University of Science and Technology of China
第二十一章
有 机 合 成
Organic synthesis
有
机
化
学
Organic Chem
§ 一、重要性和基本要求
由结构简单的基本有机原料 ?结构较复杂的目标化物
重要天然化合物的结构确认；
有机合成是一切有机研究的基础 —合成样品，才有可能
进行各种研究 ； 构效关系
理论有机
往往合成一类新化合物，便开辟了一个新的研究领域：
冠醚的合成 ?冠醚化学,穴状、笼状、套环、配位化
合物，生物、药物中的受体理论
巴基球的合成 ?巴基球化学：碳纳米管，碳纳球 ……
C60,C70……
Organic Chem
新药开发, 平均 6000个新化合物，才能筛选出一种新药。
,化 学 创 造 自己的 研 究 对 象,
复杂天然化合物的总合成 ?代表了有机合成的最高水平
多位诺贝尔奖获得者都是复杂天然化合物总合成的大师,
如：
Woodward, R, B (1965), Vitamin B12 － VB12 (1973)
Erythonolide (红霉素 A) (1981)
Corey, E, J, (1990), PGF2α ; PGE2……
Nicolaou, K, C, Taxol (紫杉醇 )(1994),Brevetoxinl
个别、单一的反应 ——组合起来用于合成某一目标化合物,
学 用
Organic Chem
许多结构复杂的天然化合物已相继被合成，像海葵毒素
(含 68个手性中心 )都能立体选择性合成。 (1994, Y,Kishi)，
为有机化学工业，制药工业提供各种性能和用途的新产品。
设计合理的合成路线：
例,颠茄酮的合成,
N H O
O
1 7 步, 总 产 率 为 0, 7 5 %, W i l l s t a t t e r ( 1 8 9 6 )
N H O
C O O
C O O
C u
C H O
C H O
+ N H 2 C H 3 +
C O O
H
2
C
H
2
C
C O O
O C u
总 收 率 9 0 %, （ 1 9 1 7, R, R o b i n s o n ）
Organic Chem
好的合成路线的要求：
1,步骤少 （多则总产率低、时间、原材料消耗多）；
2、产率高 （ 副反应少，分离简便）；
3、原料便宜易得 ；
4、反应条件、设备易于实现；
5* 符合绿色化学要求,原子经济性,无毒或少
毒，污染尽可能少。
Organic Chem
§ 二、合成设计中几个彼此相关的因素
碳骨架
合成指定结构 功能团种类和位置 的化合物
分子构型
一、合成合适的碳骨架：
碳链增长 —最主要（由小分子 ?大分子）；
碳链缩短 —有时也用到（如大的化合物天然或合成易得）；
成 环 —对环状化合物是关键；
（重 排 ）
Organic Chem
1、碳链的增长,( 现有的反应从机理上分三类 )
自由基反应：
太活泼，难于定向控制 —合成应用少
离 子 反 应,
电子受体 电子给体
（亲电） （亲核）
协 同 反 应, 环加成的重要方法。
C C+ C C
C C+ C C
取 代
加 成
Organic Chem
用于形成新的 C－ C键的反应：
（ 1）、亲核取代：
电子给体（亲核试剂）：碳负离子或潜在的碳负离子都是
金属化合物（由卤代烃，端炔制备）
如：
格氏试剂 RMgBr
烷基锂 RLi
烷基铜锂 R2CuLi
金属炔化物 RC三 C- +MgX（ +Na）
Organic Chem
吸电子基 α－位上的 H 在碱存在下
转变成烯醇盐电子给体：
H
3
C C C H
3
O L D A,T H F
H
2
C C C H
3
O
H
2
C C C H
3
O
H
3
C C O E t
2
O
L D A,T H F
H
2
C C O E t
2
O
H
2
C C O E T
2
O
C H
2
( C O O E t )
2
N a O E t
C H ( C O O E t )
2
H
3
C C
H
2
C
O
C O E t
O
N a O E t
或 N a O H
H
3
C C
H
C
O
C O E t
O
Organic Chem
为了保证烯醇盐有足够的浓度，必须根据
α－ H活性大小，选择合适的碱。
C H
2
( C N )
2
N a O H
C H ( C N )
2
H
3
C C
H
2
C
O
C C H
3
O
K
2
C O
3
H
3
C C
H
C
O
C C H
3
O
N a O H
C H
2
N O
2
O
N
H
+
N
C H
3
N O
2
Organic Chem
电 子 受 体,
R X
δ
δ
X ＝ C l, B r, O T s 等
R C R ' （ H ）
O
δ
R C X （ C l, R C O O,R O 等 ）
O
δ
O C O
δ
O
δ
R C N
Organic Chem
生成新的 C－ C 键的反应：
（ 1）、亲核取代：
R X
C N R C N
C C R ' C C R 'R
R '
2
C u L i R R '
C H （ C O
2
E t ）
2 R C H （ C O 2 E t ） 2
+
R H C C
H
C H
