高等有机合成化学04.4重要化合物的切断分析课件.ppt

1、2022-6-714.4 重要化合物的重要化合物的切断分析切断分析2022-6-72醇的切断醇的切断v醇的羟基是合成中关键官能团醇的羟基是合成中关键官能团v醇是连接烃类化合物如烯烃、炔烃、卤代烃等与醇是连接烃类化合物如烯烃、炔烃、卤代烃等与醛、酮、羧酸以及衍生物等羰基化合物的桥梁醛、酮、羧酸以及衍生物等羰基化合物的桥梁ROH醇氧化氧化醛酮羧酸酯烯alkene醚卤代烃RXRORRCOORRCO2HRCHORCOCl或(RCO)2OPX3或HX消除反应2022-6-73PhOHPhCOOEt+MgBr2+COOEtPhPhPhOHEtOOEtO+PhMgBr32022-6-74羟基羰基化合物的切断

2、羟基羰基化合物的切断v羟基羰基化合物可用羟基羰基化合物可用羟醛缩合反应羟醛缩合反应来制备：来制备：氢原子的醛、酮，在稀酸或稀碱的催化下，缩氢原子的醛、酮，在稀酸或稀碱的催化下，缩合成合成羟基醛、酮。羟基醛、酮。CH3COCH3H+H3CCCH3OH-H+H3CCCH2OHH3CCCH2OHCH3CH3COH+H3CCH2COHCH(CH3)2OH-H+H3CCH2COCOHCH3CH32022-6-75CH3CHO+CH3COCH3CH3CHCH2COCH3OH稀NaOH , 低温25自缩合: 低产率H3CCHOH3CCHO+HCOHCH2CHOH3C HOH OHOHO+OHCHOCHO+C

3、H2O2022-6-76，不饱和醛、酮的切断不饱和醛、酮的切断v羟基醛、酮脱水得到羟基醛、酮脱水得到，不饱和醛、酮的不饱和醛、酮的切断。切断。R2R1OR3R1R2O+H2CO2022-6-77通过分子内的羟醛缩合的方法通过分子内的羟醛缩合的方法v环状环状，不饱和酮不饱和酮v五员、六员环酮更容易形成五员、六员环酮更容易形成v温和条件下（通常是碱），羟醛缩合产生醇，在较激烈的反应温和条件下（通常是碱），羟醛缩合产生醇，在较激烈的反应条件下（酸或碱）则产生烯酮条件下（酸或碱）则产生烯酮OOOOHOOHOOOHO+2022-6-78克莱森史密特（克莱森史密特（ClaisenClaisen-Schmi

4、dt-Schmidt）反应）反应CHO+C CH2CH3OH3CC6H5CHCHCOCH2CH399%H2O,NaOHCHO+ C6H5CHCCH3OKOH,H2OC6H5CHHC C CH2C6H5OEasier than CH22022-6-79具有相当丙二酸反应性的亚甲基化合物的反应具有相当丙二酸反应性的亚甲基化合物的反应CHOOCH3OCH3+CH2(COOH)2吡啶100oCHCOCH3OCH3HC COOHRCHO+H2CCNCO2H碱H2ORCHCCNCOOH加热CO2RCHCHCN+ CO22022-6-710其它使其它使氢活化的方法氢活化的方法（含其它强吸电子基团）（含其它强

5、吸电子基团）CH3CH2CH2CHO +CH3NO2冷NaOH水溶液71%H3H2CH2CHCH2NO2HO2022-6-711，二羰基化合物的切断，二羰基化合物的切断v、相同酯间的缩合、相同酯间的缩合v、酯的分子内的缩合、酯的分子内的缩合v、不同酯间的缩合、不同酯间的缩合v、酮与酮、酮与酮v、酯与的缩合、酯与的缩合2022-6-712、相同酯间的缩合、相同酯间的缩合CH2CCOC2H5OH3COCH3COOHC2H5CH2COOC2H5+OOOO+O+CH2CCOC2H5OH3COCH3COOHC2H5CH2COOC2H5+OOOO+O+2022-6-713、酯的分子内的缩合酯的分子内的缩合

6、（DieckmannDieckmann Condensation Condensation）CO2CH2CH3OCO2CH2CH3OOCH2CH3CO2CH2CH3CO2CH2CH3OCO2CH2CH3OCO2CH2CH32022-6-714 、不同酯间的缩合、不同酯间的缩合v1 1、两个不同的酯都有、两个不同的酯都有氢，自缩合和交差缩合氢，自缩合和交差缩合导致种产物，无太大意义导致种产物，无太大意义v、一个酯有、一个酯有氢，另一个没有氢，另一个没有氢氢2022-6-715COCOOCH2CH3OCH2CH3+CH3COCH2CH3OaCO2C2H5COCH2CO2CH2CH3bCH3COCH

