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10Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,主講：,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,2,2020/4/25,10Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,關(guān)于有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的具體知識(shí)已在前幾章中介紹了。大致可分成兩類：一類是有機(jī)合成的具體技術(shù)，有氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)、環(huán)化反應(yīng)、雜原子和雜環(huán)化合物的合成，以及磷、硫、硅化合物在有機(jī)合成中的應(yīng)用等章；另一類是有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的策略，即思維方法，有緒論、有機(jī)合成與路線設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)、分子的拆開、導(dǎo)向基、極性轉(zhuǎn)換及其在有機(jī)合成中的應(yīng)用、基團(tuán)的保護(hù)、合成問題的簡化等章。學(xué)完了上述各章，我們感到有必要專設(shè)一章來介紹在本書中已多次提到的現(xiàn)代有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的著名專家Corey的一本專著《化學(xué)合成的邏輯學(xué)》(TheLogicofChemicalsynthesis)，其中重點(diǎn)介紹了有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略，使讀者有關(guān)路線設(shè)計(jì)的策略思想有較大的提高。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,3,2020/4/25,10Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,Corey根據(jù)他的極為豐富的有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，將有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的總策略分為五個(gè)方面，被稱為“五大策略”。這就是：(1)基于轉(zhuǎn)化方式的策略(transform—basedstrategies)選擇高效的、簡化的轉(zhuǎn)化方式，列出一條起自目標(biāo)物(TG或goa1)的反合成路線；也可以分成多個(gè)反合成步驟(antisyntheticsteps)，而有多個(gè)亞目標(biāo)物(sub—goa1s)。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,4,2020/4/25,10Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,(2)基于目標(biāo)物結(jié)構(gòu)的策略(structural-goalstrategies)從目標(biāo)物的分子結(jié)構(gòu)出發(fā)，考慮引向一個(gè)有效的前體，可以是中間體，逐步反推到合的起始物。可以有多條反合成路線而加以比較。也可以雙向探索(bidirectionalsearch)，即從目標(biāo)物反推到某中間體，再由已有的原料出發(fā)，列出合成此中間體的路線。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,5,2020/4/25,10Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,(3)拓?fù)鋵W(xué)策略(topogicalstrategies)這里應(yīng)上數(shù)學(xué)上的名詞“拓?fù)鋵W(xué)”，其化學(xué)含義就是從目標(biāo)分子的鍵的連接方式出發(fā)，考慮一個(gè)或幾個(gè)斷鍵的地方，著手反合成的思路。(4)立體化學(xué)的策略(stereochemicalstrategies)針對(duì)有立體結(jié)構(gòu)的目標(biāo)物，用立體化學(xué)的方法，即考慮到立體的關(guān)聯(lián)性，逐個(gè)地去除立體中心。在多個(gè)立體中心中要選擇暫時(shí)保留，還是首先去除。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,6,2020/4/25,10Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,(5)基于官能團(tuán)的策略(functionalgroup-basestrategies)根據(jù)目標(biāo)物分子所有的各官能團(tuán)選擇適當(dāng)?shù)墓倌軋F(tuán)變化方式。由此可見，covey所考慮的反合成的方法仍然是我們前面各章已經(jīng)討論過的各種思路：考慮關(guān)鍵反應(yīng)的反合成轉(zhuǎn)化方式、目標(biāo)物的分子結(jié)構(gòu)、目標(biāo)物分子中鍵的連接與斷鍵處、目標(biāo)物的立體結(jié)構(gòu)與立體中心、目標(biāo)物所有的主要官能團(tuán)等。只是經(jīng)他分成五大類，在思路上涉及的面更完全了。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,7,2020/4/25,10Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,無論是何種策略，Corey在反合成思考中很重視對(duì)目標(biāo)物“分子復(fù)雜度(mo1ecularcomplexity)”的逐步減小。