第十章药物合成控制方法与策略课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《第十章药物合成控制方法与策略课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第十 药物 合成 控制 方法 策略 课件
- 资源描述:
-
1、 药物合成的控制问题:药物合成的控制问题:在底物分子的特定位置上进行特定的反应,即在复杂分子的合成过程在底物分子的特定位置上进行特定的反应,即在复杂分子的合成过程中,若分子中有两个或多个反应活性中心时,使反应试剂按预期的设想只中,若分子中有两个或多个反应活性中心时,使反应试剂按预期的设想只进攻某一部位或官能团。进攻某一部位或官能团。ABCACBCCC控制性合成非控制性合成 使药物合成反应具有控制性的三种策略:使药物合成反应具有控制性的三种策略:一、选择性反应的利用;一、选择性反应的利用;二、导向基的应用,包括活化基、钝化基、阻断基和保护基二、导向基的应用,包括活化基、钝化基、阻断基和保护基 等
2、导向基的应用;等导向基的应用;三、潜在官能团的应用。三、潜在官能团的应用。10.1 10.1 选择性反应的利用选择性反应的利用 反应的选择性(反应的选择性(selectivityselectivity)是指在某一给定条件下同一底物分子的不同位置是指在某一给定条件下同一底物分子的不同位置或方向上都可能发生反应时生成几种不同产物的倾向性。或方向上都可能发生反应时生成几种不同产物的倾向性。ABCACBCB%A%AB反应选择性愈高反应选择性愈差选择性合成反应的类型选择性合成反应的类型化学选择性化学选择性区域选择性区域选择性立体选择性立体选择性 合成反应选择性的影响因素:合成反应选择性的影响因素:1.1
3、.反应物或官能团特定的结构环境(构造、构型、构象环境)反应物或官能团特定的结构环境(构造、构型、构象环境)2.2.特定的反应试剂;特定的反应试剂;3.3.特定的催化剂;特定的催化剂;4.4.特定的反应介质特定的反应介质反应的反应的pHpH值值5.5.特定的反应溶剂特定的反应溶剂6.6.反应温度反应温度OOCOOEtCOOEtOOOOCOOEt 9.1.1 9.1.1 化学选择性的利用化学选择性的利用 化学选择性(化学选择性(chemoselectivitychemoselectivity)是指不使用保护或活化等策略,使分子中多个相同或是指不使用保护或活化等策略,使分子中多个相同或不同官能团发生
4、某一个反应的倾向性,也就是指反应试剂对不不同官能团发生某一个反应的倾向性,也就是指反应试剂对不同官能团或处于不同结构环境下的相同官能团的选择性反应。同官能团或处于不同结构环境下的相同官能团的选择性反应。COOROCOORHOCOORHOMeMgINaBH4 (1 1)亲电加成化学选择性:)亲电加成化学选择性:烯键烯键 炔键炔键 (2 2)亲核加成化学选择性:)亲核加成化学选择性:烯键烯键 炔键炔键 (3 3)氧化反应化学选择性:)氧化反应化学选择性:烯键烯键 炔键炔键 (4 4)还原反应化学选择性:)还原反应化学选择性:烯键烯键 炔键炔键10.1.1.1 10.1.1.1 不同官能团的选择性不
5、同官能团的选择性1 1烯键与炔键的选择性反应烯键与炔键的选择性反应 BrBrBr2/CCl4-20 C。(90%)CH3OH/CH3ONaOCH3压力-Pd H2CCHCCHCH2CH2OHCH3HCCCCHCH2CH2OHCH3CaCO3喹啉,80%H2/-Pd CaCO3/H2/OHCH2OHOHCH2OH喹啉9.8110 Pa,30-37 C。4CrO3HCC(CH2)7CHC(CH3)2HCC(CH2)7COOHOC(CH3)2+2 2常见官能团的选择还原常见官能团的选择还原各种官能团各种官能团被还原被还原的活性次序为的活性次序为:次序次序官能团官能团还原产物还原产物1 1RCOClR