2
B r + R ' M g X R H C C
H
C H
2
R '
P h C H
2
B r + R ' M g X P h C H
2
R '
Organic Chem
（ 2）、负碳离子对羰基的亲核加成
R ‘ ’ M g X
R C
O
R ' （ H ）
H
R C
O H
R ' （ H ）
R ' '
R C
O
C l
R C
O
R ' '
R C
O
O R '
H
R C
O H
O R '
R ' '
R C N
H
R C
O
R ' '
O
R ' ' C H
2
C H
2
O H
C N
+
R C
O
R ' （ H ）
R C
O H
C N
R ' （ H ）
R ' ' C C
+
R C
O
R ' （ H ）
R C
O H
C
R ' （ H ）
C R ' '
Organic Chem
2 R C H
2
C H O
O H
R
H
2
C C
H
O H
H
C
R
C H O R C H
2
C H C C H O
R
羟 醛 缩 合
2 R C H
2
C O O R '
N a O E t
R
H
2
C C
O
H
C
R
C O O E t
O
CR H （ R ' ' ） + B r Z n C H C O O C
2
H
5
R ' O H
C
H
R C H C O O E t
R '
R e f o r m a t s k y 反 应
R C H O + C H
2
（ C O O H ）
2
胺
R C H C （ C O O H ）
2
K n o e v e n a g e l 反 应
酯 缩 合
Organic Chem
P h C H O +
O
R C H
2
C O
2
P h C H C
P e r k i n 反 应
O H
2
C C
H
C C H
3
O
+
N a O E t
O
O
O
M i c h a e l 加 成 R o b i n s o n 关 环
R '
2
C O + P h
3
P C H R R '
2
C C H R
W i t t y 反 应
R C H
2
C O
2
R
C O O H
Organic Chem
芳环上的亲电取代：
+ R X
A l C l 3
R
+ C H 2
H
3
C
H
3
C
H
C （ C H
3
）
3
+
O H
C
H
C H
3
C H
3
H
C H C H
3
C H
3
+
O
CR C l
A l C l 3
O
R
+ H C H O + H C l
Z n C l
2
C H
2
C l
Organic Chem
2、碳链的缩短
（ 1）、脱羧
（ 2）、卤仿反应：
（ 3）、烯的氧化：
（ 4）、酮的氧化：
C H 2 （ C O O H C 2 H 5 ） 2
N a O E t
R C H （ C O O H C 2 H 5 ） 2
R X
H 3 O
－ C O 2
R C H 2 C O O H
R C O O A g + B r 2 R B r + A g B r + C O
2 H u n s d i e c k e r 反 应
R C N H 2
O
B r,O H
R N H 2 + C O 2 H o f f m a n n 降 解
O
CR C H 3
N a O H,I 2
R C O O + C H 3 I
R C H C H R '
O 3 / Z n + H 2 O
K M n O 4,H
R C H O + R ' C H O
R C O O H + R ' C O O H
O
CR R '
R C O O O H
O
CR O R ' （ R ' > R ） B a e y e r - v i l l i g e r
Organic Chem
3、成环：
（ 1）、三（四）元环：
3员：
4员：
C l C H 2
C
H 2
H 2
C C O O C H 3
O H
C O O C H 3
C
H
C
H
R 'R
C H 2 N 2
R R '
B r ( C H 2 ) 3 B r + C H 2 （ C O O E t ） 2
C O O E t
C O O E t
水 解
酸 化, － C O 2
C O O H
O E t
Organic Chem
五员：
六员：
C O O E t
C O O E t O
C O 2 E t
D i e c k m a n n 反 应
E t O
C H
3 C H 3
H
2
/ N i
压 力
C H O
+
C H O
Organic Chem
4、重排反应：
（ 1）,Pinacol重排：
（ 2）,Beckmann重排：
O H O H H
O
N O H
H
H
N
O
Organic Chem
二、在分子特定位置上引入所需的官能团
最理想的情况是骨架改变的同时在指定位置引入
官能团，但仍常需要引入、消去或转变官能团。
（ Comprehensive Organic Transformations）
1、官能团的转换：
氧化程度相同的官能团可以通过 取代 相互转化：
R X + N u R N u + X X = C l,B r,I,O T s
N u = O H,O R,S R,N H R,N 3 等
