農(nóng)藥化學(xué)合成基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容

第三章農(nóng)藥(nóngyào)化學(xué)合成基礎(chǔ)第一頁，共39頁。一、有機(yǒujī)化合物官能團轉(zhuǎn)換通過醇羥基轉(zhuǎn)換制取鹵代物，是比較經(jīng)典的方法。農(nóng)藥化學(xué)合成常用(chánɡyònɡ)的鹵化劑有三鹵化磷、五鹵化磷和鹵化亞砜等，醇和酸、酸酐或酰鹵反應(yīng)是制取酯的重要方法，有時此反應(yīng)用來保護羧基。醇之間、醇與鹵化物之間的縮合反應(yīng)常用(chánɡyònɡ)于制備醚，此也是羥基的常用(chánɡyònɡ)保護方法之一。在農(nóng)藥化學(xué)合成中，很多目標(biāo)分子的合成是通過原料或中間體的官能團之間的轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)(shíxiàn)的，因此有機化合物官能團轉(zhuǎn)換是農(nóng)藥化學(xué)合成的重要工具之一。1、羥基的轉(zhuǎn)換第二頁，共39頁。農(nóng)藥合成中有關(guān)醇、酚的常見官能團轉(zhuǎn)換(zhuǎnhuàn)反應(yīng)第三頁，共39頁。2、氨基(ānjī)的轉(zhuǎn)換氨基是一個堿性基團，也是一個對氧化劑較敏感基團，作為親核試劑可與鹵代烴、酰鹵、酸酐等作用。在較低溫度下伯芳胺與亞硝酸在酸性條件下生成重氮鹽的反應(yīng)，在農(nóng)藥化學(xué)合成上具有(jùyǒu)重要意義。第四頁，共39頁。第五頁，共39頁。3、含鹵化合物的轉(zhuǎn)換(zhuǎnhuàn)在鹵代烷分子中，鹵素作為一個較好離去基團，可與H2O、NH3、OH-、RO-、I-、SH-、CN-、SCN-、NO2等親核試劑發(fā)生親核取代反應(yīng)，完成很多轉(zhuǎn)換。通過鹵代烷與金屬反應(yīng)，可以制得農(nóng)藥化學(xué)合成中重要的有機金屬試劑。因此(yīncǐ)，含鹵化合物的官能團轉(zhuǎn)換在農(nóng)藥合成中具有一定的應(yīng)用價值。第六頁，共39頁。第七頁，共39頁。4、醛和酮的轉(zhuǎn)換(zhuǎnhuàn)醛和酮的共同特征是含有活性官能團羰基，在農(nóng)藥化學(xué)合成中，利用羰基的活性和其α-位的反應(yīng)性，可以實現(xiàn)(shíxiàn)多種合成目的。第八頁，共39頁。第九頁，共39頁。5、羧酸(suōsuān)及其衍生物的轉(zhuǎn)換羧酸及其衍生物是農(nóng)藥化學(xué)合成的重要原料和中間體，通過它們可以實現(xiàn)很多官能團的轉(zhuǎn)換(zhuǎnhuàn)和目標(biāo)物的合成。第十頁，共39頁。第十一頁，共39頁。二、農(nóng)藥分子(fēnzǐ)中雜環(huán)骨架的形成自20世紀(jì)90年代以來，農(nóng)藥的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入以雜環(huán)化合物為主的時代(shídài)，雜環(huán)化合物在新農(nóng)藥研發(fā)中的起著重要的作用。近年來開發(fā)的農(nóng)藥新品種，很大比例屬于雜環(huán)化合物。第十二頁，共39頁。1、呋喃(fūnán)呋喃環(huán)在農(nóng)藥(nóngyào)分子中經(jīng)常以苯并呋喃或呋喃酮等形式出現(xiàn)。第十三頁，共39頁。逆合成(héchéng)分析Paal-Knorr合成(héchéng)法Feist-Benarry合成(héchéng)法第十四頁，共39頁。2、噻吩(sāifēn)第十五頁，共39頁。第十六頁，共39頁。3、吡咯(bǐluò)第十七頁，共39頁。逆合成(héchéng)分析第十八頁，共39頁。4、噻唑(sāizuò)噻唑結(jié)構(gòu)的農(nóng)藥(nóngyào)占有比較重要地位，經(jīng)常以噻唑或苯并噻唑形式出現(xiàn)。