第三節(jié)

有機合成設(shè)計課時1

有機合成設(shè)計

第五章

藥物合成的重要原料

——鹵代烴、胺、酰胺概念有機合成就是利用簡單、易得的原料，通過一系列有機化學(xué)反應(yīng)，生成具有特定結(jié)構(gòu)和功能的有機化合物的過程。任務(wù)目標化合物分子骨架的構(gòu)建和官能團的轉(zhuǎn)化。有機合成化學(xué)工業(yè)的發(fā)展二、重要有機物之間的相互轉(zhuǎn)化在一定條件下官能團發(fā)生的變化。實質(zhì)備解熱鎮(zhèn)痛藥“撲熱息痛”（對乙酰氨基酚）合成過程1.官能團的引入2.改變官能團數(shù)量3.改變官能團的位置。一、官能團的轉(zhuǎn)化目標1：官能團的轉(zhuǎn)化4.官能團的保護。重要有機物間的相互轉(zhuǎn)化3125467891011141213任務(wù)3.官能團保護官能團的保護官能團的保護在有機合成中，當某步反應(yīng)發(fā)生時，原有需要保留的官能團可能也發(fā)生反應(yīng)，從而達不到預(yù)期的合成目標。必須采取措施，保護官能團，待反應(yīng)完成后再復(fù)原。通常有碳碳雙鍵、羥基、羰基或醛基和氨基等需保護。引入官能團的反應(yīng)類型常見的有取代、加成、消去、氧化還原等。NaOHO2/Cu△O2催化劑H+任務(wù)3.官能團保護（1）酚羥基的保護因酚羥基易被氧化，所以在氧化其他基團前可以先使其與NaOH反應(yīng)，把—OH轉(zhuǎn)變?yōu)椤狾Na保護起來，待氧化其他基團后再酸化將其轉(zhuǎn)變?yōu)椤狾H。任務(wù)3.官能團保護（2）碳碳雙鍵的保護碳碳雙鍵也容易被氧化，在氧化其他基團前可以利用其與鹵素單質(zhì)、鹵化氫等的加成反應(yīng)將其保護起來，待氧化其他基團后再利用消去反應(yīng)將其轉(zhuǎn)變?yōu)樘继茧p鍵。任務(wù)4.官能團位置和數(shù)量（1）增加官能團的個數(shù)CH3CH2OHCH2=CH2HO—CH2—CH2—OH（2）改變官能團的位置二、碳鏈的增長原料分子中的碳原子目標分子中的碳原子少于引入含碳原子的官能團（1）與HCN發(fā)生加成反應(yīng)（2）羥醛縮合反應(yīng)（3）加聚反應(yīng)（4）酯化反應(yīng)（5）分子間脫水反應(yīng)任務(wù)1.構(gòu)建碳骨架（1）碳鏈增長——①炔烴與HCN加成

HCN催化劑H2O，H＋催化劑CH≡CHCH2＝CHCNCH2＝CHCOOH丙烯腈丙烯酸任務(wù)1.構(gòu)建碳骨架（1）碳鏈增長——②醛與HCN加成C＝ORHHCN催化劑CR

HOHCNH2催化劑CR

HOHCH2NH2羥基腈氨基醇任務(wù)1.構(gòu)建碳骨架

（1）碳鏈增長——②羥醛縮合催化劑CH3—C—H＋CH3CHOO催化劑△CH3—CH＝CHCHO＋H2OCH3—C—CH2CHOOHH受醛基吸電子作用的影響，醛分子中的α-H活潑性增強。在一定條件下，分子中有α-H的醛會發(fā)生分子間加成反應(yīng)。碳鏈的增長1.鹵代烴的取代反應(yīng)三、碳鏈的縮短（1）烷烴的分解反應(yīng)（3）與高錳酸鉀發(fā)生氧化反應(yīng)（2）酯的水解反應(yīng)原料分子中的碳原子目標分子中的碳原子多于斷開碳鏈碳鏈的縮短（1）烷烴的分解反應(yīng)C4H10CH4+C3H6△