R C H 2 O H
H X
R C H 2 X + H 2 O
Organic Chem
氧化程度不同的可以通过氧化－还原相互转化：
例,
R C H
2
O H
C r O
3
2
N
R C H O R C O O H
R C O O R '
L i A l H
4
K M n O
4
H
S O C l
2
R C C l
O
L i n d l a r
R C H OR C H
2
O H
N a B H
4
R C
H
R '
O H
A l （ O i P r ）
3
丙 酮
N a B H
4
R C R '
O
Organic Chem
R C H C
H
C H
O H
M n O
2
R C H C
H
C
O
C C
R C O O O H O
C C HR
1, B
2
H
6
2, H
2
O
2
,O H
R C H
2
C H O
H g
+ +
,H
+
R C C H
3
O
Organic Chem
2、官能团的引入与消除：
引入：
R C H
R '
R ' '
h v
R C
R '
B r
R ' '
R C H C H C H
3
+ B r
2
N B S
R C H C H C H
2
B r
C H
3
+ B r
2
N B S
C H
2
B r
+ B r
2
Organic Chem
消除：
C C
H X
－ H X
C C
H
2
/ P d
C C
H H
H
2
/ P t
X = C l,B r,I 强 碱,
X = O H,强 酸
X = N ( C H
3
)
3
,N （ C H
3
）
2
O
强 碱,
Organic Chem
X =
S
C S RO
O
C C H
3
O
N H
2
：
A r N H
2
H N O
2
C O O H, C H
2
O H C H
2
X
【 H 】
C O
H
2
N N H
2
/ N a O H / 三 缩 乙 醇
或 Z n / H C l ( C l e m m e n s o n )
C H
2
Organic Chem
三、立体化学控制：
我们已学过的立体选择性反应：
1、重排
C
H
R
1
R
2
O
N H
2
B r
2
+ N a O H
H
R
1
R
2
N H
2
①
H
R
1
R
2
O H
H
R
1
R
2
C l
S O C l
2
②
S O C l
2
N
C l
H
R
1
R
2
③ S
N
2, N ü + X
R
1
H
R
2
N u
R
1
H
R
2
2.取代：
Organic Chem
3、加成反应,
烯烃 ＋ 卤素：
+ B r
2
H
B r
H
B r
+ H O B r
B r
O H
+
O H
B r
稀 K M n O
4
或 H
2
O
2
/ O s O
4
O H
O H
① R C O
3
H
② H
2
O
H
O H
H
O H
C H
3
① B
2
H
6
② H
2
O
2
/ O H
H
O H
H
C H
3
Organic Chem
C C R 'R
H
2
/ L i n d l a r 催 化 剂
H
R R '
H
H
2
/ N H
3
( L )
R
H R '
H
C O O R
R O O C
+
C O O R
C O O R
Organic Chem
4、消除反应：
H
B r
H
3
C
P h
H
C H
3
反 式 消 除 H
C H
3
P h
H
3
C 卤 代 烃
的 E 2 消 除
乙 酸 酯 和 黄 原
酸 酯 的 热 消 除
C
H
O
N （ C H
3
）
2
C
H
3
C
P h
H
C H
3
1 1 5 ℃
C H
3
HP h
H
3
C
9 6 %
O
C
H
R
1 R
2
HH
S C H
3
S
R
2
HH
R
1
顺 式 消 除
Organic Chem
4、手性合成：
（ 1）、催化氢化：
（ 2）、催化环氧化：
C O O H
N H A cP h
H 2 / R h
( S ) - B I N A P
P h
C O O H
N H A c
R
e, e = 1 0 0 %
P P h 2
P P h 2
( S ) - B I N A P
R 2 R 1
R 3 O H
( S,S ) - D E P
T i ( O i P r ) 4
O
R 1R 2
R 3 O H
常 > 9 5 % e, e
Organic Chem
§ 三、设计合成路线的方法
（ 原料 ??目标化合物（简单化合物，较直观）
目标化合物 ??原料, 逆合成法（ retro synthesis）
a优于 b
C O O C H
3
C O O H
+ C H
3
O H
C O O H
O H
C N
O H
H C N +
O
C O O H
O H
+ H C H O
C H
3
C H C O O E tZ n B rC H
B r
C O O HC H
3
C H
3
C H
2
C O O H + B r
2
b a
Organic Chem
逆合成导出的合成路线不止一种，
应认真分析比较，选出最合理的路线。
同一化合物可在不同的地方断开，有合理
与不合理之分，同样合理也有优劣之差：
如：
b合理,a不合理