所謂分子復(fù)雜度是由分子的大小、所有的元素和官能團(tuán)、環(huán)的結(jié)構(gòu)和數(shù)量(Covey把這種cyclicconnection稱為topology)、立體中心的數(shù)目或密度、化學(xué)活潑性與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性(即動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)穩(wěn)定性)等各種因素綜合組成的。一個(gè)復(fù)雜分子的成功合成就在子對(duì)其進(jìn)行反合成分析時(shí)，正確的邏輯推導(dǎo)以逐步減少分子復(fù)雜度。值得注意的是，Corey在敘述每項(xiàng)策略時(shí)，有其與眾不同之處。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,8,2020/4/25,10.2基于轉(zhuǎn)化方式的策略10.2.1轉(zhuǎn)化方式的類型和種類,首先Corey將每一個(gè)常用的合成反應(yīng)(即反合成中的轉(zhuǎn)化方式)用目標(biāo)物結(jié)構(gòu)(TG)、反合成子(retron)、轉(zhuǎn)化方式(transform)、前體(precursor)四項(xiàng)表達(dá)出來。其中”retron”一詞就是指在反合成分析中考慮的合成子。這些常用的合成反應(yīng)按常規(guī)也可分成1骨架聯(lián)結(jié)的轉(zhuǎn)化；2官能團(tuán)的變化；3立體中心的變化等三大類。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,9,2020/4/25,10.2.1轉(zhuǎn)化方式的類型和種類,(1)骨架聯(lián)結(jié)的變化例如，目標(biāo)物結(jié)構(gòu)；反合成子：轉(zhuǎn)化方式：E式—EnolateA1do1反應(yīng)前體：PhCHO十C2H5一CO2Bu-t。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,10,2020/4/25,10.2.1轉(zhuǎn)化方式的類型和種類,又如，目標(biāo)物結(jié)構(gòu)：反合成子：轉(zhuǎn)化方式：Michael反應(yīng)前體：,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,11,2020/4/25,10.2.1轉(zhuǎn)化方式的類型和種類,目標(biāo)物結(jié)構(gòu)：反合成子；轉(zhuǎn)化方式：Claisen重排前體：,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,12,2020/4/25,10.2.1轉(zhuǎn)化方式的類型和種類,這樣可以有一二十個(gè)反應(yīng)(或轉(zhuǎn)化方式)，這些反應(yīng)中有些是直接反應(yīng)，符合進(jìn)行合成路線設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量簡化的原則。但重排反應(yīng)并不簡化．僅是為了達(dá)到理想的骨架，但是有利于進(jìn)一步的簡化。如，cope氧化重排：,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,13,2020/4/25,10.2.1轉(zhuǎn)化方式的類型和種類,頻哪醇(Pinacol)重排：,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,14,2020/4/25,10.2.1轉(zhuǎn)化方式的類型和種類,(2)官能團(tuán)的變化例如，目標(biāo)物結(jié)構(gòu)：反合成子：轉(zhuǎn)化方式：烯丙基的氧化(由CH，到c＝o)前體：,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,15,2020/4/25,10.2.1轉(zhuǎn)化方式的類型和種類,又如，目標(biāo)物結(jié)構(gòu)：反合成子；轉(zhuǎn)化方式：C=C順式氫氧化反應(yīng)前體,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,16,2020/4/25,10.2.1轉(zhuǎn)化方式的類型和種類,(3)手性中心的轉(zhuǎn)換利用手性控制劑(chiralcontro11er)或其他輔助基團(tuán)使對(duì)映的或非對(duì)映的立體選則性合成能滿意地進(jìn)行。見下面的例子：,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,17,2020/4/25,10.2.2選擇轉(zhuǎn)化方式的方法和實(shí)例,有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的原則是盡可能達(dá)到反合成(或合成)的簡化。這就要做到對(duì)關(guān)鍵的步驟選擇好一個(gè)或幾個(gè)最佳的轉(zhuǎn)化方式Corey即將此探索稱之為‘導(dǎo)向轉(zhuǎn)化方式的反合成研究”(transform-guidedretrosynthesissearch)。對(duì)一個(gè)目標(biāo)物來說，反合成分析可以是分成多步的，但每一步必須有一個(gè)簡化的轉(zhuǎn)化方式，這是研究的目標(biāo)。這一理想的轉(zhuǎn)化方式就稱之為“目標(biāo)轉(zhuǎn)化方式”(T—gao1)。因此，研究、比較t最后選擇T—gao1就是基于轉(zhuǎn)化方式的策略的主要任務(wù)。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,18,2020/4/25,10.2.2選擇轉(zhuǎn)化方式的方法和實(shí)例,舉一個(gè)例子。目標(biāo)分子中有一個(gè)六員環(huán)，經(jīng)常考慮的T—gao1常是Diels—Alder反應(yīng)、[2+4]加成。