碳鏈的縮短（2）與高錳酸鉀發(fā)生氧化反應(yīng)①烯烴C＝CH—RR'R''KMnO4H＋C＝O＋R—COOHR'R''二氫成氣一氫成酸無氫成酮碳鏈的縮短（2）與高錳酸鉀發(fā)生氧化反應(yīng)CH—RR'KMnO4H＋HOOC—③芳香化合物的側(cè)鏈三、有機合成的一般過程三．碳鏈的成環(huán)(1)共軛二烯烴(2)環(huán)酯(第爾斯-阿爾德反應(yīng)，加成原理)＋2H2O含有兩個碳碳雙鍵，且兩個雙鍵被一個單鍵隔開(3)環(huán)醚HOCH2CH2OH一定條件＋H2O＋三、有機合成的一般過程設(shè)計有機合成路線的常規(guī)方法正合成分析法設(shè)計有機合成路線時，從確定的某種原料分子開始，逐步經(jīng)過碳鏈的連接和官能團的引入來完成，基本思維模式：原料―→合成①―→合成②……―→目標產(chǎn)物逆合成分析法此法采用逆向思維方法，從目標化合物的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)入手，找出合成所需的直接或間接的中間產(chǎn)物，逐步推向已知原料，其思維程序：產(chǎn)品―→中間產(chǎn)物―→原料綜合推理法設(shè)計有機合成路線時，用正合成分析法不能得到目標產(chǎn)物，而用逆合成分析法也得不到起始原料，往往結(jié)合這兩種思維方式采用兩邊向中間“擠壓”的方式，可使問題順利解決有機合成的一般過程例：以乙烯為原料采用逆合成分析法合成乙二酸二乙酯有機合成的一般過程例:以

為基礎(chǔ)原料，合成濃硫酸/△NaOH溶液△Cl2光照CH3C-O-CH2=OC-O-CH2=OCH3CH2ClCH2OHCHOCOOH催化劑△催化劑△?在實際工業(yè)生產(chǎn)中，乙二醇一般通過下列方法制得。分析生產(chǎn)中選擇該路線的可能原因。原因1：采用溴水、氫氧化鈉，可能污染環(huán)境，腐蝕設(shè)備；實際工業(yè)生產(chǎn)工藝采用氧氣和水，成本低，對環(huán)境污染小。原因2：鹵代烴水解反應(yīng)原子利用率小于100%；而實際工業(yè)生產(chǎn)工藝原子利用率100%。有機合成的其他要求三、有機合成的一般過程根據(jù)有機反應(yīng)的特點，每一步反應(yīng)一般產(chǎn)率都不是百分之百，在有機合成的多步反應(yīng)過程中，每一步反應(yīng)都有各自的產(chǎn)率，不同步驟的產(chǎn)率都會對目標產(chǎn)物的最終產(chǎn)率帶來影響。H2C=C—COOHCH3ABC93.0%81.7%85.6%90.0%總產(chǎn)率=93.0%×81.7%×90.0%×85.6%=58.54%多步合成產(chǎn)率的計算方法：①②③④產(chǎn)物N多步遞進反應(yīng)的總產(chǎn)率，等于每一步反應(yīng)產(chǎn)率的乘積。一、有機物基團間的相互影響實驗現(xiàn)象：開始時兩試管中NaOH溶液的pH相同；加入乙醇的試管中pH不變，而加入苯酚的試管中pH減小。一、有機物基團間的相互影響比較苯和苯酚的溴代反應(yīng)

苯苯酚反應(yīng)物______________________反應(yīng)條件_______________被取代的H數(shù)______反應(yīng)速率________微觀解釋苯、液溴苯酚、溴水常溫3快慢1Fe、常溫羥基影響了與其相連的苯基上的氫原子，使鄰、對位的氫原子更活潑，