有机合成原理及路线设计

1绪论1

1.1有机合成的意义和任务1

1.1.1有机合成的概念1

1.1.2有机合成化学的发展史2

1.2有机合成方法5

1.2.1有机合成反应5

1.2.2有机合成路线设计6

1.3有机合成的重点8

1.4有机合成化学的现状和展望8

2碳链的增长和缩短10

2.1用有机金属化合物的反应增长碳链10

2.1.1Grignard试剂参与的加成反应11

2.1.2Grignard试剂参与的取代反应13

2.2烃化反应13

2.2.1氰化物的烃化13

2.2.2双活化亚甲基化合物的烃化14

2.3缩合反应16

2.3.1羟醛缩合16

2.3.2羧酸衍生物与醛、酮的缩合18

2.3.3Stobbe缩合19

2.3.4共轭加成20

2.3.5Wittig反应20

2.4Friedel-Crafts反应21

2.4.1烃化21

2.4.2酰化23

2.5碳链的缩短25

2.5.1脱羧反应26

2.5.2氧化反应27

2.5.3分子重排28

3碳环的形成、破裂、扩大和缩小31

3.1碳环的形成31

3.1.1分子内的亲核取代反应31

3.1.2分子内(间)的亲核加成反应32

3.1.3分子内的Friedel-Crafts反应32

3.1.4酮醇缩合33

3.1.5分子内的Diels-Alder反应33

3.1.6碳烯与双键的环加成反应35

3.2碳环的破裂、扩大和缩小35

3.2.1碳环的破裂35

3.2.2碳环的扩大和缩小37

3.3脂环和芳环的互变37

3.3.1芳环的加氢37

3.3.2脂环的芳化38

4官能团的导入、除去和互变39

4.1烯键和炔键39

4.1.1烯键和炔键的导入39

4.1.2烯键和炔键的反应41

4.2碳卤键46

4.2.1碳卤键的导入46

4.2.2碳卤键的反应48

4.3羟基50

4.3.1羟基的导入50

4.3.2羟基的反应52

4.4羰基53

4.4.1羰基的导入53

4.4.2羰基的反应55

4.5羧基57

4.5.1羧基的导入57

4.5.2羧基的反应58

4.6氨基58

4.6.1氨基的导入58

4.6.2氨基的反应59

5保护基团及导向基团的导入、利用和除去60

5.1合成过程中官能团的保护60

5.2羟基的保护62

5.2.1醇羟基的保护62

5.2.2酚羟基的保护64

5.2.3羧基的保护65

5.3氨基的保护66

5.3.1酰化66

5.3.2苄氧羰基和第三丁氧羰基67

5.4羰基的保护68

5.5CH键的保护68

5.5.1脂肪族CH键的保护69

5.5.2芳环上CH键的保护69

5.6导向基团的导入、利用和除去70

5.6.1活化导向71

5.6.2钝化导向72

5.6.3封闭特定位置进行导向73

6逆合成法反向合成法75

6.1逆合成法的涵义75

6.1.1逆合成法的涵义及其使用75

6.1.2逆合成分析原理76

6.2合成路线的类型77

6.2.1骨架和官能团都无变化77

6.2.2骨架不变，但官能团变77

6.2.3骨架变化而官能团不变77

6.2.4骨架与官能团均变77

6.3逆分析中常用的术语78

6.4逆分析过程中合成设计的简化80

6.4.1尝试在不同部位切断80

6.4.2优先考虑骨架的形成81

6.4.3优先在杂原子处切断81

6.4.4合理利用分子的对称性或潜在对称性82

6.4.5添加辅助官能团后再切断84

6.5原料的选择84

7分子拆分法合成子法86

7.1分子拆分应遵循的原则86

7.1.1优先考虑骨架的形成86

7.1.2其次联想官能团的形成87

7.2分子拆分的一般方法87

7.2.1尝试在不同的部位拆分87

7.2.2要在回推的“适当阶段”将分子拆分88

7.2.3全面分析问题89

