药物合成反应缩合反应课件.ppt

1、定义：定义：两个及两个以上有机化两个及两个以上有机化合物合物通过反应形成一个新的较大通过反应形成一个新的较大分子或同一分子内部发生分分子或同一分子内部发生分子内的反应形成新分子的反子内的反应形成新分子的反应称为缩合反应应称为缩合反应。用途：用途：形成新的碳形成新的碳-碳键或碳碳键或碳-杂键杂键第1页，共63页。缩合反应缩合反应(C-C键形成键形成)-羟烷基、卤烷基、氨烷基化反应羟烷基、卤烷基、氨烷基化反应-羟烷基、羟烷基、-羰烷基化反应羰烷基化反应亚甲基化反应亚甲基化反应,-环氧烷基化反应环氧烷基化反应环加成反应环加成反应第2页，共63页。一、一、-羟烷基化反应羟烷基化反应Aldol缩合缩合醇

2、醛醇醛(酮酮)缩合缩合不饱和烃的不饱和烃的-羟烷基化反应羟烷基化反应(Prins反应反应)芳醛的芳醛的-羟烷基化反应羟烷基化反应(安息香缩合安息香缩合)有机金属化合物的有机金属化合物的-羟烷基化羟烷基化第3页，共63页。1.Aldol缩合缩合(醇醛缩合、羟醛缩合反应醇醛缩合、羟醛缩合反应)在稀酸或稀碱催化下在稀酸或稀碱催化下(通常为稀碱通常为稀碱)，一，一分子醛分子醛(或酮或酮)的的-氢原子氢原子加到另一分子醛加到另一分子醛(或酮或酮)的的氧原子氧原子上，其余部分加到羰基碳上，其余部分加到羰基碳上，上，生成生成-羟基醛羟基醛(或酮或酮)，这个增长碳链的这个增长碳链的反应称为反应称为Aldol缩

3、合反应。缩合反应。第4页，共63页。+5NaOH10%CH3COHCH2CHOHCH3CHOCH2CHOH 第5页，共63页。机理机理CH3CHO+OHCH2CHO慢H2OCH2CHOCHCH3O快CH3CHO+H2O快CH2CHOCHCH3OHCH3CH CH2CHO+OH第6页，共63页。活性：酮活性：酮BrCH2COOC2H5 ClCH2COOC2H5XC COOC2H5R1R2CHCOOC2H5XR1XCH2COOC2H5CH3CHO+BrCH2COOC2H5Zn/(CH3O)3B/THFr.t.CH3CH CH2COOC2H5OH(95%)第20页，共63页。除除Zn以外，以外，还可

4、用还可用Mg、Li、Al等金属等金属如：如：CH2COOC2H5C6H5CHOHHNSi(CH3)32+LiCH2COOC2H5-78THF+-78THFLiCH2COOC2H5LiNSi(CH3)32C6H5CHOCH3COOC2H5CHCOOC4H9tC(C6H5)2OHCH3+(C6H5)2COCH3CHCOOC4H9tBrMg+(81%)(91%)第21页，共63页。Reformatsky的应用的应用合成合成-羟基羧酸酯羟基羧酸酯合成合成-羟基羧酸羟基羧酸醛、酮增长碳链的方法之一醛、酮增长碳链的方法之一第22页，共63页。CHOCHCOOC2H5BrR+Zn/PhH/Et2OCH CH

5、COOC2H5OHRH2OCH CCOOC2H5R还原CH2CHCH2OHR氧化CH2CHCHOR第23页，共63页。Grignard和和Normant反应反应 Grignard试剂和试剂和Normant试剂与羰基试剂与羰基化合物化合物(醛、酮醛、酮)反应，生成相应的醇类的反应，生成相应的醇类的反应。反应。+R XMg(C2H5)2ORMgXC CXR1R2R3THF4050+MgC C MgXR1R2R3Grignard试剂试剂Normant试剂试剂第24页，共63页。二、二、-卤烷基化反应卤烷基化反应 Blanc氯甲基化反应氯甲基化反应 芳香化合物用甲醛、氯化氢及芳香化合物用甲醛、氯化氢及

