1、有有 機(jī)機(jī) 合合 成成 一、合成的目的和要求一、合成的目的和要求 所謂有機(jī)合成就是從簡(jiǎn)單易得的原料，經(jīng)過一步或所謂有機(jī)合成就是從簡(jiǎn)單易得的原料，經(jīng)過一步或多步化學(xué)反響制備出比較復(fù)雜的目的分子的過程。它也多步化學(xué)反響制備出比較復(fù)雜的目的分子的過程。它也包括將復(fù)雜的物量變?yōu)楹?jiǎn)單物質(zhì)的過程。包括將復(fù)雜的物量變?yōu)楹?jiǎn)單物質(zhì)的過程。有有 機(jī)機(jī) 合合 成成1. 合成的目的合成的目的 經(jīng)過一定的反響，使原來分子中某一個(gè)或幾個(gè)化學(xué)經(jīng)過一定的反響，使原來分子中某一個(gè)或幾個(gè)化學(xué)鍵斷裂，同時(shí)構(gòu)成一個(gè)或幾個(gè)新的化學(xué)鍵，從而使分子鍵斷裂，同時(shí)構(gòu)成一個(gè)或幾個(gè)新的化學(xué)鍵，從而使分子發(fā)生轉(zhuǎn)變或?qū)讉€(gè)小分子銜接起來。發(fā)生轉(zhuǎn)變或?qū)?/p>

2、幾個(gè)小分子銜接起來。2. 合成的要求：合成的要求： 合成的步驟越少越好；合成的步驟越少越好； 每步的產(chǎn)率越高越好；每步的產(chǎn)率越高越好； 原料越廉價(jià)越好。原料越廉價(jià)越好。 合成目的化合物分子的骨架合成目的化合物分子的骨架 引入所需的官能團(tuán)引入所需的官能團(tuán) 目的化合物的立體化學(xué)方面的要求目的化合物的立體化學(xué)方面的要求 化學(xué)反響是合成的根底，合成道路本來就是由一些詳化學(xué)反響是合成的根底，合成道路本來就是由一些詳細(xì)的反響，按照一定的邏輯思想組合起來的。細(xì)的反響，按照一定的邏輯思想組合起來的。合成一個(gè)有機(jī)化合物要思索的中心問題不外是三個(gè)方面：合成一個(gè)有機(jī)化合物要思索的中心問題不外是三個(gè)方面： 碳胳的構(gòu)成

3、和變化碳胳的構(gòu)成和變化 增長(zhǎng)碳鏈或添加支鏈增長(zhǎng)碳鏈或添加支鏈 碳鏈的減短碳鏈的減短 碳環(huán)的合成碳環(huán)的合成 官能團(tuán)的引入官能團(tuán)的引入 官能團(tuán)的相互轉(zhuǎn)化官能團(tuán)的相互轉(zhuǎn)化二、有機(jī)合成的根本反響二、有機(jī)合成的根本反響或或ZnCl2 增長(zhǎng)碳鏈或添加支鏈：增長(zhǎng)碳鏈或添加支鏈：1. 添加一個(gè)碳原子的反響添加一個(gè)碳原子的反響 無水乙醚無水乙醚 H2O / H+ R-MgX + HCHO RCH2OH 無水乙醚無水乙醚 H2O / H+ R-MgX + CO2 RCOOH R-X + NaCN R-CN RCOOHH2O / H+其中：其中：R-X為脂肪族伯鹵代烴為脂肪族伯鹵代烴HCHOHCl+CH2ClAlC

4、l3或或ZnCl2YY其中：其中：Y為供電子基為供電子基COHCl+CHOAlCl3CRHOHCNCRHOHCN -氰氰醇醇8應(yīng)應(yīng)用用范范圍圍：醛醛、甲甲基基脂脂肪肪酮酮、C 以以下下環(huán)環(huán)酮酮C COOHOHRH -羥羥基基酸酸2H OH+2. 添加二個(gè)碳原子的反響添加二個(gè)碳原子的反響RCH2CH2OHH3O+ R MgXCH2CH2OR CH2OMgXCH2+3. 添加多個(gè)碳原子的反響添加多個(gè)碳原子的反響 R-C CH R-C CNa R-C C-R/ 其中：其中：R/ 為伯鹵代烴為伯鹵代烴X 為為Cl、Br、INaNH2R/X 銅鋰試劑反響銅鋰試劑反響 傅傅-克反響克反響 武慈反響武慈反響

