文档介绍：第十二章精细有机合成路线设计基本方法与评价
衢州学院化学与材料工程学院
第一节逆向合成法及其常用术语
一、逆向合成法的概念
所谓逆向合成法指的是在设计合成路线时,由准备合成的化合物(常称为目标分子或靶分子)开始,向前一步一步地推导到需要使用的起始原料。这是一个与合成过程相反方向的途径,因而称为逆向合成法。逆向合成法并非实际合成,而是为了设计合成目标分子的分析推理的思路。逆向合成法是精细有机路线设计的重要思想方法。
逆向合成由目标分子出发向“中间体”、“原料”方向进行思考、推理,通过对分子结构进行分析、切断(拆开),能够将复杂的分子结构逐渐简化,只要每步逆推得合理,就可以得出合理的合成路线。这种思考程序通常表示为:目标分子中间体起始原料。双线箭头“”表示“可以从后者得到”,它与反应式中“”所表示的意义恰好相反。
第一节逆向合成法及其常用术语
从目标分子出发,运用逆向合成法往往可以得出几条合理的合成路线。但是,合理的合成路线并不一定就是生产上适用的路线,还需对它们进行综合评价,并经生产实践的检验,才能确定它在生产上的使用价值。
在逆向合成中所涉及的“原料”、“试剂”、“中间体”都是相对而言的,因为从构成目标分子骨架的本质来看,它们都是组成骨架的结构单元,唯一的区别是“原料”和“试剂”均为市场上容易购得的脂肪族化合物或芳香族化合物,而“中间体”通常需要自行合成。
第一节逆向合成法及其常用术语
二、逆向合成法常用术语
(1)合成子在逆向合成法中,将拆开的目标分子或是中间体所得到的各个组成结构单元(碎片)称为合成子。例如:
上面拆开后的(CH3)2C+—即为合成子。合成子可以是离子形式,也可以是自由基形式和周环反应所需的中性分子,但因大多数碳碳键是通过离子型缩合反应而形成的,故离子合成子是最常见的一种合成子形式。合成上,根据其亲电或亲核性质,可把合成子分为亲电性或还原性(接受电子的)和亲核性或氧化性(供电子的)两种。前者称为a-合成子,如(CH3)2C+—OH;后者称为d-合成子,。
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(2)合成等效剂能够起合成子作用的试剂即为合成等效剂。例如:a-合成子,如(CH3)2C+—OH的等价试剂是(CH3)2C=O,d-。表15-1列出了一些不同类型合成子及其等效试剂。
第一节逆向合成法及其常用术语
合成中间体是合成中的一个实际分子,它含有完成合成反应所需要的官能团以及控制因素。在某些场合,中间体与合成等效剂是同一化合物。
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、逆向连接及逆向重排
(1)逆向切断用切断化学键的方法把目标分子骨架剖析成不同性质的合成子,称为逆向切断(记作DIS)。它是简化目标分子的基本方法。通常在被切断的位置上可划一曲线表示,如:
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(2)逆向连接将目标分子中两个适当碳原子用新的化学键连接起来称为逆向连接,记作CON。它是实际合成中氧化断裂反应的逆向过程。例如:
(3)逆向重排把目标分子骨架拆开和重新组装称为逆向重排,记作REARR。它是实际合成中重排反应的逆向过程。例如:
第一节逆向合成法及其常用术语
(1)逆向官能团互换(FGI) 将目标分子中的一种官能团逆向变化为另一种官能团,而具有此官能团的化合物本身就是原料或较容易制备。例如:
(2)逆向官能团添加(FGA) 即在目标分子的一适当位置增加一官能团。例如:
(3)逆向官能团除去(FGR) 指在目标分子中有选择的除去一个或几个官能团,使分子简化,这是逆向分析常用的方法。例如:
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在合成设计中应用上述变换的主要目的是:第一,将目标分子变换成在合成上比母体化合物更易制备的前体化合物,该前体化合物构成了新的目标分子,称为变换靶分子;其次,为了作逆向切断、连接或重排变换,必须将目标分子上原来不适用的官能团变换成所需的形式,或暂时添加某些必要的官能团;第三,添加某些活化基、保护基、阻断基或诱导基,以提高化学、区域或立体选择性。