药物合成反应-第二章 烃化反应

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药物合成反应-3烃化反应

药物合成反应-3烃化反应
《药物合成反应》
第二章 烃化反应
(Hydrocarbylation Reaction,Alkylation)
一、概念
《药物合成反应》
用烃基取代有机物分子中的氢原子,包括某些 官能团或碳架上的氢原子,均称为烃化反应。
引入的烃基包括: 饱和的、不饱和的烃基 脂肪的、芳香的烃基 含有各种取代基的烃基 举例 NaOH
O CH2OCOC17H33
O
O
/KOH /H2 O
CH2OCOC17H33 O(CH2CH2O)p H
HO OH
OH (75.5%)
H(OCH2CH2)mO (13 )
(m、n、p均约为20)
O(CH2CH2O)nH
四、烯烃为烃化剂
《药物合成反应》
醇可与烯烃双键进行加成反应生成醚, 也可理解为烯对醇的O-烃化。但对烯烃双 键旁没有吸电子基团存在时,反应不易进 行。只有当双键的α-位有羰基、氰基、酯 基、羧基等存在时,才较易发生烃化反应。 例如醇在碱存在下对丙烯腈的加成反应。
HOOC NH
HX
CuSO4/NaOH,pH5~6
F3C NH2
HOOC Cl
Cu/无水K2CO3 HCl
F3C
HOOC NH
pH4
二、酯类为烃化剂
《药物合成反应》
1.硫酸酯为烃化剂
OH COOCH3 S O NH O
(CH3)2SO4/NaOH 25 ,10h
OH COOCH3 S O N CH3 O
ห้องสมุดไป่ตู้
七、溶剂对烃化位置有较大影响:
《药物合成反应》
酚类在DMSO、DMF、醚类、醇类中烃化时,主要 得酚醚(O-烃化产物),而在水、酚或三氟乙醇中 烃化时,则主要得到C-烃化产物。

ky-2-烃化反应

ky-2-烃化反应
CH3CHCOOH NH3(70mol) CH3CHCOOH Br NH2

烃化反应中还可加入氯化铵、硝酸铵、乙酸铵等铵盐, 因增加了铵离子,使氨浓度增高,有利于反应。
O2N NO2 Cl NH3 /AcONH4 170 ,6h NO2 O2N NH2
2) Gabriel反应 :是合成纯伯胺的好方法 。
影响因素 b RX的影响
CH3 CH3 C ONa + CH3CH2CH2Br CH3 CH3
CH3 C OCH2CH2CH3 CH3
不用CH3CH2CH2ONa 与 (CH2)3CBr反应
Cl EtOH / NaOH OEt 卤原子位于NO2的对位或邻位 活性较大,可在碱性条件下 发生烃化反应 NO2

2) 还原烃化(芳香醛效果好)
当芳香醛与氨的摩尔比为2:1时,以兰 尼镍为还原剂主要得仲胺。 例:
3 叔胺的制备
1) 仲胺与卤代烃作用
NH + n-BuBr
2
Li
2
N-Bu-n + LiBr
2) 仲胺+1mol醛或酮还原烃化 伯胺+2mol醛或酮还原烃化
二、芳胺的N-烃化
1、卤代烃为烃化剂 苯胺与RX反应生成仲胺,进一步反应得叔胺。
这类反应实用价值较大,如抗疟疾药阿的平
H2N COOC2H5 n-C4H9Br / Na2CO3 回流,10h n-C4H9HN COOC2H5 丁卡因中间体
局麻药丁卡因中间体的合成。
利用阻断基: 用三氟甲磺酸酐酰化伯胺,然后烃化, 还原可得仲胺。 用亚磷酸二酯与伯胺反应,对氮封锁, 只剩一个活泼氢,再烃化,水解得仲胺。
消旋体
B:
CH OH + C2H5 Br CH3