5、R-X + R-X R-R其中：其中：R/ 最好為伯烷基最好為伯烷基X 為為Cl、Br、INaR-X R-Li R2CuLi R-R/ LiCuIR/X其中：其中：R/ 最好為伯烷基；最好為伯烷基； R 普通無限制普通無限制X 為為Cl、Br、I+ R-X R或烯、醇或烯、醇AlCl3烷基化：烷基化：R 3 時(shí)重排產(chǎn)物為主時(shí)重排產(chǎn)物為主 羥醛縮合羥醛縮合CHO+OH-Zn-Hg 2 CH3(CH2)4CHO CH3(CH2)4CH=C-CHO(CH2)3CH3-OH本身縮合：本身縮合：交叉縮合：交叉縮合：CH3-C-C(CH3)3O=CH=CH-C-C(CH3)3O=酰基化：酰基化：+ CH3

6、CH2CH2-C-ClC-CH2CH2CH3或酸酐或酸酐AlCl3O=O=CH2CH2CH2CH3HCl 格氏試劑與羰基化合物反響格氏試劑與羰基化合物反響CRR/OH R/-C-HR/O= RMgX / 無水乙醚無水乙醚 H2O / H+HR/R/-C-X O= RMgX / 無水乙醚無水乙醚 H2O / H+R/-C-RO= RMgX / 無水乙醚無水乙醚 H2O / H+CRR/OH RR/-C-OR/O= RMgX / 無水乙醚無水乙醚 H2O / H+R/-C-RO= RMgX / 無水乙醚無水乙醚 H2O / H+CRR/OH R其中：其中：R、R/、R/ 為烷基、芳基為烷基、芳基X

7、 為為Cl、Br 乙酰乙酸乙酯和丙二酸酯的反響乙酰乙酸乙酯和丙二酸酯的反響R-XC2H5ONaCH3-C-CH2-C-OC2H5=O=OCH3-C-CH-C-OC2H5=O=OR H+, 稀稀OH- 濃濃OH, - H+R-CH2C-OH=OCH3-C-CH2-R=O酮式分解酮式分解酸式分解酸式分解CH2(COOC2H5)2C2H5ONaCH(COOC2H5)2 Na-+R-CH(COOC2H5)2 H+ ， OH / H2O-R-CH2COOHR-X 維荻希試劑與醛酮的反響維荻希試劑與醛酮的反響季季膦膦鹽鹽-RR/CH(ph)3PR/R/C=O + R/R/C=C RR/R、 R/、R/、

8、R/可以為可以為 H、-R、-Ar、-COOR等等 碳鏈的減短碳鏈的減短 不飽和烴的氧化不飽和烴的氧化RCH=CHR/ RCOOH + R/COOHKMnO4H+R-C=CH2 R-C=O + CO2KMnO4H+R/R/R-C CH RCOOH + CO2 KMnO4H+CH2CH2CH3 -CH(CH3)2KMnO4H+COOH-COOH 不飽和烴與臭氧作用不飽和烴與臭氧作用 鹵仿反響鹵仿反響R-C=CHR/ R-C=O + R/CHO O3 Zn / H2O R/R/X 為為Cl、Br、IR-CHCH3 CHX3 + R-COONaX2 + NaOH或或 NaOXOHR-C-CH3 CH

9、X3 + R-COONaX2 + NaOH或或 NaOXO= 脫羧反響脫羧反響R-COONa + NaOHCaO R-HR-C-NH2 R-NH2O=Br2 + NaOH或或 NaOBr + NaOH 霍夫曼降解反響霍夫曼降解反響 碳環(huán)的合成碳環(huán)的合成 雙烯合成雙烯合成D-A反響反響 二元羧酸脫羧二元羧酸脫羧+X-X其中：其中：X 為吸電子基，反響容易進(jìn)展為吸電子基，反響容易進(jìn)展CH2COOHCH2COOHCH2 n C=OCH2 CH2CH2 n其中：其中：n = 2，3 卡賓反響卡賓反響C = C + CH2N2 C CCH2hC = C + CHCl3 C CCCl Cl(CH3)3CO