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,19,2020/4/25,10.2.2選擇轉(zhuǎn)化方式的方法和實(shí)例,此時(shí)，要考慮的是：2，3-π鍵如何建立，二烯與親二烯試劑分子本身是否對(duì)稱，所起的Diels—Alder反應(yīng)的類型(不同的二烯和親二烯試劑有不同的電子效應(yīng)和立體效應(yīng))是什么，怎樣確保反應(yīng)有效地進(jìn)行。從一個(gè)具體的目標(biāo)物，煙曲霉醇(fum—agillol)來看，它的T—goa1應(yīng)該是Diels—Alder反應(yīng)。這時(shí)要考慮MeO與HO間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，可以用OsO4對(duì)烯鍵進(jìn)行順式加成，因而首先在目標(biāo)物分子中六員環(huán)的d,e之間引入π鍵組成一個(gè)反合成子。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,20,2020/4/25,10.2.2選擇轉(zhuǎn)化方式的方法和實(shí)例,反合成的第一部分如下(這里還要考慮六員環(huán)的a位上螺合的環(huán)氧丙烷的合成)：,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,21,2020/4/25,10.2.2選擇轉(zhuǎn)化方式的方法和實(shí)例,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,22,2020/4/25,10.2.2選擇轉(zhuǎn)化方式的方法和實(shí)例,接下來是帶另一個(gè)環(huán)氧丙烷的二烯化合物的反合成：,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,23,2020/4/25,10.2.2選擇轉(zhuǎn)化方式的方法和實(shí)例,如果考慮到這一條反合成路線中用OsO4氧化還不太理想的話，也可以考慮使用三甲硅基團(tuán)特殊性質(zhì)的另一條反合成路線。此時(shí)，六員環(huán)的斷鍵處(b，c)就與上法不同了，也就是說合成此目標(biāo)物六員環(huán)的斷鍵可以在兩個(gè)不同的地方進(jìn)行。合成時(shí)可根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的客觀條件選擇其中之一。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,24,2020/4/25,10.2.2選擇轉(zhuǎn)化方式的方法和實(shí)例,再看另外一種目標(biāo)物,角鯊烯(squalene)，沒有六員環(huán)，是個(gè)多烯鍵的化合物。它的T—goal應(yīng)該有兩個(gè)，即witting反應(yīng)和C1aisen反應(yīng)。witting反應(yīng)：,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,25,2020/4/25,10.2.2選擇轉(zhuǎn)化方式的方法和實(shí)例,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,26,2020/4/25,10.2.2選擇轉(zhuǎn)化方式的方法和實(shí)例,反合成路線：,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,27,2020/4/25,10.2.3計(jì)算機(jī)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的輔助設(shè)計(jì),有了很多常用的、成熟的有機(jī)合成的轉(zhuǎn)化方式，就可將它們作為基本單元信息儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)軟件中。再加上計(jì)算機(jī)的邏輯思維設(shè)計(jì)，就可以根據(jù)目標(biāo)物的分子結(jié)構(gòu)，進(jìn)行計(jì)算機(jī)有機(jī)合成路線的輔助設(shè)計(jì)。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,28,2020/4/25,10.3基于目標(biāo)物結(jié)構(gòu)的策略,在目標(biāo)物分子結(jié)構(gòu)已知的前提下，可以探索是由哪些部分連接起來組成目標(biāo)物的，也就是在反合成中目標(biāo)物分子可拆成哪些部分使合成能有效地、簡化地進(jìn)行。此時(shí)，應(yīng)考慮根據(jù)目標(biāo)分子的結(jié)構(gòu)，可分成不變的主體結(jié)構(gòu)(也可以將這種主體結(jié)構(gòu)分成幾個(gè)部分，corey稱它們?yōu)閎uildingblocks)和含有反合成子的亞結(jié)構(gòu)(retroncontaingsubunit，反合成中要變化的)。這步探索就是為了找到目標(biāo)結(jié)構(gòu)(T—goaI)，并由此找到目標(biāo)起始物，即原料(SM—goaI)。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,29,2020/4/25,10.3基于目標(biāo)物結(jié)構(gòu)的策略,為了達(dá)到此目的，可以進(jìn)行多方向探索或雙向探索(從目標(biāo)物出發(fā)和從合適的原料出發(fā)共同找到—個(gè)理想的中間體)，例如，buspirone的反合成可以是,這些都是SM-goals。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,30,2020/4/25,10.3基于目標(biāo)物結(jié)構(gòu)的策略,又如。heptalene的反合成。此物是兩個(gè)不飽和的七員環(huán)稠合在一起。