6、ZnCl2或或AlCl3或质子酸处理时，在环上引入氯甲基或质子酸处理时，在环上引入氯甲基的反应称为的反应称为Blanc氯甲基化反应。氯甲基化反应。ArHHCHOHClZnCl2ArCH2ClH2O+第25页，共63页。为芳环的亲电取代反应为芳环的亲电取代反应 供电子基取代供电子基取代 吸电子取代吸电子取代COCH3OHClCH2CH2ClCOCH3OHClCH2HCHO/HClCOCH3OH2530HCHO/HCl第26页，共63页。ArCH2Cl可转化为可转化为：ArCH2OH,ArCH2OR,ArCHO,ArCH2CN,ArCH2NH2(R2)及延长碳链及延长碳链第27页，共63页。CH2

7、ClKCNCH2(COOC2H5)2/EtOCH2CNCH2COOHCH2ClCH2CH(COOC2H5)2CH2CH2COOH第28页，共63页。三、三、-氨烷基化反应氨烷基化反应Mannich反应反应Pictet-Spengler反应反应Strecker反应反应第29页，共63页。Mannich氨甲基化反应氨甲基化反应 含有活泼氢原子的化合物和甲醛及含有活泼氢原子的化合物和甲醛及胺进行缩合作用，结果活泼氢原子被胺进行缩合作用，结果活泼氢原子被-氨甲基取代，得到氨甲基取代，得到-氨基酮类化合物氨基酮类化合物(常常称为称为Mannich碱碱)的反应称为的反应称为Mannich氨氨甲基化反应。甲

8、基化反应。第30页，共63页。.HCl+RCOCH2CH2NCH3CH3H2O.HClHNCH3CH3HCHORCOCH3第31页，共63页。含活泼氢原子的化合物有：酮、醛、酸、含活泼氢原子的化合物有：酮、醛、酸、酯、腈、硝基烷、炔、酚及杂环化合物酯、腈、硝基烷、炔、酚及杂环化合物 醛可以是：甲醛、三聚甲醛、多聚甲醛醛可以是：甲醛、三聚甲醛、多聚甲醛及活性大的脂肪醛和芳香醛及活性大的脂肪醛和芳香醛 胺可以是：仲胺、伯胺及氨胺可以是：仲胺、伯胺及氨第32页，共63页。机理机理亲电取代反应亲电取代反应H+R2N CH2+H+HCHORCH2NR2CH2NR2RHH2OR2NCH2R2NCH2OHR

9、2NH第33页，共63页。NCH3OH,CO2NCH3OCOOHCOOH+-2pH=5COOHCOOHOH2NCH3CH2CH2CHOCHO(90%)第34页，共63页。3040NH(CH3)2NHHOAcNHCH2N(CH3)2+HCHO+(95%)第35页，共63页。用途用途制备制备C-氨甲基化产物氨甲基化产物Michael 加成的反应物加成的反应物转化转化(如亲核试剂置换如亲核试剂置换)制备多一个碳的同系物制备多一个碳的同系物第36页，共63页。NHCH2COOHHCl/H2ONCH2CNNaCN/H2O/EtOHNHCH2N(CH3)2(70%)第37页，共63页。OH(CH3)2NH

10、OHCH2N(CH3)2H2/Ni,EtOH+HCHO+OHCH3(42%)第38页，共63页。Pictet-Spengler四氢异喹啉类合成反应四氢异喹啉类合成反应 -芳基乙胺和羰基化合物在酸性溶芳基乙胺和羰基化合物在酸性溶液中缩合生成液中缩合生成1,2,3,4-四氢异喹啉的反应四氢异喹啉的反应称为称为Pictet-Spengler反应。反应。是是Mannich氨甲基化反应的特殊例子。氨甲基化反应的特殊例子。第39页，共63页。HRORONHRRORONHCRRCHORORONH2第40页，共63页。Strecker氨基酸合成反应氨基酸合成反应 醛或酮用氰化钠及氯化铵处理可一步得醛或酮用氰化

