逆合成分析法与合成路线设计 82页

第6章逆合成分析法与合成路线设计 20世纪60年代，Corey在总结前人和他自己成功合成多种复杂有机分子的基础上，提出了合成路线设计及逻辑推理方法。创立了由合成目标逆推到合成用起始原料的方法—逆合成分析法。该方法现在已成为合成有机化合物特别是对复杂分子的合成具有独特体系的有效方法。 6.1逆合成分析法6.1.1逆合成分析法概念 6.1逆合成分析法6.1.1逆合成分析法概念1．合成子Corey的定义:合成子是指分子中可由相应的合成操作生成该分子或用反向操作使其降解的结构单元。在这些结构单元中，只有(d)和(e)是有效的，叫有效合成子。因为(d)可以修饰为C6H5COC-HCOOCH3，(e)可以修饰为 6.1逆合成分析法6.1.1逆合成分析法概念1．合成子 6.1逆合成分析法6.1.1逆合成分析法概念1．合成子 6.1逆合成分析法6.1.1逆合成分析法概念1．合成子目标分子亲电体亲核体给予合成子(donorsynthon)简称为d合成子接受合成子(acceptorsynthon)a合成子带负电带正电 6.1逆合成分析法6.1.1逆合成分析法概念1．合成子与合成子相应的化合物或能起合成子作用的化合物称为等价试剂。依照官能团和活性碳原子的相对位置将合成子进行编号分类。如果官能团本身的碳原子C1具有活性，则该试剂为a1或d1合成子，如果-碳原子C2是反应中心，我们称它为a2或d2合成子。如果-碳原子C3是反应部位，则相应地称为a3或d3合成子等等。官能团中电负性的杂原子也能与电子接受体合成子形成共价键，这种情况称为d0合成子。没有官能团的烷基合成子称为烷基化合成子。 6.1逆合成分析法6.1.1逆合成分析法概念1．合成子合成子简称合成子等价试剂官能团d0CH3SΘCH3SHd1KCN-CNCH3NO2d2CH3COOEt-COOEta0PMe2Me2PCl-PMe2a1Me2COa2a3常见合成子和等价试剂 6.1逆合成分析法6.1.1逆合成分析法概念1．合成子a和d合成子转换 6.1逆合成分析法6.1.1逆合成分析法概念1．合成子和e合成子 6.1逆合成分析法6.1.1逆合成分析法概念2．逆合成转变逆合成转变是产生合成子的基本方法。这一方法是将目标分子通过一系列转变操作加以简化，每一步逆合成转变都要求分子中存在一种关键性的子结构单元，只有这种结构单元存在或可以产生这种子结构时，才能有效地使分子简化，Corey将这种结构称为逆合成子(retron)。上式中的双箭头表示逆合成转变，和化学反应中的单箭头含义不同 6.1逆合成分析法6.1.1逆合成分析法概念常用的逆合成转变法是切断法(disconnection缩写dis)。它是将目标分子简化最基本的方法。切断后的碎片便成了各种合成子或等价试剂。究竟怎样切断，切断成何种合成子，则要根据化合物的结构，可能形成此键的化学反应以及合成路线的可行性来决定。一个合理的切断应以相应地合成反应为依据，否则，这种切断就不是有效切断。2．逆合成转变 6.1逆合成分析法6.1.1逆合成分析法概念2．逆合成转变逆合成切断 6.1逆合成分析法6.1.1逆合成分析法概念2．逆合成转变逆合成连接 6.1逆合成分析法6.1.1逆合成分析法概念2．逆合成转变逆合成转换 6.1逆合成分析法6.1.1逆合成分析法概念2．逆合成转变2-丁醇的两种切断 6.1逆合成分析法6.1.1逆合成分析法概念2．逆合成转变叔醇的切断 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法1.逆合成分析法的一般策略1)在不同部位将分子切断 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法1.逆合成分析法的一般策略1)在不同部位将分子切断 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法1.逆合成分析法的一般策略1)在不同部位将分子切断 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法1.逆合成分析法的一般策略2)在逆合成转变中将分子切断 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法1.逆合成分析法的一般策略2)在逆合成转变中将分子切断 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法1.逆合成分析法的一般策略3)加入基团帮助切断 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法1.逆合成分析法的一般策略3)加入基团帮助切断 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法1.逆合成分析法的一般策略3)加入基团帮助切断 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法1.逆合成分析法的一般策略3)加入基团帮助切断 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法1.逆合成分析法的一般策略3)加入基团帮助切断 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法1.逆合成分析法的一般策略4)在杂原子两侧切断碳原子与杂原子形成的键是极性共价键，一般可由亲电体和亲核体之间的反应形成，对分子框架的建立及官能团的引入也可起指导作用，所以目标分子中有杂原子时，可考虑选用这一策略。 