有机合成新策略

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有机化学基础知识有机合成的策略和方法

有机化学基础知识有机合成的策略和方法

有机化学基础知识有机合成的策略和方法有机合成是有机化学的核心和基础,它为我们合成新的有机分子提供了一系列的策略和方法。

相比于天然产物的提取,有机合成能够通过人工的方法来构建分子的结构,具有更大的灵活性和创造性。

本文将介绍有机合成的一些常用策略和方法,以及它们在合成过程中的应用。

一、选择合适的反应类型在有机合成中,选择合适的反应类型是至关重要的。

常见的有机反应类型包括酯化反应、还原反应、加成反应等。

酯化反应是通过酸催化或酶催化,将醇和酸酐或酸进行反应,生成酯。

还原反应是将有机化合物中的氧或氮原子还原成更低的化合态,常用的还原剂有金属氢化物、铝铵和亚磷酸酯等。

加成反应是特定的化学反应,需要两个或更多的反应物以及特殊的催化剂,通过在分子中建立新的化学键和断裂旧的键。

二、合适的官能团转移在有机合成中,考虑官能团的转移是一个重要的步骤。

官能团转移是指改变有机化合物中官能团的位置,可以通过各种化学反应实现。

例如,脱水反应常用于醇和酸酐之间官能团转移的反应,通过去除一个或多个水分子,实现醇和酸酐之间的酯化反应。

三、合适的保护基和解保护在有机合成中,有时需要对某些官能团进行保护,以防止其参与不需要的反应。

一旦需要使用被保护的官能团时,可以通过解保护将其恢复至活性状态。

常用的保护基有酯保护基、醚保护基、脱羧保护基等。

保护基的选择应考虑到反应条件和生成物的稳定性。

四、选择适当的催化剂在合成过程中,催化剂常常起到重要的作用,可以加速反应速率、提高产率和选择性。

根据催化剂的类型可以分为酶催化、金属催化和非金属催化等。

酶催化是利用酶作为催化剂来促进化学反应,酶具有高效、高选择性和环境友好等优势。

金属催化是利用溶液中的金属离子或金属催化剂来提高反应速率和选择性。

非金属催化是指使用非金属元素或非金属化合物来催化反应,如有机催化等。

五、使用合适的溶剂和反应条件在有机合成中,选择合适的溶剂和反应条件是确保反应进行顺利的重要因素。

有机合成中的合成策略和方法

有机合成中的合成策略和方法

有机合成中的合成策略和方法有机合成是有机化学领域中的重要研究方向,旨在通过化学反应将简单的有机分子转化为复杂的有机物。

在有机合成中,采用合适的合成策略和方法是关键,能够有效地提高合成的效率和产率。

本文将介绍几种常见的有机合成策略和方法,包括递增法、递减法、退火法、催化法等。

1. 递增法递增法是一种常见的有机合成策略,它通过将较简单的有机分子逐渐引入反应体系,并进行连续的化学反应,逐步构建目标分子的结构。

递增法在有机合成中应用广泛,能够实现复杂有机物的高效合成。

例如,合成一种新型杂环化合物的目标有机物A,可以从简单的起始材料B开始,通过一系列反应逐渐引入C、D等中间体,最终得到目标有机物A。

这一过程中,每一步反应都应基于充分的反应条件和选择合适的试剂,以确保产物的质量和产率。

2. 递减法递减法是与递增法相反的一种有机合成策略,它通过将复杂的有机分子逐渐去除其中的功能基团或键,最终得到目标化合物。

递减法常用于目标分子结构中特定官能团的构建。

例如,合成一种具有特定官能团的有机物A,可以从一个复杂的有机分子B开始,通过一系列反应逐渐去除其中的其他官能团,最终得到目标有机物A。

在递减法中,需要选择合适的试剂和反应条件,确保每一步反应的选择性和效率。

3. 退火法退火法是一种常见的有机合成方法,它通过加热有机分子使其发生结构变化,常用于构建环状化合物或调整立体结构等。

例如,合成一种含环有机物A的目标化合物,可以选择一个具有适当官能团的有机分子B作为起始材料,通过退火反应将B分子内部的特定官能团进行环化重排,最终得到目标化合物A。

