现代有机合成方法与技术第七章-有机合成控制方法与策略课件.ppt
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- 现代 有机合成 方法 技术 第七 控制 策略 课件
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1、第七章有机合成控制方法与策略第七章有机合成控制方法与策略 2010.11.21Contents有机合成选择性的利用有机合成选择性的利用 有机合成中导向基的应用有机合成中导向基的应用 潜在官能团潜在官能团(Latent functional groups)及应用及应用 重排反应的利用重排反应的利用 合成路线的优化合成路线的优化 7.1 有机合成选择性的利用有机合成选择性的利用v化学选择性化学选择性不同官能团的选择性不同官能团的选择性处于不同化学环境的相同官能团的选择性处于不同化学环境的相同官能团的选择性 两个完全相同的官能团的选择性两个完全相同的官能团的选择性v区域选择性区域选择性(Regios
2、electivity)烯烃的区域选择性反应烯烃的区域选择性反应 芳香化合物的区域选择性取代反应芳香化合物的区域选择性取代反应 酮的区域选择性反应酮的区域选择性反应 Diels-Alder反应的区域选择性反应的区域选择性,-不饱和羰基化合物的区域选择性不饱和羰基化合物的区域选择性 v立体选择性立体选择性(Stereoselectivity)与立体专一性与立体专一性(Stereosepcificity)通过消除得到烯烃或烯烃的加成反应的立体选择性通过消除得到烯烃或烯烃的加成反应的立体选择性叁键还原为双键的顺叁键还原为双键的顺/反选择性控制反选择性控制 Diels-Alder反应的立体选择性反应的立
3、体选择性 化学选择性化学选择性OCOOROHROOCNaBH4COORZn/Hg化学选择性:化学选择性:不同官能团在相同反应条不同官能团在相同反应条件下区别反应的能力件下区别反应的能力化学选择性:化学选择性:相同官能团在相同反应条相同官能团在相同反应条件下区别反应的能力件下区别反应的能力OOCO2EtOOCO2EtOOCO2EtCOOEtPhNaBH4,C2H5OH,2569%COOEtPhOCH3OHCH3NaBH4,CeCl320 5min NaBH4可与可与 -不饱和酯类及腈类化合物进行不饱和酯类及腈类化合物进行1,4-还原,得到饱和酯类或腈类;与还原,得到饱和酯类或腈类;与,-不饱和醛
4、或酮化合物进行不饱和醛或酮化合物进行1 1,2-2-还原,尤其在还原,尤其在CeClCeCl3 3催化下,生成烯丙醇。催化下,生成烯丙醇。选择性还原反应:选择性还原反应:不同官能团的选择还原不同官能团的选择还原 RCOClRCHCORCOOCORRCOOPhRCOORRCOOHRCONHR COOHCOOEtCOClCOOEtCONH2COOEtS O C l2COOEtOOOEtOCOC lOC H2C H3N H3N H3不同环境下的相同官能团的不同环境下的相同官能团的选择性(选择性氧化反应):选择性(选择性氧化反应):1.KMnO4的氧化反应选择性的氧化反应选择性差,制备醛酮时用处不大;
5、差,制备醛酮时用处不大;2.MnO2具有较好的选择性,具有较好的选择性,特别对烯丙位或苄基位的羟特别对烯丙位或苄基位的羟基的氧化具有优先性;基的氧化具有优先性;MnO2不氧化饱和羟基,不氧化双不氧化饱和羟基,不氧化双键、叁键,只氧化烯丙位醇键、叁键,只氧化烯丙位醇羟基,将不饱和伯醇氧化为羟基,将不饱和伯醇氧化为醛。醛。3.CrO3/Ac2O,CrO2Cl2/CCl4,将苯环上的甲基氧化为醛基;将苯环上的甲基氧化为醛基;CrO3/tBu3OH或吡啶将伯醇氧或吡啶将伯醇氧化为醛基化为醛基4.Pb(OAc)4和和NaIO4氧化邻二氧化邻二醇为二醛或二酮醇为二醛或二酮5.OsO4/I2-AgOAc-H