b优于 a 有消除副反应
②
①
O 2 N
C l
O
+
C H 3
O C H 3 OO C H 3
C H 3
N O 2
ab
b
C H 3
O C H 3
C l
O
N O 2
+
a
O N a + X O
b a
b
O N a + X
a
Organic Chem
几类重要化合物的拆开法：
1,β－羟基（或 α, β不饱和 ）羰基化合物的拆开：
P h
O
H O P h
O
α
β
O
+
OO
P h P h
K C N
2 P h C H O
O
O
C O O H
O H
O
H
+ C H
3
C O O H
C H O + H C H O
O H
Organic Chem
2,1,3－二羰基化合物的拆开：
O
C O O C
2
H
5 C O O C
2
H
5
C O O C
2
H
5
酯 缩 合
酮 （ 酰 氯 ） 酯 缩 合
O
O
C H
3
O H
O
O H
H C
O
O
O
O H
+
O
H C O C
2
H
5
O H
O
C l
+
H O
Organic Chem
3,1,5－二羰基化合物的拆开：
O
O
O C
2
H
5
O
O
O
O
H
3
C O C
2
H
5
O
2
O
C O
2
C
2
H
5
O O
C O
2
C
2
H
5
O
C O O C
2
H
5
O
C O O C
2
H
5
O C
2
H
5
+
O
O
+ H C H O
避 免 聚 合
（ 烯 胺 ）
Organic Chem
O
S
O
H
3
C O
2
C
O O
S
C O O C H
3
O O
S H
+
O
O C H
3
O
C H
3
C H
3
O
O
C H
3
C H
3
O
O
C H
3
H
3
C
O
O H C
O
C H
3
O
O
O
O H C
Organic Chem
4,1,4 或 1,6－二羰基化合物的拆开：
O
C O O C
2
H
5
O
B r
C O O C
2
H
5
N
O
O
O
O
+
O
B r
（ 烯 胺 ）
Organic Chem
O
P h C O O H
P h
P h
H O
O
+ P h M g X
O
O
C O
2
C H
3
O
O
C O O C H
3
C O O C H
3
C O O C H
3
+
O H
O H
O
2
Organic Chem
5,α－羟基羰基化合物的拆开
C O O H
C O O H
O H
C N
C O O H
O H
C H O
C O O H
C O O H
+ H C O O C 2 H 5
B r
+ C H
3
C O O H
（ 丙 二 酸 酯 ）
Organic Chem
§ 四, 导向基团和保护基团的应用
一、导向基团,
B rB r
B r
N O
2 N H 2
F e / H C l B r
2
B rB r
B r
N H
2
① H N O
3
② H
3
P O
2
/ H
2
O
Organic Chem
1、活化导向：
P h
O
O
① 双 取 代
② 不 够 活 泼
H
3
C C
O
C H
2
C O C
2
H
5
O
+
B r P h
C O O H
B r
O H
+ C H
3
C O O H
不 够 活 泼
C H O O C
2
H
5
+
C O O C
2
H
5
C H
2
( C O O C
2
H
5
)
2
Organic Chem
O O
O
O OB r
需 要 活 化
向 导
+
O
O H
O H
Organic Chem
2、钝化也可导向：
N H
2
N H
2
B r
N H C
O
C H
3
先 钝 化 H
3
C C
O
C l
B r
2
N H C
O
C H
3
B r
H
2
O / O H
N H
2
B r
（ 直 接 溴 化
N H
2
B r
B r B r
)
Organic Chem
3、封闭特定位置来导向：
N H
2
N H
2
N O
2
N H C
O
C H
3
H
2
S O
4
N H C
O
C H
3
S O
3
H
混 酸
N H C
O
C H
3
S O
3
H
N O
2
5 % H
2
S O
4
煮 沸
N H
2
N O
2
（ 直 接 磺 化 ）
N H
3
N O
2
伴 有 氧 化 和
对 位 取 代 产 物
Organic Chem
二、保护基团：
基团保护要满足下列要求：
① 容易引入
② 与被保护基形成的结构能经受住所要发生反应的条件
③ 可以在不破坏分子其他部分的条件下除去
O H
O
C O O C 2 H 5
O
+ 2 C H 3 M g X
必 须 先 保 护 酮 羰 基
Organic Chem
不同类化合物的保护方法：
1,醇（酚）的保护,.
(1),成醚：
(2),成酯：
A r － O H
P h C H 2 C l
A r － O C H 2 P h
H 2 / P d - C
A r － O H
R － O H
P h 3 C C l
R － O C P h 3
H O A c,H 2 O
R － O H
R O H +
O
R ' C C l
R O H +
O OOR
H 3 O
R O C R '
O
R O H
H 3 O
R O H(3).