退火法在有机合成中常用于构建芳香环、杂环等结构。

4. 催化法催化法是一种常用的有机合成方法,它利用催化剂促使反应发生,从而提高反应效率和产率。

催化法广泛应用于多种有机合成反应中,如氢化、酰化、羰基化反应等。

例如,合成一种特定有机物A,可以选择一个合适的催化剂C,将起始材料B与适当的反应物进行反应,在催化剂的作用下,促使反应发生,并得到目标有机物A。

有机合成的实验技巧与策略

有机合成的实验技巧与策略

有机合成的实验技巧与策略有机合成是化学领域的一项重要研究内容,通过有机合成可以制备各种有机化合物,为药物研发、材料科学等领域提供了基础支持。

在进行有机合成实验时,掌握一些实验技巧与策略可以提高实验效率,确保实验结果的准确性。

本文将介绍一些有机合成实验的技巧与策略。

1. 反应物的优选与合理设计在有机合成实验中,选择合适的反应物是确保反应成功的关键。

首先,需要考虑反应物的化学性质,如它们的稳定性、活性以及官能团的亲核性和亲电性等。

其次,还要考虑反应物的可获得性和成本因素。

通过综合考虑这些因素,可以选择最适合的反应物进行合成实验。

同时,合理设计反应路径也是重要的。

在设计反应路径时,应根据反应产物的结构和性质,选择适当的反应条件和途径,以提高反应的选择性和收率。

可以采用不同官能团的官能化反应、还原反应、氧化反应、缩合反应等,以满足目标产物的要求。

2. 试剂的正确选用与操作在有机合成实验中,选择合适的试剂和溶剂也是至关重要的。

合适的试剂和溶剂能够提供合适的反应条件,促使反应顺利进行。

选择试剂时要考虑其反应性、纯度以及可获得性等因素。

同时,试剂的储存和操作也需要符合安全规范,确保实验人员的人身安全。

在使用试剂时,需要严格根据实验操作步骤进行,在试剂的加入、搅拌、升温等过程中,需注意控制反应条件,避免反应条件过于激烈导致副反应或不可逆反应的发生。

此外,要注意试剂的浓度和用量的准确控制,以确保实验结果的可重复性。

3. 实验条件的优化与控制在有机合成实验中,合理优化和控制实验条件十分重要。

反应温度、反应时间、催化剂的选择和添加量等因素都会对反应结果产生影响。

调整反应条件能够提高反应的产率和选择性,减少副反应的发生。

为了优化反应条件,可以通过实验设计和对比实验等方法进行。

根据反应物的性质和反应类型,可以适当调整反应温度、反应时间,引入溶剂、催化剂等辅助条件,以实现理想的反应结果。

4. 反应过程的监控与分析在有机合成实验中,反应过程的监控与分析能够帮助实验人员了解反应的进行情况,及时调整实验条件。

有机合成中的新策略与方法

有机合成中的新策略与方法

有机合成中的新策略与方法近年来, 有机合成领域不断涌现出新的策略与方法, 为有机化学家们提供了更多的选择和可能性。

这些新进展使得有机合成更高效、更绿色、更可持续, 有助于解决传统有机合成中的瓶颈问题。

以下将介绍几种新的有机合成策略与方法。

一、金属催化有机合成金属催化有机合成是一种利用金属催化剂促进有机反应的方法。

金属催化反应可以在较温和的条件下进行, 同时具有高效和选择性的优点。

例如, 钯催化的交叉偶联反应(Pd-catalyzed Cross-Coupling Reaction)在有机合成中得到了广泛应用。

这种反应可以将碳-碳键或碳-氮键形成新的键, 极大地拓展了有机合成的范围。

二、可再生原料的利用随着可再生能源的重要性日益凸显, 有机化学家们开始探索将可再生原料应用于有机合成中的新方法。

例如, 生物质转化为化学品的合成过程中, 基于碳-氧键活化的一系列反应被广泛研究。

这些反应可以将生物质转化为高附加值的有机化合物, 同时减少对传统石油资源的依赖。

三、光化学与电化学的应用光化学与电化学在有机合成中的应用正在成为新的研究热点。

光化学和电化学反应可以实现非常温和的条件下的反应控制, 同时还能节省能源。

例如, 光催化还原和光催化氧化反应能够在光照条件下完成, 避免了传统有机合成中需高温、高压条件下的不足。

四、多组件反应多组件反应(Multicomponent Reactions, MCRs)是一种将多个反应物一次性加入反应体系中, 经过多步反应形成目标产物的方法。