7、2CO2CH2CH3例一例一例二例二CO2CH2CH3CO2CH2CH3PhCO2CH2CH3Ph+COCH2CH3OPhBr+CO2CH2CH3CO2CH2CH3(Now it is OK)2022-6-716v乙草酰乙草酰酯受热，放除（脱去羧基）的特性在合成上酯受热，放除（脱去羧基）的特性在合成上有用有用v可制备不能由丙二酸酯烃化得到的一系列丙二酸类化合物可制备不能由丙二酸酯烃化得到的一系列丙二酸类化合物C6H5CH2CO2C2H5COOC2H5COOC2H5C6H5CHCOOC2H5COCO2C2H5+NaOC2H5,水解C6H5CHCOOC2H5COOC2H5+CO175 oCC2H5

8、O2CC2H5O2COOC2H5O2CC2H5O2COOOC2H5C2H5O2CC2H5O2C+CO2C2H5CO2C2H5例三例三2022-6-717 、酮与酮间的缩合、酮与酮间的缩合v许多酮可用酯酰化为许多酮可用酯酰化为二酮或二酮或二醛二醛vCHCH3 3COCHCOCH2 2R R型的酮中，型的酮中，甲基可被甲酸酯以外的所有酯优先甲基可被甲酸酯以外的所有酯优先酰化，甲酸酯则主要酰化酰化，甲酸酯则主要酰化亚甲基。亚甲基。生成稳定的烯醇离子生成稳定的烯醇离子OHHOOHOAOHCOCHOOO+CHOOCH2CH32022-6-718v白屈菜酸的合成白屈菜酸的合成OOCO2HHO2COCO2H

9、HO2COHOHOOHO2COHOCO2HHOC2H5O2COC2H5C2H5OCO2C2H5OOOC2H5ONaC2H5O2CCO2C2H5OOOH2O,HClOHO2CCO2HO(76%79%)2022-6-719v某些可能的负离子片段的相对稳定性可以用来指导进某些可能的负离子片段的相对稳定性可以用来指导进行切断：行切断：PhPhOCO2BuBuO2CPhCO2BuBuO2C+PhCClOPhBr+BuO2CCO2Bu2022-6-720v各种各样的甲基酮可以用各种各样的甲基酮可以用甲酸酯和醇钠甲酸酯和醇钠加以酰化，加以酰化，产物理应为产物理应为酮醛，但它们与酮醛，但它们与羟基甲基酮成羟基

10、甲基酮成为互变异构体，并几乎完全以后一种形式存在。为互变异构体，并几乎完全以后一种形式存在。CH3CH2CCH3O+HCO2C2H5C2H5ONaCH3CCCH3OCHONaCH3CCH3OCHOCH3CCCH3OCHOH(不稳定)(稳定)2022-6-721例一例一OCH3CH3OHOHCH3OOHHOCH3OOH+HCO2C2H53-甲基色酮2022-6-722OOPhOPhOHHOOPhOHOCH3OOH+PhCOClCH3OOOPh2-苯基色酮例二例二2022-6-723、酯与、酯与RCNRCN的缩合：生成的缩合：生成KetonitrileKetonitrileOC2H5OO+CNC2

11、H5ONaCNO(63%73%)HCl+C2H5OHCOOC2H5NHH2SO4+H2OCOOC2H5O例一例一: :- -苯基乙酸乙酯不能由乙酰乙酸乙酯苯化得到苯基乙酸乙酯不能由乙酰乙酸乙酯苯化得到, ,因此下述方法在合成上有价值因此下述方法在合成上有价值. .2022-6-724例二例二例三例三CNOH2SO4+H2OCO2HO加热OC2H5OC2H5OO+ CH3(CH2)6CNC2H5ONaCH3(CH2)5CHCO2C2H5CN2022-6-725例四例四OC2H5OOCNOCO2C2H5+CN2022-6-726，二羰基化合物的切断，二羰基化合物的切断v、迈克尔加成（、迈克尔加成（

12、Michael AdditionMichael Addition）v、曼尼希反应（、曼尼希反应（ManichManich Reaction Reaction）2022-6-727、迈克尔加成（、迈克尔加成（Michael AdditionMichael Addition）v含有活性氢的化合物在含有活性氢的化合物在,- -不饱和羰基化合物上进行共轭不饱和羰基化合物上进行共轭加成加成v催化剂催化剂: :碱碱( (胺、醇钠、氢氧化钠等）胺、醇钠、氢氧化钠等）v提供活性氢的化合物：丙二酸酯、氰乙酸酯、提供活性氢的化合物：丙二酸酯、氰乙酸酯、乙酰乙酸乙酯、乙酰乙酸乙酯、二元羧酸酯、酮、腈、硝基、砜二元羧

