当前位置：文档之家 › 第四章导向基与合成的导向

第四章导向基与合成的导向

  • 格式：ppt
  • 大小：1.56 MB
  • 文档页数：39

下载文档原格式

  / 39

合集下载

7第四章碳负离子型延伸碳链反应2

7第四章碳负离子型延伸碳链反应2
(1) 与环氧乙烷的加成
酯的分子内醇解
γ-羟基酯
γ-内酯
24
25
26
4.3 酰基化反应
27
4.4 缩合反应
28
29
4.4.1 Knoevenagel反应
2.反应通式：
30
3.反应机理：(p103-104)
4.影响因素：反应的产率与羰基化合物的反应活性、位 阻、催化剂的种类及其它反应条件有关。
41
4.4.4 Dickmann缩合
分子内的Claisen酯缩合－Dickmann缩合
Dickmann（迪克曼）缩合反应主要用于制备 五元和六元环状β－酮酸酯。
42
4.4.5 Thorp反应
Thorpe反应与Dickmann缩合相似：
β－羰基腈
Dickmann（迪克曼）缩合反应主要用于制备五元和 六元环状β－酮酸酯。 但Thorpe缩合反应，只要改变反应条件，从二腈化 合物就能合成较满意的大环。在苯溶液中加入碱以及大 量的乙醚，反应在很稀的溶液中进行，产率可以提高到 95％（七元环）、 88％（八元环）、 60～80％（十四 元或更多元环）. 43
1.自身缩合：碳链增加一倍
2.混合缩反应
醛、酮与没有α-氢的酯（甲酸酯、苯甲酸酯或 草酸酯）发生的缩合反应，制备β-酮或β-二酮的 重要方法。
脱羰基
(有机化合物致活策略)
导向基
在有机合成路线的设计中,经常需要用到导向基来引 导原子或原子团进入到某些特定的位置,然后再将导 向基除去,得到合成产物。
膦酸酯α-碳的去质子化， 生成碳负离子
氧负离子进攻磷原子， 生成氧杂的四元环中间体
62
63
56学时的课件，未完待续
64

可转化导向基导向的碳氢键官能团化反应

可转化导向基导向的碳氢键官能团化反应

可转化导向基导向的碳氢键官能团化反应下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢!本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!可转化导向基导向的碳氢键官能团化反应导向基导向的碳氢键官能团化反应是有机合成领域中一种重要的反应方式。

有机合成控制方法和策略

有机合成控制方法和策略

OH
OH
Br2, CCl4
Br
选择性合成反应旳利用
• 立体选择性与专一性 (stereoselectivity and stereospecificity) ---烯键旳立体选择性反应 ---炔键旳立体选择性加成 --- Diels-Alder反应旳立体选择性 ---[2+2]环加成反应旳立体选择性
一种合理旳合成路线，一方面要看合成旳产 率高下，另一方面还要看工艺旳稳定性，合 成条件是否易控或工业上是否可行，以及后 处理是否以便。另外，安全性和环境保护等问题 也必须加以考虑。
计算机辅助有机合成设计
PASCOP程序(1978), EROS程序(1978), MASSO程序(1978), SST程序(1984), QED程序(1986), LHASA程序(1989), USTC程序(90)
R
RLi/CuI
O
O
a, b-不饱和酮旳双键也能够选择性地还原。
5 %Pd-C, 1% Na2CO3 O
O
H2
96 %
O
O
NaS2O4, H2O/PhH
R4NCl/NaHCO3
环氧化合物旳区域选择性开环
CH3ONa/CH3OH O
OH OCH3
O CH3OH/H+
OCH3 OH
芳环旳区域选择性亲电取代
2) NH4Cl, H2O Ph
O
OH RCO3H KF, NaHCO3
O
SiMe2Ph
1) HBF4,OEt2
2) MCPBA Ph
Configuration retained
OH
重排反应旳利用
利用重排反应能合成其他反应难以合成 旳构造单元。常见旳重排反应有：

