有机合成化学与路线设计PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 有机合成的目的和任务 1

1.1.1 什么是有机合成 1

1.1.2 基本有机合成工业和精细有机合成工业 1

1.1.3 有机合成路线设计 2

1.2 有机合成的发展状况 4

1.2.1 有机合成的回顾 4

1.2.2 有机合成与整体有机化学的关系 5

1.2.3 天然物质可由有机合成制备 5

1.2.4 为了验证并扩充化学理论而合成新化合物 7

1.2.5 先想象适合于应用的分子结构，再合成所需分子 9

1.3 有机合成的现代成就 10

1.4 有机合成的发展趋势 11

1.4.1 有机合成发展的良好客观条件和改进方向 11

1.4.2 有机合成化学与其他学科相结合的发展趋势 12

2 有机合成与路线设计的基础知识 14

2.1 有机合成的要点 14

2.1.1 以周期表为依据 14

2.1.2 以羰基化合物为中心 14

2.1.3 键结方式和键的极性 14

2.1.4 对等性 15

2.1.5 氧化态 15

2.1.6 反应种类 17

2.2 有机合成路线设计的基本方法 18

2.2.1 合成路线设计的原则与基本方法 19

2.2.2 合成设计实例 24

2.3 有机合成反应的选择性 27

2.3.1 选择性 27

2.3.2 反应的控制因素 30

3 分子的拆开 32

3.1 优先考虑骨架的形成 32

3.2 分子的拆开法和注意点 33

3.2.1 在不同部位拆开分子的比较 33

3.2.2 考虑问题要全面 35

3.2.3 要在回推的适当阶段将分子拆开 35

3.3 醇的拆开 36

3.4 β-羟基羰基化合物和α，β-不饱和羰基化合物的拆开 36

3.4.1 β-羟基羰基化合物的拆开 36

3.4.2 α，β-不饱和醛或酮的拆开 37

3.5 1，3-二羰基化合物的拆开 39

3.5.1 相同酯间的缩合 39

3.5.2 酯分子内缩合 40

3.5.3 不同酯间缩合 40

3.5.4 酮与酯缩合 41

3.5.5 酯与腈缩合 43

3.6 1，5-二羰基化合物的拆开 44

3.6.1 Michael加成 44

3.6.2 Mannich反应的应用 47

3.7 α-羟基羰基化合物（1，2-二氧代化合物）的拆开 49

3.7.1 α-羟基酸的拆开 49

3.7.2 α-羟基酮的拆开 53

3.7.3 1，2-二醇 55

3.8 1，4-和1，6-二羰基化合物的拆开 57

3.8.1 1，4-二羰基化合物的拆开 57

3.8.2 γ-羟基羰基化合物拆开 60

3.8.3 1，6-二羰基化合物的拆开 61

3.9 内酯合成 63

4 导向基的引入 69

4.1 活化是导向的主要手段 70

4.2 钝化也能导向 78

4.3 利用封闭特定位置进行导向 79

5 合成子与极性转换 83

5.1 关于合成子的基本理论 83

5.1.1 合成子的概念 83

5.1.2 合成子的极性转换 85

5.1.3 合成子与稳定性 87

5.2 合成子极性转换的具体应用 87

5.3 合成子的分类和加合 90

5.3.1 合成子的分类 90

5.3.2 合成子的加合——a合成子与d合成子的反应 92

5.3.3 供电子合成子 93

5.3.4 受电子合成子 99

5.4 合成子极性转换的方法 101

5.4.1 杂原子的交换 101

5.4.2 引入杂原子 101

5.4.3 碳，碳的加成（含C碎片的加合） 102

5.4.4 一些典型的合成子等价试剂 102

5.5 常用的各类极性转换的方法 103

5.5.1 按可逆性对极性转换的分类 104

5.5.2 羰基是作用物的极性转换 104

5.5.3 氨基（胺基）化合物的极性转换 109

5.5.4 烃类化合物的极性转换 111

6 氧化反应 115

6.1 醇类的氧化 116

6.1.1 铬［Cr（Ⅵ）］的氧化物 116