MCRs具有高效和多样性的特点, 在有机合成中具有重要应用价值。

例如, Ugi反应和Povarov反应等多组件反应已被广泛研究和应用。

总结有机合成中的新策略与方法为有机化学家们提供了更广阔的发展空间。

金属催化、可再生原料的利用、光化学与电化学的应用以及多组件反应等新策略与方法, 为有机合成的高效、绿色和可持续发展提供了坚实的基础。

随着科学技术的不断进步和创新, 我们相信将会有更多的新策略和方法出现在有机合成的研究领域, 为有机化学发展贡献更多的力量。

综述有机合成中的新策略与方法

综述有机合成中的新策略与方法

综述有机合成中的新策略与方法有机合成是有机化学领域的核心内容之一,它是指通过化学反应将简单的有机化合物转化为复杂的有机分子的过程。

随着科学技术的不断发展,有机合成领域也不断涌现出新的策略和方法,为有机化学家们提供了更多的选择和可能性。

本文将综述有机合成中的一些新策略与方法,探讨它们在有机合成中的应用和意义。

一、催化剂的应用催化剂在有机合成中起着至关重要的作用,它能够加速反应速率、提高产率和选择性。

近年来,一些新型催化剂的开发为有机合成领域注入了新的活力。

例如,金属有机催化剂在碳-碳键形成反应中展现出了巨大的潜力。

铜催化的C-C偶联反应、铂催化的氢化反应以及钯催化的交叉偶联反应等都成为了有机合成中的重要方法。

二、可持续发展的有机合成在现代社会中,可持续发展已经成为了一个重要的关键词。

有机合成领域也在积极探索可持续发展的方法。

例如,绿色化学合成策略的提出,强调在有机合成中尽量减少或避免对环境的污染。

通过使用可再生资源、开发高效的催化剂、减少废物产生等手段,有机合成可以更加环保和可持续。

三、基于计算的有机合成随着计算机技术的飞速发展,计算化学在有机合成中的应用也越来越广泛。

通过计算化学方法,可以预测反应的活性、选择性和产率等参数,从而指导实验设计和优化。

这种基于计算的有机合成方法不仅提高了合成效率,还减少了试错成本,为有机合成研究提供了新的思路和方法。

四、多组分反应的应用多组分反应是指在同一反应体系中同时参与多个反应物的反应。

这种反应方式不仅可以高效地构建多个化学键,还可以通过一步反应合成多个目标产物。

多组分反应在药物合成和天然产物合成中得到了广泛应用。

例如,Ugi反应、Passerini反应和Petasis反应等都是重要的多组分反应方法。

五、手性合成的新方法手性合成是有机合成中的重要内容之一,它是指合成手性化合物的过程。

手性化合物在药物合成、材料科学等领域具有重要的应用价值。

近年来,一些新的手性合成方法被提出,例如不对称催化反应、手性配体的设计和合成等。

有机合成新策略

有机合成新策略

有机合成新策略经典有机合成已经发展到了相对比较成熟的阶段。

进入21世纪以来,社会的可持续发展及其所涉及的生态、环境、资源、经济等方面的问题愈来愈成为国际社会关注的焦点,并被提到发展战略的高度。

这对科学技术发展必然提出新的要求,也对合成化学提出了新的挑战。

现代有机合成对化学家的要求不再只是拿到目标分子,还需要更加注重反应的效率。

随着一个个分子被征服,合成化学家的目标就是用最简便易操作的步骤实现复杂产物的高效合成,如何从简单易得的原料高效地构建结构复杂的分子是当前有机化学研究中的一个新方向。