Organic Chem
2、胺的保护：
(4).,保护基团在有机
合成中的应用”O HO H
O
O
O
,H
R N H
2
H R N H
3
H
3
C C
O
C l R N H C
O
C H
3
P h C H
2
C l
碱
R N H C H
2
P h
H
2
/ P d
C l C
O
O C H
2
P h
R N H C
O
O C H
2
P h
H
2
/ P t,H A c
R N H
2
Organic Chem
3、醛（酮）的保护：
4、酸的保护：
O H O O H+
O
O
T s O H H 3 P O 4 / H 2 O
O
+ N H B N B
H 3 O
R C O O H + R ' O H R C O O R ' ( R ' = C H 3,C 2 H 5 )
Organic Chem
第二十一章
有 机 合 成
Organic synthesis
有
机
化
学
Organic Chem
§ 一、重要性和基本要求
由结构简单的基本有机原料 ?结构较复杂的目标化物
重要天然化合物的结构确认；
有机合成是一切有机研究的基础 —合成样品，才有可能
进行各种研究 ； 构效关系
理论有机
往往合成一类新化合物，便开辟了一个新的研究领域：
冠醚的合成 ?冠醚化学,穴状、笼状、套环、配位化
合物，生物、药物中的受体理论
巴基球的合成 ?巴基球化学：碳纳米管，碳纳球 ……
C60,C70……
Organic Chem
新药开发, 平均 6000个新化合物，才能筛选出一种新药。
,化 学 创 造 自己的 研 究 对 象,
复杂天然化合物的总合成 ?代表了有机合成的最高水平
多位诺贝尔奖获得者都是复杂天然化合物总合成的大师,
如：
Woodward, R, B (1965), Vitamin B12 － VB12 (1973)
Erythonolide (红霉素 A) (1981)
Corey, E, J, (1990), PGF2α ; PGE2……
Nicolaou, K, C, Taxol (紫杉醇 )(1994),Brevetoxinl
个别、单一的反应 ——组合起来用于合成某一目标化合物,
学 用
Organic Chem
许多结构复杂的天然化合物已相继被合成，像海葵毒素
(含 68个手性中心 )都能立体选择性合成。 (1994, Y,Kishi)，
为有机化学工业，制药工业提供各种性能和用途的新产品。
设计合理的合成路线：
例,颠茄酮的合成,
N H O
O
1 7 步, 总 产 率 为 0, 7 5 %, W i l l s t a t t e r ( 1 8 9 6 )
N H O
C O O
C O O
C u
C H O
C H O
+ N H 2 C H 3 +
C O O
H
2
C
H
2
C
C O O
O C u
总 收 率 9 0 %, （ 1 9 1 7, R, R o b i n s o n ）
Organic Chem
好的合成路线的要求：
1,步骤少 （多则总产率低、时间、原材料消耗多）；
2、产率高 （ 副反应少，分离简便）；
3、原料便宜易得 ；
4、反应条件、设备易于实现；
5* 符合绿色化学要求,原子经济性,无毒或少
毒，污染尽可能少。
Organic Chem
§ 二、合成设计中几个彼此相关的因素
碳骨架
合成指定结构 功能团种类和位置 的化合物
分子构型
一、合成合适的碳骨架：
碳链增长 —最主要（由小分子 ?大分子）；
碳链缩短 —有时也用到（如大的化合物天然或合成易得）；
成 环 —对环状化合物是关键；
（重 排 ）
Organic Chem
1、碳链的增长,( 现有的反应从机理上分三类 )
自由基反应：
太活泼，难于定向控制 —合成应用少
离 子 反 应,
电子受体 电子给体
（亲电） （亲核）
协 同 反 应, 环加成的重要方法。
C C+ C C
C C+ C C
取 代
加 成
Organic Chem
用于形成新的 C－ C键的反应：
（ 1）、亲核取代：
电子给体（亲核试剂）：碳负离子或潜在的碳负离子都是
金属化合物（由卤代烃，端炔制备）
如：
格氏试剂 RMgBr
烷基锂 RLi
烷基铜锂 R2CuLi
金属炔化物 RC三 C- +MgX（ +Na）
Organic Chem
吸电子基 α－位上的 H 在碱存在下
转变成烯醇盐电子给体：
H
3
C C C H
3
O L D A,T H F
H
2
C C C H
3
O
H
2
C C C H
3
O
H
3
C C O E t
2
O
L D A,T H F
H
2
C C O E t
2
O
H
2
C C O E T
2
O
C H
2
( C O O E t )
2
N a O E t
C H ( C O O E t )
2
H
3
C C
H
2
C
O
C O E t
O
N a O E t
或 N a O H
H
3
C C
H
C
O
C O E t
O
Organic Chem
为了保证烯醇盐有足够的浓度，必须根据
α－ H活性大小，选择合适的碱。
C H
2
( C N )
2
N a O H
C H ( C N )
2
H
3
C C
H
2
C
O
C C H
3
O
K
2
C O
3
H
3
C C
H
C
O
C C H
3
O
N a O H
C H
2
N O
2
O
N
H
+
N
C H
3
N O
2
Organic Chem
电 子 受 体,
R X
δ
δ
X ＝ C l, B r, O T s 等
R C R ' （ H ）
O
δ
R C X （ C l, R C O O,R O 等 ）
O
δ
O C O
δ
O
δ