6、2O氧化烯氧化烯烃为顺式邻二醇烃为顺式邻二醇CH2OHMnO2 (活性)CHOOHOHMnO2 (活性)OOHOCH3OCH3OCH CH2CH2OHOHCH3OCH3OCCH2CH2OHOMnO2丙酮,25CH3CH3OHOHOHCH3CH3OOHOHMnO2CHCl3,室温NO2NO2NaHSMeOHNH2NO2NO2NO2CH3NH4HSSnCl2-HClNO2NH2CH3NH2NO2CH3对位优先邻位优先O2NNO2NH4HSSnCl2-HClH2NNO2O2NNH2位优先-位优先完全相同基团的选完全相同基团的选择性:择性:区域选择性区域选择性OMe3SiClEt3N,DMFOSiMe
7、3OSiMe3+77%23%1.1.酮的区域选择性反应酮的区域选择性反应 OOH-H+O-OHOEtOOOH-ClOPhEtOOOOPhOEtOOPhPhBrEtOOOPhPhOH-OPhPhOH-H2OOH-H2O123OPhPh例例 合成合成O1.LDA2.TMSClO SiMe3O SiMe3+98%2%2.Diels-Alder反应的区域选择性反应的区域选择性+OCH3OOCH3OOCH3O+主要的次要的+CHOCHOCHO+甲苯,120,无催化剂5941:苯,25,SnCl4964:O1,4-加成或1,2-加成ONuOHNuNu-Nu-Micheal加成 3.,-不饱和羰基化合物的区
8、域选择性不饱和羰基化合物的区域选择性 两种加成反应的取向取决于两种加成反应的取向取决于,-不饱和化合物和亲核试剂不饱和化合物和亲核试剂(Nu)两方面的因素。通两方面的因素。通常常,-不饱醛和酰氯倾向于直接加成(不饱醛和酰氯倾向于直接加成(1,2-加成),而相应的酮和酯多半倾向于加成),而相应的酮和酯多半倾向于迈克尔加成(迈克尔加成(1,4-加成);强碱性亲核试剂如加成);强碱性亲核试剂如RLi,NH2-,RO-,H-等倾向于直接加等倾向于直接加成,弱碱性亲核试剂如成,弱碱性亲核试剂如RMgBr,RS-,RNH2及稳定碳负离子倾向于迈克尔加成。及稳定碳负离子倾向于迈克尔加成。另外,催化剂的作用也
9、不可小视,而且是很有效的办法。另外,催化剂的作用也不可小视,而且是很有效的办法。COOEtPhNaBH4,C2H5OH,2569%COOEtPhOCH3OHCH3NaBH4,CeCl320 5min 例如:例如:立体选择性(立体选择性(stereoselectivity)与立体专一性()与立体专一性(Stereospcificity)立体选择性(立体选择性(stereoselectivity)反应指凡是反应机理能提供两条可供选择的、)反应指凡是反应机理能提供两条可供选择的、化学上等同的途径,以便能够选择最有利的途径(动力学控制)或生成最稳化学上等同的途径,以便能够选择最有利的途径(动力学控制)
10、或生成最稳定产物(热力学控制)的方式进行的反应。定产物(热力学控制)的方式进行的反应。立体专一性(立体专一性(Stereospcificity)反应指那些凡是机理要求生成一种特定立体)反应指那些凡是机理要求生成一种特定立体化学结构的反应,不管生成的这种产物是否稳定,立体专一性反应的产物一化学结构的反应,不管生成的这种产物是否稳定,立体专一性反应的产物一定要生成。定要生成。HOTsAcO-HAcOHOTsAcO-HAcORSSRCH3TsOCH3AcOCH3TsOCH3AcOAcO-AcO-1234顺式反式反式顺式Br2RCO3HOsO4H2OBrBrOOHOHOHOHHHH2MeEtHHMeH
11、OHOHEtHMeOHHEtOHHMeEtOHOHHHMeEtHHOHOH(S,R)(R,S)赤式OsO4+MeHHEtMeHOHOHHEtMeOHOHEtHHMeEtOHHHOHMeEtHOHOHH(S,S)(R,R)苏式OsO4MeEtHHMeHBrBrEtHBr2MeBrBrEtHHMeEtBrHHBrMeEtHBrBrH(S,S)(R,R)苏式MeHHEtMeHBrBrHEtBr2MeBrHEtBrHMeEtBrBrHHMeEtHHBrBr(S,R)(R,S)赤式顺式顺加得赤式,反式顺加得苏式;顺式反加得苏式,反式反加得赤式顺式顺加得赤式,反式顺加得苏式;顺式反加得苏式,反式反加得赤式