有机化学单元反应是有机合成的基础。

通过在单元反应中实现一些新的成键方式可以高效定向合成特定的目标分子,研究新的成键方式和新的合成策略成为近年来有机合成的热点。

通过近年来的不懈努力,我国化学工作者在实现高效有机合成研究方面取得了一系列创新性的成绩。

具体成果主要体现在以下两个方面:1)通过发现新的催化体系实现新的化学键的高效定向生成;2)通过多组分串联反应策略实现多官能团化合物的高效构建。

1通过发现新的催化体系实现新的化学键的高效定向生成传统的二组分单元反应长期以来得到了广泛深入的研究,目前在这一领域的研究集中在如何将已知的反应做得更加绿色和高效,比如通过发现新的催化剂提高反应的选择性。

1近年来催化剂的设计和应用呈现新的趋势,就是将新的催化体系用于新反应的发现,生成按照传统方法难以形成的新的化学键,从而达到目标化合物的高效合成。

通过研究一些新的催化体系,包括设计新的配体、新的多功能催化剂、新的有机小分子催化剂等,可以实现新的化学键的高效定向生成。

冯小明组基于双功能和双活化的策略,设计了一系列新型高效的手性氮氧配体。

2该氮-氧配体具有较强的偶极,能与多种金属配位形成金属络合物催化剂,其中发现钪络合物可以成功地应用于重氮化合物与醛的新型的不对称Roskamp反应。

3林国强组系统研究了手性二烯配体的特殊性能,首次发现了钯催化的不对称Suzuki交叉偶联反应。

有机合成新反应和新策略的发展

有机合成新反应和新策略的发展

有机合成新反应和新策略的发展近年来,有机合成化学领域一直在不断发展,新反应和新策略的研究也层出不穷。

这些创新性的成果不仅为有机化学家们提供了更丰富的工具箱,也为许多领域的应用提供了支持。

下面将简单介绍一些近年来有机合成领域的新反应和新策略。

1. 金属有机催化反应金属有机催化反应是有机合成领域的一大亮点。

诸如Suzuki偶联反应、Kumada偶联反应等金属有机催化反应已经成为有机合成中不可或缺的工具。

近年来,这一领域的研究也在不断深入。

例如,在官能团有选择的C-活化反应中,Rh(III)-催化活化丙酮酸酯使其进行活化C-H键反应,生成各种功能化化合物。

这一策略可以从分子水平上调控反应,耦合基于合成路线的设计和化学氢键理论,以高选择性构建化合物。

因此,这些新的金属有机催化反应为有机合成领域提供了重要的新契机。

2. 微反应技术的发展传统的有机合成实验大多采用烧瓶或密封管,操作量相对较大,反应速率不易控制,还容易造成化合物的损失。

近年来,在微反应技术的带动下,有机合成实验已从“大型运动”转型为“微型化”。

微反应技术的特点在于,反应的容器体积较小,反应体系更加稳定,反应速度和产物选择性更容易控制。

微反应技术的出现,既提高了实验室合成的效率和准确性,也为实现医药领域和其他应用领域的纯化和大规模合成提供了技术保障。

因此,微反应技术的发展在有机化学领域有着广泛的应用前景。

3. 应用绿色化学的新策略绿色化学是一种对环境友好的合成化学,以可再生原料和催化剂为基础,采用高效和环保的合成方法。

绿色化学的应用已经成为有机合成领域中重要的趋势之一。

例如,通过光催化O-H键插入,可以将自由的醇转化为耦合物,无需使用媒介或卤化物。

这一策略既具有高效性和可控性,又使合成过程更加环保,因此具有广泛的使用前景。

因此,应用绿色化学的新策略为有机合成领域的可持续发展提供了新的思路。

综上所述,有机合成新反应和新策略的发展不仅拓展了有机化学的范围,也为许多应用领域提供了可靠的支持。

有机合成的策略与方法

有机合成的策略与方法

有机合成的策略与方法有机合成是一门关于合成有机化合物的科学,是化学领域中的重要分支之一。

通过有机合成,人们可以创造出各种有机化合物,用于药物、农药、材料科学等领域。

本文将探讨有机合成的一些策略与方法。

1. 保护基策略保护基是在有机合成中起到保护反应中某些官能团的作用,以防止其被无关官能团或试剂影响。