達(dá)使我們想起兩個(gè)不飽和六員環(huán)稠合在一起的萘。因此，可以從兩個(gè)方考慮:,向左、向右都是可行的。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,31,2020/4/25,10.3基于目標(biāo)物結(jié)構(gòu)的策略,下面還有幾個(gè)典型的例子：,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,32,2020/4/25,10.3基于目標(biāo)物結(jié)構(gòu)的策略,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,33,2020/4/25,10.4拓?fù)鋵W(xué)策略,前面已經(jīng)提到所提拓汁學(xué)策略就是指尋找或選擇斷開位置的策略。有一整套斷開位置規(guī)律的總結(jié)，可分成無環(huán)鍵和環(huán)鍵，環(huán)鍵又可分成孤立環(huán)、螺環(huán)、稠環(huán)、橋環(huán)等體系。當(dāng)然，反合成分析時(shí)，有一些環(huán)是可以保持的，即作為不變的主體結(jié)構(gòu)對(duì)待。反合成中，這些環(huán)保持不變。合成時(shí)，它們直接來自原料。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,34,2020/4/25,10.4.1非環(huán)健的斷開,有如下規(guī)律：(1)確定可保持的主體結(jié)構(gòu)。芳環(huán)、芳烷、烷基可屬于此類結(jié)構(gòu)：要考慮到它們應(yīng)達(dá)到最大利用效率，例如保持—個(gè)芳烷基要比保持一個(gè)芳基為好。這樣才能使合成達(dá)到較高的簡化。(2)如環(huán)直接嵌入骨架中,不要在環(huán)旁切斷,而應(yīng)在離環(huán)1-3個(gè)碳原子處;有立體中心時(shí)，也在離該中心1-3個(gè)原子處切斷;在兩個(gè)官能團(tuán)之間也要在其中1-3個(gè)碳原子處斷開。(3)碳原子和雜原子的連接處是切開的地方。(4)如果一個(gè)分子切開后．能出現(xiàn)兩個(gè)相同的部分，這是利用分子對(duì)稱性來切開的好地方，會(huì)引來合成的簡化。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,35,2020/4/25,10.4.2孤立環(huán)的斷開,有如下規(guī)律：(1)不屬于要保持的，又處于分子骨架中間的單個(gè)的環(huán)可以考慮斷一個(gè)或兩個(gè)。此時(shí)可考慮在雜原子旁斷開，在能導(dǎo)致產(chǎn)生對(duì)稱結(jié)構(gòu)處更應(yīng)斷開。(2)環(huán)中應(yīng)斷開那些容易合成的鍵，如內(nèi)酯、半縮醛、半縮酮等。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,36,2020/4/25,10.4.3稠環(huán)的斷開,稠環(huán)是指兩個(gè)環(huán)共有一個(gè)碳—碳鍵。橋環(huán)是指兩個(gè)環(huán)共有兩個(gè)或兩個(gè)以上的碳—碳鍵。研究這些環(huán)的斷開就是為了使分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜度減小。天然有機(jī)物常擁有很多稠合的環(huán)，其稠合方式又多種多樣?？紤]這類分子的斷開是一件策略性很強(qiáng)的工作。但這種工作的難度也很大。在這里只能介紹一些常用的規(guī)律：,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,37,2020/4/25,10.4.3稠環(huán)的斷開,(1)為了使稠環(huán)簡化，當(dāng)然應(yīng)該斷開稠合處。但如果只斷一個(gè)鍵，必然生成更大的環(huán)。這只是開環(huán)，而不是斷環(huán)。生成七員以上的環(huán)是不明智的，因而也是策略上不允許的。因此，對(duì)稠環(huán)要同時(shí)斷開兩個(gè)鍵。除了斷開稠合的鍵以外，還要斷開一個(gè)在稠合鍵附近的鍵。covey即把與稠合鍵鄰接的鍵稱為exendo鍵(簡稱e鍵)。直譯為“內(nèi)外鍵”(即對(duì)一個(gè)環(huán)來說是內(nèi)鍵，但對(duì)另一個(gè)環(huán)來說是外鍵)。離稠合鍵更遠(yuǎn)一些的鍵叫offexendo鍵(簡稱oe鍵)，即遠(yuǎn)離內(nèi)外鍵的鍵。要斷開的鍵可以是e鍵，也可以是oe鍵，根據(jù)具體情況而定?？拷s原子的鍵應(yīng)斷開，三員環(huán)或四員環(huán)可斷開(不生成大環(huán))；合成需要時(shí)也可以斷開oe鍵：,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,38,2020/4/25,10.4.3稠環(huán)的斷開,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,39,2020/4/25,10.4.3稠環(huán)的斷開,這些斷鍵處，也就是合成時(shí)的加合處，因而反合成時(shí)要考慮加合的方法。見下一個(gè)實(shí)際例子：,注意，此例中，對(duì)于斷鍵處顯然考慮了拆開成兩個(gè)相同的分子，以簡化合成。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,40,2020/4/25,10.4.3稠環(huán)的斷開,(2)三員環(huán)斷開時(shí)，當(dāng)然是2+l拆開；四員環(huán)斷開時(shí)應(yīng)是2+2。(3)有些環(huán)是優(yōu)先考慮拆開的，如內(nèi)酯、縮酮、內(nèi)酞胺、半縮酮等。(4)有些多核稠環(huán)，如體化合物有特殊的斷開方法：,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,41,2020/4/25,10.4.4橋式環(huán)系的斷開,有以下規(guī)律：(1)兩個(gè)環(huán)以一個(gè)橋鍵相接，此共有的橋鍵不能作為斷鍵處。