碳-杂原子键形成

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杂环的合成

杂环的合成
3 1 2 3 1
NH2
X
N CH COR2 H R1 R3 N H R2
• 吲哚(苯并吡咯)及其衍生物的合成方法 • B、Bischler-Mohlau合成法 a-卤代酮和一个芳香胺一起加热,经过a-氨 基酮中间体后再环化 • 例:
+ COCH2Br H2N ?
N H
CH3
NH2 COCH3 O + Br C CH CH3 ? CH3
1-2-2六元杂环化合物的合成
• 吡啶及其衍生物的合成方法 • A、工业方法 • ——乙炔和氨反应
HC CH + NH3 H2C CH NH2 N
• ——用丁烯酸、甲醛、水蒸汽、空气和氨一 起在SiO2、Al2O3催化下,4000C气相反应得到
• 吡啶及其衍生物的合成方法 • B、Hantzsch反应及其类似合成法 • ——两分子的b-酮酸酯与一分子醛和一分子 氨进行缩合,得到二氢吡啶,还经氧化脱氢, 得到对称的产物。
小结
• 一、药物简介 • 二、药物中杂环化合物举例 • 三、杂环化合物的合成
H+ N N H
ClCH2CH2CH2N(CH3)2 NaOH
OCH2CH2CH2N(CH3)2 N N H
消痛静
• 苯并二唑及其衍生物的合成方法 • B、由取代苯发生分子内的亲核或亲电取代 环合反应 • 例:
NO2 CH=N NO2
NO2 CHO NO2 + H2NNHR
NO2 NHR NaOH CH=N NO2 N-R
2 2
N NH
CHOH CH2 CH2COOH
三、有机导体和超导材料 • ——已经发现的有机导体中,绝大多数都是 杂环化合物 • ——第一个有机导体是四硫代富瓦烯 • ——第一个有机超导材料是四硒化合物

点击化学

点击化学

材料科学与工程学院本科生课程论文课程名称论文题目:点击化学及其应用学生姓名:杨一昭学号:201230320221所在学院:材料科学与工程提交日期: 2014.12.19点击化学及其应用摘要:“Click chemistry”[1],常译成“点击化学”,是2001年诺贝尔化学奖获得者美国化学家Sharpless提出的一种快速合成大量化合物的新方法,是继组合化学之后又一给传统有机合成化学带来重大革新的合成技术关键词:点击化学,原位点击人类在21世纪的最大课题之一是保护环境。

橡胶、塑料和合成纤维虽然与人类的生活密切相关,但大多不能自然分解,其废弃物会造成白色污染。

20世纪90年代末刚刚实现工业化的聚乳酸(Poly Lactic Acid,PLA)是其中最有发展前景的一种,它是一种真正的新型绿色高分子材料,也是目前综合性能最出色的环保材料【1】1点击化学的提出一个可成药化合物应满足以下条件:含有不少于30个非氢原子,分子量不小于500 D,由c、N、O、P、s、cl和Br组成,在室温下稳定和对水、氧稳定等。

1996年cuid等”1通过计算机模拟计算得出具备此条件的化台物有1矿个;然而,到目前为止已知的满足此条件的化合物仅有1 06—107个,即只有很少的药物被开发出来。

从20世纪末开始,随着新药物需求的增长和高通量筛选方法的出现,使大量新型分子的台成成为化学合成的迫切任务.建立分子库、发展分子多样性成了重要的课题。

借助现代技术的力量,手性技术、高通量筛选等新技术正在快速提高化学合成药物的质量和开发速度。

1990年代的新兴技术——缝合琵学…是这努越粒一矮重要技术,毽在结梅类型多样性上还有稂夫的局限性,艇它比传统合成化学更依赖于单体官能团间的反应。

点击化学的提出,则顺应了化学合成对分子多样性的要求。

2 点击化学的反应特征点击化学实质是指选用易得原料,通过可靠、高效而又具选择性的化学合成来实现碳杂原子连接(c—x—c),低成本、快速合成大量新化合物的一套可靠的合成方法。

