《有机化学讲义（上海有机所）-03ef第四部分：反合成分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《有机化学讲义（上海有机所）-03ef第四部分：反合成分析（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、五、反合成策略之四五、反合成策略之四基于官能团的战略基于官能团的战略1 1、官能团作为复杂性的因素及其对策、官能团作为复杂性的因素及其对策 官能团提供的信息：化学反应；反应性 能；反映机理；理解化学科学的基本信 息。 官能团典型的化学行为特点为反合成分 析提供了基本的依据。官能团是多数反 合成子的关键组成因子，是反合成分析 中各种转化和策略选择的考虑因素。官能团的类别官能团的类别1.少数普遍意义的在反合成和合成中具有少数普遍意义的在反合成和合成中具有优先地位优先地位的官能团，如的官能团，如 C=C，炔键，羟基，羰基，氨基，硝基，腈基，等无疑具有重 要的作用，因为可以用于其它的转化之中。，炔键，
2、羟基，羰基，氨基，硝基，腈基，等无疑具有重 要的作用，因为可以用于其它的转化之中。2.其他的大量其他的大量不是最普遍不是最普遍的官能团，如的官能团，如N=N，S-S，三价膦，往往 是一些目标分子的主要组成部分，也是非常重要的。，三价膦，往往 是一些目标分子的主要组成部分，也是非常重要的。3.还有一些不是中心地位的还有一些不是中心地位的“辅助辅助”型官能团型官能团不是目标中需要的， 但是在合成反应、合成试剂中广泛使用，如卤素、硒氧化物、 膦盐、砜、三甲硅基、硼烷等，还有不是目标中需要的， 但是在合成反应、合成试剂中广泛使用，如卤素、硒氧化物、 膦盐、砜、三甲硅基、硼烷等，还有“辅助辅助”型官能团
3、，如：烯 胺、型官能团，如：烯 胺、1,2二醇、二醇、N-亚硝基尿、亚硝基尿、-羟基羟基-,-烯酮、胍等。烯酮、胍等。4.相同官能团相同官能团具有具有不同的性质不同的性质，可以在反合成中加以利用。如： 伯醇羟基、仲醇羟基、叔醇羟基、酚羟基、羧基的羟基、过氧 化氢的羟基、具有氢键的羟基等等。，可以在反合成中加以利用。如： 伯醇羟基、仲醇羟基、叔醇羟基、酚羟基、羧基的羟基、过氧 化氢的羟基、具有氢键的羟基等等。官能团的电子因素官能团的电子因素大类别：大类别：拉电子基团拉电子基团：如羧基、腈基、砜基、硝基等。：如羧基、腈基、砜基、硝基等。给电子基团给电子基团：如烷氧基、氨基等。：如烷氧基、氨基等。进
4、一步根据性质细分类型：进一步根据性质细分类型：杂原子化的；杂原子化的；Lewis酸配位或可质子化的；酸配位或可质子化的；可以氧化电子转移的；可以氧化电子转移的；（可以用于（可以用于C-H的活化）的活化）等等。等等。每一种性质类型可以在反合成中加以恰当的运用。每一种性质类型可以在反合成中加以恰当的运用。官能团对于反合成的影响官能团对于反合成的影响1. 目标分子官能团越多，结构复杂性越强。2. 目标分子官能团越多，合成遇到的问题将相 对增多。3. 目标分子官能团越多，选择性问题必须加以 考虑。4. 目标分子官能团越多，反合成过程的策略应 用的就越复杂。2 2、以官能团为中心的骨架断裂、以官能团为中
5、心的骨架断裂两种最为常用的骨架简化的转化类型：两种最为常用的骨架简化的转化类型：1. 单官能团单官能团断裂转化；断裂转化；2. 双官能团双官能团断裂转化。断裂转化。单官能团转化单官能团转化的使用：的使用：1. 断裂一根位于环内、延伸部分或链上的策略键；断裂一根位于环内、延伸部分或链上的策略键；2. 利用机理控制、或底物控制，消除一个立体中心；利用机理控制、或底物控制，消除一个立体中心；3. 通过断裂获得一个方便的反合成子或简化结构；通过断裂获得一个方便的反合成子或简化结构；4. 通过断裂获得另一个更加方便的策略键。通过断裂获得另一个更加方便的策略键。双官能团双官能团C C- -C C键断裂转化