11、钠及氯化铵处理可一步得到到-氨基腈，水解生成氨基腈，水解生成-氨基酸的反应称为氨基酸的反应称为Strecker氨基酸合成反应。该反应是制备氨基酸合成反应。该反应是制备-氨基酸的方便方法。氨基酸的方便方法。ONaCNNH4ClCCNNH2水解CCOOHNH2+第41页，共63页。一一 -羟烷基化反应羟烷基化反应 芳烃的芳烃的-羟烷基化羟烷基化活性亚甲基化合物的活性亚甲基化合物的-羟烷基化羟烷基化有机金属化合物的有机金属化合物的-羟烷基化羟烷基化第42页，共63页。芳烃的芳烃的-羟烷基化羟烷基化 在在Lewis酸酸(如如AlCl3、SnCl4等等)催化下，催化下，芳烃与环氧乙烷发生芳烃与环氧乙烷发

12、生Friedel-Crafts反应，反应，生成生成-芳基乙醇的反应。芳基乙醇的反应。ArHCH2CH2OAlCl3ArCH2CH2OH+第43页，共63页。活性亚甲基化合物的活性亚甲基化合物的-羟烷基化羟烷基化 活性亚甲基化合物与环氧乙烷在活性亚甲基化合物与环氧乙烷在碱催化下发生羟乙基化反应。碱催化下发生羟乙基化反应。eg:H2C(COOC2H5)2CH(COOC2H5)2CH2CH2O/EtOHC2H5OHEtONaHC COOC2H5COOC2H5CH2CH2OHOCOOC2H5O(70%)第44页，共63页。有机金属化合物的有机金属化合物的-羟烷基化羟烷基化2CH2CH2O1.2.C4H

13、9MgBrH2OC4H9CH2CH2OHCHCH2OC6H51.2.H2OCH3MgIC6H5CHCH2CH3OHCHCH2OCH3(CH3)2CuLi(C2H5)2O,0CH3CHCH2CH3OH(89%)(62%)第45页，共63页。二、二、-羰烷基化反应羰烷基化反应 Michael亲核亚甲基加成反应亲核亚甲基加成反应 活泼的亚甲基化合物活泼的亚甲基化合物在碱催化作用下，和在碱催化作用下，和,-不饱和酮、酯或腈不饱和酮、酯或腈的活泼碳的活泼碳-碳双键的加成碳双键的加成反应称为反应称为Michael亲核亚甲基加成反应。亲核亚甲基加成反应。第46页，共63页。A、A、A为为-CHO,-COR,

14、-COOR,-CONH2,-CN,-NO2,-SOR,SO2R等吸电子基团等吸电子基团ACHC CAAH+C CAACH2A第47页，共63页。机理机理+CH2(COOC2H5)2C2H5ONaCH(COOC2H5)2NaPhCH CH C OC2H5CH(COOC2H5)2OPhCH CH C OC2H5CH(COOC2H5)2OC2H5OHPhCH CH2COC2H5CH(COOC2H5)2OPhCH CH C OC2H5O+CH(COOC2H5)2C2H5O+第48页，共63页。碱催化剂：碱催化剂：醇钠醇钠(钾钾)、氢氧化钠、氢氧化钠(钾钾)、金属钠砂、氨基钠、金属钠砂、氨基钠、氢化钠、

15、哌啶、三乙胺氢化钠、哌啶、三乙胺 以及季铵碱等以及季铵碱等。催化剂量：催化剂量：0.10.3当量当量第49页，共63页。主要应用：主要应用：引进三个碳原子的侧链引进三个碳原子的侧链合成二环或多环不饱和酮类合成二环或多环不饱和酮类第50页，共63页。OCH3CH2CH2COOCH3CHCNC2H5CH2CHCNKOH/MeOH9095CH5C2CNCH2CH2CN+OCH3CH2CHCOOCH3+t BuOK/t BuOH100%53%第51页，共63页。Robinson增环反应增环反应OCH3OPhH带水NHOCH3OCH2CH2COCH3KOH/CH3OHOCH3O+CH2CHCOCH363