例如第二代煙堿類殺蟲劑代表噻蟲嗪，以及殺菌劑噻菌靈和苯噻硫氰等。第十九頁，共39頁。第二十頁，共39頁。5、咪唑(mīzuò)咪唑結(jié)構(gòu)的農(nóng)藥在殺菌劑中占有很重要地位，經(jīng)常以咪唑或苯并咪唑形式出現(xiàn)。例如抑菌唑、多菌靈、腈菌唑等。以咪唑環(huán)形式出現(xiàn)時，咪唑環(huán)的引入往往是以咪唑為原料(yuánliào)，通過相關(guān)化學(xué)反應(yīng)制得咪唑類殺菌劑。第二十一頁，共39頁。逆合成(héchéng)分析第二十二頁，共39頁。6、吡啶(bǐdìng)吡啶在農(nóng)藥化學(xué)合成中的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在殺菌劑中。如殺菌劑中吡啶類殺菌劑已經(jīng)形成(xíngchéng)一個系列類別。第二十三頁，共39頁。第二十四頁，共39頁。第二十五頁，共39頁。7、嗎啉嗎啉在農(nóng)藥化學(xué)合成中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在殺菌劑中，如殺菌劑中嗎啉類殺菌劑已經(jīng)形成(xíngchéng)一個系列類別。第二十六頁，共39頁。8、嘧啶(mìdìnɡ)嘧啶在農(nóng)藥化學(xué)合成中的應(yīng)用主要體現(xiàn)(tǐxiàn)在殺菌劑中，如殺菌劑中嘧啶類殺菌劑已經(jīng)形成一個系列類別。除草劑中的磺酰脲類除草劑中，許多品種含有嘧啶環(huán)結(jié)構(gòu)。第二十七頁，共39頁。第二十八頁，共39頁。三、農(nóng)藥合成(héchéng)中官能團的保護農(nóng)藥化學(xué)合成過程中，原料或中間體往往含有一個以上官能團，而目標(biāo)物的合成通常只需要分子的某一部位發(fā)生(fāshēng)反應(yīng)。當(dāng)反應(yīng)中非反應(yīng)官能團干擾預(yù)期反應(yīng)時，合成過程中通?？梢圆捎孟率霾呗?。第二十九頁，共39頁。(1)使用選擇性試劑。所用試劑只能在特定部位發(fā)生反應(yīng)。實際上，很多選擇性試劑都難以得到(dédào)令人滿意的效果。(2)保護基團法。將不希望發(fā)生反應(yīng)的部位即敏感部位保護起來，在所需反應(yīng)完成之后再將為起保護作用而引入的保護基團去掉。第三十頁，共39頁。比較理想(lǐxiǎng)的保護基團一般應(yīng)具備如下條件：①易于引入所保護分子(fēnzǐ)中的目標(biāo)位置，最好能夠定量反應(yīng)。②保護基引入后，生成的化合物在后續(xù)反應(yīng)過程中穩(wěn)定，即所保護的敏感部位不再敏感。③引入的保護基較容易的在不影響分子(fēnzǐ)其他部位的情況下定量的解脫下來。④保護基解脫后形成的混合物易于分離。第三十一頁，共39頁。1、羥基(qiǎngjī)的保護醇羥基可以發(fā)生烴基化反應(yīng)、氧化反應(yīng)、脫水反應(yīng)，能夠分解Grignard試劑和其他金屬有機化合物，因此在某些農(nóng)藥化學(xué)合成中為了阻止上述(shàngshù)反應(yīng)的發(fā)生，需要將其保護起來。(1)醇羥基(qiǎngjī)的保護第三十二頁，共39頁。第三十三頁，共39頁。(2)酚羥基(qiǎngjī)的保護第三十四頁，共39頁。2、羰基(tānɡjī)的保護在農(nóng)藥化學(xué)合成中，羰基(tānɡjī)是最容易發(fā)生反應(yīng)的活潑官能團之一，可與多種親核試劑發(fā)生親核加成反應(yīng)，常用的保護方法如下(1)形成(xíngchéng)縮醛（酮）或其等價物第三十五頁，共39頁。第三十六頁，共39頁。(2)形成(xíngchéng)二甲醇縮酮：R2C(OCH3)2(3)形成(xíngchéng)二氰乙烯衍生物該類保護基的特點是形成(xíngchéng)的保護結(jié)構(gòu)對酸穩(wěn)定，對堿敏感，