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法1.逆合成分析法的一般策略4)在杂原子两侧切断 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法1.逆合成分析法的一般策略4)在杂原子两侧切断 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法1.逆合成分析法的一般策略4)在杂原子两侧切断合成有以下两种方法：方法一此法较成熟，但氯丙酮为催泪剂，操作不方便。方法二 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法1.逆合成分析法的一般策略4)在杂原子两侧切断 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法1.逆合成分析法的一般策略5)围绕官能团处切断 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法1.逆合成分析法的一般策略5)围绕官能团处切断 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法1.逆合成分析法的一般策略5)围绕官能团处切断 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法1.逆合成分析法的一般策略6)变不对称分子为对称分子 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法1.逆合成分析法的一般策略7）利用分子的对称性进行切断 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法1.逆合成分析法的一般策略7）利用分子的对称性进行切断 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法2．几种重要类型目标化合物的简化1)β–羟基羰基化合物和α,β–不饱和化合物的切断β–羟基醛酮切断有如下规律：1)切断α,β键；2)切断β–C上的氧-氢键，OH中的氢变为α–C上的氢；3)β–C和它上的OH中的氧变为羰基。 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法2．几种重要类型目标化合物的简化1)β–羟基羰基化合物和α,β–不饱和化合物的切断 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法2．几种重要类型目标化合物的简化1)β–羟基羰基化合物和α,β–不饱和化合物的切断对这类化合物有如下切断规律：1)切断α,β–烯键；2)α–C上加两个氢；3)β–C上变为羰基 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法2．几种重要类型目标化合物的简化1)β–羟基羰基化合物和α,β–不饱和化合物的切断 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法2．几种重要类型目标化合物的简化1)β–羟基羰基化合物和α,β–不饱和化合物的切断 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法2．几种重要类型目标化合物的简化2)1,3-二羰基化合物的切断1,3-二羰基化合物的制备，通常是用克莱森(Claisen)缩合反应。根据该缩合反应的特点，可以做如下切断。酯分子内缩合叫狄克曼(Dieckmann)环化。不同酯间的缩合产物同样能够用切断法对分子简化。例如 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法2．几种重要类型目标化合物的简化2)1,3-二羰基化合物的切断 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法2．几种重要类型目标化合物的简化2)1,3-二羰基化合物的切断切断a法合成 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法2．几种重要类型目标化合物的简化2)1,3-二羰基化合物的切断切断b法合成 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法2．几种重要类型目标化合物的简化2)1,3-二羰基化合物的切断 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法2．几种重要类型目标化合物的简化2)1,3-二羰基化合物的切断切断合成：丙酮不能与草酸缩合，但草酸二乙酯却能与丙酮发生Claisen反应,反应如下 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法2．几种重要类型目标化合物的简化2)1,3-二羰基化合物的切断切断合成 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法2．几种重要类型目标化合物的简化3)1,5-二羰基化合物的切断Michael缩合，也称Michael反应，是合成1,5-二羰基化合物的重要反应，是含有活泼氢化合物在α,β–不饱和羰基化合物上的共轭加成反应。