有机合成第二章 有机合成设计逻辑推理
有机合成反应机理的机械推理方法
有机合成反应机理的机械推理方法有机合成反应机理的机械推理方法是有机化学中重要的研究方法之一。
机械推理方法是依据化学反应原理和反应物性质，通过一个个逻辑推理的步骤，推导出反应的机理和产物。
下面将以有机合成反应中的加成反应为例，介绍有机合成反应机理的机械推理方法。
机械推理方法的第一步是确定反应类型。
在有机合成反应中，常见的反应类型包括加成反应、消去反应、取代反应等。
加成反应是指两个或更多反应物中的原子或官能团相互结合，生成新的产物。
在加成反应中，机械推理方法可以通过分析反应物和产物的结构和性质，确定反应物中哪个官能团进行了加成反应，从而建立反应的机理。
第二步是确定反应物的定向和立体化学要求。
在加成反应中，反应物中官能团的位置和立体构型对反应的进行具有重要影响。
通过分析反应物的结构和性质，可以确定官能团的位置。
同时，还需要考虑反应过程中是否存在立体选择性，即产物中的立体构型是否受到限制。
这些信息对于确定反应机理和预测产物的生成具有很大的帮助。
第三步是确定反应物中的活化基团。
在加成反应中，通常会有一个或多个活化基团参与反应。
通过分析反应物的结构和性质，可以确定哪些原子或官能团具有明显的活性，成为反应的中心。
活化基团通常具有较强的亲电性或亲核性，因此可以推断出反应的亲电或亲核的特点。
第四步是通过分析反应物和产物之间的结构和性质的改变，建立反应的中间体和过渡态。
在有机合成反应中，中间体和过渡态是反应机理中的关键步骤。
通过分析反应物和产物之间的连接方式的变化，可以推断出反应的中间体和过渡态的结构。
同时，还可以通过比较反应物和产物之间的官能团变化，推测出反应的机理。
第五步是通过分析反应物和产物的结构和性质的改变，确认反应的产物。
在反应物和产物之间的结构和性质的变化中，可以确定产物中哪些原子或官能团发生了改变。
通过确认产物的结构和性质，可以进一步验证反应机理的正确性。
同时，还可以根据产物的结构和性质来预测其他可能的副产物。
有机合成第二章有机合成设计逻辑推理
有机合成第二章有机合成设计逻辑推理有机合成是化学领域的一个重要分支，通过设计反应路径和条件，合成目标有机化合物。
有机合成设计逻辑推理是指从已知的起始物质和目标产物出发，通过合理推理和思考，设计出最有效、可行的合成路线。
下面将从需求分析、反应评价、逻辑推理等几个方面探讨有机合成设计逻辑推理的要点。
首先，在进行有机合成设计逻辑推理之前，我们需要对需求进行分析。
具体而言，我们需要明确目标产物的结构特点、所需的官能团以及可能存在的杂质或副产物。
这样可以帮助我们在设计反应路径时有一个清晰的目标，确保所合成的目标产物符合要求。
其次，在进行有机合成设计逻辑推理时，我们需要对反应进行评价。
具体而言，我们需要评估反应的可行性、选择性和产率。
可行性指的是反应是否可以正常进行，不会产生副反应或其他问题；选择性指的是反应是否可以选择性地转化目标官能团，而不影响其他官能团；产率指的是反应所需的底物转化为目标产物的比例。
评价反应的可行性、选择性和产率可以帮助我们合理选择反应路径，确保所设计的路线能够高效地合成目标产物。
然后，在进行有机合成设计逻辑推理时，我们需要进行逻辑推理。
逻辑推理是指通过对已知的化学知识进行推理和思考，找出可能的反应途径和条件。
在推理过程中，我们可以使用一些常见的有机合成策略，如保护基策略、活化基策略、功能团转换策略等。
同时，我们还可以根据已有的实验数据和文献报道，借鉴已有的合成方法和路线。
最后，在进行有机合成设计逻辑推理时，我们需要进行反复实验和修正。
合成路线的设计往往是一个复杂的过程，需要不断尝试和调整。
在实验中，我们可以验证合成路线的可行性和有效性，并根据实验结果进行修正和优化。
通过反复实验和修正，最终可以找到最佳的合成路线。
综上所述，有机合成设计逻辑推理是一个复杂而精细的过程，需要对需求进行分析、评价反应、进行逻辑推理并进行反复实验和修正。
通过合理的推理和设计，可以高效地合成目标有机化合物，为有机合成领域的发展提供有力的支持。
有机合成课件Chapter 2 有机合成与路线设计的基础知识
O CHO
TMSCl, Ni2B
DMF-Diglyme rt, 95%
O CH2OH
O C H O