R C N
Organic Chem
生成新的 C－ C 键的反应：
（ 1）、亲核取代：
R X
C N R C N
C C R ' C C R 'R
R '
2
C u L i R R '
C H （ C O
2
E t ）
2 R C H （ C O 2 E t ） 2
+
R H C C
H
C H
2
B r + R ' M g X R H C C
H
C H
2
R '
P h C H
2
B r + R ' M g X P h C H
2
R '
Organic Chem
（ 2）、负碳离子对羰基的亲核加成
R ‘ ’ M g X
R C
O
R ' （ H ）
H
R C
O H
R ' （ H ）
R ' '
R C
O
C l
R C
O
R ' '
R C
O
O R '
H
R C
O H
O R '
R ' '
R C N
H
R C
O
R ' '
O
R ' ' C H
2
C H
2
O H
C N
+
R C
O
R ' （ H ）
R C
O H
C N
R ' （ H ）
R ' ' C C
+
R C
O
R ' （ H ）
R C
O H
C
R ' （ H ）
C R ' '
Organic Chem
2 R C H
2
C H O
O H
R
H
2
C C
H
O H
H
C
R
C H O R C H
2
C H C C H O
R
羟 醛 缩 合
2 R C H
2
C O O R '
N a O E t
R
H
2
C C
O
H
C
R
C O O E t
O
CR H （ R ' ' ） + B r Z n C H C O O C
2
H
5
R ' O H
C
H
R C H C O O E t
R '
R e f o r m a t s k y 反 应
R C H O + C H
2
（ C O O H ）
2
胺
R C H C （ C O O H ）
2
K n o e v e n a g e l 反 应
酯 缩 合
Organic Chem
P h C H O +
O
R C H
2
C O
2
P h C H C
P e r k i n 反 应
O H
2
C C
H
C C H
3
O
+
N a O E t
O
O
O
M i c h a e l 加 成 R o b i n s o n 关 环
R '
2
C O + P h
3
P C H R R '
2
C C H R
W i t t y 反 应
R C H
2
C O
2
R
C O O H
Organic Chem
芳环上的亲电取代：
+ R X
A l C l 3
R
+ C H 2
H
3
C
H
3
C
H
C （ C H
3
）
3
+
O H
C
H
C H
3
C H
3
H
C H C H
3
C H
3
+
O
CR C l
A l C l 3
O
R
+ H C H O + H C l
Z n C l
2
C H
2
C l
Organic Chem
2、碳链的缩短
（ 1）、脱羧
（ 2）、卤仿反应：
（ 3）、烯的氧化：
（ 4）、酮的氧化：
C H 2 （ C O O H C 2 H 5 ） 2
N a O E t
R C H （ C O O H C 2 H 5 ） 2
R X
H 3 O
－ C O 2
R C H 2 C O O H
R C O O A g + B r 2 R B r + A g B r + C O
2 H u n s d i e c k e r 反 应
R C N H 2
O
B r,O H
R N H 2 + C O 2 H o f f m a n n 降 解
O
CR C H 3
N a O H,I 2
R C O O + C H 3 I
R C H C H R '
O 3 / Z n + H 2 O
K M n O 4,H
R C H O + R ' C H O
R C O O H + R ' C O O H
O
CR R '
R C O O O H
O
CR O R ' （ R ' > R ） B a e y e r - v i l l i g e r
Organic Chem
3、成环：
（ 1）、三（四）元环：
3员：
4员：
C l C H 2
C
H 2
H 2
C C O O C H 3
O H
C O O C H 3
C
H
C
H
R 'R
C H 2 N 2
R R '
B r ( C H 2 ) 3 B r + C H 2 （ C O O E t ） 2
C O O E t
C O O E t
水 解
酸 化, － C O 2
C O O H
O E t
Organic Chem
五员：
六员：
C O O E t
C O O E t O
C O 2 E t
D i e c k m a n n 反 应
E t O
C H
3 C H 3
H
2
/ N i
压 力
C H O
+
C H O
Organic Chem
4、重排反应：
（ 1）,Pinacol重排：
（ 2）,Beckmann重排：
O H O H H
O
N O H
H
H
N
O
Organic Chem
二、在分子特定位置上引入所需的官能团
最理想的情况是骨架改变的同时在指定位置引入
官能团，但仍常需要引入、消去或转变官能团。
（ Comprehensive Organic Transformations）
1、官能团的转换：
氧化程度相同的官能团可以通过 取代 相互转化：
R X + N u R N u + X X = C l,B r,I,O T s
N u = O H,O R,S R,N H R,N 3 等
R C H 2 O H
H X
R C H 2 X + H 2 O
