合成路线设计与合成方法;本章内容;教学要求;2.1.1、合成路线设计的意义;20世纪70年代后期,合成化学家们开始总结合成的规律和合成设计等问题。较早提出合成路线设计问题的是美国哈佛大学的科里(Corey)教授(获1990年诺贝尔化学奖),他在1964年提出“合成子法”(synthonapproach),得到化学界的广泛重视。
国内外关于合成战略的讨论虽然只有40多年的历史,但发展很快,并取得了很大成绩,如今已发展到利用计算机辅助设计合成路线。对于无机化合物和材料的合成来说,现代合成设计的重点是分子设计和分子工程的应用。
;2.1.2、合成路线设计的基本方法;(2)反应决定
;(3)目标分子决定;2.1.3、合成路线的评价;2.2合成子与逆向合成法;构筑骨架的方法:
一是利用碳负离子或带有较高负电荷密度的碳中心试剂(亲核试剂,电子给予体,donor)与碳正离子或带有正电荷密度的碳中心试剂(亲电试剂,电子接受体,acceptor)的结合。;二是利用碳中心自由基的偶合反应。;三是利用周环反应来形成碳环。;2.2.1合成子的概念;合成乙烷;2.2.2常见的a-合成子和d-合成子;2.2.2.1d-合成子;末端炔烃的酸性较强(pKa≈22),其负离子可以由炔烃与强碱,如NaNH2、RLi和RMgX等直接反应得到。;一些连有醛基、酮基、酯基和氰基的甲基或亚甲基化合物,因C—H具有相当强的酸性,在强碱作用下易失去一个质子形成稳定的d2-合成子。;不对称酮分子在碱作用下,可以形成两种不同结构的碳负离子:;2-庚酮在碱作用下的三甲基硅基化反应:;具有活性?-H的醛酮与伯胺反应后形成的亚胺与LDA在醚类溶剂中发生去质子反应后,形成的亚胺负离子也属于d2-合成子,;与肼作用后生成的腙经去质子后,也是一类很有利用价值的d2-合成子,它与亲电试剂反应常表现出很好的区域选择性和立体选择性。;具有活性?-H的羧酸与氨基醇反应后可以得到2-噁唑啉。后者与LDA在THF中反应后得到的碳负离子是一种很有用的d2-合成子。利用该合成子可以合成?-取代羧酸和?-取代醛。;连有乙烯基和疏基的亚甲基化合物具有足够强的酸性与丁基锂等强碱发生质子交换反应,形成具有一定利用价??的d3-合成子。;某些环丙烷衍生物也已经发展成为d3-合成试剂,;2.2.2.2a-合成子;常见的a2-合成子主要有:;常见的a3-合成子主要有β-羰基正离子;烯丙基型正离子和炔丙基正离子也可以视为a3-合成子;结构特殊的环丙基甲基化合物可以充当a4-合成子的合成等价体:;2.2.3极性转换;2.2.3.1杂原子的交换;酰氯是提供酰基正离子的有效合成试剂(a1),它与四羰基铁酸钠作用后可以转变成酰基负离子的合成试剂(d1)。;2.2.3.2杂原子的引入;烯醇负离子与卤素(通常为氯或溴)反应,即在分子内引入一个卤素原子后,其?-碳原子的反应性由亲核性变成了亲电性。;2.2.2.3碳片段的引入;醛(a1)与乙炔负离子加成得到的2-炔醇经氧化成2-炔酮后,末端炔氢原子易被强碱攫取形成炔碳负离子(d3),从而使反应中心的位置发生了迁移。;2.2.4简单化合物的逆向合成分析
2.2.4.l逆向合成分析的基本知识;逆向合成分析:目标分子CB起始原料
合成路线:起始原料BC目标分子
为了更加合理地对分子进行切断,人们还常常采用下述手段;
①官能团的连接和重排(Con/Rearr);
②官能团的互换(FGI);
③官能团的添加(FGA);
④官能团的移去(FGR)。;通过这些手法的处理后,一般应该可以将目标分子转换成更容易得到的化合物。;2.2.4.2简单化合物的逆向合成分析;对开链单官团分子,通常可以考虑在官能团的?-碳或β-碳的连接处进行切断。例如,叔醇化合物可以在其?-碳上进行切断:;水解;目标分子;*;【例2】;*;3.应遵循原料易得的原则;逆向切断的技巧;1.优先考虑碳架的形成;【例5】用丙烯合成丙酸;*;第2章合成路线的选择;则其合成路线为:;;2.碳-杂键的部位优先切断;*;*;3.目标分子活性部位应先切断;则合成路线;4.添加辅助基团后切断;【例10】设计合成路线;5.回推到适当阶段再切断;例如,在合成时;分析:目标分子中苯环上有一烯丙基,故可以