6、键断裂转化最为重要的反合成转化策略之一，尤其是立体控 制的合成设计。最为重要的反合成转化策略之一，尤其是立体控 制的合成设计。可以利用的重要合成反应众多：可以利用的重要合成反应众多：Aldol缩合、缩合、Michael加成、加成、Claisen重排、重排、Dickman缩 合、缩 合、oxy-Cope重排、重排、Mannich反应、反应、Friedel-Craft酰 化等酰 化等。为了获得目标中进行为了获得目标中进行双官能团双官能团(2-Gp)断裂的条件， 往往事先需要对此作必要的断裂的条件， 往往事先需要对此作必要的预处理预处理，如：进行分 子内的官能团转化，如：进行分 子内的官能团转化(F
7、GI)、官能团添加、官能团添加(FGA)。2-Gp策略的使用：例子1OHHOHHOHOHOOHOOOOFGI2-Gp2-Gp2-GpNaBH(OAc)32-Gp策略的使用：例子2MeMe CHOMeMeO2 FGIMeMeOOHFGIMeMeOOMeMeOO2 Gp2 Gp+选择断裂的次序安排选择断裂的次序安排NOMeOMeMeMeHONOMeOMeMeMeOCOORNHOMeOMeMeMeHNHOMeOMeMeMeOOR立体化学 控制不佳3 3、战略性组合、战略性组合要求：要求：对于反应的熟悉程度较好。对于反应的熟悉程度较好。HOHHNH2HOHNRNHROCl+难以直接转化难以直接转化问题
8、：请指出下面的反合成分析的问题：请指出下面的反合成分析的不合理不合理之处？之处？HOHHNH2HONHRONH2ROHH例子分析Oxy-Cope 重排MeOOMe OMeOOMe OMeOOMeOHMeOOMeOBr+FGAOxy-Cope 重排产物的基本结构重排产物的基本结构CCCCCCOOxy-Cope RetronHHO利用反应机理Biallyl subunitNPhMeOC3H7NPhMeORC3H7NHPhMeOC3H7+ CH2OORMeNPh C3H7XPhCHOOMeHN C3H7ORMeHNC3H7MeOC3H7NH2更加容易的原料更加容易的原料更加容易的原料更加容易的原料N
9、OMannichRetron4 4、利用官能团的等价物、利用官能团的等价物为什么使用官能团的等价物？1. 没有需要的官能团来源，如羰基负离子 RCO-。2. 使用掩蔽官能团，类似于保护策略，以度 过合成过程的多种反应条件。RCO-的等价物：没有来源SSRNROORCNORRLiOMe RCONi(CO)3ABCDER2C=O的等价物：保护或掩蔽R2CHNO2R2CH(S=O)RR2C(SR)2R2CHNH2R2C=NOHR2C(OH)COOH事例分析OEtOEt +unavailableOEt+unavailableOOHEtSiMe3SePhOOEtSiMe3SePhHNEtHO N EtO
10、NHOBr例子PhOHCHOPhOHSSPhOSS+Ph极性转换OOOOONO2OONO2O O+JACS 1987, 109, 918.例子NHPhHOHHNPhHOHCNNCNBzBz+HPhOTL 1979, 771.OMe OMeO2CMeOMe OMeO2CFe(CO)3OCO2MeMeMeOFe(CO)3JACS 1981, 103, 6686.5 5、环状官能团的链状等价物、环状官能团的链状等价物链状到环状OOOOMeMeHCOOH HO2CCO2HHMeOMeCO2HCO2HHMeOMeOMeMeCO2HScience 1977, 196, 1410-1420.环状到链状例子问
11、题：What are the reactions?OHHOHCO2MeCHOCHOHHCO2MeHHOHCO2MeCHOHOCHOMeO2C+链状到环状环状到链状例子OOHHMeMeOOHHHMeMeON(Me)PhHHMeMeO N(Me)Ph MeMeHCHOOMeMeHCHOMeMeMe(+)-CitronellalFGIFGI4+26 6、立体中心和官能团的清除简化、立体中心和官能团的清除简化 反合成中立体化学和基于官能团的分子复 杂性的简化，关键在于官能团和立体化学 中心的适当转化、清除处理。反合成中立体化学和基于官能团的分子复 杂性的简化，关键在于官能团和立体化学 中心的适当转化、