第二章 烃化反应

第二章 烃化反应

6
苄基卤化物,烯丙基卤化物活性较大,只要在 较弱的碱碳酸钾催化下与酚反应即得苄醚或烯 丙醚:
OH
K CO , KI 2 3 K K CO CO ,, KI KI K CO , KI 2 2 3 3 2 3 + ClCH CH=CH + 2CH=CH 2 2CH=CH + ClCH ClCH 2 Me CO 2 2 2 Me2CO Me Me CO CO 2 2 2 OH OH OH OH
NO 22 NO NO 2
OH OH OH OH
NO2
NO2
OCH3 OCH3OH OCH 3 OH NaOH OH NaOH NaOH
OCH3 OCH3ONa OCH 3 ONa ClCH2CHOHCH2OH ONa ClCH2CHOHCH CHOHCH2OH OH ClCH
2 2
OCH3 OCH OCH3 OCH2CHCH2OH 3 OCH 2OH OCH22CHCH CHCH OH 2OH OH OH 6 6
伯卤代烃:SN2机理 苄卤和烯丙卤:SN1或SN2的反应活性都很高; 不同卤素对反应活性有影响: R-I > R-Br > R-Cl。 亲核试剂对反应活性有影响,强亲核试剂对SN2反 应有利,但强碱对于易按SN1机理反应的叔卤烷影 响不大,却可引起它发生消除反应生成烯烃。
叔卤代烃作烷基化试剂:会发生消除反应,得不 到相应的醚; 要合成叔烷基混合醚时,需用叔醇与相应的卤代 烷进行反应;
OH + + R'X R-OH R'X
OH OH
R-O-R' R-O-R'
该反应为亲核取代反应(SN) 根据烃基的结构,可按SN1或SN2机理进行。

药物合成反应-第二章 烃化反应

药物合成反应-第二章  烃化反应

42
2. 硫酸二甲酯为烃化剂 (1) 反应通式
OH B R' R' O
+
HB
O
+
OMe Me2SO4 R'
R'
甲基化反应
43
(2) 反应机理 —— 亲核取代反应
O
+
δ+ Me
δO SO2 O
OMe
+
MeSO4
R
Me
R
44
(3)应用特点 硫酸二甲酯与酚反应可在碱性水溶液中或无水条 件下直接加热进行,两个甲基只有一个参加反应。 降压药物甲基多巴的中间体用硫酸二甲酯进行甲 基化:
(2)N原子的亲核取代反应
NH3
RX+NH3
H3N
C
X
RNH3X
RNH2+NH4X
NH3
RX+RNH2
R2NH2X
NH3
R2NH+NH4X
RX+R2NH
R3NHX
R3N+NH4X
RX+R3N
R4NX
胺基比羟基更容易进行烃化反应 反应按SN2历程
脂肪胺比芳香胺更易发生烃化反应
15
2. 碳负离子的亲核取代反应
R-CH-CH2
烯烃按SN2历程 只有烯烃双键连有吸电子基时,才能发生反应
O C -CN -COOR' -COOH
13
② 酚的O-烃化反应
OH OH R'
O + R'
O + R'
OR + L R'
H2O
δ R
+

药物合成反应 第二章 烃化反应

药物合成反应 第二章  烃化反应
OH
R-CH-CH2
O
R-CH-CH
O
OR'
RCHCH2OR'
O
R'O
S N2
双分子亲核取代,开环单一,立体位 阻原因为主,反应发生在取代较少的碳 原子上
一 醇的O-烃化 3 环氧乙烷类作烃化剂(羟乙基化反应)

第一节 氧原子上的烃化反应
实例
H2SO4 ref 5h PHCHCH2OCH3
OH
2 2 2 2
X
从 X的 背 面 进 攻
伯卤代烷RCH2X按SN2历程
随着与X相连的C的取代基数目 的增加越趋向SN1

第一节 氧原子上的烃化反应
一 醇的O-烃化
1 卤代烷为烃化剂:醇在碱的条件下与卤代烷生成醚

影响因素 a RX的影响
i) 当R相同C-X极化度
活性
(∵卤素的电负性)
活性:RI>RBr>RCl>RF
第一节 氧原子上的烃化反应
一 醇的O-烃化
2 磺酸酯类为烃化剂:主要指芳磺酸酯,引入较大的烃基
(C2H5)2SO4,
S O O
(CH3)2SO4 ,
R O R O
SO3R ,
O S O
H3C
SO3R 很好的离去基团
R O
: TsO
制备方法: 1 2CH3OH+H2SO4 SO2Cl 2 CH3 + CH3OH

分类

1)按形成键的形式分类
产物
被烃化物+烃化剂
C-OH(醇或酚羟基) 变为-OR醚 ,建立O-C
C-NH2 (NH3) 变为伯、仲、叔胺, C-C 建立N-C 建立C-C 建立S-C

第二章 烃化反应

第二章  烃化反应

2.芳磺酸酯类为烃化剂
应用范围广,常用于引入分子量较大的烃基
(CH3)2SO4 ,
R O R O S
(C2H5)2SO4,
O O
SO3R ,
OH 3CSO3R来自很好的离去基团R O S
O
: TsO
制备方法: 1 2CH3OH+H2SO4 SO2Cl 2 CH3 + CH3OH
(CH3)2SO4+2H2O SO3CH3