第四章导向基与合成的导向

第四章导向基与合成的导向

CO 2H
Br + H3C CO2H
Br FGI
OH FGI
D_Adis
C O 2Et
+
C O 2Et
CO2Et CO2Et
合成：
C O 2Et
+
C O 2Et
LiAIH4
OH PBr3
Br
H2C(COOEt)2 NaOEt
①稀NaOH ②H+, △
CO2Et CO2Et
C O 2H + 2 HOEt + CO2
CH2(COOEt)2/ C5H6N (Knoevenagel)
CO2H
经验之四
以上两种单环化合物的合成中，片呐醇的制备及其酸性条件下 的脱水、亲核重排为片呐酮等，在有机合成中用途广泛。
例5 设计1，7- 二甲基-△1，9，7，8-六氢萘-2-酮的合成路线。 分析：
O
1,5 -dis
+
O
O
需活化导向
(1) 有利于合成的需要； (2) 便于引入； (3) 便于去掉。 招之即来，挥之即去。
三、导向基的选择与作用
有机合成中常用的导向方法有三种： 活化导向、钝化导向、封闭特定位置导向。
§4-1 活化导向——导向的主要手段
由于分子中引入导向基，分子的反应得到了活化，更有利 于反应进行；同时又起到了导向的作用，所以活化导向常是 导向的主要手段。
假设： ①C1处原是C=O。
②C2 之间C3有一个双健。
O
Ph
Ph
回忆几种除去它的方法。
OO C
+H
O
Br O
+
需活化导向
Br
合成：
CH3COCH2COOEt +

导向基与合成的导向

导向基与合成的导向

O O
O
O
+
2
O
活化导向
合成：
2
O
?
O
O COOEt NaOEt
EtO2C
O O
O ?
CH3CO3H
O O
经验之八
遇到环状或开链的环氧结构，可拆开为烯健。
例7：设计2-甲基-6-烯丙基环己酮的合成路线。 分析：
O
1,4-dis
O
+
Br
这样的拆开是合理的，但再合起来时，有可能生成α和α’两处被 取代的混合产物,为了得到唯一产物,就需要活化导向.
O
+
O C OEt
HO -
O O
三乙
OEt
合成：
O O
NaOEt Br Ph
O O OEt Ph
O Ph
OEt
经验之一
当在有机合成中需要丙酮作原料时，为导向并活化，可改用乙酰 乙酸乙酯。
例2：设计β-[4-环己烯]基丙酸的合成路线。
分析：
CO 2H
Br
FGI
+
H3C CO 2H
Br
FGI
CO 2Et
O
经验之五 C=O基化合物的α-氢也可以用酯基活化导向。
经验之六
Michael加成反应，是合成六员环及其衍生物的重要手 段。
经验之七
无论在合成开链或环状化合物中，羟醛型缩合反应都有 着重要的用途，也是合成环状化合物的重要手段。
例6：设计3，5，5-三甲基-2，3-环氧环己酮的合成路线。 分析：
O
环氧羰基化合物，1，2-环氧结构有哪些 O 合成方法呢？
OH
合成：
+