6、COClRCHORCHO2 2RNORNO2 2RNHRNH2 23 3RCRRCRRCH=CHRRCH=CHR4 4RCHORCHORCHRCH2 2OHOH5 5RCH=CHRRCH=CHRRCHRCH2 2CHCH2 2R R6 6RCORRCORRCHOHRRCHOHR7 7RCNRCNRCHRCH2 2NHNH2 28 89 9RCOORRCOORRCHRCH2 2OHOH1010RCONHRRCONHRRCHRCH2 2NHRNHR11111212RCOOHRCOOHRCHRCH2 2OHOH 利用官能团催化氢化的活性差异,可实现不同官能团共存时的选择性利用官能团催化氢化的活性差异
7、,可实现不同官能团共存时的选择性还原。例如:还原。例如:OCOOHOCOOHH2HOAc,PtH2COOHONiCOOHOHOOH+-H2O 化学选择性催化氢化不仅与催化剂相关,也与反应温度相关,一般说化学选择性催化氢化不仅与催化剂相关,也与反应温度相关,一般说来,反应温度愈高化学选择性愈差。来,反应温度愈高化学选择性愈差。OOHOHORaney Ni/H29.81 106Pa 25120260 还原剂的化学选择性还原剂的化学选择性 金属氢化物金属氢化物LiAlHLiAlH4 4活性高,但选择性差,它可把醛、酮、羧酸衍生活性高,但选择性差,它可把醛、酮、羧酸衍生物还原成醇(或胺)。而物还原成醇
8、(或胺)。而NaBHNaBH4 4活性差一些,活性差一些,但选择性较高,尤其是对酰氯、醛、酮但选择性较高,尤其是对酰氯、醛、酮的还原较快,而对酯和硝基化合物几乎的还原较快,而对酯和硝基化合物几乎不起作用。例如:不起作用。例如:NaBH4HOMeNO2OHNO2CHO 醛和酮的选择性还原醛和酮的选择性还原:一般情况下醛基的活性比酮基高一些,在特定的条件下醛基可优先反应,一般情况下醛基的活性比酮基高一些,在特定的条件下醛基可优先反应,而在另外一些情况下也可使酮基优先还原。例如:而在另外一些情况下也可使酮基优先还原。例如:TMSCl,Ni2B,DMFOCHOOCH2OH二甘醇二甲醚室温,95%NaB
9、H4,CeCl3EtOH,H2O,COOMeOCHOCOOMeHOCHO15 C。3 3选择性酰化试剂的活性次序选择性酰化试剂的活性次序 常见的酰化剂反应活性大小顺序如下:常见的酰化剂反应活性大小顺序如下:RCOClRCOCl RCH=C=O (RCO)RCH=C=O (RCO)2 2O RCOO RCO2 2Ph RCOPh RCO2 2R R RCOOH RCONHR RCOOH RCONHR 当两种酰基共存于同一分子时,活性较高的酰基优先反应。若想让活性当两种酰基共存于同一分子时,活性较高的酰基优先反应。若想让活性较低的酰基反应,需先把它转化为活性更高的酰基再进行反应。例如:较低的酰基反
10、应,需先把它转化为活性更高的酰基再进行反应。例如:SOCl2NH3COOHCOOEtCOOCOEtCOOEtCOClCOOEtClCOOEtCONH2COOEt由于羧酸衍生物的胺解比醇解容易,因此当分子中同时存在氨基和羟基时,由于羧酸衍生物的胺解比醇解容易,因此当分子中同时存在氨基和羟基时,酰化反应将优先发生在氨基上。例如,扑热息痛的合成就是利用这一化学选酰化反应将优先发生在氨基上。例如,扑热息痛的合成就是利用这一化学选择性反应。择性反应。10.1.1.2 10.1.1.2 处于不同结构环境的相同官能团的选择性处于不同结构环境的相同官能团的选择性 1.1.羟基的选择性反应羟基的选择性反应伯醇羟
