【正文】 Chapter 17 Chapter 5 第五章 有機(jī)合成基礎(chǔ)及綠色合成 有機(jī)合成基礎(chǔ)（ Ⅰ ） Chapter 17 1 、有機(jī)合成的意義 2 、有機(jī)合成基本要求 有機(jī)合成設(shè)計(jì)中考慮的相關(guān)因素 有機(jī)合成路線設(shè)計(jì) 有機(jī)合成基礎(chǔ)主要內(nèi) 容 Chapter 17 有機(jī)化學(xué)的三大領(lǐng)域 ① 天然有機(jī)： 天然產(chǎn)物的分離 、 鑒定 、 和結(jié)構(gòu)的測(cè)定 。 ② 物理有機(jī)： 用物理化學(xué)的方法來研究有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)機(jī)理等問題 。 ③ 有機(jī)合成： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 基本有機(jī)原料 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 目標(biāo)化合物 將結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的原料 ,通過一系列有機(jī)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有用的化合物的過程，稱為有機(jī)合成。 Chapter 17 (1) 有機(jī)合成是有機(jī)化學(xué)研究的基礎(chǔ) 每合成一類新化合物，隨之開辟了一類新的研究領(lǐng)域； 巴基球 ?巴基球化學(xué)（碳納米管，碳納米球 …… ） C60， C70…… ） 冠醚的合成 ?冠醚化學(xué) : Chapter 17 （ 2）有機(jī)合成是改造世界的工具 人工合成自然界中存在或不存在的人類需要的化合物。 ?尿素的合成 （ 1828年，德國化學(xué)家 Wohler） N H 4 O C NH 2 N N H 2OChapter 17 ?新藥開發(fā) 平均 6000個(gè)新化合物，才能找到一個(gè)真正成為新藥的化合物； NSHP H H2C O H NOH HH O O C青霉素 1929年 A. Fleming發(fā)現(xiàn) 1945年確定結(jié)構(gòu) 1957年 J. C. Sheeman合成 Chapter 17 ON C H 3托品酮 Tropinone (顛茄酮 )， 阿托品等醫(yī)藥中間體。 Willstatter 1896年 21步 總產(chǎn)率 ﹪ 1915年 Noble 獎(jiǎng) Chapter 17 ? 合成結(jié)構(gòu)獨(dú)特分子 十二面體烷 C20 Paquette 1982年合成 Chapter 17 富勒烯 籠狀碳環(huán)（分子中無 H）化合物 60C70CChapter 17 WoodWard . R . B : Vitamin B12 － VB12 (1973) ?重要天然化合物的結(jié)構(gòu)確認(rèn)和合成。 Chapter 17 復(fù)雜天然化合物的總合成 ? 代表了有機(jī)合成的最高水平 多位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者都是復(fù)雜天然化合物總合成的大師 : 如： Fischer Emil(1902) :葡萄糖和嘌呤衍生物； Woodward R. B. (1965) : Vitamin B12 － VB12 (1973) Erythonolide (紅霉素 A) (1981) 許多結(jié)構(gòu)復(fù)雜的天然化合物都已相繼被合成，像?？顾?(分子中含 68個(gè)手性中心！ )，都能立體選擇性合成 (1994 . Y . Kishi)，為有機(jī)化學(xué)工業(yè)，制藥工業(yè)提供各種性能和用途的新產(chǎn)品。 Chapter 17 Chapter 17 ?產(chǎn)率高 （副反應(yīng)少，每步的反應(yīng)產(chǎn)率越高越好）； ?步驟少 （多則總產(chǎn)率低、時(shí)間、原材料消耗多）； ?原料便宜易得 （還要加上無毒、少毒）反應(yīng)條件、設(shè)備易于實(shí)現(xiàn)；還應(yīng)加上綠色化學(xué)的考慮 (―原子經(jīng)濟(jì)性”，污染盡可能少 )。 顛茄酮的合成 N H OO1 7 步 ， 總 產(chǎn) 率 為 0 . 7 5 % . W i l l s t a t t e r ( 1 8 9 6 )N H OC O OC O OC uC H OC H O+ N H 2 C H 3 +C O OH 2 CH 2 CC O OO C u總 收 率 9 0 % ， （ 1 9 1 7 ， R . R o b i n s o n ）Chapter 17 ? 增長(zhǎng)碳鏈的方法 ? 縮短碳鏈的方法 ? 形成碳環(huán)的方法 ? 碳架重排 合成設(shè)計(jì)中考慮的相關(guān)因素 碳架的建立 合成指定結(jié)構(gòu)的化合物 碳骨架 功能團(tuán)種類和位置 分子構(gòu)型 碳架的建立 Chapter 17 C C+ C C?從反應(yīng)機(jī)理上分三類 自由基反應(yīng)： 太活潑，難于定向控制 —— 合成上應(yīng)用少 離 子 反 應(yīng) ： C C+ C C 協(xié) 同 反 應(yīng) ： 環(huán)加成的重要方法 ?