有机合成化学

有机合成化学

1.2.5 先想象适合于应用的分子结构，再合成所需的分子
为了某种用途，化学家可以想象一种分子结构，然后设计 合成路线，精心合成此化合物以达到所定的用途目标。这种例 子还是不少的。
如可以想象有一类化合物的结构里，有一金属原子夹在两 个环烯之间。环烯有活泼电子可供金属原子用，形成配合。这 种金属原子又是多价的。环烯的配合造成金属价数的多变。又 由于价数的多变，使其具有引起其他化合物发生氧化或还原反 应的能力。因此，这种结构的化合物是一类很好的催化剂，我 们熟悉的二茂铁就是常用的一种催化剂。此类金属有机催化剂 品种繁多，应用很广。
因此，有机合成已经成为当代化学研究的主流之一。利用 有机合成可以制造天然化合物，可以确切地确定天然物的结构， 可以辅助生物学的研究以解开自然界的奥秘。利用有机合成更 可以制造非天然的，但预期会有特殊性能的新化合物。
返回
事实上，有机合成就是应用基本且易得的原料与试剂， 加上人类的智慧与技术来创造更复杂、更奇特的化合物。可 以这样说：“有机合成是‘无中生有’”。正如1965年诺 贝尔奖获得者，也是有机合成的先师Woodward教授所说： “在有机合成中充满着兴奋、冒险、挑战和艺术”。再进一 步看，逻辑性的归纳和演绎在有机合成中，特别是在路线设 计中，显得非常重要，甚至可以运用计算机程序来辅助合成 路线的设计。
精细有机合成工业的任务是：以基本有机合成工业中得 到的一、二级有机产品为原料，合成一些结构比较复杂，质量 要求很高(即较精细)的化合物。其制备过程的操作条件要求 严格，步骤较多，一次生产的量比较少但品种比较多。精细有 机合成主要用在合成药物、农药、染料、香料等。这种合成的 首要任务常常是合成路线的设计。
路线设计不同于数学运算，数学运算有固定的答案。但任 何一条合成路线，只要能合成出所要的化合物，应该说都是合 理的。当然，在合理的路线之间，却是有差别的。

10：第三节 导向基和保护基的应用(一)

3
一、活化导向
【例3-2】设计
COOH
的合成路线
Br
分析：
COOH
+
CH3COOH
但是若按照上述逆向切断的方法所得的乙酸中的α H不够活泼。所以采用丙二酸二乙酯（或丙二酸）为原料 代替乙酸增加其活性。则合成路线为：
COOEt
Br
COOEt OH COOEt
+
H 2C COOEt
H 3O
+
- CO2 △
COCH 3 H 2C COOEt
BrBr
O
OH H-OH
-CO2 △
O
Ph-CHO OH
COOEt O
Ph [H]
OH
O
Ph
Zn-Hg H-Cl Ph
9
一、活化导向
当然，还可以有想法2和想法3，但都没有想法1合适：
Ph Ph Ph
O
想法 2
想Байду номын сангаас 3
10
6
一、活化导向
则合成路线为：
7
一、活化导向
【例3-5】设计1-环戊基-3-苯基丙烷的合成路线
分析：目标化合物的分子中没有官能团，好像无从下手， 但是可以自己加入官能团。作为它的前身，以帮助拆开。
想法1 ：
O
O
Ph
Ph
+
OHC
Br + Br
O
8
一、活化导向
推导到这里可以看出，如果不把丙酮羰基两边的α -H 活性区分开来，则羰基的两边都可能接上1，4-丁基二溴的 骨架。所以拟采用乙酰乙酸乙酯来代替丙酮。则合成路线 为：
则合成路线为：
导向基：在有机合成的过程中，为了使新进入的原子或基团进入原 分子的某一定位置而预先引入的原子或基团，称为导向基。

第四章导向基


4.1 活化是导向的主要手段
OO
C2H5ONa
OC2H5
OO KOH,
OC2H5
Ph
OO
Ph Br
_ OC2H5 Na
O OO
OK H+ Ph
Ph
4.1 活化是导向的主要手段
CO2H
的合成：
CO2H
Br + CH3CO2H
但是乙酸的α-H不够活泼，为使烷基化在α-碳上发 生，需经引入乙酯基（导向基）使α-H活化，于是用丙 二酸二乙酯为原料。任务完成后将酯基水解成羧基， 再利用两个羧基连在同一碳上受热容易失去CO2的特征 将导向基去掉：
4.3 利用封闭特定位置进行导向
OH
OH
合 成
CO2+ KHCO3
57~60% OH
Br2+ HOAc
57~63% OH
CO2H
OH Br
OH Br
90~92%
OH
OH
CO2H
本法的巧妙之处在于无论羧基的引入和脱去都利用了间一苯二 酚的结构特点，原来两个互居间位的羟基是有利于在环上引入羧基， 而在脱羧-反应中，羧基的邻对位的两个羟基则有利于它的脱去。
1）氨基是很强的邻，对位定位基，进
NH2
行取代反应时容易生成多元取代物。
NH2
NH2
Br
Br
+ 3 Br2
Br
+ 3 HBr
Br
4．2 钝化也能导向
如果要在苯胺的苯环上只要取代一个溴原子，则必 须将氨基的活性降低，这可以通过乙酰化反应来达到：
O CH3 C NH
当乙酰苯胺进行溴化时 ，主要产物是对位溴代乙酰 苯胺。
NH2

