有利于烯醇 的稳定化，卤取代反应容易进行； 若α位具吸电子取代基时卤代反应受到阻滞。
氯和溴对烯烃的加成是合成上重要的卤
加成反应，其氯代或溴代产物为重要的 中间体。 为亲电加成机理： 以对向加成机理为主，同向加成的比例 可因所用卤素及烯烃上的取代基不同而 不同。 反应的立体化学、影响因素以及可能的 副反应。
R1 C R1 C R2 X X C R4 R1 C R2 R3 R2
第二节 卤加成反应

一、不饱和烃的卤加成反应
卤素的活性次序为F>Cl>Br>I
氟的活性最高，和烯烃反应剧烈，在加成的
同时伴有取代、聚合等副反应，故合成应用 价值很小。 氟代化合物一般不用卤加成的方法得到，而 常用卤取代反应，或选用含氟的原料。 碘对烯烃的加成产物不稳定，可消除碘分子 得到原来的烯烃，故是一个可逆反应。