[理学]第二章__有机合成设计的基础知识

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1、（ 1 ）大三下学期五月：决定是否考研 ; 考哪所学校 ; 并决定是否报考研辅导班 （ 2 ）大三下学期期末考试后：暑假复习以及考研班听课 （ 3 ）大四上学期十一月：考研报名 （ 4 ）大四上学期十二月：签发准考证 （ 5 ）大四上学期十二月：复习冲刺 （ 6 ）大四上学期一月：考试 （ 7 ）大四下学期三月：考试成绩公布 （ 8 ）大四上学期四月：研究生复试 （ 9 ）大四下学期六月：发放录取通知书,2 考研必备的五种素质 体力。大多数最后成功的考研者都有过披星戴月上辅导班，挑灯夜战作模拟题的体验。要是没有强健的体魄，最好不要轻易尝试考研，否则可能得不偿失。 毅力。考研是打一场持久战，备考

2、时间至少也需要半年。也就是说，至少半年时间里你要远离几乎一切娱乐，抵制所有舒适生活的诱惑。这对于一个人的毅力来说绝对是一次严酷的考验。 定力。对于应届考生来说，当一场接一场的校园招聘会举行的时候，当周围的同学忙着做简历找工作的时候，心里最容易荡起涟漪。这时候，定力显得尤其重要，只有靠它来平息浮躁的心情，决胜的关键也就在此一刻。, 魄力。僧多粥少的现实注定了许多人到最后难免伤心。你能保证在付出了那么多以后不会后悔吗？背水一战的魄力你有吗？ 动力。没有足够的动力支持，上面的种力量恐怕难以维持。必须有一个能够说服你自己的考研动机，才会有排除万难的勇气。,小贴士： 一些常用的考研网站 考研加油站 w

3、ww.china- 考研 - 中国高校网 你来我往 - 考研社区 考研在路上 考研网 中国招生考试在线 文登考研辅导学校 海文考研辅导学校 学生公社考研专题 中国考网 硕士梦考研网 91 考试网 考硕网 “考第一”考研辅导网 考研宝典 海成学校 cn 启航考研学校,第二章 有机合成与设计的基础知识,要既能扎扎实实地掌握有机合成的技术，又能机动灵活地领会有机合成的策略，首先要全面了解有关有机合成及路线设计的基础知识。 基本知识包括：有机合成的要点、有机合成路线设计的基本方法，有机合成反应的选择性，碳链的官能团化与官能团的转化以及合成子的理论等。,.1 有机合成的要点,

4、以周期表为依据 以羰基化合物为中心 键结（bonding）的方式和键的极性 对等性（Equivalent） 氧化态 反应的种类,.1 有机合成的要点,2.1.1 以周期表为依据 虽然古老的说法认为有机化学只是、和卤素的化学，但现代有机合成化学已经扩充到周期表中各种元素，进行各种类型的反应。 如硼、硅、磷、硫、砷等元素参与的为中心的元素有机化学； 卤代烷中的氟代物，无论是单氟代，还是多氟代都有特殊的性质，就形成了有机氟化学。 有机金属化学（尤其是过渡金属的有机分子络合物）的兴起，不仅在有机化学和有机合成化学方面做出了很大的贡献，而且在无机与有机之间构筑了一座广宽的桥梁。 就涉及元素的种类来说，有

5、机化学和无机化学已逐步接近。,.1 有机合成的要点,在众多有机基团中，羰基是一种很活泼的基团。很多有机反应都涉及这种基团。 如：醛、酮分子之间的羟醛缩合反应，醛被氧化成羧酸衍生物的反应，醛、酮还原成醇的反应，醛、酮转化为含氮化合物的反应等。 此类反应在有机合成中居于枢纽地位。,2.1.2 以羰基化合物为中心,.1 有机合成的要点,2.1.3 键结（bonding）的方式和键的极性 基本的键结（也可叫键联）方式有两类：碳与碳相结和碳与非碳原子相结（即与官能团相结）。 有机合成化学中的最根本课题：碳骨架的建立和碳与官能团的结合。有机合成中考虑键结时，应以逻辑式逆推的方法：将键结拆开（disconn