Organic Chem
氧化程度不同的可以通过氧化－还原相互转化：
例,
R C H
2
O H
C r O
3
2
N
R C H O R C O O H
R C O O R '
L i A l H
4
K M n O
4
H
S O C l
2
R C C l
O
L i n d l a r
R C H OR C H
2
O H
N a B H
4
R C
H
R '
O H
A l （ O i P r ）
3
丙 酮
N a B H
4
R C R '
O
Organic Chem
R C H C
H
C H
O H
M n O
2
R C H C
H
C
O
C C
R C O O O H O
C C HR
1, B
2
H
6
2, H
2
O
2
,O H
R C H
2
C H O
H g
+ +
,H
+
R C C H
3
O
Organic Chem
2、官能团的引入与消除：
引入：
R C H
R '
R ' '
h v
R C
R '
B r
R ' '
R C H C H C H
3
+ B r
2
N B S
R C H C H C H
2
B r
C H
3
+ B r
2
N B S
C H
2
B r
+ B r
2
Organic Chem
消除：
C C
H X
－ H X
C C
H
2
/ P d
C C
H H
H
2
/ P t
X = C l,B r,I 强 碱,
X = O H,强 酸
X = N ( C H
3
)
3
,N （ C H
3
）
2
O
强 碱,
Organic Chem
X =
S
C S RO
O
C C H
3
O
N H
2
：
A r N H
2
H N O
2
C O O H, C H
2
O H C H
2
X
【 H 】
C O
H
2
N N H
2
/ N a O H / 三 缩 乙 醇
或 Z n / H C l ( C l e m m e n s o n )
C H
2
Organic Chem
三、立体化学控制：
我们已学过的立体选择性反应：
1、重排
C
H
R
1
R
2
O
N H
2
B r
2
+ N a O H
H
R
1
R
2
N H
2
①
H
R
1
R
2
O H
H
R
1
R
2
C l
S O C l
2
②
S O C l
2
N
C l
H
R
1
R
2
③ S
N
2, N ü + X
R
1
H
R
2
N u
R
1
H
R
2
2.取代：
Organic Chem
3、加成反应,
烯烃 ＋ 卤素：
+ B r
2
H
B r
H
B r
+ H O B r
B r
O H
+
O H
B r
稀 K M n O
4
或 H
2
O
2
/ O s O
4
O H
O H
① R C O
3
H
② H
2
O
H
O H
H
O H
C H
3
① B
2
H
6
② H
2
O
2
/ O H
H
O H
H
C H
3
Organic Chem
C C R 'R
H
2
/ L i n d l a r 催 化 剂
H
R R '
H
H
2
/ N H
3
( L )
R
H R '
H
C O O R
R O O C
+
C O O R
C O O R
Organic Chem
4、消除反应：
H
B r
H
3
C
P h
H
C H
3
反 式 消 除 H
C H
3
P h
H
3
C 卤 代 烃
的 E 2 消 除
乙 酸 酯 和 黄 原
酸 酯 的 热 消 除
C
H
O
N （ C H
3
）
2
C
H
3
C
P h
H
C H
3
1 1 5 ℃
C H
3
HP h
H
3
C
9 6 %
O
C
H
R
1 R
2
HH
S C H
3
S
R
2
HH
R
1
顺 式 消 除
Organic Chem
4、手性合成：
（ 1）、催化氢化：
（ 2）、催化环氧化：
C O O H
N H A cP h
H 2 / R h
( S ) - B I N A P
P h
C O O H
N H A c
R
e, e = 1 0 0 %
P P h 2
P P h 2
( S ) - B I N A P
R 2 R 1
R 3 O H
( S,S ) - D E P
T i ( O i P r ) 4
O
R 1R 2
R 3 O H
常 > 9 5 % e, e
Organic Chem
§ 三、设计合成路线的方法
（ 原料 ??目标化合物（简单化合物，较直观）
目标化合物 ??原料, 逆合成法（ retro synthesis）
a优于 b
C O O C H
3
C O O H
+ C H
3
O H
C O O H
O H
C N
O H
H C N +
O
C O O H
O H
+ H C H O
C H
3
C H C O O E tZ n B rC H
B r
C O O HC H
3
C H
3
C H
2
C O O H + B r
2
b a
Organic Chem
逆合成导出的合成路线不止一种，
应认真分析比较，选出最合理的路线。
同一化合物可在不同的地方断开，有合理
与不合理之分，同样合理也有优劣之差：
如：
b合理,a不合理
b优于 a 有消除副反应
②
①
O 2 N
C l
O
+
C H 3
O C H 3 OO C H 3
C H 3
N O 2
ab
b
C H 3
O C H 3
C l
O
N O 2
+
a
O N a + X O
b a
b
O N a + X
a
Organic Chem
几类重要化合物的拆开法：
1,β－羟基（或 α, β不饱和 ）羰基化合物的拆开：
P h
O
H O P h
O
α
β