11、基被氧化活性伯醇羟基被氧化活性 酚羟基酚羟基HONH2Ac2OHONHCCH3OCrO3,PyOHOHCH2Cl2,25 C。OHCHO伯醇羟基被氧化活性伯醇羟基被氧化活性 仲醇羟基仲醇羟基DMSO Ac2OHOOHCHOOH-(94%)1 1OHOH2 2OHOH的逆向选择性氧化剂的逆向选择性氧化剂:Ph:Ph3 3C C+BFBF4 4-Ph3C+BF4-CH2Cl2HOOHOOH 同一种羟基(如均为仲醇羟基),也可以因其构造或空间环境的不同同一种羟基(如均为仲醇羟基),也可以因其构造或空间环境的不同而发生化学选择性反应。例如:而发生化学选择性反应。例如:HOOHHOHOOHONBS,ap
12、,OO(95%)COONaOHOHH+OOOHOHOHOOH+/H2OOOHHO 烯丙位羟基活性较高,在其他羟基存在下可被优先选择氧化。例如:烯丙位羟基活性较高,在其他羟基存在下可被优先选择氧化。例如:MnO2OHOHOHOMnO2,THFOHHOOH4h,室温(91%)OHOOH 酚羟基由于受芳环的影响使羟基氧的亲核性降低,故酚羟基的酰化一般酚羟基由于受芳环的影响使羟基氧的亲核性降低,故酚羟基的酰化一般比醇羟基困难,例如对羟基苯甲醇用乙酸酐比醇羟基困难,例如对羟基苯甲醇用乙酸酐/吡啶酰化时,酰化反应优先发吡啶酰化时,酰化反应优先发生在醇羟基上。然而,若改用刘易斯酸(如生在醇羟基上。然而,若改
13、用刘易斯酸(如BFBF3 3EtEt2 2O O)催化)催化,则酰化反应发生则酰化反应发生在低活性的酚羟基上。在低活性的酚羟基上。HOCH2OHAc2OBF3 Et2OPyAcOCH2OHHOCH2OAc 此处化学选择性的改变是由于醇羟基比酚羟基更容易与刘易斯酸形成络此处化学选择性的改变是由于醇羟基比酚羟基更容易与刘易斯酸形成络合物(合物(RORO+BFBF3 3-),致使醇羟基的酰化反应受阻,酰化反应选择性发生在酚),致使醇羟基的酰化反应受阻,酰化反应选择性发生在酚羟基上。羟基上。2.2.羰基的选择还原羰基的选择还原 羰基也会因其还原剂或化学环境的不同而发生选择性的还原反应。例如羰基也会因其
14、还原剂或化学环境的不同而发生选择性的还原反应。例如:OOOHO1mol NaBH4OO1mol B2H6HOOOONaBH4/EtOHHOO(76%)饱和酮饱和酮优先还原优先还原不饱和酮不饱和酮优先还原优先还原空阻小的酮空阻小的酮优先还原优先还原 3 3 氨基的选择性酰化氨基的选择性酰化 当脂肪胺和芳胺共存时,可通过调节溶液的当脂肪胺和芳胺共存时,可通过调节溶液的pHpH来进行选择性单酰化。来进行选择性单酰化。例如:例如:10.1.1.2 10.1.1.2 两个完全相同官能团的选择性两个完全相同官能团的选择性1.1.选择性试剂的利用选择性试剂的利用 Ac2O(84%)H2NCH2NH2pH 1
15、1.25H2NCH2NHAcAcHNCH2NH2pH 4.15Ac2O(85%)NaHSNO2NO2NO2NH2MeOH 硫氢化钠(铵)、硫化物以及二氯化锡都是还原芳环上硝基的选择性还硫氢化钠(铵)、硫化物以及二氯化锡都是还原芳环上硝基的选择性还原剂,不仅像上例中有数目上的选择性,还有芳环位置上的区域选择性。例原剂,不仅像上例中有数目上的选择性,还有芳环位置上的区域选择性。例如:如:NH4HSSnCl2 HClCH3NO2NO2CH3NO2NH2CH3NH2NO2邻位优先对位优先-NH4HSNH2(or.OH)NO2NO2NH2(or.OH)NH2NO2NH4HSSnCl2 HCl-NO2NO