可用通式表示如下 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法2．几种重要类型目标化合物的简化3)1,5-二羰基化合物的切断【例27】合成5，5-二甲基-1，3-环己二酮切断合成 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法2．几种重要类型目标化合物的简化3)1,5-二羰基化合物的切断【例28】合成（10-甲基-1,9,3,4-六氢-2-萘酮） 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法2．几种重要类型目标化合物的简化3)1,5-二羰基化合物的切断【例29】合成1，4-二苯基-2，6-二氧代哌啶-3-羧酸乙酯。 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法2．几种重要类型目标化合物的简化4）1,4和1,6-二官能团化合物合成1,4-二官能团化合物一般采用-溴代羰基化合物与烯醇类负离子的亲核取代反应，据此，我们就可以对1,4-二官能团化合物进行逆合成分析。 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法2．几种重要类型目标化合物的简化4）1,4和1,6-二官能团化合物 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法2．几种重要类型目标化合物的简化4）1,4和1,6-二官能团化合物 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法2．几种重要类型目标化合物的简化4）1,4和1,6-二官能团化合物 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法2．几种重要类型目标化合物的简化4）1,4和1,6-二官能团化合物 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法2．几种重要类型目标化合物的简化4）1,4和1,6-二官能团化合物 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法2．几种重要类型目标化合物的简化4）1,4和1,6-二官能团化合物 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法2．几种重要类型目标化合物的简化5）环加成反应 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法2．几种重要类型目标化合物的简化5）环加成反应 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法2．几种重要类型目标化合物的简化5）环加成反应 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法3.逆合成法系统应用举例 6.1逆合成分析法6.1.2逆合成分析法3.逆合成法系统应用举例 6．2合成路线设计6.2.1合成路线设计实例【例34】试对镇痛药度冷丁作切断分析，并设计合成路线 6．2合成路线设计6.2.1合成路线设计实例【例35】试对下面多烯化合物作切断分析，并设计合成路线 6．2合成路线设计6.2.1合成路线设计实例【例36】子试对下面稠环化合物作切断分析,并设计合成路线 6．2合成路线设计6.2.1合成路线设计实例【例37】试对下面桥环化合物作切断分析，并设计合成路线 6．2合成路线设计6.2.1合成路线设计实例【例38】试对Z-茉莉酮作切断分析，并设计合成路线切断一合成一 6．2合成路线设计6.2.1合成路线设计实例【例38】试对Z-茉莉酮作切断分析，并设计合成路线切断二合成二 6．2合成路线设计6.2.1合成路线设计实例【例38】试对Z-茉莉酮作切断分析，并设计合成路线切断三合成三 6．2合成路线设计6.2.1合成路线设计实例【例39】试对非甾体雌激素己烯酚作切断分析，并设计合在路线切断一合成一 6．2合成路线设计6.2.1合成路线设计实例【例39】试对非甾体雌激素己烯酚作切断分析，并设计合在路线切断二合成二 6．2合成路线设计6.2.2复杂化合物合成设计实例1．-紫罗酮 6．2合成路线设计6.2.2复杂化合物合成设计实例1．-紫罗酮1）6-甲基-5-庚烯-2-酮的合成2）3,7-二甲基-6-辛烯-1-炔-3-醇（芳樟醇）的合成 6．2合成路线设计6.2.2复杂化合物合成设计实例1．-紫罗酮3）芳樟醇乙酰乙酸酯的合成4）拟-紫罗酮的合成5）-紫罗酮的合成） 6．2合成路线设计6.2.2复杂化合物合成设计实例2.(1S,2R,4S,5R)-5-乙基2,4-二甲基-6,8-二氧杂双环[3.2.1]辛烷(-多纹素,-Multistriatin)的合成切断 6．2合成路线设计6.2.2复杂化合物合成设计实例2.(1S,2R,4S,5R)-5-乙基2,4-二甲基-6,8-二氧杂双环[3.2.1]辛烷(-多纹素,-Multistriatin)的合成合成 6．2合成路线设计6.2.3合成路线的评价1．总体考查应当考虑是否符合原子经济学说和环境友好，在该前提下，尽可能采用收敛式合成路线。2．原料价廉易得3．反应的选择性4．反应条件温和或易于控制5．整个过程的安全性