6、ection of bonding）形成两个极性部分，再在合成设计时将这两个极性部分作为两个反应物经合成反应发生键结。 例如，要合成的键结，就可考虑键结的极性是C（或是 与）。前者可以是常见的卤代烷，而后者可以是常见的胺类。卤代烷与胺作用形成 键结,. .1 有机合成的要点,2.1.4 对等性（Equivalent）,氰醇类的碳负离子与碘甲烷作用后，水解得甲基酮类,.1 有机合成的要点,合成子是指可用于有机反应中的合成单位。(对等性),.1 有机合成的要点,2.1.5 氧化态,氧化态的问题不仅在无机化学中很重要，在有机化学中同样很重要。这涉及有机反应中非常重要的氧化还原反应。一般说，在有机化学

7、反应中一个分子中某原子的绝对的氧化态并不特别重要，但作用过程中氧化态的变化，即相对的氧化态是很重要的。 碳原子在各种不同的状态下，氧化态是不同的，是变化的。这是有机反应本质的问题。甲烷、乙烷、乙烯、乙炔中碳的氧化态是不同的。它们可用还原（氢化）联系起来。,.1 有机合成的要点,含氧有机物中醇、醛、羧酸及其衍生物、碳酸及其衍生物中碳的氧化态也不相同。元素有机化合物的氧化态的不同更为明显。 氮的氧化态 硫的氧化态 磷的氧化态 硅的氧化态,2.1.5 氧化态,.1 有机合成的要点,2.1.6 反应的种类: （i） 骨架和官能团都无变化 在下列反应中分子中的骨架与官能团都没有变化，改变的只是官能团的位

8、置。,.1 有机合成的要点,2.1.6 反应的种类: （ii） 骨架不变，仅官能团变 苯系化合物的合成许多属于这种类型，因为苯及其若干同系物大量存在于煤焦油及石油中，在合成过程中一般不需要去构成苯环。,.1 有机合成的要点,在重氮甲烷作用下环己酮转变为环庚酮的反应即属于本类型。反应中除得到约60的环庚酮外还有环氧化物和环辛酮副产物形成。,2.1.6 反应的种类: （iii） 骨架变化和官能团不变化,.1 有机合成的要点,2.1.8 反应的种类: （iv） 骨架和官能团都变化,.1 有机合成的要点,2.1.8 反应的种类: （iv） 骨架和官能团都变化,分子内消除,.1 有机合成的要点,2.1.

9、8 反应的种类: （iv） 骨架和官能团都变化,蓖麻酸的热裂解（由大变小）,2.2 有机合成路线设计的基本方法,要做好有机合成路线设计，除了对有机合成技术要熟练掌握以外，很重要的是要有科学的思维方法，即要有逻辑思维。这方面也有一些固定的原则和成熟的方法。,2.2 有机合成路线设计的基本方法,2.2.1 合成路线设计的原则与基本方法 （1）逆合成法（Retrosynthesis） 逆合成法是有机合成路线设计的最简单，最基本的方法。其他一些更复杂的设计方法都是建立在此方法的基础上的，所以我们首先要掌握逆合成法（有时也叫做反合成法，antithetic synthesis）。整个思路也可称为逆（反）

10、合成分析。,2.2 有机合成路线设计的基本方法,2.2.1 合成路线设计的原则与基本方法 （1）逆合成法（Retrosynthesis） 合成是指从某些原料出发，经过若干步反应，最后合成出所需的产物。最后产物就是合成目标物，或叫“目标分子”（target molecule，TM）。实际上。进行合成路线设计时是反其道而行之，即从目标分子的结构出发，逐步地考虑，先可由哪些中间体合成目标物，再考虑由哪些原料合成中间体。最后的原料就是“起始物”（starting material，SM）。这种方法就是“逆合成”。,这个顺序正好和合成法相反，因此称为逆合成法。 能够由简单的原料合成出愈来愈复杂的产物，说