O
+
OO
P h P h
K C N
2 P h C H O
O
O
C O O H
O H
O
H
+ C H
3
C O O H
C H O + H C H O
O H
Organic Chem
2,1,3－二羰基化合物的拆开：
O
C O O C
2
H
5 C O O C
2
H
5
C O O C
2
H
5
酯 缩 合
酮 （ 酰 氯 ） 酯 缩 合
O
O
C H
3
O H
O
O H
H C
O
O
O
O H
+
O
H C O C
2
H
5
O H
O
C l
+
H O
Organic Chem
3,1,5－二羰基化合物的拆开：
O
O
O C
2
H
5
O
O
O
O
H
3
C O C
2
H
5
O
2
O
C O
2
C
2
H
5
O O
C O
2
C
2
H
5
O
C O O C
2
H
5
O
C O O C
2
H
5
O C
2
H
5
+
O
O
+ H C H O
避 免 聚 合
（ 烯 胺 ）
Organic Chem
O
S
O
H
3
C O
2
C
O O
S
C O O C H
3
O O
S H
+
O
O C H
3
O
C H
3
C H
3
O
O
C H
3
C H
3
O
O
C H
3
H
3
C
O
O H C
O
C H
3
O
O
O
O H C
Organic Chem
4,1,4 或 1,6－二羰基化合物的拆开：
O
C O O C
2
H
5
O
B r
C O O C
2
H
5
N
O
O
O
O
+
O
B r
（ 烯 胺 ）
Organic Chem
O
P h C O O H
P h
P h
H O
O
+ P h M g X
O
O
C O
2
C H
3
O
O
C O O C H
3
C O O C H
3
C O O C H
3
+
O H
O H
O
2
Organic Chem
5,α－羟基羰基化合物的拆开
C O O H
C O O H
O H
C N
C O O H
O H
C H O
C O O H
C O O H
+ H C O O C 2 H 5
B r
+ C H
3
C O O H
（ 丙 二 酸 酯 ）
Organic Chem
§ 四, 导向基团和保护基团的应用
一、导向基团,
B rB r
B r
N O
2 N H 2
F e / H C l B r
2
B rB r
B r
N H
2
① H N O
3
② H
3
P O
2
/ H
2
O
Organic Chem
1、活化导向：
P h
O
O
① 双 取 代
② 不 够 活 泼
H
3
C C
O
C H
2
C O C
2
H
5
O
+
B r P h
C O O H
B r
O H
+ C H
3
C O O H
不 够 活 泼
C H O O C
2
H
5
+
C O O C
2
H
5
C H
2
( C O O C
2
H
5
)
2
Organic Chem
O O
O
O OB r
需 要 活 化
向 导
+
O
O H
O H
Organic Chem
2、钝化也可导向：
N H
2
N H
2
B r
N H C
O
C H
3
先 钝 化 H
3
C C
O
C l
B r
2
N H C
O
C H
3
B r
H
2
O / O H
N H
2
B r
（ 直 接 溴 化
N H
2
B r
B r B r
)
Organic Chem
3、封闭特定位置来导向：
N H
2
N H
2
N O
2
N H C
O
C H
3
H
2
S O
4
N H C
O
C H
3
S O
3
H
混 酸
N H C
O
C H
3
S O
3
H
N O
2
5 % H
2
S O
4
煮 沸
N H
2
N O
2
（ 直 接 磺 化 ）
N H
3
N O
2
伴 有 氧 化 和
对 位 取 代 产 物
Organic Chem
二、保护基团：
基团保护要满足下列要求：
① 容易引入
② 与被保护基形成的结构能经受住所要发生反应的条件
③ 可以在不破坏分子其他部分的条件下除去
O H
O
C O O C 2 H 5
O
+ 2 C H 3 M g X
必 须 先 保 护 酮 羰 基
Organic Chem
不同类化合物的保护方法：
1,醇（酚）的保护,.
(1),成醚：
(2),成酯：
A r － O H
P h C H 2 C l
A r － O C H 2 P h
H 2 / P d - C
A r － O H
R － O H
P h 3 C C l
R － O C P h 3
H O A c,H 2 O
R － O H
R O H +
O
R ' C C l
R O H +
O OOR
H 3 O
R O C R '
O
R O H
H 3 O
R O H(3).
Organic Chem
2、胺的保护：
(4).,保护基团在有机
合成中的应用”O HO H
O
O
O
,H
R N H
2
H R N H
3
H
3
C C
O
C l R N H C
O
C H
3
P h C H
2
C l
碱
R N H C H
2
P h
H
2
/ P d
C l C
O
O C H
2
P h
R N H C
O
O C H
2
P h
H
2
/ P t,H A c
R N H
2
Organic Chem
3、醛（酮）的保护：
4、酸的保护：
O H O O H+
O
O
T s O H H 3 P O 4 / H 2 O
O
+ N H B N B
H 3 O
R C O O H + R ' O H R C O O R ' ( R ' = C H 3,C 2 H 5 )
Organic Chem