10、K 荻克曼縮合反響荻克曼縮合反響 傅克酰基化反響傅克酰基化反響CH2C-OC2H5CH2C-OC2H5O=O=CH2 nC2H5ONa-C2H5OH C=OCH2 CHCOOC2H5CH2 n H+ OH- C=OCH2 CH2CH2 n其中：其中：n = 2，3OO=O=+AlCl3O=C=OCHOZn-HgHClO=CHOO=CCl=O=OAlCl3SOCl2多聚磷酸多聚磷酸 官能團(tuán)的引入官能團(tuán)的引入1. 引入鹵素引入鹵素-CH3+ Cl2-CH2Cl-CH3Cl-hFe-CH3-CH2BrNBSCl2 CH3CH2CH=CH2NBS500CH3CHCH=CH2CH3CHCH=CH2BrC

11、lX2 R-CH=CH2HXR-CHCH2R-CH-CH3XXHBr過氧化物過氧化物XR-CH2-CH2Br符合馬氏規(guī)那么符合馬氏規(guī)那么違反馬氏規(guī)那么違反馬氏規(guī)那么 R-C CHX2HXR-C=CHR-C=CH2XXXR-CCHR-CCH3XXXX2HXXXX2. 雙鍵或三鍵的構(gòu)成雙鍵或三鍵的構(gòu)成 R-CH-CH-R/ R-CH=CH-R/ + HX R-CH-CH-R/ R-CH=CH-R/ + H2ONaOHH2SO4乙醇乙醇XHOH H170 R-CH-CH-R/ R-CH=C-R/ R-C C-R/ NaOH乙醇乙醇XXNaNH2X R2C=O + R/CH=P(C6H5)3 R2C=

12、CHR/3. 引入羥基引入羥基 R-CH=CH2H2OR-CH-CH3OH (BH3)2 H2O2 / OH-R-CH2CH2OH符合馬氏規(guī)那么符合馬氏規(guī)那么反馬氏規(guī)那么反馬氏規(guī)那么H2SO4 R-C=O R-CH-OHHR/HR/ H O H = LiAiH4 、NaBH4 、 H2 / Ni、Pt、Pd等等 R-COOR/ R-CH2OH + R/OH H H = LiAiH4 、C2H5OH + Na 、 H2 / Ni、Pt、Pd等等 R-CH2X RCH2OH H2O / OH-PX3、PX5、SOCl2 格氏試劑合成法格氏試劑合成法HCHO R-CH2OH RMgX / 無水乙醚無

13、水乙醚 H2O / H+R RMgX / 無水乙醚無水乙醚 H2O / H+R/-C-R/O= RMgX / 無水乙醚無水乙醚 H2O / H+R/-C-OHR R/R/-CHO R/-CH-OH 二元醇的制備二元醇的制備C = C C C稀、冷稀、冷KMgO4或或OsO4OH OH順式產(chǎn)物順式產(chǎn)物R-CH-CH2 R-CH-CH2 OH2O / H+反式產(chǎn)物反式產(chǎn)物OHOH4. 引入羰基引入羰基 HC CH + H2O CH3CHOHgSO4H2SO4R-C CH + H2O R-C-CH3HgSO4H2SO4=O CH2=CH2 + O2 CH3CHO PdCl2-CuCl2 R-CH=C

14、H2 + O2 R-C-CH3 =OPdCl2-CuCl2 R-CH=C R-CHO + O=C O3 Zn / H2O R/R/R/R/ R-CH-R/ R-C-R/KMnO4=OOH5. 醚鍵的構(gòu)成醚鍵的構(gòu)成 2 ROH R-O-R + H2OH2SO4合成對(duì)稱醚合成對(duì)稱醚 威廉姆遜合成法威廉姆遜合成法R-ONa + R/-X R-O-R/ + NaX 其中：其中：R = 伯、仲、叔烷基伯、仲、叔烷基R/ = 伯、仲不能為叔烷基伯、仲不能為叔烷基 環(huán)醚的合成環(huán)醚的合成 硫酸二甲酯合成酚醚硫酸二甲酯合成酚醚+ (CH3)2SO2-O-CH3-OH140R-CH=CH2 + O2 R-CH-C