药物合成设计——逆合成法

药物合成设计——逆合成法
(1)逆向切断——切断化学键的方法把靶分子骨架拆分为两个或两个以 (dis)
CN
上的合成元,以此来简化目标分子的一种结构变换方法
OCH3 OCH3
CN
dis
dis
+
CH2 N CH3O
CH3O
O + HCH + HN
(2)逆向连接——把目标分子中两个适当的碳原子连接起来,使之形成 新
(con)
HOOC COOH
成路线的起始原料。

。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。。 。
。。
TM

合成树的树根即为目标分子(TM);每一条枝干的末梢即为每一条逆合
3 逆合成分析中的结构变换技巧
7.逆合成元(ertron)
在对目标分子进行逆合成转化时,要求目标分子中存在某些必要的 结构单元 . 只有这种结构单元存在时才能进行有效的逆合成转化,逆合
成元是逆合成分析中进行某一结构变换所必要的结构单元。
+ 逆合成元
CO2Et CO2Et FGA
D-A反应
合成元
dis +
D-A反应
CO2Et CO2Et 逆合成元
Ph Ph N H FGA Ph O N H dis Cl Ph FGI Ph O Cl Ph FGI
逆合成分析:

+H N 2
TM8
Ph HON FGI O Ph
+
O
合成:
Cl
+
O Ph
AlCl3 O
Ph

有机合成:第六章 开环和关环

有机合成:第六章 开环和关环
反应也是立体专一的,原有取代基位置方向不变。
14
例如:
CH3
(1)
132 C
戊烷
CH3
H CH3 CH3
H
[加热反应,对旋成键(有机化学P479表19-1)]
15
6.4 开环反应 开环反应在有机合成中主要有以下两个方面的应用:
(1)在开环的产物中,被打破的键的每一端的原子上都 带有官能团。即通过开环反应合成双官能团分子; (2)在一个双环或多环分子中,破裂的两个环共用的键 可导致一个中环或大环分子的产生,而这个环难以用其它 方法制备。即通过开环反应合成中环或大环化合物。
反应特点:
(a)在单环化合物的合成中,闭环步骤常包括碳-杂 原子键的形成;
(b)如果系统中含有2个相邻的杂原子,则在闭环步骤 中很少涉及杂原子-杂原子键的形成;
(c)如果目标分子是双环的,并具有与苯环稠合的杂原 子,则原料几乎总是预先形成苯的衍生物。分有: (I)单环化合物的形成; (Ⅱ)苯并稠环化合物的形成。
位或对位二取代为主。
9
6.2.2 1,3-偶极环加成 1,3-偶极环加成也是一个[4π+2π]的过程,故与Diels-
Alder反应有关, 但4π电子不是二烯而是1,3-偶极,四个 电子分布在三个原子上,如重氮烷和叠氮化合物:
重氮烷: RHC N N
RHC N N
RHC N N
RHC N N
叠氮化合物: RN N N
第六章 开环和关环
关环和开环 涉及关环和开环的反应很多.
关环反应主要分三类 1. 分子内的变型:n个原子的链环化成n元环或n-1元环状化 合物,如Dieckmann反应(分子内Claisen酰基化反应); 2. 环加成反应:涉及两个不同分子间的反应,同时形成两 个键,如Diels-Alder反应; 3. 电环化反应:它是分子内反应,但其机理与环加成反应 有关。