13、酸酯、酮、腈、硝基、砜v,- -不饱和羰基化合物：不饱和羰基化合物： ,- -不饱和醛、酮酯、酰胺、不饱和醛、酮酯、酰胺、 ,- -不饱和不饱和腈、硝基、砜腈、硝基、砜CCCO+CH共轭加成CCCOHCCCH COC2022-6-728Michael Addition MechanismPhPhOHOC2H5PhPhOOHPhPhOOC2H5O HPhPhOCHOPhPhOPhPhOCHOC2H5OOH2022-6-729v，二羰基化合物，二羰基化合物: :两个中间键之一进行切断两个中间键之一进行切断v有时切断中只有一种是可能的有时切断中只有一种是可能的RROOabRROORROO+abCOC

14、2H5OOOCO2C2H5O+O2022-6-730v有时我们必须在两种机理中选择合理的切断有时我们必须在两种机理中选择合理的切断C2H5O2CCNPhOCNC2H5O2C+PhOPhCHO+OCNC2H5O2CPhO+CNC2H5O2C+CHOPhabab2022-6-731OOO+ CH3CO2C2H5OC2H5OOO+CO2C2H5CO2C2H5OONaC2H5O2CEtONaC2H5OHOOHC2H5O2C(1)KOH,H2O(2)H3+O,加热OOOHOH(67%85%)2022-6-732OOOCO2C2H5O+OO+CH2OOOOOCO2C2H5+2022-6-733、曼尼希反应

15、（、曼尼希反应（ManichManich Reaction Reaction）O+HHO+NH HClNOO+HN加热C6H5COCH3+ (CH3)2NH微量HCl乙醇，回流2hC6H5COCH2CH2N(CH3)2+(68%72%) CH2O2022-6-734CH3O+(CH2O)3+ (CH3)2NHHClH2O回流CH3OCH2N(CH3)2+CH3O(H3C)2NH2C(67%)(33%)2022-6-735羟基羰基化合物的切断羟基羰基化合物的切断v、 羟基酸的切断羟基酸的切断v、 羟基酮的切断羟基酮的切断v、，二醇的切断、，二醇的切断2022-6-736、 羟基酸的切断羟基酸的切

16、断v基本方法：基本方法： 羟基酸最好以一个醛和羟基酸最好以一个醛和CN-来制取。来制取。RHO+CN-CHCNOHRCO2HCO2HOHCN-+CHOCO2H1,3-二羰基HCO2CH2CH3+CO2HBr+CH2COOHNaOHH3+ORCO2HOH2022-6-737SynthesisCO2C2H5CO2C2H5(1)CH3CH2O-Na(2)Br(3) H3O+,加热CO2C2H5CH3CH2O-NaHCO2C2H5CO2C2H5CHO(1)CN-(2)水解COOHOHCOOH2022-6-738 逆合成分析：逆合成分析：PhOHOHOHPhC2H5O2COHOHCN - +OHCOHC

17、HO+ CH2O2022-6-739Synthesis:CHO CH2OK2CO3OHCOH(1)CN -(2)OH-/H2OHO2COHOH(1)CH3CH2OH/H+(2)4PhMgBrPhOHOHOHPh2022-6-740应用于氨基酸的合成应用于氨基酸的合成RCHORCN-NHNH3RCNNH2RCOOHNH22022-6-741 苯偶姻（苯偶姻（BenzoinBenzoin）的合成）的合成CPhOHHCNBCPhOHCN-CPhOHCN-COPhPhPhOOHCNHPhPhOHO+ CN-2022-6-742碱PhOO+PhOPhPhCrO3OHPhPhPhCH2MgBr+HCO2C

18、H2CH3CrO3PhOHOPhOPhPhPhPh2022-6-743、羟基酮的切断羟基酮的切断v羟基酮的切断可由以下反应合成羟基酮的切断可由以下反应合成OHCCNaCCHRCCH + H2OH2SO4Hg2+RCCH2OHRCCH3OOH2022-6-744OHOOHCHO+ HCCHOOOOH HOCCOHOHO+ HCCHO+2022-6-745、，二醇的切断、，二醇的切断v, ,、, ,二醇最好的方法是将烯烃用如二醇最好的方法是将烯烃用如OsOOsO4 4 KMnO KMnO4 4等进行羟基化反应。等进行羟基化反应。v烯烃可以用烯烃可以用WittigWittig反应制得。反应制得。OH