C O O M eN aB H 4, C eC l3 E tO H , H 2O
36
O H C H O
C O O M e
（iii） 双键顺反式的选择性控制 ❖ 通过炔烃的立体选择性还原。通常，顺式烯烃主要通过非均相催化氢化获得（Lindlar catalyst
OH
OH HOOC
H+ +
HOOC 1
HOOC
:
1
4、被选择的两方面完全相同
分子存在对称性，可以选用合适的反应条件和试剂量，或利用部分反应后的中间产物进一步反应 活性下降，达到单边反应效果。
O HO
1.0eqNaH
O 1.1eqBnBr
O
DMF OH-200C,90%HO
O
+
O
OBn BnO >10: 1
2.2
有机合成路线设计的基本方法
(4） 拆解（切断）（Disconnection） 切断是考虑逆合成方法时的主要思路之一。同一目标物可以有几种拆解的方法，就需要加以比较，确
定应采用何种合成方法。 主要是：①合适的拆开部位
②键极性的方向(涉及试剂的选用)
（4） 拆解（切断）（Disconnection） R’-M
wittig型反应38邻羟基参与反应模板反应ohoh3940选择性反应的底物1被选择的两方面有质的不同hoochoochohoocohnabhmemgi2002被选择的两方面能量上差别大还原亲核试剂nabh饱和的亲电试剂bhetohho季碳原子邻位立体位阻大3两方面差别很小ohoh不易做到满意的选择反应只能采取分离或改变合成路线来避免这种情况hoocohhoochooc4被选择的两方面完全相同分子存在对称性可以选用合适的反应条件和试剂量或利用部分反应后的中间产物进一步反应活性下降达到单边反应效果
有机合成及推断
有机合成与推断1、有机物F是一种香料，其合成路线如图所示：（1）A的名称为，试剂X的结构简式为，步骤Ⅵ的反应类型为。
（2）步骤Ⅰ的反应试剂和条件分别为、。
（3）步骤Ⅱ反应的化学方程式为。
（4）满足下列条件的E的同分异构体有种，其中核磁共振氢谱峰面积比为6︰2︰2︰1︰1的分子的结构简式为。
①苯环上只有两个取代基②能与FeCl3溶液发生显色反应③能发生水解反应和银镜反应（5）依据题中信息，完成以为原料制取的合成路线图。
合成路线图示例如下：2、将猫薄荷中分离出的荆芥内酯与等物质的量的氢气进行加成，得到的二氢荆芥内酯是一种有效的驱虫剂，可用于商业生产。
下图为二氢荆芥内酯的一种合成路线：已知A（C10H16O）的结构中有一个五元环，核磁共振氢谱显示其侧链上有四个不同环境的氢，且峰面积比为1：2：3：3。
（1）A的结构简式为，B含有的官能团的名称是。
（2）B与CH3OH发生的反应类型是，C与HBr发生的反应类型是。
（3）由D生成二氢荆芥内酯的化学方程式为。
（4）D在某催化剂作用下可发生反应生成一种高聚物，其结构简式为，若该高聚物平均相对分子质量约为20000，则其平均聚合度约为（填标号）。
a.54 b .108 c. 119 d.133（5）写出符合以下条件的荆芥内酯的同分异构体的结构简式，其分子中最多有个碳原子在同一平面上。
①结构中含有苯环②只有一个侧链③能发生酯化反应④不能发生消去反应3、乙基香兰素是最重要的合成香料之一，常作为婴幼儿奶粉的添加剂。
制备乙基香兰素的一种合成路线（部分反应条件略去）如下图所示：已知：①R—ONa + R’—Br —→R—O—R’+ NaBr②Ⅲ中生成的Cu2O经氧化后可以循环利用（1）A的核磁共振氢谱有3组峰。
A的结构简式为。
（2）Ⅰ中可能生成的一种烃是（填名称）；催化剂PEG可看作乙二醇脱水缩聚的产物，PEG的结构简式为。
若PEG的平均相对分子质量为17618，则其平均聚合度约为。
有机合成 第二章 有机合成设计逻辑推理
Richard Martin Willsttter . Willst 1915年Noble化学奖得主 1915年Noble化学奖得主(天然 化学奖得主( 产物中的第一个化学奖.) 产物中的第一个化学奖.)
Me2N 温热
+
NMe2
Br
Br
-
①NaOH
+NMe 2
② Cl-
Cl
-
130oC
Br
Br
1901年 1901年,完成的颠茄 托品酮, 酮(托品酮, Tropinone)合成, Tropinone)合成, 总收率为0.75%. 总收率为0.75%.