有机化学第十六章杂环

有机化学第十六章杂环
取代基顺序
按照英文字母顺序排列取代基,并按照取代基的数目和位置进行编 号。
编号顺序
按照取代基的编号顺序进行编号,取代基的编号越小,优先级越高。
分类方法
1
根据杂环母核的环状结构分类:分为单环、双环 和多环杂环化合物。
2
根据杂环母核中杂原子的种类分类:分为含氧、 含氮、含硫和含磷等杂环化合物。
3
根据杂环母核中碳原子和杂原子的成键情况分类: 分为碳-碳键和碳-杂原子键杂环化合物。
杂环化合物的特点
01
02
03
稳定性
杂环化合物通常比相应的 碳环化合物更加稳定,因 为杂原子可以提供额外的 电子,增加环的稳定性。
芳香性
有些杂环化合物具有芳香 性,其特点是具有特殊的 电子分布和化学性质。
反应性
杂环化合物的反应性取决 于其结构和取代基的性质, 有些杂环化合物容易进行 亲电或亲核反应。
THANKS
感谢观看
随着科学技术的发展,杂环化合物在 未来的应用将更加广泛和深入。
同时,随着人们对环境保护和可持续 发展的重视,开发环境友好型的杂环 化合物合成方法和技术也将成为未来 的重要研究方向。
未来发展的方向包括开发新的杂环化 合物合成方法、研究杂环化合物的生 物活性与作用机制、探索杂环化合物 在其他领域的应用等。
杂环化合物的取代反应机理通常涉及亲核和亲电取代反应。
详细描述
杂环化合物的取代反应机理通常涉及亲核和亲电取代反应。在亲核取代反应中,亲核试剂进攻杂环上 的碳原子,形成负离子中间体;在亲电取代反应中,亲电试剂进攻杂环上的碳原子,形成正离子中间 体。这些中间体可以进一步发生重排或水解,最终形成取代产物。
05
在材料科学中的应用
杂环化合物在材料科学中也有广泛的应用,如高分子材料、功能材料和复合材料等。

09第四章成环反应

09第四章成环反应

O
O H3+O
NaOC2H5 CH3 CH3 O COOC2H5
+
Cl
+
Cl
过氧酸起亲电试剂的作用。
化学与材料科学学院
CH3 CH3
COOC2H5 C=CH H2O2 C2H5O CH3 CH3 O COOC2H5
CH3 CH3
C=O
CH3 C2H5O CH3
C=O OC2H5 O
CH3 CH3 Cl
O OC2H5 O
+
ClCH2COOC2H5 Cl
+
C=C
化学与材料科学学院
O H OH OH OH O
O H R R
O
R
R
化学与材料科学学院
天然突橛酮酸化条件下成环:
O H O
CH3O
CH3O
CH3O H CH3O O O
+
CH3O
Cl CH3O O
化学与材料科学学院
6、1,3-偶极环加成 1,3-偶极环加成是[4π+2π]的过程,故与Diels-Alder反 应有关,但4π电子不是二烯而是1,3-偶极:四个电子分 布在三个原子上,如重氮烷和叠氮化合物:
化学与材料科学学院
杂原子也可以代替二烯或亲二烯体中的碳原子,使分 子参与Diels-Alder反应,例如:
化学与材料科学学院
2、电环化反应 Diels-Alder反应和1,3-偶极环加成反应均涉及6个π 电子经过一个环状过渡态而再分配。如果这6个π电子包 含在同一个分子内,类似的再分配便可发生在分子内, 这种分子内的周环过程就称:电环化反应。 例如:反应也是立体专一的,原有取代基位置方向不变
第四章成环反应

医学有机化学--第十一章 杂环化合物

医学有机化学--第十一章 杂环化合物

O N N N H
鸟嘌呤(G)(2-氨基-6-羟基嘌呤)
2、尿酸
O HN O N H N H NH O HO N N H N OH N OH
尿酸
2,6,8-三羟基嘌呤
尿酸难溶于水。正常人血浆中含尿酸 2~6mg%。每天由尿中排出0.5~1g。
第十四章
要点
1、杂环化合物的命名结构式的写法
2、五元杂环和六元杂环的化学性质
4-甲 基 嘧 啶
2-羟 基 噻 唑
2-氨 基 咪 唑
5 6 7 8
4 3 N 1 2
CH3
1N
6
NH2
5 3 9 4 7
பைடு நூலகம்
N N H
N
3-甲基异喹啉
6-氨基嘌呤
2、当侧链为羧基、磺酸基、醛基等时:一般把杂环作取代基。
C OOH
C HO O
N
2-呋喃甲醛(糠醛)
3-吡啶甲酸
第二节 五元杂环化合物
一、吡咯、呋喃和噻吩的结构
NO2 N H
O
C H3
N
2-甲基呋喃
α-甲基呋喃
4-丙基吡啶
γ-丙基吡啶
4 3
3-硝基吡咯
β -硝基吡咯
5 6 7 8
C H3
2
3-甲基异喹啉
N
1
②含多个杂原子时:按 O,S,NH,N 的顺序使杂原子的 编号最小。有固定编号的例外。
CH3 4 5 6 N 1 N 3 2
4 5 S 1 N 3 2 OH 4 5 N1 H N3 2 NH2
4.8
8.8
N HC l 或
9.4
+
13.6
N HC l
吡啶盐酸盐