12、清除处理。1. 最为常见的官能团清除类型是最为常见的官能团清除类型是1,2-邻位官能团。邻位官能团。2. 结构上没有邻接关系，但是空间上可以允许 作分子内官能团的转化。结构上没有邻接关系，但是空间上可以允许 作分子内官能团的转化。相邻官能团基本结构小结相邻官能团基本结构小结CCOOCH2 COC CH *OXCH2 COCCCOH2 CCCCCCOH2 CHCHCHC *CCXHCCHCX=OH, Hal, SR, N3, CN, NO2X=OH, NH2, Hal, CORHC *CCOHHHHCHCH2 C OCCONOHCH2 COCCOCH2CH2 COArCOOHArCH3ArCH2
13、HalArCH3相邻官能团相邻官能团NCHONMeXNMe2NMe2XOMeOMeXOMeOMeSClSONNHCO2MeCO2MeOX is ArLi derived; X=RCO, RCH(OH), R, Hal.X is RLi derivedX is ArLi derived利用空间关系利用空间关系NMeHMeHHHMeHMe2NN MeMeHMeHHHMeHMe2NXX=ClX=HJACS 1959, 81, 5209.HCNHOHOHNCSynthesis 1971, 501.OMeMeMeHOMeMeJACS 1958, 80, 6686.7 7、基于官能团的连接转化、基于官能团
14、的连接转化几种常见的方式：几种常见的方式：有一个官能团产生邻接的两个官能团；有一个官能团产生邻接的两个官能团；提升官能团的反应活性；提升官能团的反应活性；将一个环转化为另一个环的立体化学模糊的一个或两个链 接；将一个环转化为另一个环的立体化学模糊的一个或两个链 接；有一对较小的环转化为一个较大的环；有一对较小的环转化为一个较大的环；立体选择性建立烯烃上的立体中心；立体选择性建立烯烃上的立体中心；将刚性环的立体中心转化为柔性环或链的立体中心。将刚性环的立体中心转化为柔性环或链的立体中心。利用连接降低分子的复杂性利用连接降低分子的复杂性Retro-MachaelOCO2MeOCO2MeCO2MeM
15、eOOMeMeOOMeOMe不能直接转化例子OHCO2HO OOJACS 1980, 102, 7583.CO2HO hv, H2O/HOAcProc. Chem. Soc. 1959, 306.BrOHMeMeOTL 1973, 111.例子OHHOTsOt-BuOKJOC 1965, 30, 3254.CO2MeCO2MeCO2MeCO2MeMeCO2MeCO2MeCO2MeCO2MeMeLi-NH3Chem. Commun. 1972, 1214.OMeMeHOHMeOMeMeHOHMeOMeMeHOHMeHhvH2,Raney NiJACS 1963, 85, 4033.练习MeOCN
16、SMeOrg. Reaction 1988, 35, 1.OTL 1968, 4905C=C键的氧化断裂、缩合OHOOHCOOHHOCOOHHHOSiR3HOCuLiCN+HO?问题：为什么不可以进行图示的直接的转化？问题：为什么不可以进行图示的直接的转化？例子分析NNMeHHOBzCHO BzNNMeHOBzCHO BzHONMeNHBzOCHOCHOBzNMeNHBzOBzJACS 1967, 89, 2506.问题：从什么天然原料制备？问题：从什么天然原料制备？例子分析MeMeHHOHCCHOHHOOO+FGAMeMeCOOHCOOHOFGA练习OHMeOJACS 1977, 99, 6066.OMeOMeOHJACS 1968, 90, 5618.OOMeO OHOMeHHMeTL 1987, 28, 4629.OOMeOOMeOJACS 1985, 107, 29808 8、基于官能团的环外链的断裂分析、基于官能团的环外链的断裂分析 在许多复杂天然产物中常含有环外的 链接，反合成分析时直接断裂