常用的保护基有酯、羟甲基、丙酮等。

通过选择合适的保护基,可以在有机合成中实现对特定官能团的保护,保证反应的顺利进行。

2. 活化与取代策略活化与取代是有机合成中常用的策略之一。

通过活化原料化合物,使其能够更容易地发生替代反应,从而构建所需的目标分子。

常见的活化方法包括酸催化、碱催化、金属催化等。

活化与取代策略可以在有机合成中实现对特定官能团的选择性修饰,提高反应的效率和产率。

3. 等价替代策略等价替代是有机合成中常用的一种策略,通过将原料化合物中的一个官能团转化为另一个官能团,从而实现目标分子的构建。

等价替代策略可以减少中间步骤,提高反应的效率。

例如,通过将醛转化为酮或酯,可以实现简化合成路线,提高产率。

4. 环化策略环化策略是有机合成中常用的一种方法,通过将直链化合物转化为环状化合物,从而构建特定的结构。

环化策略可以通过环化反应或环形培育等方法实现。

例如,通过向烯烃中引入醇或胺基团,可以实现环化反应,构建环状化合物。

5. 还原与氧化策略还原与氧化是有机合成中常用的策略之一。

通过还原反应,可以将有机化合物中的氧化易位,从而实现目标分子的构建。

而通过氧化反应,可以将有机化合物中的还原易位,实现目标分子的构建。

还原与氧化策略可以在有机合成中实现对官能团的改变,构建多样化的目标分子。

有机合成的策略与方法多种多样,上述只是其中的一部分。

随着化学科学的不断发展,人们不断创造出新的合成策略和方法,用于解决有机合成中的难题。

通过灵活运用这些策略与方法,有机合成的效率和产率将不断提高,为科学研究和工业生产提供更多的有机化合物。

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有机合成新策略经典有机合成已经发展到了相对比较成熟的阶段。

进入21世纪以来,社会的可持续发展及其所涉及的生态、环境、资源、经济等方面的问题愈来愈成为国际社会关注的焦点,并被提到发展战略的高度。

这对科学技术发展必然提出新的要求,也对合成化学提出了新的挑战。

现代有机合成对化学家的要求不再只是拿到目标分子,还需要更加注重反应的效率。

随着一个个分子被征服,合成化学家的目标就是用最简便易操作的步骤实现复杂产物的高效合成,如何从简单易得的原料高效地构建结构复杂的分子是当前有机化学研究中的一个新方向。

有机化学单元反应是有机合成的基础。

通过在单元反应中实现一些新的成键方式可以高效定向合成特定的目标分子,研究新的成键方式和新的合成策略成为近年来有机合成的热点。

通过近年来的不懈努力,我国化学工作者在实现高效有机合成研究方面取得了一系列创新性的成绩。

具体成果主要体现在以下两个方面:1)通过发现新的催化体系实现新的化学键的高效定向生成;2)通过多组分串联反应策略实现多官能团化合物的高效构建。

1通过发现新的催化体系实现新的化学键的高效定向生成传统的二组分单元反应长期以来得到了广泛深入的研究,目前在这一领域的研究集中在如何将已知的反应做得更加绿色和高效,比如通过发现新的催化剂提高反应的选择性。

1近年来催化剂的设计和应用呈现新的趋势,就是将新的催化体系用于新反应的发现,生成按照传统方法难以形成的新的化学键,从而达到目标化合物的高效合成。

通过研究一些新的催化体系,包括设计新的配体、新的多功能催化剂、新的有机小分子催化剂等,可以实现新的化学键的高效定向生成。

冯小明组基于双功能和双活化的策略,设计了一系列新型高效的手性氮氧配体。

2该氮-氧配体具有较强的偶极,能与多种金属配位形成金属络合物催化剂,其中发现钪络合物可以成功地应用于重氮化合物与醛的新型的不对称Roskamp反应。

3林国强组系统研究了手性二烯配体的特殊性能,首次发现了钯催化的不对称Suzuki交叉偶联反应。

4游书力组采用四氢喹啉骨架配体和[Ir(cod)Cl]2形成的的催化剂不仅可以实现3-位取代的吲哚的分子内不对称烯丙基、去芳构化反应,5还可实现苯酚类化合物的烯丙基、去芳构化。