《重排反应》PPT课件

《重排反应》PPT课件

P C H3OC 6H5 Ph
H 2S O 4
P C H3OC 6H5 C C Ph
OH OH
P C H3OC 6H5
P C H3OC 6H5 C C Ph Ph O
72%
+ Ph
P C H3OC 6H5 C C Ph
28%
O整理课件C 6 H 5 O C H 3 P
9
Ph Ph C
CH3 C CH3
第四章 重排反应
定义:受试剂或介质的影响,同一有机分子内的一个基团 或原子从一个原子迁移到另一个原子上,使分子构架发生 改变而形成一个新的分子的反应称为重排反应。
重排反应类型(按终点原子电荷分) 缺电子重排 富电子重排 自由基重排
• 从碳原子到碳原子的重排 • 从碳原子到杂原子的重排 • 从杂原子到碳原子的重排 • -键迁移重排
关注1,2重排 烯丙基结构 构型保留
R
碱B R
机理
YC H
BH
YC
R YC
整理课件
51
一、Stevens重排
季铵盐分子中连于氮原子的碳原子上具有吸电子的 基团取代时,在强碱性条件下,可重排生成叔胺的 反应称为Stevens重排反应。
RC H C O H2O RC H2C O O H
COCl
1. C H 2 N 2 2. P h C O O A g /E tO H /T E A
C H2C O O C 2H5
84~92%
整理课件
28
Arndt-Eistert同系列羧酸的合成反应
Arndt-Eistert合成是将一个酸变成它的高一级同系 物或转变成同系列酸的衍生物,(如酯或酰胺)的反 应。该反应可应用于脂肪族酸和芳香族酸的制备。
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R
R O
+
O R'
(6.4)
+
O R'
(6.5)
合成子-O-R’的合成等价物却不必须要带负电荷, 醇(或水)有足够的亲核性与亲电试剂发生反应。
亲核的碳和亲电的氧
• 亲核的碳和亲电的氧之间的那些成键反应 并不常见,从合成观点来看,这类反应中 最有用的是氧化过程,
– 如从烯烃形成环氧烷和拜尔-维利格反应。
Summary-1
Summary-2
Summary-3
Summary-4
Background
• 碳-碳键的形成是构建分子骨架的必要手段。
• 许多药物中含有N、O、 S、等非碳杂原子,药物 多为杂环化合物,含有杂原子的分子骨架, • What about C-X bond? • • 碳-杂原子键形成一般要点是什么呢?
6.1 碳-卤键
• • • • • 卤原子不是骨架一部分,而是取代基。 形成碳-卤键主要方法是官能团化或转换。 Why? 答案——From Mechanism。 碳-卤键的切断方式有哪些呢?
– 用一般形式表述!
亲电碳原子与卤离子的反应
• 常见:亲电碳与亲核卤素物种之间反应。
亲核碳原子与亲电卤素的反应
• 类似地,经过自由基反应形成C-O键,相对 来说其合成价值是有限的。
Example
• 吡格列酮 (Pioglitazone)中间体的合成
NO2 N OH + F NaH DMF, THF, -10-30℃ N O NO2
亲核的碳和亲电的氧反应
Example
• 罗格列酮 (Rosiglitazone)中间体的合成
CHO N N OH + F
Base N N
O CHO
亲核的碳和亲电的氧反应
碳-硫键的形成
• 关于碳-硫键的形成,由于硫原子常常会出 现不同氧化态,导致情况复杂。 • 形成 S (或 S H ) 官能团几乎总是需要亲 电的碳原子和亲核的硫原子。 • 然而硫的氧化物则是亲电的。 O S X • 因此,形成 O 或 官能团很可能涉 及亲核的碳原子和亲电的硫原子。
Example:硫醚的构建
• 选择性 β1-肾上腺素受体拮抗剂盐酸阿罗洛尔 (Arotinolol hydrochloride) 中间体的合成, • 日本住友制药株式会社,日本上市(1985). • 治疗轻至中度原发性高血压和心绞痛等。