19、 OHFGRWittig 反应2022-6-746PhOHOHFGRPhOPh3PPhOOHHHHCO2CH3FGIHOHOHHCO2CH3FGRHHCO2CH3+CO2CH3例例例例2022-6-747v对称二醇可由游离基反应制取对称二醇可由游离基反应制取OMg-Hg苯OH OHROH OHH+ROO反邻二叔醇重排OH OHO22022-6-748v酮醇缩合：二酯的分子内反应生成，二氧酮醇缩合：二酯的分子内反应生成，二氧化的碳架。化的碳架。(CH2)nCO2C2H5CO2C2H5Na二甲苯(CH2)nCCHOHOOOH醛酮缩合CO2C2H5CO2C2H5D-A+CO2C2H5CO2C2H5+

20、2022-6-749OOCO2C2H5OCO2C2H5+BrOOO例一例一OC2H5OOO+BrCO2C2H5O+BrCO2C2H5OCO2C2H5CH3O-例二例二，二羰基化合物的切断，二羰基化合物的切断2022-6-750CH3O-HOC2H5BrOO+OC2H5OBrOC2H5-OBrOOCO2C2H52022-6-751v解决办法：采用某些方法使得酮在起始的缩合反解决办法：采用某些方法使得酮在起始的缩合反应中扮演亲核试剂的角色。一个有效办法就是将应中扮演亲核试剂的角色。一个有效办法就是将其变成烯胺：其变成烯胺：ONR2R2NHH+OR2NHONR2H+H2ONR2NR2H-H+NR22

21、022-6-752v烯胺进攻活泼的烯胺进攻活泼的羰基卤代物，而不是羰基本身。羰基卤代物，而不是羰基本身。NR2ONR2R2NHH+ClCO2C2H5CO2C2H5H2OOCO2C2H52022-6-753羟基羰基化合物的切断羟基羰基化合物的切断OOHPhO+OPhOR2NHH+NR2(1)OPh(2) H+ / H2OOOHPh例一例一2022-6-754例二例二CO2C2H5OHOCO2C2H5O+OCO2C2H5OC2H5OCO2C2H5OOOOOO2022-6-755BrOFGIOHOO+OCO2C2H5OC2H5OOOOO(1)水解(2)加热(-CO2)(3)OHBrBrO例三例三20

22、22-6-756，二羰基化合物的切断，二羰基化合物的切断v、利用环己烯断键成二酮、利用环己烯断键成二酮OORRRR2022-6-757HO2CCO2HHO2CCO2H123456HO2CCO2HHO2CCO2H+OOOOOOO3OOOHO2CHO2COH/H2OTM2022-6-758CHOCHOO1,6-二羰基重新连接RCO3HOH2OHOHOHNaIO4OCHOHOAcNHCHO2022-6-759、BirchBirch还原还原v用钠或锂在液氨的溶液来部分还原芳香环用钠或锂在液氨的溶液来部分还原芳香环v苯衍生物生成共轭二烯化合物，吸电子取代基留在饱和碳上，苯衍生物生成共轭二烯化合物，吸电子

23、取代基留在饱和碳上，而供电子取代基留在不饱和碳上。而供电子取代基留在不饱和碳上。CO2HLi, NH3CO2HCH2CH2OH(1)Li/NH3(l)(2)H2OCH2CH2OH2022-6-760CO2CH3CH2OHCO2CH3CHOOCH3OCH3OCH3Na, NH3(l)t-BuOHOCH3O3OCH3CHONaBH4TM2022-6-761内酯的合成内酯的合成OOHOHOOHCOOHCHOH +CO2H-CN-1,3-二氧CH2O +CHOH例一：逆合成分析例一：逆合成分析CHOCH2OK2CO3OHCHOKCNOHOHCOOHClOOHOA合成路线：弱碱避免合成路线：弱碱避免Ca

24、nnizaro reaction2022-6-762例二：合成路线例二：合成路线OOOCH2Ph12345OHCO2HOCH2PhOCO2HOCH2Ph+例二：逆合成分析例二：逆合成分析CO2C2H5OCH2PhNaOH(COOC2H5)2C2H5O2CArCO2C2H5KOBu-tOCO2C2H5ArCO2C2H5ONaBH4OHCO2C2H5ArCO2C2H5(1)NaOH-H2O(2) HOCO2HArO加热TM2022-6-763OCH3OOCO2CH3FGIArCO2CH3OHCO2RFGIArCO2CH3OCO2R例子：例子：WoodwardWoodward合成四环素合成四环素逆合成分析逆合成分析OCH3OOCO2CH32022-6-764ArCO2CH3CO2CH3O1,6-二羰基D-A反应ArO加入致活剂CO2CH3OCO2CH3CO2CH3ab1,4-二羰基bArCO2CH3OCO2C2H51,5-二羰基(selected Route)aArCO2CH3CO2CH3OcdArCO2CH3+CO2CH3CO2CH31,3-二羰基(selected Route)cd1,4-二羰基ArCO2CH3O1,3-二羰基ArCO2CH3+ CH3CO2CH31,5-二羰基