從反應(yīng)類型分： 親核取代、親核加成、親電取代、親電加成 等 碳架的建立 Chapter 17 （ 1）通過親核取代反應(yīng)引入烴基 親核試劑 碳負(fù)離子或潛在的碳負(fù)離子 ?活潑亞甲基烴化： 丙二酸酯、 β 酮酸酯、 β 二酮等 . Chapter 17 ?烯胺在有機(jī)合成中的應(yīng)用 NXROX ROROOROO OO OORR X+Chapter 17 ?金屬有機(jī)化合物： （ 2）通過親核加成反應(yīng)引入烴基 金屬有機(jī)化合物與羰基，氰基的加成反應(yīng)； 金屬有機(jī)化合物與環(huán)氧化合物的開環(huán)反應(yīng)； 金屬有機(jī)化合物與鹵代烷的偶聯(lián)反應(yīng)； ? 雷福爾馬茨基（ Reformatsky）反應(yīng) ?邁克爾加成反應(yīng) Chapter 17 R M g X +H C H OR 39。 C H OR 39。 C R 39。 39。OR 39。 C O R 39。 39。OOR 39。 C NR C H2O HR C HO HR 39。R CO HR 39。 39。R 39。R CO HR 39。 39。R 39。R C H2C H2O HR 39。 CRN M g XR C R 39。O1 ?2 ?3 ?3 ?1 176。 ( 增 兩 個(gè) C )H3+OR M g X + O 2C O 22 R O M g XR C O O M g X （ 可 用 于 制 增 加 一 個(gè) C 的 羧 酸 ）用于制 1186。， 2 186。， 3 186。醇及酮等。 Chapter 17 ? 雷福爾馬茨基（ Reformatsky）反應(yīng) BrZnCH2R親核性比 Grignard試劑小，不活潑 RBrR C H C O O R 39。 + Zn B rZ n C H C O O R 39。RO Z n B rRO HRO HRH3O+RCHOHClRCH CHC OORB r Z n CHC OOR39。 39。RCH CHC OOR39。RCH CHC OOH39。+? β羥基酸酯的水解 α鹵代酸 首先與 鋅 粉反應(yīng)生成 有機(jī)鋅化合物 。 有機(jī)鋅化合物 與 醛酮 的加成產(chǎn)物水解后可得到 β羥基酸 Chapter 17 把烯醇型負(fù)離子（或 含 活潑亞甲基 化合物），如 CH2(COOC2H5)C6H5CH2CN、 R–CH2NO2等，在 強(qiáng)堿 （如 NaOH、 C2H5ONa）作用下與 α、 β不飽和醛酮共軛加成 作用 ——稱為 邁克爾反應(yīng) 。 反應(yīng)特點(diǎn) 催化劑 : 強(qiáng)堿 產(chǎn) 物 : 1,5—二羰基化合物 過 程： 1,4加成（表面上若 ） 反應(yīng)物 : 有活性亞甲基化合物 α、 β不飽和醛酮、酯、腈等 HY + C=C?C=O [ Y?CC=COH ] Y?CCC=O 堿 重排 1 2 3 4 δ 通式 : δ + H ?邁克爾加成反應(yīng) Chapter 17 CH3CH2CH2MgBr + CH3C?CH CH3C ? C MgBr + CH3CH2CH3 CH2=CHCH2X CH3C?CCH2CH=CH2 制備高級(jí)炔烴 （ 3）偶聯(lián)反應(yīng) M g B r + H2 C C H C H 2 B rC H 2 C H C H 2（ 4）與維蒂希試劑反應(yīng) W i t t i n g 反 應(yīng) R 2 C = O R 39。C H = P ( C 6 H 5 ) 3 R 2 C = C H R 39。+Chapter 17 + R XA l C l 3R+ C H 2H3CH3CHC （ C H3）3+O HCHC H3C H3HC H C H3C H3+OCR C lA l C l 3OR+ H C H O + H C lZ n C l2C H2C l（ 5）芳烴親電取代反應(yīng) Chapter 17 2. 縮合反應(yīng) 羥醛（酮）縮合： 鉑金反應(yīng)： 安息香縮合 曼尼奇反應(yīng)： 酯縮合反應(yīng)： Chapter 17 羥醛縮合： 在 稀堿 的作用下含 αH的醛酮，發(fā)生 縮合 生成 β羥基醛或酮 ，稱為 羥醛縮合 反應(yīng)。 + C H 3 C H = C H C H O H 2 O 2丁烯醛 △ O H C H 3 C H C H C H O H O H β羥基醛 C H 3 C O + H C H 2 C H O H δ + δ 交叉羥醛縮合反應(yīng)： 克萊森 施密特反應(yīng) ——芳醛與含有 αH的 的酮之間的交叉縮合生成的反應(yīng) Chapter 17 含有 αH的醛、酮，與甲醛和氨 (伯胺、仲胺 )之間發(fā)生的縮合反應(yīng)，稱為 Mannich反應(yīng)。該反應(yīng)可看成是氨甲基化反應(yīng)： C C H 2 HOC C H 2 C H 2 N ( C H 3 ) 2 H C lOCH 2O + H N ( C H 3 ) 2+ 7 0%H Cl?? 氨基酮 β氨基酮容易分解為氨 (或胺 )和 α,β不飽和酮，所以Mannich反應(yīng)提供了一個(gè)間接合成 α,β不飽和酮的方法。例如： N OH(C 2 H 5 ) 2 O減壓蒸餾? ? ? ? ???? 氨基酮 ? ? ?? 不飽和酮曼尼希 (Mannich)反應(yīng) Chapter 17 鉑金反應(yīng) —— 芳香醛與酸酐在堿的催化下，發(fā)生親核加成反應(yīng)，然后脫去一分子水，生成 α,β不飽和芳酸的反應(yīng) Chapter 17 安息香縮合 在氰離子 (CN)催化下，兩分子苯甲醛縮