6 廖健从单一硫手性源出发的新型手性亚砜-烯配体实现了芳硼酸对α,β-不饱和酮/酯类化合物1,4-加成反应中产物的立体构型反转。

7 8-羟基喹啉-N-氧化合物这一新的配体不仅可以促进C-N 键的形成8而且还能催化芳基卤代物的羟基化反应,形成酚及其相应的酚醚。

9N-氨基喹啉-2-甲酸新配体通过新的自由基历程可实现芳基卤代物(溴代物或碘代物)与非活化芳环的交叉偶联反应。

10叶松组发展和设计的杂环卡宾催化剂发现了一系列新颖的反应:烯酮与N-酰基偶氮化合物的[4+2]环加成以及11协同催化包括含有多个催化官能团的单一催化剂以及兼容的多种催化剂的共催化体系。

通过协同催化可以降低目标反应途径的活化能,从而实现目标化合物的高效,高选择性合成。

吕小兵组通过设计基于Salen型金属配合物的含手性亲电试剂和亲核试剂的双功能催化剂,首次成功实现了在室温、低压的温和条件下用CO2、外消旋环氧烷烃为原料直接一步合成光学活性环状碳酸酯12、二聚碳酸酯13以及三聚碳酸酯14;施敏组采用Lewis碱-Brønsted 酸(LBBA)双官能团的手性膦酸催化剂实现了不对称催化的Morita-Baylis-Hillman反应;15冯小明组用含一级胺和二级胺的手性二胺催化剂实现了硝基烯对α,β-不饱和酮的不对称交叉共轭加成反应。

16通过多个催化剂的共催化策略也可以实现新的化学键的高效定向生成。

催化体系一般包括:金属-金属协同催化、金属-有机小分子协同催化以及有机小分子-有机小分子协同催化。

焦宁采用Cu/Fe共催化体系17高效地催化了共轭加成-环化-脱羧-水解这一串联反应的进行,促进了C-C、C-O键的形成,形成多取代γ-丁内酯化合物。

18朱强发现Cu/Fe共催化体系能促进分子内邻芳香氨基吡啶芳香环上邻位的C-H胺化反应的进行,这一方法为快速、高效合成吡啶[1,2-a]苯并咪唑类有机小分子化合物库提供了可能。

19金属催化剂具有底物范围广、活性高等特点。

而有机小分子具有结构简单、方便易得、易于修饰等特点。

金属催化剂和小分子催化组合的共催化策略在实现高效化学转化方面也得到应用。

20周永贵采用手性金属催化剂和亲电性的有机小分子共催化策略实现了含多个双键的芳香杂环这一具有挑战性的不对称氢化。

21进一步利用分子碘助活化生成高活性物种,实现了喹啉的不对称氢化,对映选择性高达96%。

22黄志真采用了金属催化剂Cu(OAc)2和有机胺小分子四氢吡咯共催化策略,实现了二级胺N-芳基甘氨酸酯与非修饰酮在过氧叔丁醇或DDQ存在下的C-H的直接脱氢交叉偶联。

任何催化剂的缺失都得不到预期产物。

23在钌卡宾催化末端吲哚烯和缺电子烯烃的烯烃交叉复分解/分子内Friedel-Crafts串联反应基础上,24游书力组加入了手性磷酸,实现了该串联反应的高对映选择性控制。

25龚流柱26和支志明27采用了π电子活化作用的金催化剂和手性磷酸共催化的策略,分别实现了分子内炔的胺化/转移氢化串联反应和分子间炔的胺化/转移氢化串联反应。

罗三中组采用手性磷酸和Lewis酸共催化策略,并通过改变Lewis酸中铟离子的抗衡离子便可实现对反应的1,2-加成和1,4-加成的选择性调控。

28肖文精将有机小分子-有机小分子协同催化策略应用于一个新的串联反应。

采用硫脲和N,N-二甲氨基吡啶共催化策略,促成了硝基烯和稳定硫叶立德的反应,高非对映选择性地合成了取代的噁唑啉酮。

292通过多组分串联反应策略实现多官能团化合物的高效构建与传统的二组分单元反应相比,多组分反应是三个或者三个以上分子同时参与反应,一步形成多个化学键,因此其内在高效的成键方式使其在多官能团化合物的高效构建中独具优势。