15、H2 Ag200300OR-CH=CH2 + HOCl R-CH-CH2 R-CH-CH2 OCa(OH)2OH Cl6. 其它一些反響其它一些反響 C=O -CH2- 克萊門森復(fù)原法克萊門森復(fù)原法:沃爾夫沃爾夫-黃鳴龍復(fù)原法黃鳴龍復(fù)原法: 炔烴選擇加氫合成烯烴炔烴選擇加氫合成烯烴R-C-R/ R-CH2-R/Zn-HgHClR-C-R/ R-CH2-R/H2N-NH2，NaOH二縮乙二醇二縮乙二醇=O=OR-C C-R/ Na + NH3液液H2 / BaSO4或或Pd / C或或Lindlar試劑試劑C = CC = CRRR/R/HHHH順式加成順式加成反式加成反式加成H2SO4 RCH

16、2CH2-OH R-CH=CH2 RCH2CH3H2Ni170O=7. 芳環(huán)上引入芳環(huán)上引入-X、-NO2、-NH2、-SO3H、-R、-C-RO=-X-NO2-R-C-R-NH2-SO3HX2FeX3 或或FeH2SO4 + HNO3Fe + HClH2SO4 SO3或濃或濃H2SO4R-XAlCl3R-C-XAlCl3O= 官能團(tuán)的相互轉(zhuǎn)化官能團(tuán)的相互轉(zhuǎn)化R-COCl R-CONH2 R-COOR/ (RCO)2O R-COOHNH3R/OHNH3NH3H3O+H3O+H2OH2OR/OHR/OHP2O5SOCl22. 羧酸及其衍生物的轉(zhuǎn)換羧酸及其衍生物的轉(zhuǎn)換1. 鹵素、羥基、氨胺、羰基、

17、羧基的轉(zhuǎn)換鹵素、羥基、氨胺、羰基、羧基的轉(zhuǎn)換R-OH R-C- R-COOH R-MgX R-X R-NR2R-NH2R-NHRR-COOH R-CN R-CH2NH2 H O O NaCNH3O+R-XR-NH2NH3PX3H2O / OH-Mg CO2 H3O+O= 在有機(jī)合成中，往往要思索到某些官能團(tuán)也會(huì)遭到在有機(jī)合成中，往往要思索到某些官能團(tuán)也會(huì)遭到反響試劑或條件的影響而產(chǎn)生副反響，甚至影響整個(gè)合反響試劑或條件的影響而產(chǎn)生副反響，甚至影響整個(gè)合成過程。因此在合成時(shí)必需采取對(duì)某些受影響的基團(tuán)暫成過程。因此在合成時(shí)必需采取對(duì)某些受影響的基團(tuán)暫時(shí)轉(zhuǎn)換為另外的穩(wěn)定的構(gòu)造，而進(jìn)展維護(hù)措施，待反響

18、時(shí)轉(zhuǎn)換為另外的穩(wěn)定的構(gòu)造，而進(jìn)展維護(hù)措施，待反響終了再使基團(tuán)復(fù)原。終了再使基團(tuán)復(fù)原。 在選擇維護(hù)基時(shí)要符合以下要求在選擇維護(hù)基時(shí)要符合以下要求: : 在溫暖條件下易與被維護(hù)基團(tuán)反響。在溫暖條件下易與被維護(hù)基團(tuán)反響。 維護(hù)基必需在維護(hù)階段的各種條件下是穩(wěn)定的。維護(hù)基必需在維護(hù)階段的各種條件下是穩(wěn)定的。 維護(hù)基易于在溫暖條件下除去。維護(hù)基易于在溫暖條件下除去。三、官能團(tuán)的維護(hù)三、官能團(tuán)的維護(hù)R = 伯、仲、叔烴基伯、仲、叔烴基四氫吡喃醚：對(duì)堿、格氏試劑、烷基鋰、催化加氫及四氫吡喃醚：對(duì)堿、格氏試劑、烷基鋰、催化加氫及 一些氧化劑穩(wěn)定。但對(duì)酸不穩(wěn)定。一些氧化劑穩(wěn)定。但對(duì)酸不穩(wěn)定。 轉(zhuǎn)變成醚轉(zhuǎn)變成醚醚