4第四章 导向基与保护基

•凡需要环已烯或其衍生物作原料时，可拆开为“双烯合成的原料”及其衍生物。

•凡拆开原料需用乙酸时，为了导向并活化，应改为丙二酸或其酯。

分析过程合成路线
：
分析
—6—烯丙基环已酮的合成路线设计1—环戊基—3—苯基丙烷的合成路线
分子中没有官能团，好像无从下手，但是可以加入官能团。

作为它的前
身，以帮助拆开。

选择什么样的官能团？加在什么位置上?这是个关键
而困难的问题。

必须通过多种分析和比较，才可以做出决择。

TM
合成：
3.合成路线：
5：邻－
氯甲苯的合
4题解
来保护CSi(CH)
- NHCR
- N H C H
P h
2
氨基甲酸酯
乙酰基也可以
6、羧基的保护对酸稳定的羰基保护剂：
NC CN丙二腈
常用保护基及其作用一览表合成路线
合成路线
2. 4.
5.
5.。

13：第三节 导向基和保护基的应用(四)


10
五、碳-碳不饱和键的保护
C8H17
C8H17
【例3-24】使用
HO
为原料合成

分析：在把-OH氧化成羰基的过程中原料里的碳-碳 双键也同样会被氧化成环氧官能团。所以要保护碳-碳双 键防止被氧化。 则合成路线为：
C8H17 Br2 C8H17 Na2Cr2O7
HO C8H17
HO
Br
Br C8H17
7
四、羧基的保护
8
四、羧基的保护
9
五、碳-碳不饱和键的保护
烯烃易被氧化、加成、还原、聚合、移位，是最易发 生反应的官能团之一。炔烃反应活性较烯烃稍弱。 将烯烃首先与卤素反应转变为1,2-二卤化物，然后可 用锌粉在甲醇、乙醇或乙酸中脱卤再生出碳碳双键。此反 应条件温和，生成烯烃时没有异构化及重排等副反应，因 此可用于带烯键化合物氧化其他基团时保护双键。 炔烃与卤素加成生成四卤化物，用上述方法也可脱卤 再生炔烃 。
2
三、羰基的保护
【例3-20】使用ClCH2CH(CH3)CHO为原料合成CH2=C(CH3)CHO 分析：卤化物在碱性条件下脱卤化氢即可得到烯烃。 但原料中的醛基和醛基的活泼α-H在碱性条件下会发生自 身缩合的副反应生成ClCH2CH(CH3) CH=C(CH3)(CH2Cl)CHO， 所以要先把醛基保护起来。则合成路线为：
三、羰基的保护
【例3-22】使用CH3COCH2CH2COOEt为原料合成 CH3COCH2CH2C(CH3)2OH 分析：由酯基变成叔醇，使用格氏反应即可。但是原料 中有比酯基更活泼的羰基，若不保护羰基，则会生成副产 (CH3)2C(OH)CH2CH2COOEt。则合成路线为：
O
OH OH
O
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
分析:
3 2 4 5
β
1 α 6
CHO
CO 2H
+ CH3COOH
需导向
FGI
OH OH
dis
O 2
合成:
O 2
①Hg-Mg/苯 ②H3O+
OH OH
AI2O3/ 360℃
CH2(COOEt)2/C5H6N (Knoevenagel)
CO 2H
经验之四 以上两种单环化合物的合成中，片呐醇的制备及其酸性条件下 的脱水、亲核重排为片呐酮等，在有机合成中用途广泛。
合成：
NH2 + (CH3CO)2O
H2O
NHCOCH3
Br NHCOCH3 NHCOCH3 Br
NHCOCH3
+ Br2
CCI4
H2O / H+
TM
例2：设计N-丙基苯胺的合成路线。
HN
NH2
+
分析：
Br
这样拆开结果不好，因为反应产物的亲核性比反应物更强， 容易发生多烷基化的反应． 合成：