大多数的烃化反应是通过亲核取代反应完
成的。根据亲核试剂结构的不同,可分为
杂原子的亲核取代反应和碳负离子的亲核
取代反应。
烃化反应的类型

单分子的SN1亲核取代反应; 双分子的SN2亲核取代反应;
带负电荷或未共用电子对的氧、氮、碳原子向
烃化剂带正电荷的碳原子做亲核进攻;

催化剂存在下,芳环上引入烃基的亲电性取 代反应及芳环自由基进攻的取代反应机理。
NaOH
+ NaCl + H2O CH3
例如:鲨肝醇的合成 :促进白细胞增生药
以甘油为原料,异亚丙基保护两个羟基后;
用对甲苯磺酸十八烷酯对未保护的羟基进行
O-烃化反应;
再脱去异亚丙基保护基,可得鲨肝醇。
3. 环氧乙烷类作烃化剂
非常活泼,开环是环氧乙烷的主要反应。
环氧乙烷可作为烃化剂与醇反应,在氧原子上



酚的O-烃化反应 由于酚的酸性比醇强,所以反应更容易 进行,需要的碱相对醇的反应也较弱。 反应通常是通过SN2机理完成
2.碳负离子的亲核取代反应

碳负离子带有负电荷,具有很强的碱性
和亲核能力,可以和卤代烃等烃化试剂
发生取代反应,延长碳链。

药物合成反应(全)

药物合成反应(全)

Fe , HCl H2N
20%NaOH COOCH2CH2N(C2H5)2 . HCl
H2N
浓盐酸
COOCH2CH2N(C2H5)2
H2N
COOCH2CH2N(C2H5)2 . HCl
二氢吡啶钙离子拮抗剂的合成
➢ 具有很强的扩血管作用,适用于冠脉痉挛、高血压、 心肌梗死等症。
➢ 本品化学名为1,4-二氢-2,6-二甲基-4-2-硝基苯基)-吡
Cl
O COOH HN NH
N
HN
C2H5
NO2 Fe , HCl
O
F
COOC2H5
Cl
N
C2H5
O
F
COOH
N
N
C2H5
合成路线 2 如下
O
F
C O OC2H5 (AcO)3B
F
Cl
N
Cl
C 2H 5
AcO OAc
B
OO
O HN
药物合成反应
药物合成反应教学内容
绪论 第1章 卤化反应 第2章 烃化反应 第3章 缩合反应 第4章 氧化反应 第5章 还原反应 第6章 重排反应 第7章 官能团保护反应 第8章 药物合成反应路线设计
Chapter 1 概论
❖ 什么是化学药物?
➢ 预防、治疗、缓解、诊断疾病及调节肌体功能的化学物质。 ➢ 分天然和合成两大类。Natural and synthetic
啶-3,5-二羧酸二乙酯
NO2
➢ 化学结构式为:
CH 3CH 2OOC
COOCH 2CH 3
H 3C
N H
CH3
合成路线如下
CHO
KNO3 H2SO4
NO2

药物合成反应(全) PPT

药物合成反应(全) PPT

H2N
COOCH2CH2N(C2H5)2 . HCl
二氢吡啶钙离子拮抗剂的合成
➢ 具有很强的扩血管作用,适用于冠脉痉挛、高血压、 心肌梗死等症。
➢ 本品化学名为1,4-二氢-2,6-二甲基-4-2-硝基苯基)-吡
啶-3,5-二羧酸二乙酯
NO2
➢ 化学结构式为:
CH 3CH 2OOC
COOCH 2CH 3
药物合成反应(全) PPT
药物合成反应教学内容
绪论 第1章 卤化反应 第2章 烃化反应 第3章 缩合反应 第4章 氧化反应 第5章 还原反应 第6章 重排反应 第7章 官能团保护反应 第8章 药物合成反应路线设计
Chapter 1 概论
水杨酰苯胺(Salicylanilide)的合成
➢ 水杨酸类解热镇痛药 ➢ 用于发热、头痛、神经痛、关节痛及活动性风湿症 ➢ 作用较阿司匹林强,副作用小 ➢ 化学名为邻羟基苯甲酰苯胺 ➢ 化学结构式为:
巴比妥(Barbital)的合成
➢ 巴比妥为长时间作用的催眠药。 ➢ 主要用于神经过度兴奋、狂躁或忧虑引起的失眠。 ➢ 学名为5,5-二乙基巴比妥酸,化学结构式为:
O
C2H 5 C2H 5
O
NH O
NH
合成路线如下
H2C
COOC2H5
COOC2H5+C2H5Br
C2H5ONa
C2H5 C2H5
C
CONH
OH
合成路线如下:
OH
OH
COOH
+
PCl3
OH COO
OH COO
NH2
+
CONH OH
苯妥英钠(PHenytoin Sodium)的合成
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一 醇的O-烃化
• 副反应
(H3C)3 CX
第一节 氧原子上的烃化反应
a 消除反应
B-
(H3C)3 C+
CH3
CH3 C CH2 CH3
C2H5 B B: (CH3)3 COH + C2H5X
欲制备:
H3C C H3C A
O
A:
(CH3)3CX+C2H5OH
一 醇的O-烃化
第一节 氧原子上的烃化反应