19、：對(duì)格氏試劑、復(fù)原劑、氧化劑、堿穩(wěn)定。醚：對(duì)格氏試劑、復(fù)原劑、氧化劑、堿穩(wěn)定。1. 醇羥基的維護(hù)醇羥基的維護(hù) 四氫吡喃醚四氫吡喃醚ROH +H+OOR-O-四氫吡喃醚四氫吡喃醚H2O / H+ ROH + HO(CH2)4CHOROH R-O-CPh3 Ph3CClCH3COOH / H2O2. 酚羥基的維護(hù)酚羥基的維護(hù)苯甲醚：對(duì)堿、氧化劑、復(fù)原劑等穩(wěn)定，但對(duì)酸不穩(wěn)定。苯甲醚：對(duì)堿、氧化劑、復(fù)原劑等穩(wěn)定，但對(duì)酸不穩(wěn)定。OHOCH3CH3I 或或 (CH3)2SO4HI，3. 醛、酮、羰基的維護(hù)醛、酮、羰基的維護(hù)縮醛酮：對(duì)復(fù)原劑、氧化劑、堿、格氏試劑穩(wěn)定，縮醛酮：對(duì)復(fù)原劑、氧化劑、堿、格氏試劑穩(wěn)

20、定， 但對(duì)酸不穩(wěn)定。但對(duì)酸不穩(wěn)定。R-C-R/O=CRR/OOHOCH2CH2OH / 干干HClH2O / H+ R-C-HO=CRHOCH3 OCH3CH3OHH2O / H+ 4. 羧基的維護(hù)羧基的維護(hù)R-COOH R-COOCH3CH3OH / H+ H2O / H+或或OH-5. 氨基的維護(hù)氨基的維護(hù)NH2NH3 SO4H+ -H2SO4NaOH 間位基間位基CH3COCl 或或 (CH3CO)2ONHCOCH3NH2鄰對(duì)位基鄰對(duì)位基H2O / H+或或OH-6. 雙鍵的維護(hù)雙鍵的維護(hù)鹵代烴：對(duì)堿、氧化劑、復(fù)原劑穩(wěn)定鹵代烴：對(duì)堿、氧化劑、復(fù)原劑穩(wěn)定R-CH=CH-R/ R-CHCH-

21、R/XXX2Zn 當(dāng)我們?yōu)橐粋€(gè)目的化合物設(shè)計(jì)了幾條能夠的合成當(dāng)我們?yōu)橐粋€(gè)目的化合物設(shè)計(jì)了幾條能夠的合成道路時(shí)，可以根據(jù)幾條原那么來評(píng)價(jià)各條道路的優(yōu)劣，道路時(shí)，可以根據(jù)幾條原那么來評(píng)價(jià)各條道路的優(yōu)劣，從而選擇最正確道路。從而選擇最正確道路。有機(jī)合成道路的選擇原那么有機(jī)合成道路的選擇原那么:7. 芳環(huán)位置的維護(hù)芳環(huán)位置的維護(hù)H2O / H+H2SO4SO3H四、選擇合成道路的步驟和方法四、選擇合成道路的步驟和方法選擇路選擇路 線原那線原那么么構(gòu)造上要求構(gòu)造上要求碳架的構(gòu)成碳架的構(gòu)成官能團(tuán)的引入官能團(tuán)的引入經(jīng)濟(jì)上要求經(jīng)濟(jì)上要求 原料易得，廉價(jià)原料易得，廉價(jià) 產(chǎn)物易分別，收率高，副產(chǎn)物易分別，收率高，

22、副 步驟要求簡(jiǎn)單步驟要求簡(jiǎn)單 反響經(jīng)典，可發(fā)生，條件反響經(jīng)典，可發(fā)生，條件溫暖，對(duì)環(huán)境污染小溫暖，對(duì)環(huán)境污染小反響少反響少反響步驟少，收率要高是選擇合成道路的重要要素。反響步驟少，收率要高是選擇合成道路的重要要素。如化學(xué)反響：如化學(xué)反響：AABABCABCDBCD假設(shè)反響每步產(chǎn)率假設(shè)反響每步產(chǎn)率90%，那么，那么3步后總產(chǎn)率為步后總產(chǎn)率為(0.9)3 100 = 73%假設(shè)反響每步產(chǎn)率假設(shè)反響每步產(chǎn)率70%，那么，那么3步后總產(chǎn)率為步后總產(chǎn)率為(0.7)3 100 = 34%平衡法：平衡法：A AB ABCBCD DE DEFEFABCDEF90%90%90%90%90%其中只需其中只需3步延