NH2
1)HOCI 2)OH O2/Ag/
C
C
C
C
C
C
C
O C C
古老方法，适合碱性条件
方法较新，适于中性 条件温和，适于酸性环境
C O C
CH3COOOH
-
H2O2 /HO
适用于αβ-不饱和羰基化合物
H2O2 , OsO4
C
C
催化剂较贵
通式：
C O C
C
+ 环氧化反应试剂
C
O
FGI
O O
O O
O
O
+
2
例5 设计1，7- 二甲基-△1，9，7，8-六氢萘-2-酮的合成路线。
分析：
O
1,5 -dis +
O
O
O
需活化导向
O
1,5 - dis
CH2O
+
O
O
O
+
O
需活化导向
O
合成:
O CO2Et
CO 2Et O O
H H CO2Et
O
制法？
NaOEt
CH2O/ NaOH
O
O NaOEt
O
CO 2Et O
O
经验之五
C=O基化合物的α-氢也可以用酯基活化导向。
经验之六
Michael加成反应，是合成六员环及其衍生物的重 要手段。
经验之七
无论在合成开链或环状化合物中，羟醛型缩合反应都 有着重要的用途，也是合成环状化合物的重要手段。
例6：设计3，5，5-三甲基-2，3-环氧环己酮的合成路线。 O 环氧羰基化合物，1，2-环氧结构有哪些 分析： 合成方法呢？ O
O
活化导向
合成：
O ?
CH3CO3H
O O
经验之八
遇到环状或开链的环氧结构，可拆开为烯健。
例7：设计2-甲基-6-烯丙基环己酮的合成路线。
分析：
O
O + Br
这样的拆开是合理的，但再合起来时，有可能生成α和α’两处被
取代的混合产物，为了得到唯一产物, 就需要活化导向。
导向方法: ①可以通过制成烯胺活化导向。
(1) 有利于合成的需要； (2) 便于引入； (3) 便于去掉。 招之即来，挥之即去。
三、导向基的选择与作用
有机合成中常用的导向方法有三种： 活化导向、钝化导向、封闭特定位置导向。
§4-1 活化导向——导向的主要手段
由于分子中引入导向基，分子的反应得到了活化，更有利
于反应进行；同时又起到了导向的作用，所以活化导向常是 导向的主要手段。 例1：设计4-苯基-2-丁酮的合成路线。
合成：
如何去掉导向基。
经验之一
当在有机合成中需要丙酮作原料时，为导向并活化，可改用乙酰乙酸乙酯。
例2：设计β-[4-环己烯]基丙酸的合成路线。
分析：乙酸的α -H不够活泼，为使烷基化在α-碳上发生，需引入
导向基（乙酯基）使α-H活化，可用丙二酸二乙酯为原料。
CO 2H
Br
+
H3C CO 2H
Br
+
O O Cl HN
HN LiAlH4
§4-３ 利用封闭特定位置导向
利用“闭塞基”（blocking group)，将反应分子中无需反应
而却特别活泼有可能优先反应的位置占据住（亦称封闭住), 从
而使欲进入分子的基团进入不太活泼而确是需要进入的位置。
此种导向称为封闭特定位置导向。
封闭位置导向基很多，常用的有三种：-SO3H和-COOH 是吸 电子基团，-C(CH3)3是供电子基团。
② 酯对酮的酰化作用规律－－甲酸酯优先酰化亚甲基,其 它的酯优先酰化甲基,次甲基很难被酰化.因此,利用甲酸酯 引入甲酰基活化导向。
合成:
O
+
O NaOEt C H OMe
O
CHO NaOEt H
Br
O
CHO
浓
KOH
O
O-K C H OH
+
重排
O- + K
+
O H C O H
O
+
O H C OK
经验之九
Ph
NH
Ph
Ph
O NH Ph
NH2