四到七員環(huán)常在橋鍵的e鍵處斷開。仍然有不能生成七員以上的大環(huán)的規(guī)則。兩個(gè)五員環(huán)橋連在一起，可斷開橋鍵，只生成六員環(huán)。(2)橋合的兩端碳原子之間往往有多個(gè)橋鍵，拆開一個(gè)橋可使結(jié)構(gòu)簡化。此時(shí)可選碳原子最多的折斷開。但有雜原子處，即使不是最長的橋也應(yīng)優(yōu)先斷開，,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,42,2020/4/25,10.4.4橋式環(huán)系的斷開,例如：,在上述最后一分子中，兩個(gè)碳原子(1，2)之間有多個(gè)橋鍵，分別臺(tái)1，2，3個(gè)碳原子，在另兩個(gè)碳原子(2，3)之間有4個(gè)碳原子的橋鍵，應(yīng)先斷此鍵。(3)一般不斷開芳環(huán)或雜原子芳環(huán)內(nèi)的健。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,43,2020/4/25,10.4.5螺環(huán)系的斷開,可斷一個(gè)鍵，也可斷兩個(gè)鍵。如果斷一個(gè)鍵，則斷e鍵；如果斷兩個(gè)鍵，則是e鍵，另一個(gè)是在β的oe鍵。,對(duì)于最后一個(gè)分子，如果斷一個(gè)鍵，則斷f或h鍵；如果斷兩個(gè)鍵，則斷a與g鍵，或斷d與e鍵。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,44,2020/4/25,10.4.6作為拓?fù)鋵W(xué)策略的重排轉(zhuǎn)化的應(yīng)用,重排轉(zhuǎn)化方式可以作為拓?fù)鋵W(xué)策略的一種輔助手段?？聪铝袃煞N情況：(1)反合成通過重排能得到對(duì)稱性的分子．再斷開就得到兩個(gè)相同的部分，簡化了反合成路線.這又一次說明分子的對(duì)稱性在反合成中確能大大簡化步驟。wittig重排：,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,45,2020/4/25,10.4.6作為拓?fù)鋵W(xué)策略的重排轉(zhuǎn)化的應(yīng)用,頻吶醇重排:,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,46,2020/4/25,10.4.6作為拓?fù)鋵W(xué)策略的重排轉(zhuǎn)化的應(yīng)用,(2)在更多情況下，反合成時(shí)，一個(gè)環(huán)狀的目標(biāo)物重排后得到一個(gè)前體，能斷開成兩個(gè)或更多的并不相同的碎片。但只要這些碎片容易繼續(xù)進(jìn)行反合成，而且符合簡化的原則，這種重排仍然是必要的。這有很多例子，略舉幾例：,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,47,2020/4/25,10.4.6作為拓?fù)鋵W(xué)策略的重排轉(zhuǎn)化的應(yīng)用,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,48,2020/4/25,10.5立體化學(xué)的策略,在這一策略中，反合成時(shí)要考慮的是立體復(fù)雜性的減小，即通過反合成逐步減小立體中心(注意，這里是立體中心．stereocenter．其含義既包括手性中心、也有E與z二式的雙鍵、還有像環(huán)已烷一樣的立體構(gòu)象等各種立體關(guān)系)的數(shù)目和密度，將它們進(jìn)行選拌性的移去。為此目的，就必須考慮立體簡化轉(zhuǎn)化方式(stereosim—plifyingtransform)的選樣、所需反合成子的建立、前休所有的空間環(huán)境等。這種的前體也就是合成反應(yīng)時(shí)試劑所作用的底物。我們可以從下列4個(gè)方面來研究立體化學(xué)的策略。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,49,2020/4/25,10.5.1主體化學(xué)簡化-轉(zhuǎn)化方式的選擇性,這種簡化—轉(zhuǎn)化方式是多種多樣的，因而有各種不同的控制方法.有所謂”底物控制的簡化—轉(zhuǎn)化方式”見下一反合成：,目標(biāo)物是一稠合的雙環(huán)己烷。由此反合成到它的二級(jí)前體(最右式)，立體中心是簡化了。每個(gè)分子的右半部保持不變，那是立體結(jié)構(gòu)固定的環(huán)己烷。合成時(shí)無須引人手性因素，建立另一個(gè)立體結(jié)構(gòu)(左半部的環(huán)己烷)。這類方式就叫“底物控制的簡化—轉(zhuǎn)化方式”。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,50,2020/4/25,10.5.1主體化學(xué)簡化-轉(zhuǎn)化方式的選擇性,再見下一例：,反合成過程中，盡管各分子的左半部包象上一例一樣立體性保持不變，但右半部通過兩個(gè)立體件的反合成方式、(即在合成時(shí)用OsO4、順式氫氧化和Wittig轉(zhuǎn)化來完成的)。也就是說，立體結(jié)構(gòu)的建大是由這兩步反應(yīng)機(jī)理來確定的。這類方式就叫“機(jī)理控制的簡化—轉(zhuǎn)化方式”。前一步是順式加成，當(dāng)然是有立體選擇性的；后一步，也是對(duì)底物的空間控制的反應(yīng)。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,51,2020/4/25,10.5.1主體化學(xué)簡化-轉(zhuǎn)化方式的選擇性,反合成中．類似于這種烯鍵的消去．還可以有由烯鍵變?nèi)叉I。合成反府有州LiAlH4氫加成或R2BH硼氫化。再見另兩個(gè)例子：,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,52,2020/4/25,10.5.1主體化學(xué)簡化-轉(zhuǎn)化方式的選擇性,再看下一例：,這個(gè)反合成雖然并未減少立體中心.