特别具有挑战性的一类多组分反应是基于对活性中间体捕捉的多组分反应。

通过二个组分形成活泼中间体,在没有其它组分存在下很容易导致传统二组分产物。

第三组分的存在改变了原有的反应途径,从而导致多组分产物生成。

这类多组分反应必须多个组分同时存在才能发生,因此提供了发现新的化学反应的机会,同时也为结构多样性的化合物的高效合成提供了新的途径。

多组分反应已经由基于偶然发现发展到可以通过理性设计加以发现。

王剑波发展了一系列重氮参与的基于二价钯卤代物活性中间体的多组分反应。

例如,一氧化碳CO优先发生二价钯卤代物的插羰反应形成的有机钯可与重氮反应生成活泼钯中间体,30第三组分端基炔对活泼钯中间体的成功捕捉高收率地生成三组分产物。

31王剑波组同时也发现了对一系列其它活泼钯中间体如钯卡宾捕捉的多组分反应。

32类似的反应策略还被应用于其他基于活泼中间体捕捉的新型多组分反应中,这些活泼中间体包括:铵基叶立德33、羟基叶立德34、茂锆与含硅二炔烃反应生成的有机金属活性中间体35、甲醛跟羰基化合物反应形成的活性亚甲基中间36、烯炔酮形成的呋喃类有机钯活性中间体37以及N-磺酰基烯酮亚胺活性中间体38等等,通过对这些活性中间体的捕捉,发现了多类可高效构建多官能团化合物的新颖的多组分反应。

多组分反应的一个挑战是反应的选择性控制,通过将协同催化策略应用于多组分反应中可以实现反应的多种选择性控制。

郑建鸿报道了铜/钯共催化的苯炔前体、乙烯基环氧乙烷和端炔的三组分偶联反应。

39共催化剂CuI的加入使得反应的化学选择性明显提高,以高收率得到了单一的反式烯烃。

当多组分反应生成的产物含有二个以上手性中心时,反应的非对映选择性和对映选择性控制非常重要。

龚流柱和胡文浩在亚胺对活泼羟基叶立德中间体捕捉的多组分反应中,应用金属催化剂/手性Brønsted酸共催化策略成功控制了反应的非对映选择性和对映选择性,高收率,高选择性地高效合成了含二个手性中心的β-氨基-α-羟基酸衍生物。

34c 如何从更多的简单底物通过一步反应合成复杂结构化合物是高效有机合成的一个挑战。

由于组分的增加会大大增加反应的复杂性,因此选择性调控就变得更加困难。

胡文浩组进一步应用协同催化策略实现了不对称催化的四组分反应。

在重氮、醇、芳胺、醛参与的四组分反应中,通过过渡金属催化重氮裂解生成活泼羟基叶立德中间体,手性质子酸催化生成的质子化亚胺盐对羟基叶立德的高选择性捕捉一步高选择性生成四组分产物。

40尽管串联反应和多组分反应一样都具有合成效率高、操作简单、资源利用率高的共同特点,但通常串联反应对底物的结构有一定限制,参与串联反应的底物一般来说其结构本身就较为复杂,往往需要事先合成。

将多组分反应与串联反应结合起来可以设计高效的多组分串联反应。

许鹏飞组研究的丙二酸酯、硝基烯、α,β-不饱和醛参与的三组分串联就是一个成功地例子。

41首先,双官能团的催化剂活化丙二酸酯和硝基烯形成一个Michael体,该中间体与α,β-不饱和醛在一个二级有机胺的催化下,经历亚胺离子催化循环途径,生成新的Michael 体在碱的作用下发生Adol反应,完成第三个串联,最后形成产物。

该研究小组另一个成功的例子就是以醛、硝基烯、亚胺为底物的三组分串联反应,该反应一步形成了三个新化学键、五个手性中心,高原子经济性、高对映选择性得到了具有潜在应用价值的哌啶衍生物。

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