12、。赤式反消得反式,苏式反消得顺式;赤式顺消得顺式,苏式顺消得反式。赤式反消得反式,苏式反消得顺式;赤式顺消得顺式,苏式顺消得反式。R1RR1HRHLindlar/H2P-2 Ni/H2orHR1RHNa/NH3(l)PhHBrHBrPhSRPhCH2CH2HPhH21PhPhCH2CH2PhCH2CH2Br+C-PhNa+34567PhHBrHBrPhSRPhCH2CH2HPhHPhPhCH2CH2PhCH2CH2BrC-PhNa+2134567NBSKOH-HBrBr2KOHNaNH2BrHH2O2Na,NH3(l)Br2例:例:7.2有机合成中导向基的应用有机合成中导向基的应用v 活化导向
13、基活化导向基 v 钝化导向基钝化导向基 v 阻断基(阻断基(Blocking Group)v 保护基保护基 7.3潜在官能团(潜在官能团(Latent functional groups)及应用)及应用v 烯烃作为潜在官能团烯烃作为潜在官能团 v 羰基作为潜在官能团羰基作为潜在官能团 v 杂环化合物作为潜在官能团杂环化合物作为潜在官能团 O3OsO4RCO3HOOOOH OHOZn,H2ONaIO4OHOHOO+(1)(2)总结:总结:烯烃是邻二醇、环氧烷、醛烯烃是邻二醇、环氧烷、醛酮甚至是羧酸的潜在官能团酮甚至是羧酸的潜在官能团潜在官能团:原料(或底物)分潜在官能团:原料(或底物)分子中包含
14、一种低活性的官能团,子中包含一种低活性的官能团,预计此低活性官能团在其它部位预计此低活性官能团在其它部位发生反应后最终会转化为目标官发生反应后最终会转化为目标官能团。这个低活性的官能团叫做能团。这个低活性的官能团叫做潜在官能团潜在官能团由潜在官能团到目标官能团的过由潜在官能团到目标官能团的过程叫做程叫做展示展示潜在官能团法优先着眼于目标分潜在官能团法优先着眼于目标分子中的官能团,而不是骨架。子中的官能团,而不是骨架。潜在官能团应具备下列条件:潜在官能团应具备下列条件:(1)原料易得)原料易得(2)反应活性低,对尽可能多的)反应活性低,对尽可能多的试剂保持稳定试剂保持稳定(3)能经选择性或专一性
15、反应展)能经选择性或专一性反应展示出来且条件要温和示出来且条件要温和(4)可作为一个以上目标官能团)可作为一个以上目标官能团的潜在者(即多重潜在官能团)的潜在者(即多重潜在官能团)OHOOOOHOO+BrOHOOOEtOOBrEtONaOCOOEt1).OH-2).H+O1)KMnO42).H+OR1RH3O+R1OOR例:例:NHZn-HClNHNHOHNO2N+N-呋喃作为呋喃作为1 1,4-4-二酮的潜在官能团二酮的潜在官能团吡咯作为吡咯作为1 1,3-3-丁二烯的潜在官能团丁二烯的潜在官能团合成合成分析分析OOOOBr+OOBuLiOLiBrOH3O+OOOH+ONH分析:NHZn,H
16、ClNHNHNHNO2OH(E,E)合成:例例1 1分析:分析:合成:合成:例例2 27.4 重排反应的利用重排反应的利用v 频呐醇(Pinacol)重排 v Arndt-Fistert重排 v Hoffmann重排 v Beckmann重排 v Claisen重排v Cope重排 OH OHH+OOHOHH+OHO+HHC+OHC+OH-H+O1.频呐醇(Pinacol)重排PhOHOHH+OPhHPhO迁移速率:芳基迁移速率:芳基 烃基烃基供电基取代的芳基迁移能供电基取代的芳基迁移能力增大力增大其实重排的方向主要取决其实重排的方向主要取决于羟基失去的难易,一般于羟基失去的难易,一般是比较羟
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