16、65%第52页，共63页。Wittig反应反应Horner反应反应Knoevenagal反应反应Stobbe反应反应Perkin反应反应Erlenmeyer-Plchl反应反应第53页，共63页。Wittig羰基成烯反应羰基成烯反应 醛或酮与烃代亚甲基三苯膦反应，醛或酮与烃代亚甲基三苯膦反应，醛、酮分子中羰基的氧原子被烃代亚甲醛、酮分子中羰基的氧原子被烃代亚甲基所取代，生成相应的烯类化合物及氧基所取代，生成相应的烯类化合物及氧化三苯膦的反应称化三苯膦的反应称Wittig羰基成烯反应，羰基成烯反应，其中烃代亚甲基三苯膦称为其中烃代亚甲基三苯膦称为Wittig试剂。试剂。第54页，共63页。C O

17、R3R4(R)3P CR1R2+CR3R4R2R1C(R)3P O+R：烷基、芳基、烷氧基、哌啶基、吗啉基等烷基、芳基、烷氧基、哌啶基、吗啉基等R1,R2,R3,R4：氢、烷基、烯基、芳基、氢、烷基、烯基、芳基、含有各种官能团的芳基和烷基等。含有各种官能团的芳基和烷基等。第55页，共63页。C OR3R4(C6H5)3P CR1R2+CR3R4R2R1C(C6H5)3PO(C6H5)3POCR1R2R4R3CR4R3CR2R1C+(C6H5)3PO第56页，共63页。Wittig反应的特点：反应的特点：羰基被碳羰基被碳-碳双键代替形成立体专一性的烯类碳双键代替形成立体专一性的烯类和和-不饱和醛

18、或酮反应，一般不发生不饱和醛或酮反应，一般不发生1,4-加成，可利加成，可利用此性质来合成共轭多烯化合物，如叶红素、维生素用此性质来合成共轭多烯化合物，如叶红素、维生素A等的合成等的合成合成的双键能位于在能量不利的位置合成的双键能位于在能量不利的位置第57页，共63页。Darzens缩水甘油酸酯的合成反应缩水甘油酸酯的合成反应 醛或酮醛或酮在碱存在的条件下和在碱存在的条件下和-卤代酯卤代酯缩缩合生成合生成,-环氧羧酸酯环氧羧酸酯(缩水甘油酸酯缩水甘油酸酯)的反的反应称为应称为Darzens缩小甘油酸酯的合成反应。缩小甘油酸酯的合成反应。第58页，共63页。+ROHNaXC CRRR2OCOOC

19、2H5+RONaR2CHCOOC2H5XC ORRCHRRCR2OCO2C CRRR2OCOOH水解第59页，共63页。Diels-Alder反应反应 含有一个活泼的双键或叁键的烯或炔含有一个活泼的双键或叁键的烯或炔类和二烯或多烯共轭体系发生类和二烯或多烯共轭体系发生1,4-加成，加成，形成六员环状化合物的反应称为形成六员环状化合物的反应称为Diels-Alder反应。该反应易进行且反应速反应。该反应易进行且反应速度快，应用范围广，是合成环状化合物的度快，应用范围广，是合成环状化合物的一个非常重要的方法一个非常重要的方法。第60页，共63页。R1为吸电子基有利：为吸电子基有利：如如-CHO,-COR,-COOR,-CN等等R为供电子基有利为供电子基有利RR1+R1R第61页，共63页。顺式加成顺式加成HHPhPh+OOOCCOOHHPhPhHHO第62页，共63页。内向加成内向加成HHHHOOO+OOO+第63页，共63页。