16、2NO2NH2NH2NO2位优先位优先 2.2.利用环酐合成利用环酐合成 对称和不对称的环酐作为酰化剂时,因其中一个酰基发生亲核反应后,对称和不对称的环酐作为酰化剂时,因其中一个酰基发生亲核反应后,另一个酰基转化为活性较低的羧基另一个酰基转化为活性较低的羧基(或羧酸盐或羧酸盐),因而可以利用环酐的单点,因而可以利用环酐的单点酰化反应合成二元酸的不对称羧酸衍生物。酰化反应合成二元酸的不对称羧酸衍生物。丁二酸氢乙酯丁二酸氢乙酯例例1 1:由丁二酸合成丁二酸氢乙酯。:由丁二酸合成丁二酸氢乙酯。Ac2OHOOCCOOHOOOHOOCCOOEtEtOH例例1 1:由:由 合成合成 HNCH2OHO例例3
17、 3:由由 合成化合物合成化合物NOHOHHconFGIFGA+FGIH2NCH2CH2OHOOONOHOHHHNOHCOOHOFGICOOHCOOHV2O5OOOCH3NH2NCOOHOHO2,SOCl2NCOClONCOOEtOEtOHEtOHNCH2OHOHHHNa 10.1.2 10.1.2 区域选择性区域选择性 区域选择性(区域选择性(regioselectivityregioselectivity)是指试剂对底物分子中两是指试剂对底物分子中两种不同部位的进攻,从而生成不同位置异构产物的选择情况,亦即使种不同部位的进攻,从而生成不同位置异构产物的选择情况,亦即使某个官能团化学环境中的
18、某个特定位置起反应而其他位置不受影响的某个官能团化学环境中的某个特定位置起反应而其他位置不受影响的倾向性。如酮基的两个倾向性。如酮基的两个-位,不对称环氧乙烷衍生物两侧位置上的位,不对称环氧乙烷衍生物两侧位置上的选择反应以及选择反应以及,-,-不饱和体系的不饱和体系的1,2-1,2-和和1,4-1,4-加成反应等。加成反应等。区域选择性规律:如不对称烯烃亲电加成的区域选择性规律:如不对称烯烃亲电加成的马氏规则马氏规则、卤代烃和醇类化合物的分子内消除反应中卤代烃和醇类化合物的分子内消除反应中查依采夫规则查依采夫规则、季铵碱热消除反应中的季铵碱热消除反应中的霍夫曼规则霍夫曼规则、芳香环亲电取代反应
19、的定位规则芳香环亲电取代反应的定位规则。介质的酸碱度对不对称酮反应区域的影响:介质的酸碱度对不对称酮反应区域的影响:10.1.2.1 10.1.2.1 酮的区域选择性反应酮的区域选择性反应 具有两个不同具有两个不同-碳的不对称酮若在某一端的碳的不对称酮若在某一端的-位上引入吸电子基,会位上引入吸电子基,会使酮的使酮的-位的亚甲基活化并优先发生亲核反应,从而得到区域选择性反应位的亚甲基活化并优先发生亲核反应,从而得到区域选择性反应的目的。的目的。EtOH/H+EtONaOH-/H2OOEtOOPhClOOEtOOOPhOEtOOPhOOEtOPhPhH3O+1)2)3)PhBrEtONa3)2)
20、1)H3O+OH-/H2OOPhPh1 12 23 3OHO-H+OH-O碱性介质中反应主要发生在取代基较少碱性介质中反应主要发生在取代基较少的的-碳上;碳上;酸性介质中反应主要发生在取代基较多酸性介质中反应主要发生在取代基较多的的-碳上。碳上。合成:合成:10.1.2.2 Diels-Alder10.1.2.2 Diels-Alder反应的区域选择性反应的区域选择性不对称双烯体与不对称亲双烯体的不对称双烯体与不对称亲双烯体的Diels-AlderDiels-Alder反应具有反应具有“邻、对位邻、对位”定位的区域选择性。例如:定位的区域选择性。例如:OO+OdisO+OdisPh3PCH2O