但從立體合成反應(yīng)來看，仍然是很有價(jià)值的。這步反合成是有烯丙基參與的SN2機(jī)理控制方式。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,53,2020/4/25,10.5.1主體化學(xué)簡化-轉(zhuǎn)化方式的選擇性,下面這些反合成又是底物控制方式.,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,54,2020/4/25,10.5.1主體化學(xué)簡化-轉(zhuǎn)化方式的選擇性,下面的一些反應(yīng)是利用手性試別進(jìn)行的立體控制方式,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,55,2020/4/25,10.5.1主體化學(xué)簡化-轉(zhuǎn)化方式的選擇性,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,56,2020/4/25,10.5.2反合成中的可清除(clearable)立體中心,corey又把目標(biāo)物中的立體中心分成兩大類：可清除的立體中心(以CL表示)和不可清除的立體中心(以nCL表示，n是英文no的簡寫，即‘不”的意思)。因?yàn)樵谶x擇性較強(qiáng)的立體反應(yīng)中，產(chǎn)物的立體結(jié)構(gòu)是有偏向性的，即某一種立體結(jié)構(gòu)占優(yōu)勢。反合成中．這種合成時(shí)建立的手性中心就是可清除的。它的對(duì)映體就是不可消除的。這樣一方面增加了目標(biāo)物的復(fù)雜度，另一方面，弄清立體中心是否可清除，又是反合很重要的一步。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,57,2020/4/25,10.5.2反合成中的可清除(clearable)立體中心,看下列一些例子：,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,58,2020/4/25,10.5.3多環(huán)體系的立體化學(xué)策略,在實(shí)際進(jìn)行反合成時(shí)，立體化學(xué)的策略必須與拓?fù)鋵W(xué)策略結(jié)合在一起，這一節(jié)和下一節(jié)分別就有環(huán)和無環(huán)來討論立體化學(xué)策略。首先考慮針對(duì)多環(huán)體系的策略。(1)立體中心單獨(dú)存在于一個(gè)環(huán)中一個(gè)立體中心不是幾個(gè)環(huán)所共有，是孤立的的環(huán)。手性中心不必清除。它可能來自原料。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,59,2020/4/25,10.5.3多環(huán)體系的立體化學(xué)策略,如：,此例中，手性碳原子除為環(huán)己烷的一個(gè)點(diǎn)外，也是內(nèi)酯環(huán)的一點(diǎn)。但此環(huán)是個(gè)特殊的環(huán)，很容易被拆開。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,60,2020/4/25,10.5.3多環(huán)體系的立體化學(xué)策略,下例中手性碳原子就是兩個(gè)環(huán)以橋連接的立體結(jié)構(gòu)中的一點(diǎn)。它是合成反應(yīng)中生成的，所以也是反合成中可清除的。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,61,2020/4/25,10.5.3多環(huán)體系的立體化學(xué)策略,還有幾個(gè)例子：,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,62,2020/4/25,10.5.3多環(huán)體系的立體化學(xué)策略,(2)立體中心共屬于兩個(gè)或多個(gè)環(huán)這種立體中心在環(huán)斷開時(shí)，也被清除.稠環(huán)的稠合鍵上就會(huì)有這種中心.在反合成中要十分重視這一問題的合理解決。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,63,2020/4/25,10.5.4非環(huán)體系的立體化學(xué)策略,一般可用下列幾個(gè)方法來減少目標(biāo)物的復(fù)雜度：(1)利用非對(duì)映的與對(duì)映的立體選擇轉(zhuǎn)化進(jìn)行鍵的斷開。(2)利用斷開轉(zhuǎn)化的反合成子的建立，移去或交換官能團(tuán)來清除立體中心。常要考慮C＝C．C=O，C=N的反合成生成。(3)利用立體選擇性的官能團(tuán)移動(dòng)使1，4或1，n立體關(guān)系轉(zhuǎn)化為1，2立體關(guān)系、同時(shí)合一個(gè)斷開的轉(zhuǎn)化.(4)立體中心并不改變，但用分子斷開將立體中心分開到某一部分。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,64,2020/4/25,10.5.4非環(huán)體系的立體化學(xué)策略,(5)選則一個(gè)合適的目標(biāo)結(jié)構(gòu)(S—goa1)作為目標(biāo)物的前體，這種結(jié)構(gòu)能用來鑒定ncL立體中心。(6)也可以在分子斷開后，生成具有(C2對(duì)稱結(jié)構(gòu)的前體以簽定ncI立體中心。(7)利用立體選擇性的轉(zhuǎn)化減少活潑官能團(tuán)的數(shù)目，尤其是那些活性影響立體控制的斷開連接的轉(zhuǎn)化的官能閉。(8)應(yīng)用連接轉(zhuǎn)化方式(反合成時(shí)，不僅要考慮鍵的斷開，還要考慮鍵的連接；不僅考慮開環(huán)，還要考慮閉環(huán).連接為了進(jìn)一步斷開，閉環(huán)為了進(jìn)一步開環(huán))。使一個(gè)原有ncL的非手性斷開成為一個(gè)有cL立體中心的構(gòu)象固定環(huán)。