23、續(xù)，總產(chǎn)率為步延續(xù)，總產(chǎn)率為0.9)3 100 = 73%A AB ABC ABCD ABCDE ABCDEFBCDEF如用如用5步反響，每步產(chǎn)率步反響，每步產(chǎn)率90%，直線法：直線法：那么那么5步后總產(chǎn)率為步后總產(chǎn)率為0.9)5 100 = 59% 原料易得是指合成要用些根本的原料。常用原料易得是指合成要用些根本的原料。常用“三烯一炔三烯一炔乙、丙、丁烯及乙炔，乙、丙、丁烯及乙炔，“三苯一萘苯、甲苯、二三苯一萘苯、甲苯、二甲苯及萘及小于甲苯及萘及小于C4原子的醇類和甲醛、乙醛、草酸、鹵苯、原子的醇類和甲醛、乙醛、草酸、鹵苯、環(huán)己烷、丙二酸二乙酯等。環(huán)己烷、丙二酸二乙酯等。 實(shí)驗(yàn)方法真實(shí)可行，

24、包括實(shí)驗(yàn)室方法或工業(yè)方法，實(shí)驗(yàn)方法真實(shí)可行，包括實(shí)驗(yàn)室方法或工業(yè)方法，由于并非一切的反響都有合成意義。另外，盡量運(yùn)用經(jīng)由于并非一切的反響都有合成意義。另外，盡量運(yùn)用經(jīng)典的反響，假設(shè)不平常的反響過多，失敗的時(shí)機(jī)也會(huì)多，典的反響，假設(shè)不平常的反響過多，失敗的時(shí)機(jī)也會(huì)多，且關(guān)鍵的反響越早出現(xiàn)越好，即決議整個(gè)合成成敗的反且關(guān)鍵的反響越早出現(xiàn)越好，即決議整個(gè)合成成敗的反呼應(yīng)盡早出現(xiàn)。假設(shè)關(guān)鍵反響在整個(gè)合成道路的后面，呼應(yīng)盡早出現(xiàn)。假設(shè)關(guān)鍵反響在整個(gè)合成道路的后面，一旦失敗，就前功盡棄。一旦失敗，就前功盡棄。 首先分析產(chǎn)物的構(gòu)造要求首先分析產(chǎn)物的構(gòu)造要求,包括碳架、官能團(tuán)及其包括碳架、官能團(tuán)及其 位置立體

25、化學(xué)要求等。位置立體化學(xué)要求等。 利用倒推逆向合成法思索。利用倒推逆向合成法思索。 從產(chǎn)物的構(gòu)造回想一切能夠的合成方法，確定初步從產(chǎn)物的構(gòu)造回想一切能夠的合成方法，確定初步 合成的方案。合成的方案。2. 解合成題的根本方法解合成題的根本方法 有機(jī)合成設(shè)計(jì)就是在合成一個(gè)化合物之前，研討、設(shè)有機(jī)合成設(shè)計(jì)就是在合成一個(gè)化合物之前，研討、設(shè)計(jì)最正確的合成道路，它是有機(jī)合成成敗的關(guān)鍵，目前有計(jì)最正確的合成道路，它是有機(jī)合成成敗的關(guān)鍵，目前有機(jī)合成道路設(shè)計(jì)多采用逆向合成法。機(jī)合成道路設(shè)計(jì)多采用逆向合成法。 其特點(diǎn)是先分析目的分子的構(gòu)造，從目的分子開場(chǎng)，其特點(diǎn)是先分析目的分子的構(gòu)造，從目的分子開場(chǎng)，逆推至中間物，逐漸倒推到原料，并要思索如何從簡(jiǎn)便的逆推至中間物，逐漸倒推到原料，并要思索如何從簡(jiǎn)便的原料開場(chǎng)經(jīng)過哪些反響合成出目的分子。原料開場(chǎng)經(jīng)過哪些反響合成出目的分子。