第四章導向基與合成的導向

1、第四章第四章 導向基與合成的導向?qū)蚧c合成的導向一、導向基（一、導向基（Direction group)例如：完成下列轉(zhuǎn)變例如：完成下列轉(zhuǎn)變BrBrBr-NH2 在此就是導向基。在此就是導向基。 在有機合成的過程中，為了使新進入的原子或在有機合成的過程中，為了使新進入的原子或基團進入原分子的某一定位置而預先引入的原基團進入原分子的某一定位置而預先引入的原子或基團稱為子或基團稱為導向基導向基。引入導向基能改變分子反應的活性中心引入導向基能改變分子反應的活性中心，以適應有機合成的需要。以適應有機合成的需要。三、導向基的選擇與作用三、導向基的選擇與作用有機合成中常用的導向方法有三種：有機合成中常用

2、的導向方法有三種：活化導向活化導向、鈍化導向、封閉特定位置導向、鈍化導向、封閉特定位置導向。二、導向基應具備的條件二、導向基應具備的條件有利于合成的需要；有利于合成的需要；便于引入；便于引入；便于去掉。便于去掉。招之即來，揮之即去招之即來，揮之即去。4-1 活化導向活化導向?qū)虻闹饕侄螌虻闹饕侄?由于分子中引入導向基，分子的反應得到了活化，更有利由于分子中引入導向基，分子的反應得到了活化，更有利于反應進行；同時又起到了導向的作用，所以活化導向常是于反應進行；同時又起到了導向的作用，所以活化導向常是導向的主要手段。導向的主要手段。例例1：設計：設計4-苯基苯基-2-丁酮的合成路線。丁酮的合

3、成路線。分析：分析：若將目標分子看成若將目標分子看成- 芐基丙酮，則可拆開：芐基丙酮，則可拆開：合成：合成：O+BrPhOH-OPh 目標分子產(chǎn)率很低，原因是丙酮兩邊的甲基是等同目標分子產(chǎn)率很低，原因是丙酮兩邊的甲基是等同的，因而兩邊可以上兩個芐基。的，因而兩邊可以上兩個芐基。為提高產(chǎn)物的產(chǎn)率，就應設法使丙酮兩邊的甲基活性產(chǎn)生明為提高產(chǎn)物的產(chǎn)率，就應設法使丙酮兩邊的甲基活性產(chǎn)生明顯的差別。這就需要在一端引入一個活化的導向基。即：顯的差別。這就需要在一端引入一個活化的導向基。即：所以合成使用的原料是乙酰乙酸乙酯，而不是丙酮所以合成使用的原料是乙酰乙酸乙酯，而不是丙酮乙酯基（導向基）乙酯基（導向基

4、）活性活性 大大經(jīng)驗之一經(jīng)驗之一當在有機合成中需要當在有機合成中需要丙酮丙酮作原料時，為導向并活化，可改用作原料時，為導向并活化，可改用乙酰乙酸乙酯乙酰乙酸乙酯。合成：合成：如何去掉導向基。如何去掉導向基。例例2：設計：設計-4-環(huán)己烯環(huán)己烯基丙酸的合成路線?；岬暮铣陕肪€。分析：分析：乙酸的乙酸的-H-H不夠活潑，為使烷基化在不夠活潑，為使烷基化在-碳上發(fā)生，需引入碳上發(fā)生，需引入導向基（乙酯基）使導向基（乙酯基）使-H活化，可用丙二酸二乙酯為原料?；罨?，可用丙二酸二乙酯為原料。 CO2HBr+H3C CO2HBrFGIOHFGICO2EtD_Adis+CO2EtCO2EtCO2Et合成：

5、合成：+CO2EtCO2EtLiAIH4OHPBr3BrH2C(COOEt)2NaOEtCO2EtCO2EtCO2H+ 2HOEt+ CO2稀NaOHH+, 經(jīng)驗之二經(jīng)驗之二凡需要凡需要環(huán)己烯環(huán)己烯或其衍生物作原料時，可或其衍生物作原料時，可拆開為拆開為雙烯合成雙烯合成的原料及其衍生物。的原料及其衍生物。經(jīng)驗之三經(jīng)驗之三凡拆開原料需要凡拆開原料需要乙酸乙酸時，為了導向并時，為了導向并活化，應改為活化，應改為丙二酸或其酯丙二酸或其酯。例例3：設計：設計3-叔丁基叔丁基-2-環(huán)戊烯酮的合成路線。環(huán)戊烯酮的合成路線。分析：分析：OdisOOdis1,4-O+OBr需導向需導向片吶酮片吶酮合成合成:O

