第二十二章 有机合成

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1、第二十二章有机合成22.1简介从简单的原料合成出所需要的目标有机化合物的重要性是不言而喻的。在制药工业中，一直致力于设计、合成新有机化合物作为新药物。在化学工业中，对一个已知化合物总是希望设计出更经济的合成路线。在院校的实验室，设计合成一些结构复杂的分子有时纯粹是为了迎接其挑战和克服合成困难。一条有机合成路线是根据一些经济因素来选择的，这些经济因素包括原材料的价格和易得性，各步的产率和选择性等决定总产率的因素，以及操作的容易性。一般来说，最终的合成具有药用价值的有机化合物路线涉及多步反应，一般有15到20步，但与用传统方法合成一些天然产

2、物相比，反应的步骤要少得多，例如固醇类化合物、b-内酰胺类抗生素、四环素类抗生素以及许多其他得抗生素，通过经济可行的方法很难合成这些药物，可以以天然化合物为原料，采取半合成的方法来制备。一般地，任何有机合成方案的特征如下：1）碳－碳成键反应；2）环结构的转化；3）官能团的保护、脱保护和活化；4）官能团的相互转换；5）立体化学控制和对映体的拆分47522.2碳－碳成键反应格氏试剂：有机锂：β-二羰基化合物：维蒂希反应和一些叶立德反应：Diels-Alder反应：475Claisen缩合和羟醛缩合：22.3合成设计22.3.1逆向推理设计合

3、成一般采取怎样的方法由2-丙醇合成4-甲基-2-戊醇？我们可能会从原料——2-丙醇出发，尝试各种不同的反应来合成。尽管这是主要的任务，但由于产物中有6个碳原子，而原料中只有3个，所以我们应该把注意力集中在碳－碳键的形成上。因此，应该系统地考察22.2中的碳－碳成键反应，是否有相应的应用。在这个方案中，没有一个可以直接应用。最好的方法是从产物出发逆推，一步一步退到原料，这就是所谓的逆合成分析法。从这一点，可以将可能的合成路线描述成“圣诞树”模型，这样可以简化合成方法，然后从中得到一条较简单的路线连接原料和终产物。22.3.2判断合成效率的

4、标准通过逆合成分析法得到两条独立的从2-丙醇到2-丁醇的路线：475逆合成分析例子：虽然这是一个确定的实现方法，但是在我们去实验式执行这一转化之前，我们必须确定一条最好的路线。由于有很多因素需要考虑，所以不能简单地确定。这党中有一些很重要地标准来判定一个有效的合成方法：a.合成步数：如果每一步的产率为90％，两步的产率就是81％，三步的产率就降到72.9％。b.每步的产率：如果每步的产率是80％，两步的产率就是64％，三步的总产率就降到了51.2％。475c.线性合成和汇聚合成：合成步数、总产率以及每步的产率都很重要，但是另一个重要的因

5、素必须考虑。一条直线的反应类型，即所谓的线性合成，会影响转化率。例如：另一可行的合成类型，即所谓的汇聚合成，在这种合成类型中，有两个起始原料——A和D，分别有独立的合成路线，如果总的反应步骤和线性合成一样均为5步，每步的产率也为60％，总产率能达到21.6％，远高于线性合成的产率。尽管不能总是进行汇聚合成，但如果可行的话，汇聚合成具有很大的优势。d.反应条件。e.减少中间体的纯化。f.原料、试剂和个人时间的花费和可用性。22.4官能团保护在酮存在的条件下，选择还原酯是一个很难解决的问题，因为没有还原反应可以直接得到羟酮。解决的方法是在还

6、原酯基时，对酮进行保护。475采取基团保护有以下三个要求：a.保护和脱保护的反应产率都要很高。b.副反应要少，因为副反应的发生会引起产物的分离问题。c.官能团的保护和脱保护反应仅用到很简单的试剂和反应条件。一些官能团的保护方法如下。22.5绿色化学和原子经济22.5.1绿色化学当我们设计合成路线时我们还要考虑绿色化学和原子经济方面的问题。绿色化学涉及到多学科领域，包括化学和环境，这里化学将注意力集中在人类活动与化学品对环境的污染的关系方面，这里对化学污染物的有害作用、来源、迁移和残留等是环境化学的课题，也就是化学为了环境而提供对化学污染

7、物的化学处理方法。降低污染物的浓度的主要方法就是当污染物已经存在的情况下将污染物清除出环境，当在小范围时防止它们的扩散，特别是避免其产生。后者正是绿色化学的任务。讨论绿色化学是否可以来解决人类的化学活动产生的化学污染可能是一个问题，但无疑，绿色化学主要目的是解决化学过程本身和应用于其它行业或活动的最终产品。将地下的矿物或有机矿物材料引入产品流，可被视为等同于制备化学品，以减少使用这些材料也是绿色化学的目的。据此，绿色化学已经在解决化学与环境的联系中诞生。确实事实上不会有绿色化学不475关注污染的化学品。不过，我们也应该承认绿色化学不仅是

8、为了改善环境，而且要提供化学工业一个为克服大量的化学污染产生的严重的问题新的方法。通过应用绿色化学的策略可以实现以构造绿色化学为起点为目前和未来存在的化学问题寻找到方便的化学解决方案。这些问题可能是：化学品