ROH + H C 反应机理:a 酸催化C
H
• •
R为供电子基或苯,在a处断裂 R为吸电子基得b处断裂产物
a
H O
C
R H
O
C
H+ C
H H R H C
H O
b C
H H
C
Na H
H
R H
a b
R H
C CH2-OH
+
Nu
OH
+
RCH-CH2
一 醇的O-烃化
第一节 氧原子上的烃化反应
3 环氧乙烷类作烃化剂(羟乙基化反应)
2 2 2 2
O
R ONa n H2C O 聚乙二醇烷基苯醚 CH2 R O(CH2CH2O)nH
O
CH2OCOC17H33 OH
O
O KOH H2O Hm(OH2CH2C)O
CH2OCOC17H33 O(CH2CH2O)pH
HO HO
O(CH2CH2O)nH
4 烯烃作为烃化剂
R-OH + CH2=CH-R 烯 烃 反 位 的 R为 吸 电 子 基

第一节 氧原子上的烃化反应
一 醇的O-烃化
• 影响因素 a RX的影响
i) 当R相同C-X极化度 活性 (∵卤素的电负性)
活性:RI>RBr>RCl>RF 成本:RI>RBr>RCl
一 醇的O-烃化
ii)当X相同时
第一节 氧原子上的烃化反应
• 影响因素 a RX的影响
卤代丙烯, 卤苄 > 卤代烷 > 卤芳烃ArX
与卤代烃反应机理:
NH3
RX+NH3 RX+RNH2 RX+R2NH RX+R3N
H3N
C
X
NH3
RNH3X R2NH+NH4X
RNH2+NH4X
R2NH2X
NH3
R3NHX R4NX
R3N+NH4X
一、氨及脂肪胺的N-烃化
第二节氮原子上的烃化反应
影响因素:
a) 物料配比
Cl + 2NH3
NH2 + NH4Cl
O
NaOH
CH3CHCH2OEt OH 80%
一 醇的O-烃化

第一节 氧原子上的烃化反应
3 环氧乙烷类作烃化剂(羟乙基化反应)
环 氧 乙 烷 在 催 化 剂 如 四 氯 化 锡 及 少 量 水 存 在 下 ,聚 合 成 聚 乙 二 醇 ,聚 乙 二 醇 是 水溶性产品 少量 H O 2 HO(CH CH O)nH CH SnCl4 nH C
C-OH(醇或酚羟基) 变为-OR醚 C-N(NH3) 变为伯、仲、叔胺 C-C
2)按反应历程分类 SN1 SN2 E1 R
概述
(3)按反应物分类 卤代烷 : RX 最常用 硫酸酯、 磺酸酯 醇 烯烃 环氧烷:发生羟乙基化
O HO S OH O RO
O S OR O Ar
O S OR O
O
CH2N2:很好的重氮化试剂
应 用
丁卡因药效为普鲁卡因的10倍
O NH2 C-O-CH-CH2N(C2H5)2
普鲁卡因
O n-C4H9-HN C-O-CH-CH2N(C2H5)2
丁卡因
学习重点
• 氧原子上的烃化反应历程、烃化剂种类、特点及应 用范围 • 氮原子上的烃化反应历程、烃化剂种类、特点及应 用范围 • 伯胺的制备方法 • 芳烃的C-烃化(F-C反应)历程、特点及影响因素 • 烯丙位、苄位、活性亚甲基化合物的C-烃化的反应 历程及影响因素
理 论 上 1:2 (实 际 1:5~6)
b) 溶剂水
c)RX
醇 苯 甲 苯 环 己 烷 DMF
NH4Cl NH4NO3 NH4Ac
OH O