11、明合成化学这门科学在“前进”。但为实现这个前进，在设计合成路线时，需要采取由产物回推出的原料，也可称之为“后退”当然，在此处“退”是为了“进”，也就是说逆合成法是采取的“以退为进”的手段。,为什么要采取“以退为进”的手段呢？,理由很简单，因为在这个时候化学家所能知道的，仅仅是所要合成化合物的分子结构，除了由产物回推出原料外，没有其他可以采取的办法。为什么使用了逆合成法，就可以设计出合理的合成路线呢？这是因为逆合成法采取结构分析的方法，在回推过程中能够将复杂的推得合理，当然可以得合理的合成路线。 但是并不一定就是生产上适用的路线，需要经过生产实践的检验，才能确定它在生产上的使用价值。,2.2 有

12、机合成路线设计的基本方法,2.2.1 合成路线设计的原则与基本方法 （2） 分子简化法（Simplication）,2.2 有机合成路线设计的基本方法,2.2.1 合成路线设计的原则与基本方法 （2） 分子简化法（Simplication） 如一个分子有明显的对称性，在考虑它的合成法时就应充分利用其对称性来简化合成方法。,2.2 有机合成路线设计的基本方法,2.2.1 合成路线设计的原则与基本方法 （3） 官能团的置换或消去,2.2 有机合成路线设计的基本方法,Michael Reaction,O,C,H,2,C,O,2,E,t,H,H,2,O,2,PhSeBr ;,O,C,H,2,C,O,2

13、,E,t,H,2.2.1 合成路线设计的原则与基本方法 （3） 官能团的置换或消去,2.2 有机合成路线设计的基本方法,（4） 拆解（Disconnection） 前面已讨论到目标分子中的极性键可以进行拆解（也叫拆开）成两个极性分子。 实际上，这就是考虑逆合成方法时的主要思路之一。同一目标物可以有几种拆解的方法，就需要加以比较，确定应采用何种合成方法。 在下例中，逆合成箭头上标志拆解处。 这里主要的是 合适的拆开部位； 键极性的方向，就涉及试剂的选用,2.2 有机合成路线设计的基本方法,（4） 拆解（Disconnection）,2.2 有机合成路线设计的基本方法,（4） 拆解（Disconn

14、ection）,2.2 有机合成路线设计的基本方法,（4） 拆解（Disconnection） （i） 会集法（Convergence）,2.2 有机合成路线设计的基本方法,（4） 拆解（Disconnection） （i） 会集法（Convergence）,2.2 有机合成路线设计的基本方法,（4） 拆解（Disconnection） 逐步拆解法（Convergence）,2.2 有机合成路线设计的基本方法,（4） 拆解（Disconnection） （ii） 在-碳的位置上拆开,2.2 有机合成路线设计的基本方法,（4） 拆解（Disconnection） （ii） 在-碳的位置上拆开,2

15、.2 有机合成路线设计的基本方法,（4） 拆解（Disconnection） （iii） 在共同碳原子处拆开,2.2 有机合成路线设计的基本方法,（4） 拆解（Disconnection） （iii） 在共同碳原子处拆开,2.2 有机合成路线设计的基本方法,（4） 拆解（Disconnection） （IV） 避免大环的合成 因为八员以上大环的化合物不易获得，而这方面的化学反应也很少开发，所以解时应尽量避免形成大环的合成基。 当然，随着大环化合物研究的进展，这个原则将会逐渐被修饰。,合成设计的实例,合成设计的实例,O,M,e,O,1,5,C,1,/,O,O,H,O,M,e,1,2,3,4,5,C,3,/,C,4,C,5,/,O,O,M,e,M,e,H,O,F,