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,65,2020/4/25,10.5.4非環(huán)體系的立體化學(xué)策略,下面是一些實(shí)例：例1,利用方法(1)，(2),例2利用方法(4),Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,66,2020/4/25,10.5.4非環(huán)體系的立體化學(xué)策略,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,67,2020/4/25,10.5.4非環(huán)體系的立體化學(xué)策略,例4利用方法(5)，(4)。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,68,2020/4/25,10.5.4非環(huán)體系的立體化學(xué)策略,例5利用方法(7)，(1)。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,69,2020/4/25,10.6基于官能團(tuán)的策略,利用官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化方式來進(jìn)行反合成是極為普遍的.多前面各章中已講了很但covey又有他特殊的地方。在這里主要介紹他的觀點(diǎn)。10.6.1官能團(tuán)的分類官能團(tuán)按它們?cè)谟袡C(jī)合成中的作用可分成3類：(1)在合成中起最重要作用的官能團(tuán)。常見的有C—OH、-(CO)O-，-NH2，-NO2,-CN等。(2)有一些官能團(tuán)在合成中作用要是要差一些，如一N＝N-,-S-S-,R3P等，但在某些場合下仍然起較好的作用。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,70,2020/4/25,10.6.1官能團(tuán)的分類,(3)有些官能團(tuán)不在分子的重要部位，而在周圍(peripberal)，但在合成中起活化或控制作用，因而在目標(biāo)分子中可能沒有，而是在合成過程中才出現(xiàn)的。如一X，-Se，-P-．-SO2-，ME3Si-，-O-以及各種側(cè)烷等。這些周圍的官能團(tuán)還包括連接在基個(gè)基團(tuán)上的另一些基團(tuán),如烯胺、鄰二羥基、亞硝基脲,β-羥基α,β-烯酮、胍等,對(duì)一個(gè)反合成子來說，可以有一個(gè)宮能團(tuán)(以1—GP表示)．也可以有兩個(gè)官能團(tuán)(以2-GP表示)，因此，相應(yīng)的轉(zhuǎn)化方式也有l(wèi)—GP與2—GP之分。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,71,2020/4/25,10.6.2官能團(tuán)決定骨架的斷開,常見的取決于官能團(tuán)的(FG-keyed)轉(zhuǎn)化有1—GP和2-GP，尤以2—GP更常見。如八Aldol,Michael，C1aisen．Dieckmann．Mannich反應(yīng)；Claisen或Oxy—Cope重排：Friedel-Grafts?；取Ｈ绻粋€(gè)目標(biāo)物中有這些反應(yīng)的反合成子，就可以利用官能團(tuán)交換(FGI)或官能團(tuán)加入(FGA)來制備反合成子。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,72,2020/4/25,10.6.2官能團(tuán)決定骨架的斷開,見下一反合成：,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,73,2020/4/25,10.6.2官能團(tuán)決定骨架的斷開,再看下一例。目標(biāo)物是一個(gè)有兩個(gè)六員環(huán)，橋合在一起的環(huán)醛。反合成時(shí)，首先要選定兩個(gè)甲基之間的碳—碳單鍵為策略上關(guān)健的鍵(strategicbond)。目標(biāo)分子經(jīng)過幾步官能團(tuán)轉(zhuǎn)化調(diào)整后，就可近行人Aldol轉(zhuǎn)化，把一個(gè)環(huán)拆開，再用Michael反應(yīng)斷開環(huán)的支鏈。最后—個(gè)二取代的環(huán)己酮是簡單、易得的手性原料：,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,74,2020/4/25,10.6.2官能團(tuán)決定骨架的斷開,下例是在同一目標(biāo)物中進(jìn)行兩個(gè)取決于官能團(tuán)的切開。這兩個(gè)關(guān)鍵部位是碳基的α—?dú)浜桶坊＿@是兩個(gè)取決于官能團(tuán)的轉(zhuǎn)化方式的戰(zhàn)術(shù)組合(tacticalset):,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,75,2020/4/25,10.6.2官能團(tuán)決定骨架的斷開,反合成中既有環(huán)的打開，也有環(huán)的形成(閉合)。環(huán)的形成為了更容易地實(shí)行環(huán)的打開。見下一例：,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,76,2020/4/25,10.6.2官能團(tuán)決定骨架的斷開,這也是兩種轉(zhuǎn)化的戰(zhàn)術(shù)組合。再看一個(gè)更復(fù)雜些的例子,第一步將五員環(huán)由飽和變成不飽和(用Oxy—cope轉(zhuǎn)化)，以更有利于合成：第二步是利用[3,3]δ遷移重排，將中間的六員環(huán)打開。再把分子拆開成兩個(gè)簡單的前體。進(jìn)一步的合成就容易了。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,77,2020/4/25,10.6.3官能團(tuán)等價(jià)物的戰(zhàn)略應(yīng)用,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,78,2020/4/25,10.6.3官能團(tuán)等價(jià)物的戰(zhàn)略應(yīng)用,多環(huán)化合物合成時(shí)，有解環(huán)和成環(huán)的反復(fù)步驟，成環(huán)是為了進(jìn)一步解環(huán)。