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1、有 机 合 成 策 略Strategies for Organic synthesis,一、有机合成的目的和重要性,通过一定的反应，使原来分子中某一个或几个化学键断裂，同时形成一个或几个新的化学键，从而使分子发生转变或将几个小分子连接起来。,有机合成是一切有机研究的基础合成样品，才有可能进行各种研究。,基础原料,辅助原料,中间体,副产物,辅助原料,中间体,副产物,辅助原料,目标化合物,新药开发：平均6000个新化合物，才能筛选出一种新药。“化 学 创 造 自己的 研 究 对 象”复杂天然化合物的总合成 代表了有机合成的最高水平 多位诺贝尔奖获得者都是复杂天然化合物总合成的大师:如：Woodwa
2、rd.R.B(1965):Vitamin B12 VB12(1973)Erythonolide(红霉素A)(1981)Corey.E.J.(1990):PGF2;PGE2 Nicolaou.K.C:Taxol(紫杉醇)(1994).Brevetoxinl个别、单一的反应 组合起来用于合成某一目标化合物.学 用,合成路线的要求：1、步骤少（多则总产率低、时间、原材料消耗多）；2、产率高（副反应少，分离简便）；3、原料便宜易得；4、反应条件、设备易于实现；5*符合绿色化学要求：原子经济性，无毒或少毒，污染少。,二、合成设计的基本任务,碳骨架构筑特定结构 功能团种类和位置 的化合物 立体构型,合成合
3、适的碳骨架：碳链增长最主要（由小分子 大分子）；碳链缩短有时也用到；成环对环状化合物是关键；,用于形成新的CC键的反应：亲核取代：电子给体（亲核试剂）：碳负离子或潜在的碳负离子都是 金属化合物（由卤代烃，端炔制备）如：格氏试剂 RMgBr 烷基锂 RLi 烷基铜锂 R2CuLi 金属炔化物 RC三C-+MgX（+Na）,亲核取代：,负碳离子对羰基的亲核加成,在分子特定位置上引入所需的官能团：最理想的情况是骨架改变的同时在指定位置引入官能团，但仍常需要引入、消去或转变官能团。,官能团的转换：氧化程度相同的官能团可以通过取代相互转化：,氧化程度不同的可以通过氧化还原相互转化：,官能团的引入：,官能
4、团的消除：,要求：容易引入 与被保护基形成的结构能经受住所要发生反应的条件 可以在不破坏分子其他部分的条件下除去,保护基团,醇的保护,(1)醚：,(2)酯：,(3)缩醛：,2、醛（酮）的保护,3、酸的保护,三、逆合成原理,逆合成原理是以合成子概念和切断法为基础，从目标化合物出发；通过官能团转换或键的切断；去寻找一个又一个前体分子（合成子），直至前体分子为最易得的原料为止，这是完成合成设计的一条有效途径。,逆合成分析过程包括：1 识别目标分子：2 对目标分子进行逆向分析；3 制定合成路线,逆合成分析法(科里),逆合成分析法示意图,基础 原料,中间体1,目标化合物,中间体2,又称逆推法，其特点是从
5、产物出发，由后向前推，先找出产物的前一步原料（中间体），并同样找出它的前一步原料，如此继续直至到达简单的初始原料为止。,多步反应一次计算,【学与问】,A,B,C,93.0%,81.7%,85.6%,90.0%,总产率=193.0%81.7%90.0%85.6%=58.54%,总产率计算,有机合成遵循的原则,1.起始原料要廉价、易得、低毒、低污染通常采 4个C以下的单官能团化合物和单取代苯。2.尽量选择步骤最少的合成路线以保证较高的产率。3.满足“绿色化学”的要求。4.操作简单、条件温和、能耗低、易实现。5.尊重客观事实，按一定顺序反应。,原料,中间产物,产品,顺,顺,逆,逆,逆合成理论创建者:
6、科里教授,科里(Elias James Corey),1928年出生,美国化学学家,哈佛大学教授，他创建了独特的有机合成理论逆合成分析理论，使有机合成方案系统化并符合逻辑。,他和他的学生卫普克还根据逆合成原理编制了第一个计算机辅助有机合成路线设计程序(DCSS)。使他的“逆合成分析原理”及有关原则、方法数字化。鉴于科里对有机合成有重大贡献，因而获得1990年诺贝尔化学奖。,逆合成理论创建者：科里教授,长叶烯,银杏内酯,前列腺素,红霉素,切断（Disconnection）：一种分析法，这种方法是将分子中的一个键切断使目标分子转变成为一种可能的原料。官能团转换（Functional group i
7、nterconversion）：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；通常用FGI表示。合成等价物（Synthetic equivalent）：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。合成子（Synthon）：在切断时所得出的概念性的分子碎片，通常是个离子。目标分子（Target Molecule）：最终要合成的分子；通常用TM表示。,常用术语：,通过逆合成分析，得到的苯乙酸合成路线：,合成等价物,合成子,目标分子,切断,a优于b,逆合成分析导出的合成路线不止一种，应认真分析比较，选出最合理的路线。,同一化合物可在不同的地方断开，有合理与不合理
8、之分，同样合理也有优劣之差，如：,b优于a,有消除副反应,例一：用三个或三个碳以下的有机原料和适当的无机试剂合成：,四、有机化合物的合成实例,逆合成分析：,合成路线：,无水醚,无水醚,例二：用四个或四个碳以下的有机原料和适当的无机试剂合成：,逆合成分析：,合成路线：,无水醚,例三：用苯和适当的无机试剂合成：,逆合成分析：,合成路线：,浓H2SO4,浓,例四：用苯和二个或二个碳以下的有机原料和无机试剂合成：,逆合成分析：,合成路线：,例五：用三个或三个碳以下的有机原料和适当的无机试剂合成：,逆合成分析：,合成路线：,例六：用环己醇作原料合成以下化合物：,逆合成分析：,合成路线：,无水醚,无水醚,
9、例七 用不超过二个碳的简单有机原料或苯合成下列化合物：,逆合成分析：,合成路线：,无水醚,例八 用不超过四个碳的简单有机原料合成下列化合物：,逆合成分析：,合成路线:,例九 用环己烯和二个碳的简单有机原料合成下列化合物：,逆合成分析：,合成路线:,思考题:如何制备下列化合物:,2 H2O,1,例十 用苯和四个碳以下的简单有机原料合成下列化合物：,逆合成分析：,合成路线:,H+,例十一 用苯，苯甲酸和五个碳以下的简单有机原料合成：,逆合成分析：,合成路线:,例十二 用苯,三个或三个碳以下的有机原料和适当 的无机试剂合成：,逆合成分析：,合成路线：,例十三 用不超过四个碳的简单有机原料合成下列化合物：,逆合成分析：,合成路线：,例十四 用不超过四个碳的简单有机原料和苯合成消毒剂：,逆合成分析：,合成路线：,浓,例十五 用不超过二个碳的简单有机原料或苯合成下列化合物：,逆合成分析：,合成路线：,例十六 用D-(+)-甘油醛合成D-(-)-来苏糖：,逆合成分析：,合成路线：,例十七 用不超过五个碳的简单有机原料合成下列化合物：,逆合成分析：,合成路线：,例十八 用不超过五个碳的简单有机原料合成下列化合物：,逆合成分析：,合成路线：,五、天然产物的合成实例,1.角鲨烯的合成,逆合成分析：,逆合成分析：,全合成路线：,2.雌酮激素的合成,逆合成分析：,逆合成分析：,全合成路线：,拆分,