6、2OHOHMg-Hg/苯苯質(zhì)子性溶劑質(zhì)子性溶劑O稀硫酸稀硫酸Br2/H+OBrCH3COCH2COOEtOONaOEtCOOEt例例4：設計：設計-(3,4-二甲基二甲基-3-環(huán)己烯環(huán)己烯)基丙烯酸的合成路線?；┧岬暮铣陕肪€。分析分析:CO2H123456需導向需導向FGIOHOHdis2OCHO+ CH3COOH合成合成:2OOHOHHg-Mg/苯H3O+AI2O3/360CH2(COOEt)2/C5H6NKnoevenagel)(CO2H經(jīng)驗之四經(jīng)驗之四以上兩種單環(huán)化合物的合成中，以上兩種單環(huán)化合物的合成中，片吶醇片吶醇的制備及其酸性條件下的制備及其酸性條件下的脫水、親核重排為的脫水、

7、親核重排為片吶酮片吶酮等，在有機合成中用途廣泛。等，在有機合成中用途廣泛。例例5 設計設計1，7- 二甲基二甲基-1，9，7，8-六氫萘六氫萘-2-酮的合成路線。酮的合成路線。分析：分析：1,5-disO+OOO1,5 -dis1,5 -dis+O需活化導向需活化導向OOOOCH2O+O需活化導向需活化導向合成合成:CO2EtONaOEtOOCO2EtO制法？制法？NaOHCH2O/OCO2EtOHHNaOEtCO2EtOOO經(jīng)驗之六經(jīng)驗之六 Michael加成加成反應，是合成反應，是合成六員環(huán)六員環(huán)及其衍生物的重及其衍生物的重要手段。要手段。經(jīng)驗之七經(jīng)驗之七無論在合成開鏈或環(huán)狀化合物中，無論

8、在合成開鏈或環(huán)狀化合物中，羥醛型縮合反應羥醛型縮合反應都都有著重要的用途，也是合成環(huán)狀化合物的重要手段。有著重要的用途，也是合成環(huán)狀化合物的重要手段。經(jīng)驗之五經(jīng)驗之五C=O基化合物的基化合物的-氫氫也可以用也可以用酯基活化酯基活化導向。導向。例例6：設計：設計3，5，5-三甲基三甲基-2，3-環(huán)氧環(huán)己酮的合成路線。環(huán)氧環(huán)己酮的合成路線。分析：分析：OO環(huán)氧羰基化合物，環(huán)氧羰基化合物，1，2-環(huán)氧結(jié)構(gòu)有哪些環(huán)氧結(jié)構(gòu)有哪些合成方法呢？合成方法呢？CCO1)HOCI2)OH-CCCCO2/Ag/CCCH3COOOHH2O2/HO-CCCOCH2O2,OsO4C古老方法，適合堿性條件古老方法，適合堿性

9、條件方法較新，適于中性方法較新，適于中性條件溫和，適于酸性環(huán)境條件溫和，適于酸性環(huán)境適用于適用于-不飽和羰基化合物不飽和羰基化合物催化劑較貴催化劑較貴通式：通式：CCOCC+ + 環(huán)氧化反應試劑環(huán)氧化反應試劑OOO+O活化導向活化導向2OOFGIOO合成：合成：經(jīng)驗之八經(jīng)驗之八遇到環(huán)狀或開鏈的遇到環(huán)狀或開鏈的環(huán)氧結(jié)構(gòu)環(huán)氧結(jié)構(gòu)，可拆開為，可拆開為烯健烯健。OOCH3CO3H?O例例7：設計：設計2-甲基甲基-6-烯丙基環(huán)己酮的合成路線。烯丙基環(huán)己酮的合成路線。分析：分析：O 這樣的拆開是合理的，但再合起來時，有可能生成這樣的拆開是合理的，但再合起來時，有可能生成和和兩處被兩處被取代的混合產(chǎn)物，為

10、了得到唯一產(chǎn)物取代的混合產(chǎn)物，為了得到唯一產(chǎn)物, 就需要活化導向。就需要活化導向。導向方法導向方法:可以通過制成烯胺活化導向?？梢酝ㄟ^制成烯胺活化導向。 酯對酮的?；饔靡?guī)律甲酸酯優(yōu)先?；瘉喖谆ν孽；饔靡?guī)律甲酸酯優(yōu)先?；瘉喖谆?其其它的酯優(yōu)先酰化甲基它的酯優(yōu)先?；谆?次甲基很難被?；渭谆茈y被?；?因此因此,利用甲酸酯利用甲酸酯引入甲?；罨瘜?。引入甲?；罨瘜?。OBr+合成合成: :O+COHOMeNaOEtOHCHOBrNaOEtOCHOKOHOCOHHO-K+O-K+HCOOH濃重排HCOOOK+經(jīng)驗之九經(jīng)驗之九利用利用甲酸酯甲酸酯引入甲?；?，可使引入甲?；?，可使亞甲基活

11、化導向亞甲基活化導向，再以濃，再以濃堿處理除去甲?；?。堿處理除去甲?；?。例例8：設計：設計1-環(huán)戊基環(huán)戊基-3-苯基丙烷的合成路線。苯基丙烷的合成路線。分析：分析：1沒有官能團，無法下手。沒有官能團，無法下手。Ph23假設：假設：C1處原是處原是C=O?；貞泿追N除去它的方法?；貞泿追N除去它的方法。C2 之間之間C3有一個雙健。有一個雙健。PhPhOO+COHO+OBrBr需活化導向需活化導向合成：合成：CO2EtOBrBrCH3COCH2COOEt+2HNaPhOHO-/H2OH+OHO-, PhCHOPhH2/NiOTM?經(jīng)驗之十經(jīng)驗之十當遇到分子不便拆開時，設想在某個部位當遇到分子不便拆開