6.1.2 碳酸银 118

6.1.3 有机氧化剂 118

6.1.4 酚类的氧化 119

6.2 醛、酮的氧化 121

6.2.1 醛类氧化成羧酸 121

6.2.2 甲基酮被次卤酸氧化 121

6.2.3 酮被氧化成酯或内酯 121

6.2.4 Beckmann重排反应 123

6.2.5 用过渡金属氧化物氧化 123

6.3 羧酸氧化 123

6.4 烯烃氧化 124

6.4.1 形成环氧化合物 124

6.4.2 烯烃的二羟基化反应 125

6.4.3 烯烃类化合物的氧化切断 128

6.5 α-碳原子氧化 129

6.5.1 使用二氧化硒 129

6.5.2 使用N-溴代丁二酰亚胺（NBS） 129

6.5.3 以铬酸类氧化剂 130

6.5.4 利用激发态氧的单线态（1O2） 131

6.5.5 用强碱脱去α-氢 132

6.6 在非活化部位氧化 134

6.6.1 微生物法 134

6.6.2 HLF反应（Hofmann-Loeffler-Freytag反应） 134

6.6.3 Barton反应 134

6.6.4 利用三级胺氧化成亚胺盐的反应 135

6.6.5 吡啶的α-甲基的氧化 136

6.6.6 遥控式的氧化 136

7 还原反应 138

7.1 催化氢化（加氢反应） 138

7.1.1 概论 138

7.1.2 加氢反应 139

7.1.3 除碳-碳不饱和键以外的各官能团的催化氢化 141

7.1.4 加氢造成的氢解 143

7.2 金属氢化物还原 143

7.2.1 氢化锂铝与二异丁基氢铝 144

7.2.2 硼氢化钠（NaBH4） 148

7.2.3 硼烷（BH3） 149

7.3 金属还原剂 153

7.3.1 锂（钠）溶于液态氨中的还原反应 153

7.3.2 以金属锌为还原剂 156

7.3.3 以金属钛为还原剂 157

7.4 低价金属盐还原剂 158

7.4.1 二氯化钛TiCl2 158

7.4.2 三氯化钛TiCl3 158

7.5 非金属还原剂 159

7.5.1 肼（NH2—NH2） 159

7.5.2 3价磷化合物（phosphine，膦） 161

8 保护基团 162

8.1 羟基的保护 162

8.1.1 形成甲醚类（ROCH3） 162

8.1.2 形成叔丁基醚类［ROC（CH3）3］ 163

8.1.3 形成苄醚（ROCH2Ph） 163

8.1.4 形成三苯基甲醚（ROCPh3） 164

8.1.5 形成甲氧基甲醚（ROCH2OCH3） 165

8.1.6 形成四氢吡喃（ROTHP） 165

8.1.7 形成三甲硅醚［ROSi（CH3）3］ 166

8.1.8 形成叔丁基二甲硅醚［ROSiMe（t-Bu）］ 166

8.1.9 形成乙酸酯类（ROCOCH3） 166

8.1.10 形成苯甲酸酯类（ROCOPh） 167

8.2 二醇的保护 167

8.2.1 形成缩醛或缩酮 167

8.2.2 形成碳酸酯 169

8.3 羰基的保护 170

8.3.1 形成二甲醇缩酮［R2C（OCH3）2］ 171

8.3.2 形成乙二醇缩酮［R2C（OCH2）2（1，3-dioxolane）］ 171

8.3.3 形成丙二硫醇缩酮（1，3-dithiane） 172

8.3.4 形成半硫缩酮 173

8.4 羧基的保护 173

8.5 氨基的保护 174

9 环化反应 176

9.1 环化反应概说 176

9.2 Diels-Alder反应 178

9.2.1 Diels-Alder反应的特点 178

9.2.2 炔类和含非碳原子的亲双烯基试剂 182

9.2.3 不对称二烯和不对称亲二烯体的加成反应 182

9.2.4 Diels-Alder反应的实例 183

9.3 1，3-偶极环化加成反应 186

9.3.1 1，3-偶极环化加成试剂 186

9.3.2 1，3-偶极分子反应时电子转移与分子轨道 190

9.4 碳烯和氮烯对烯烃的加成 191