因此，Corey認(rèn)為這種環(huán)也是一種等價(jià)物。見下面兩個(gè)例子：,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,79,2020/4/25,10.6.3官能團(tuán)等價(jià)物的戰(zhàn)略應(yīng)用,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,80,2020/4/25,10.6.4利用官能團(tuán)策略減少官能團(tuán)度和主體中心,在考慮基于官能團(tuán)的策略時(shí)，簡化主要就是指官能團(tuán)數(shù)量的逐步減少，也就是官能團(tuán)度的簡化。但一般也包括立體中心的減少。這里，也涉及很多常用的有機(jī)合成反應(yīng)，我們不再逐條列出，看下列幾個(gè)反合成即可明白：,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,81,2020/4/25,10.6.4利用官能團(tuán)策略減少官能團(tuán)度和主體中心,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,82,2020/4/25,10.6.4利用官能團(tuán)策略減少官能團(tuán)度和主體中心,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,83,2020/4/25,10.6.4利用官能團(tuán)策略減少官能團(tuán)度和主體中心,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,84,2020/4/25,10.6.5官能團(tuán)的附加物(appendages)在連接和斷開上的應(yīng)用,這里有碳—碳單鍵，也包括雙鍵和三鍵。當(dāng)然，也涉及環(huán)的斷開和建立，也有“建為了斷”的辨證關(guān)系。還有，斷開環(huán)一根鍵，就有一對(duì)有活性的官能團(tuán)生成，這就是所謂的“附加物”。利用這些附加物，可以進(jìn)行另—些反應(yīng)，包括建立一個(gè)新環(huán)。因此，這里要考慮幾個(gè)問題：①從一個(gè)官能團(tuán)生成一對(duì)官能團(tuán)；⑦提高官能團(tuán)的活化水平③一個(gè)環(huán)轉(zhuǎn)化為另一個(gè)環(huán)，帶有一個(gè)或兩個(gè)附加物；④從一對(duì)較小的環(huán)變成一個(gè)較大的環(huán)；從立體化學(xué)考慮．還包括⑤將一個(gè)在剛性較強(qiáng)的環(huán)上的立體中心變成有彈性(flexible,也就是易變的)的環(huán)的立體中心。其實(shí)，這里所謂的“附加物”，有些相似于以前講到的，為了有利合成而設(shè)法加上去的輔助基團(tuán)。,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,85,2020/4/25,10.6.5官能團(tuán)的附加物(appendages)在連接和斷開上的應(yīng)用,看下一反合成：,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,86,2020/4/25,10.6.5官能團(tuán)的附加物(appendages)在連接和斷開上的應(yīng)用,我們還可多看一些例子：,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,87,2020/4/25,10.6.5官能團(tuán)的附加物(appendages)在連接和斷開上的應(yīng)用,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,88,2020/4/25,10.6.5官能團(tuán)的附加物(appendages)在連接和斷開上的應(yīng)用,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,89,2020/4/25,10.6.5官能團(tuán)的附加物(appendages)在連接和斷開上的應(yīng)用,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,90,2020/4/25,10.6.5官能團(tuán)的附加物(appendages)在連接和斷開上的應(yīng)用,(1)很重要的一條是關(guān)于連接轉(zhuǎn)化(connectivetransform)方式，也即斷裂方式的選擇。例如環(huán)中雙鍵的斷裂就是常遇到的問題。一般可以采取兩種方法：一種是用臭氧化，一步就可完成；另一種要兩步才能完成，如OsO4—Pb2(OAc)4法等。見下面兩個(gè)反應(yīng)：,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,91,2020/4/25,10.6.5官能團(tuán)的附加物(appendages)在連接和斷開上的應(yīng)用,(2)有時(shí)、為了合成一個(gè)較大的環(huán)，往往先有一個(gè)較小的環(huán)．通過開環(huán)與閉環(huán)再形成較大的環(huán)。這里仍會(huì)涉及附加物的參加.見下面幾個(gè)例子：,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,92,2020/4/25,10.6.5官能團(tuán)的附加物(appendages)在連接和斷開上的應(yīng)用,Corey有關(guān)有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的五大策略簡介,93,2020/4/25,10.6.5官能團(tuán)的附加物(appendages)在連接和斷開上的應(yīng)用,