Ph HO N
Ph
dis
HO NH2
Ph
+O
dis PhH
+
O CI C
FGI
HO
O C
合成：
O C
PCI5
O CI C
PhH/AICI3
Ph O
HO
HO
NH2
Ph HO O N
LiAIH4
Ph NH 2
O Ph X
Ph
NH
Ph
LiAIH4
TM
经验之十一 仲胺可拆解为伯胺与酰卤，仲胺可用氢化锂铝还原酰胺而得；
烃基含有侧链之伯胺可由肟还原制得；
伯胺还可由CN或NO2还原制备。
§4-２ 钝化导向 (Passive direction)
例1：设计对溴苯胺和邻溴苯胺的合成路线。 分析：
NH2
+
NH2 Br2
H2O
Br Br
Br
要使-NH2的邻位或对位只进入一个溴原子，就需要对-NH2引 入一个钝化基团( 吸电子基)，降低-NH2的供电子效应。 钝化方法：胺基乙酰化。
第四章 导向基与合成的导向
一、导向基（Direction group)
Br
例如：完成下列转变
Br Br
-NH2 在此就是导向基。
在有机合成的过程中，为了使新进入的原子或 基团进入原分子的某一定位置而预先引入的原 子或基团称为导向基。 引入导向基能改变分子反应的活性中心， 以适应有机合成的需要。
二、导向基应具备的条件
例1 设计4-溴-1，3-苯二酚的合成路线。
OH HO Br
分析：间苯二酚可从煤焦油中获得，但由它直接溴化很难得到 目标分子。因为羟基对芳环有很强的致活作用，而且，两个羟
基互为间位，对其邻对位有相互曾强活化的作用．
实验证明：当苯环中有两个互居间位的羟基时，其邻、对位 很容易引进羧基-碱催化下，通入CO2即可。而且，羧基也容 易去掉（水溶液中，回流24小时即可）。
分析：若将目标分子看成α- 苄基丙酮，则可拆开：
合成：
O
+
Br
Ph
OH
-
O Ph
目标分子产率很低，原因是丙酮两边的甲基是等同 的，因而两边可以上两个苄基。
为提高产物的产率，就应设法使丙酮两边的甲基活性产生明
显的差别。这就需要在一端引入一个活化的导向基。即：
乙酯基（导向基）
Ｈ 活 性 大
所以合成使用的原料是乙酰乙酸乙酯，而不是丙酮
合成：
例3 完成下列转变：
The end
合成：
例2：试设计2，6-二氯苯酚的合成路线。
OH CI CI
分析：在苯环上的亲电取代反应中，羟基是邻对位定位基， 要使两个氯只进入羟基的两个邻位，就需要先将羟基的对位 进行封闭。为达到合成目的，用叔丁基来封闭羟基对位。
叔丁基的除去方法：①热解法。将其蒸气通入275～ 350℃的 活性白土中出去。②烷基转移法。在苯中与AICI3共热，叔 丁基即可转移到苯上。
经验之三
凡拆开原料需要乙酸时，为了导向并
活化，应改为丙二酸或其酯。
例3：设计3-叔丁基-2-环戊烯酮的合成路线。
分析：
O
αβ
dis
O O
1,4-dis
O
+
O
需导向
Br
片呐酮
合成:2 OLeabharlann ①Mg-Hg/苯②质子性溶剂
OH
OH
稀硫酸△
O
O
Br2/H+
O
CH3COCH2COOEt NaOEt
O
Br
例4：设计β-(3,4-二甲基-3-环己烯)基丙烯酸的合成路线。
D_Adis
FGI
OH
FGI
CO 2Et
CO2Et CO2Et
CO 2Et
+
合成：
CO 2Et
+
CO 2Et
LiAIH4
OH
PBr3
Br
H2C(COOEt)2 NaOEt
①稀NaOH ②H+, △
CO 2Et CO 2Et
CO 2H
+ 2 HOE t +
CO 2
经验之二