9.5 电环化闭环 193

9.5.1 闭环与开环，顺旋与对旋 194

9.5.2 E型与Z型 195

9.6 开环 196

9.6.1 环化合物分子中的开环 196

9.6.2 ［3，3］σ迁移 197

9.6.3 Cope重排的实例 198

9.6.4 其他一些开环反应 199

10 含杂原子有机化合物的合成 202

10.1 碳-杂原子键的形成 202

10.1.1 碳-卤键的形成 202

10.1.2 碳-氧和碳-硫键的形成 202

10.1.3 碳-氮键的形成 203

10.2 单杂原子五元杂环化合物的合成 207

10.2.1 ［2＋3］型环加成 207

10.2.2 ［1＋4］型环加成 210

10.2.3 Yurev反应 212

10.3 单氮原子六元杂环化合物的合成 212

10.3.1 Hantzsch反应及其类似物的合成 212

10.3.2 扩环重排合成法 214

10.3.3 氮杂Diels-Alder反应 215

10.4 吲哚合成 216

10.5 喹啉合成 217

11 磷、硫、硅在有机合成中的应用 218

11.1 磷试剂 218

11.1.1 有机磷化学的基本特点 218

11.1.2 由Wittig反应形成碳-碳双键 220

11.1.3 Wittig反应产物顺反式的形成 222

11.1.4 改进的Wittig反应 224

11.1.5 利用Wittig反应生成环烯 225

11.2 硫试剂 225

11.2.1 硫试剂促使碳阴离子的生成 225

11.2.2 硫叶立德 227

11.2.3 手性亚砜和亚砜的反应 229

11.3 硅试剂 230

11.3.1 有机硅化学的基本特点 231

11.3.2 Peterson反应 231

11.3.3 硅基烯的碳负离子 232

11.3.4 烯丙硅烷的亲核反应 234

12 合成问题的简化 235

12.1 利用分子的对称性简化合成路线 235

12.2 潜对称分子的合成 238

12.3 模拟化合物的运用 239

12.4 平行-连续法（会集法） 240

12.5 金属有机化合物导向有机合成 241

13 Corey有关有机合成路线设计的五大策略 243

13.1 总论 243

13.2 基于转化方式的策略 244

13.2.1 转化方式的类型和种类 244

13.2.2 选择转化方式的方法和实例 247

13.2.3 计算机对有机合成路线设计的辅助设计 250

13.3 基于目标物结构的策略 250

13.4 拓扑学策略 251

13.4.1 非环键的断开 251

13.4.2 孤立环的断开 252

13.4.3 稠环的断开 252

13.4.4 桥环的断开 253

13.4.5 螺环的断开 253

13.4.6 作为拓扑学策略的重排转化的应用 254

13.5 立体化学的策略 255

13.5.1 立体化学简化-转化方式的选择性 255

13.5.2 反合成中的可清除立体中心 257

13.5.3 多环体系的立体化学策略 258

13.5.4 非环体系的立体化学策略 259

13.6 基于官能团的策略 261

13.6.1 官能团的分类 261

13.6.2 官能团决定骨架的断开 261

13.6.3 官能团等价物的策略应用 263

13.6.4 利用官能团策略减少官能团度和立体中心 265

13.6.5 官能团的附加物在联结和断开上的应用 266

14 天然产物全合成实例 271

14.1 除虫菊酸的合成 271

14.2 紫杉醇的合成 273

14.2.1 紫杉醇的发现及历史 273

14.2.2 紫杉醇的化学合成 274

14.3 青蒿素的合成 277

14.3.1 青蒿素的化学合成 278

14.3.2 青蒿素的生物合成 280

14.3.3 青蒿素的化学性质 280

14.4 梯形烷的化学合成 282

参考文献 284

常用缩略语 285

中文索引 290

英文索引 296