•形成硫醚官能团几乎总需要亲电的碳原子和亲核的硫原子!
Example: 磺酸和砜类化合物的构建
• 非常容易忽略亲核的碳原子与亲电的卤素物种之 间的反应:
后一类合成反应与前一类型的合成反应一样多。 卤离子是相当弱的亲核试剂,因而反应需要强的 亲电物种,正的卤素物种是高效力的亲电试剂。
R-X键还有第三种可能的切断
R X
• Noting Point:
– 自由基反应构成形成碳-卤键的另一种重要方法。
第六章 碳-杂原子键形成
Chapter 6 Formation of carbonheteroatom bonds: the principles and application
第六章 碳-杂原子键形成:原理
• 6.1 碳-卤键
• 6.2 碳-氧、碳-硫和碳-硒键 • 6.3 碳-氮和碳-磷键 • • 6.4 碳-硅键
Example: 碳-硒键的构建
• Ebselen类似物的合成: • 亲的电碳和亲核的硒试剂的反应
碳-硒键的构建
• • • • 也有涉及亲核的碳和亲电的硒试剂的反应。 Example: HIV-1 NNRTIs:
Some Organoselenium Drugs
名称 含硒磺胺噻唑 硒代胱氨酸 苯基硒脲 硒脲 Z-硒代巴比妥酸 苯基丁氮酮硒衍生物 6,11-二氢二本[b、e]硒庚英 作用 抗肺炎双球菌细菌 抗流感病毒 抗小芽胞发癣菌,普通青霉菌等真菌 抗钩端螺旋体(寄生虫) 作用于中枢神经系统 止痛和局部麻醉、抗风湿,解热镇痛 震惊作用,具利血平活性
与硫醚类化合物相反,常常涉及亲核的碳和硒键常涉及亲电碳和亲核的硒反应。 • Example:硒代农药,除草活性。
Example: 碳-硒键的构建
• 抗炎药和抗氧剂: 依布硒林 (Ebselen) , 日本Ⅲ期临床试验, • 具有阻断一氧化氮合成酶(NOS) 和诱导免疫因子,如干扰素、 肿瘤坏死因子、白介素-2和巨噬细胞菌落刺激因子。 • Ebselen中间体的合成:亲电的碳和亲核的硒试剂的反应
切断
自由基
R
+
X
6.2 碳-氧,碳-硫和碳-硒键
• 与卤素不同,在不带电荷的分子中,氧原 子和硫原子都能与碳形成两个共价键,因 此,能够进入有机化合物的骨架之中,其 贡献同样类似于连在骨架上的官能团。
碳-氧键的形成
• 在形成碳-氧键时,很多反应是亲电的碳与亲核的 氧之间的反应:
R O R'
R O R' O
O S O
Example:硫醚的构建
• 质子泵抑制剂: 埃索美拉唑钠 (Esomeprazole Sodium) 中间体的合成。 • 瑞典Astra Zeneca 公司: Nexium ® (耐信 ®) 、美 国FDA批准上市(1999). • 治疗胃溃疡、十二指肠溃疡、消化性食管炎及胃炎。
•形成硫醚官能团几乎总需要亲电的碳原子和亲核的硫原子!
当代有机药物合成
孟歌 西安交通大学药学院 2013,秋季
Chapter 5 Formation of C-C bonds The use of stabilized carbanions and related nucleophiles
• 5.1 Carbanions stabilized by two –M groups • 5.2 Carbanions stabilized by one -M groups • 5.3 Carbanions stabilized by neighbouring phosphorus or sulfur • 5.4 Nucleophic acylation • 5.5 Alkene, arene and heteroarene nucleophiles • 5.6 Review and • 5.7 Worked examples
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