88%
CN
n-C4H9OH/H 2SO4
甲苯 回流
Cl
C
C
C2H5
C2H5
OC4H9
其它烃化剂:
CF3SO2OR
-SO3R
R3OBF4
用来烃化位阻醇
二 酚的 O-烃化
1卤代烃、烯烃、硫酸酯
特点:酚酸性大于醇,所以活性比醇大,醇的氧烃化试剂均可做酚的氧烃化试剂
• 卤代烃
OH
OEt
EtBr/NaOH
CH3ONa + ClCH2COOMe
EtOTl R'X CH3CN

CH3OH/pH=8 64 ℃
CH3OCH2COOMe
改进得Williamson醚合成法:将醇制成醇铊,再进行烃化 R-OH
C6H6
ROTl
R-O-R'
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱPhCH2CH2OCH2Ph CH3CN
CH3OCH2CH2OH + EtOTl

CH2OH CHO CH3 CH O CH3
2
TsOC 18H27/KOH Tol
CH2OC18H27 CHO CH3 CH3 CH2O
EtOH/HCl CH2OC18H27
△ CHOH CH2OH
甘油+丙酮
一 醇的O-烃化
第一节 氧原子上的烃化反应
ROCH2CH2 OH
O • 3 环氧乙烷类作烃化剂(羟乙基化反应) R H
Williamson 醚合成方法
ROH + R' X B R-O-R' + HX
结论:醇在碱的条件下与卤代烷生成醚
1 卤代烷为烃化剂反应机理: • 反应机理:SN1

R-X R + R'OH
R + X
决定反应速率 快 R-O-R' H R-O-R'
消旋产物
+ H
叔卤代烷、 Ph-CH2X、 R-CH=CH-CH2X 按SN1历程
CONH 2
CONH 2

HO
烯烃
OH
+ CH2=CH-CN

HO
OCH2CH2CN
硫酸酯
CHO Me2SO4 OH NaOH
(CH3)2SO4 、 (C2H5)2SO4两 个 烃 基 只 有 一 个 烃 基 反 应
H3CO
H3CO
CHO
MeO
二 酚的 O-烃化
2其它烃化剂
(1)CH2N2 活性甲基化试剂
N
N N
N N
N
吡嗪 pyrazine
嘧啶 pyrimidine
哒嗪 pyridazine
1 卤代烷为烃化剂:醇在碱的条件下与卤代烷生成醚
• 反应机理:SN2
R
R'O
+
R-CH2-X
R'O H
C H
X
R'O-CH2R + 构型翻转
X
从 X的 背 面 进 攻
伯卤代烷RCH2X按SN2历程
随着与X相连的C的取代基数目 的增加越趋向SN1
醇对烯烃双键进攻,加成而生成醚。烯烃结构中若无极性基团存在, 反应不易进行;只有当双键两端连有吸电子基,才能反应。

吸电子基: 实例:
O C -CN O -COOR'
NaOH
-COOH
H3C O
C3H7OH + CH3CH=CHCH
NaOCH3
C3H7OCHCH2-CH
45%
CH3OH+CH2=CHCN
C2 H5
A: C6H5 C* + C2H5 OH
消旋体
B:
CH OH + C2H5 Br CH3
活性强
一 醇的O-烃化
第一节 氧原子上的烃化反应
(CH3)2 SO4 ,
R O R O S
(C2H5)2 SO4,
O O
SO3R ,
O O S O
H3C
SO3R 很好的离去基团
R
: TsO
制备方法: 1 2CH3 OH+H 2SO 4 SO 3Cl
90℃ 1h
HO
CH3OCH2CH2CN
HO O
HO
OH
CH2=CHCN ZnCl2
OCH2CH2CN
H+ 水解
-CN -COOH
O 环合
5
醇作为烃化剂
6 其它烃化剂
H3PO4 TsOH HCl气体
醇:通常加酸作为催化剂,如 H2SO4
TsOH HOCH2CH2 CHCH2OH OH
CN CH Cl C O
Cl OEt NaOH 非那西丁中间体 NO 2
+ EtOH
NO2
当卤代烃为叔卤代烃时,不能在强碱下反应, 易消除HX,可在中性或弱碱性下反应。 CH3 CH3 C
B
CH2
+
CH3 -C
CH3
CH3
一 醇的O-烃化
• 影响因素 b 醇的影响
第一节 氧原子上的烃化反应
活性低的醇,可先制成其钠盐,再反应
N C N
DCC
PhOH+PhCH2OH
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