12、時，設想在某個部位加入適加入適當?shù)墓倌軋F當?shù)墓倌軋F，從而找到拆開的辦法。，從而找到拆開的辦法。例例9 9：設計：設計N-N-芐基芐基-1-1-苯基苯基-2-2-甲基丙胺的合成路線。甲基丙胺的合成路線。分析：分析：PhNHPhPhNHPhO若用伯胺與鹵代烴，則反若用伯胺與鹵代烴，則反應不易停留在仲胺。應不易停留在仲胺。NHPh2PhHONdisHO NH2+PhOdisPhH+ CI COFGICOHO合成：合成：COHOPCI5COCIPhH/AICI3PhOPhNHPhOPhOXHONH2PhHONLiAIH4PhNH2LiAIH4TM經(jīng)驗之十一經(jīng)驗之十一仲胺可拆解為伯胺與酰鹵，仲胺可用氫化

13、鋰鋁還原酰胺而得；仲胺可拆解為伯胺與酰鹵，仲胺可用氫化鋰鋁還原酰胺而得；烴基含有側(cè)鏈之伯胺可由肟還原制得；烴基含有側(cè)鏈之伯胺可由肟還原制得；伯胺還可由伯胺還可由CN或或NO2還原制備。還原制備。4- 鈍化導向鈍化導向 (Passive direction)例例1：設計對溴苯胺和鄰溴苯胺的合成路線。：設計對溴苯胺和鄰溴苯胺的合成路線。分析：分析：要使要使-NH2的鄰位或?qū)ξ恢贿M入一個溴原子，就需要對的鄰位或?qū)ξ恢贿M入一個溴原子，就需要對-NH2引引入一個鈍化基團入一個鈍化基團( 吸電子基吸電子基)，降低，降低-NH2的供電子效應。的供電子效應。鈍化方法：胺基乙?；?。鈍化方法：胺基乙?；?。BrBr

14、BrNH2H2OBr2+NH2合成：合成：NH2+(CH3CO)2ONHCOCH3H2ONHCOCH3+Br2BrNHCOCH3CCI4NHCOCH3BrH2O / H+TM例例2：設計：設計N-丙基苯胺的合成路線。丙基苯胺的合成路線。分析分析：HNNH2+Br這樣拆開結(jié)果不好，因為反應產(chǎn)物的親核性比反應物更強，這樣拆開結(jié)果不好，因為反應產(chǎn)物的親核性比反應物更強，容易發(fā)生多烷基化的反應容易發(fā)生多烷基化的反應HNNH2+ClOOLiAlH4HN合成：合成：4- 利用封閉特定位置導向利用封閉特定位置導向 利用利用“閉塞基閉塞基”（blocking group)，將反應分子中，將反應分子中無需反應無

15、需反應而卻特別活潑有可能優(yōu)先反應而卻特別活潑有可能優(yōu)先反應的位置占據(jù)住（亦稱封閉住的位置占據(jù)?。ㄒ喾Q封閉住), 從從而使欲進入分子的基團進入不太活潑而確是需要進入的位置。而使欲進入分子的基團進入不太活潑而確是需要進入的位置。此種導向稱為此種導向稱為封閉特定位置導向封閉特定位置導向。封閉位置導向基很多，常用的有封閉位置導向基很多，常用的有三種三種：-SO3H和和-COOH 是吸是吸電子基團，電子基團，-C(CH3)3是供電子基團。是供電子基團。例例1 設計設計4-溴溴-1，3-苯二酚的合成路線。苯二酚的合成路線。OHOHBr分析：分析：間苯二酚可從煤焦油中獲得，但由它直接溴化很難得到間苯二酚可從

16、煤焦油中獲得，但由它直接溴化很難得到目標分子。因為羥基對芳環(huán)有很強的致活作用，而且，兩個羥目標分子。因為羥基對芳環(huán)有很強的致活作用，而且，兩個羥基互為間位，對其鄰對位有相互曾強活化的作用基互為間位，對其鄰對位有相互曾強活化的作用實驗證明：實驗證明：當苯環(huán)中有兩個互居間位的羥基時，其鄰、對位當苯環(huán)中有兩個互居間位的羥基時，其鄰、對位很容易引進羧基很容易引進羧基-堿催化下，通入堿催化下，通入CO2即可。而且，羧基也容即可。而且，羧基也容易去掉（水溶液中，回流易去掉（水溶液中，回流24小時即可）。小時即可）。合成：合成：例例2：試設計：試設計2，6-二氯苯酚的合成路線。二氯苯酚的合成路線。OHICIC分析：分析：在苯環(huán)上的親電取代反應中，羥基是鄰對位定位基，在苯環(huán)上的親電取代反應中，羥基是鄰對