21、+O分析:分析:1.0.1.2.2 ,-1.0.1.2.2 ,-不饱和羰基化合物的区域选择性反应不饱和羰基化合物的区域选择性反应 ,-,-不饱和羰基化合物的不饱和羰基化合物的1,2-1,2-和和1,4-1,4-加成反应在区域上形成两种选加成反应在区域上形成两种选择性产物。择性产物。,-,-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-(1,2-加成加成),而相应的酮和酯,而相应的酮和酯多半倾向于多半倾向于MichealMicheal加成加成(1,4-(1,4-加成加成);强碱性亲核试剂如;强碱性亲核试剂如RLiRLi、NHNH2 2、RORO-、H H-等倾向于直接加成,而弱碱
22、性亲核试剂如等倾向于直接加成,而弱碱性亲核试剂如R R2 2CuLiCuLi、RSRS-、RNHRNH2 2及稳定碳及稳定碳负离子倾向于负离子倾向于MichealMicheal加成。格氏试剂加成。格氏试剂RMgXRMgX的的1,2-1,2-加成和加成和1,4-1,4-加成的区域加成的区域选择性较差。但这些规律不很可靠。选择性较差。但这些规律不很可靠。ZO1,4-加成或Micheal加成Nu-1,2-加成Nu-NuZOZHONu 使用使用Cu()Cu()作催化剂能使格氏试剂或作催化剂能使格氏试剂或RLiRLi按按1,4-1,4-加成进行,它能催化迈加成进行,它能催化迈克尔加成,而不能催化与酮的直
23、接加成。克尔加成,而不能催化与酮的直接加成。烯键的选择性还原:烯键的选择性还原:OO5%Pd/C,1%348K,4hH2,Na2CO3(96%)Na2S2O4 H2O,C6H6,OOR3NC H3+Cl-/Na HCO32hRLiCuIOOOORMgBrCuI立体选择性反应立体选择性反应 是指可能生成两种或两种以上立体异构产物但实际上主要生成其中是指可能生成两种或两种以上立体异构产物但实际上主要生成其中一种异构体的反应。一种异构体的反应。10.1.3 10.1.3 立体选择性与立体专一性立体选择性与立体专一性 如何控制产物的立体构型是设计合成路线考虑的重要问题。控制目如何控制产物的立体构型是设
24、计合成路线考虑的重要问题。控制目标分子立体构型的策略就是正确的应用立体选择性反应。标分子立体构型的策略就是正确的应用立体选择性反应。立体专一性反应立体专一性反应 由具有立体异构的反应物参与的立体选择性反应称为立体专一性反由具有立体异构的反应物参与的立体选择性反应称为立体专一性反应。应。立体选择性反应的类型立体选择性反应的类型 顺反异构立体选择性反应顺反异构立体选择性反应对映异构立体选择性反应对映异构立体选择性反应非对映异构立体选择性反应非对映异构立体选择性反应LindlarLindlar催化剂:催化剂:Pd-BaSOPd-BaSO4 4-喹啉喹啉P-2P-2型型NiNi:在乙醇中制备的硼化镍:
25、在乙醇中制备的硼化镍NiNi2 2B B(在水中制备的硼化镍为(在水中制备的硼化镍为P-1P-1型型NiNi)P-2NiP-2Ni催化活性小于催化活性小于P-1Ni,P-1Ni,但立体选择性高但立体选择性高 醛或酮经醛或酮经WittigWittig反应生成烯烃的立体化学与叶立德的性质有关,稳反应生成烯烃的立体化学与叶立德的性质有关,稳定的叶立德以定的叶立德以E E型产物为主,不稳定叶立德主要生成型产物为主,不稳定叶立德主要生成Z Z型产物。溶剂也是型产物。溶剂也是影响产物顺反异构的重要因素(详见第影响产物顺反异构的重要因素(详见第2 2章)。章)。10.1.3.1 10.1.3.1 双键顺双键
展开阅读全文