7.3醇的拆分89

7.3.1醇的拆分方法90

7.3.2醇的合成实例91

7.4β-羟基羰基化合物和α，β-不饱和羰基化合物的拆分91

7.4.1β-羟基羰基化合物的拆分91

7.4.2β-羟基醛酮的拆分92

7.4.3α，β-不饱和羰基化合物的拆分93

7.4.4β-羟基羰基化合物和α，β-不饱和羰基化合物的合成96

7.51，3-二羰基化合物的拆分97

7.5.11，3-二羰基化合物的拆分97

7.5.21，3-二羰基化合物的合成101

7.61，5-二羰基化合物的拆分103

7.6.11，5-二羰基化合物的合成迈克尔（Michael）加成反应103

7.6.21，5-二羰基化合物的拆分法104

7.6.3Mannich反应合成1，5-二羰基化合物105

7.7α-羟基羰基化合物的拆分107

7.7.1α-羟基酸的拆分107

7.7.2α-羟基酮的拆分107

7.81，4和1，6-二羰基化合物的拆分108

7.8.11，4-二羰基化合物的拆分108

7.8.21，6-二羰基化合物的拆分110

7.9分子拆分法的选择112

7.9.1合成路线不宜太长112

7.9.2合成原料的选择112

8不对称合成114

8.1不对称合成的意义114

8.2有机合成的选择性116

8.3实现不对称合成的途径118

8.3.1手性底物诱导的不对称合成118

8.3.2手性辅助基团控制法119

8.3.3手性试剂诱导的不对称合成120

8.3.4手性催化的不对称合成121

8.4不对称合成的几个主要反应122

8.4.1不对称催化氢化及其他还原反应122

8.4.2不对称烷基化反应123

8.4.3醛醇缩合123

8.4.4不对称Diels-Alder反应124

8.4.5不对称环氧化125

9复杂化合物的合成128

9.1除虫菊酸128

9.2紫杉醇129

9.2.1由巴卡亭Ⅲ的半合成130

9.2.2紫杉醇化学全合成131

9.3青蒿素133

9.3.1青蒿素的化学合成133

9.3.2青蒿素的生物合成134

9.4维生素A135

9.5青霉素137

9.6前列腺素E2和E2α(prostgrandinE2，E2α)140

9.7十二面烷(C20H20)142

10绿色有机合成简介146

10.1绿色有机合成146

10.2原子经济反应147

10.2.1催化过程147

10.2.2环境友好催化剂148

10.3有机电合成149

10.4芳香胺的无卤合成151

10.5采用环境友好的绿色溶剂152

10.6绿色合成原料153

10.7生物催化剂催化抗体和酶153

附录1增长碳链的方法155

附录2缩短碳链的方法160

附录3还原剂对不同官能团的活性162

附录4与有机合成有关的诺贝尔化学奖获奖名单163

附录5有机合成中常见的缩写164

参考文献173

　　本书是笔者多年来讲授该课程自编讲义的基础上多次修订而成，其内容取材，既讲述了有机化学单元反应，又讨论了有机合成的方法设计。书中将有机单元反应和合成设计技巧融为一体，试图把大量的实例融会于理论的阐述之中，多用总结对比的方法帮助读者理解记忆；尽量增加立体化学合成的内容；并选录了大量难度较大的合成路线设计，即高级合成战略案例，运用对比分析和总结方法，使读者能迅速地进入理解和掌握的阶段，从而获得设计更多有机分子的合成的能力。　　本书将有机单元反应原理及有机合成路线设计技巧巧妙地融为一体，既讲述了有机化学单元反应，增长和缩短碳链的方法，碳环的形成及破裂，官能团的引入、除去与互变，合成的导向等问题，又讨论了有机合成的方法设计（逆合成、合成子法等）。最后介绍了不对称合成及绿色有机合成。　　本书内容新颖，可供高等院校化学、应用化学、化工、材料、生物、药学、环境等专业作为有机合成课程教材，也可供有机合成、药物化学等相关领域的研究人员和技术人员参考使用。