2.1.4 合成事例 A. Willsttter托品酮的合成 托品酮的合成
O ① NH2OH NH2
②
① MeI
② AgOH
Br2
EtOH/Na
Br Me2NH2 Br - HBr Me2N ① HBr
② Me2 NH2
①MeI NMe2
② AgOH
① Br2
② 喹啉
Me2N Na/EtOH Br2
O N R' Me HCl
O N R' R'
KCN, H2O
Me N Me N H
+
HCHO
+
HNMe2 HCl N H 97%
2.1.4 合成事例 C. 环辛四烯的合成
1911-1913年 1911-1913年 Willsttter合成方法 Willsttter合成方法 100Kg石榴皮提 100Kg石榴皮提 取假石榴碱作原料, 取假石榴碱作原料, 最终得3.4Kg环辛四 最终得3.4Kg环辛四 烯.
H2 C CH R'
高考化学专题复习 有机合成与推断
(2)根据数据确定官能团的数目
⑤某有机物与醋酸反应，相对分子质量增加42，则含有1个 —OH；增加84，则含 有2个—OH。即—OH转变为—OOCCH3。 ⑥由—CHO转变为—COOH，相对分子质量增加16；若增加32，则含2个—CHO。 ⑦当醇被氧化成醛或酮后，相对分子质量减小2，则含有1个—OH；若相对分子质 量减小4，则含有2个—OH。 (3)根据性质确定官能团的位置 ①若醇能氧化为醛或羧酸，则醇分子中应含有结构 “__—__C__H_2_O__H__”；若能氧化 成酮，则醇分子中应含有结构 “_—__C__H_O__H__—__”。
需要注意的是—NH2 具有碱性，不能先引入—NH2 后，再用浓硫酸将羟基脱水成醚，
防止—NH2 要与浓硫酸反应。
答案
【归纳总结】 1．“三招”突破有机推断与合成
(1)确定官能团的变化 有机合成题目一般会给出产物、反应物或某些中间产物的结构等，在解题过程中应 抓住这些信息，对比物质转化中官能团的种类变化、位置变化等，掌握其反应实质。 (2)掌握两条经典合成路线 ①一元合成路线：RCH===CH2―→一卤代烃―→一元醇―→一元醛―→一元羧酸 ―→酯。 ②二元合成路线：RCH===CH2―→二卤代烃―→二元醇―→二元醛―→二元羧酸 ―→酯(链酯、环酯、聚酯)(R代表烃基或H)。
HO—CH2—OH，
与 HO—CH2—OH 发生分子间脱水生成
。
(5)
在碱性条件下发生水解反应生成
被氧化为
,
，然后 与 H2O 作 用 下 生 成
新教材2020_2021学年高二化学下学期暑假训练2有机合成推断20210622466
2 有机合成推断暑假训练02有机合成推断例1．苯乙烯()是重要的有机化工原料，以下是合成苯乙烯的一种路线：回答下列问题：(1)以CH2=CH2为原料制备CH3CH2Cl的化学方程式为____________。
(2)写出反应的类型：反应①______反应②____________。
(3)写出反应的化学方程式：①反应③：_________________。
②由苯乙烯制备聚苯乙烯：___________________。
(4)芳香族化合物X是的同分异构体，且分子中有3种不同化学环境的氢原子，则X的结构简式为________________(任写一种)。
(5)写出由苯制备环己烯的路线：___________________________。
1．苯基环丁烯酮()是一种十分活泼的反应物，我国科学家用物质X与苯基环丁烯酮通过下列反应合成了具有生物活性的多官能团化合物Y。
下列说法正确的是（）A．Y分子式为C21H22O5B．以上三种物质都能与浓溴水反应C．等物质的量的X、Y分别与足量NaOH溶液反应，可消耗NaOH的物质的量相等D．Y分子中所有碳原子可能共面2．莽草酸a可用于合成药物达菲，其在一定条件下可转化为b、c。
下列说法正确的是（）A．莽草酸属于芳香化合物，易溶于水B．a→b的反应类型为取代反应C．1molc最多能消耗4molNaOHD．试剂X、Y分别为甲醇、H23．某物质的转化关系如图所示，下列有关说法正确的是（）A．化合物A的结构可能有3种B．由A生成E发生氧化反应C．F的结构简式可表示为D．化合物A中一定含有的官能团是醛基、羧基和碳碳双键4．有机化合物H可用来制备抗凝血药，可通过如图路线合成。
已知：①RCOOH (R 为烃基)②酚羟基一般不易直接与羧酸酯化请回答：(1)F 的名称为_______。
(2)C+F→G 的反应类型为_______；H 中含氧官能团的名称为_______。
(3)在A→B 的反应中，检验A 是否反应完全的试剂是_______。
有机合成与推断
有机合成和推断要完成有机合成和推断，必需要全面掌握各类有机物的结构、性质和彼此转化等知识；同时还要具有较高的思维能力、抽象归纳能力和知识迁移能力。
在进行有机合成设计进程中及推断题目中的未知物结构简式，应该结合给予的信息和指定的产物，采用正向思维和逆向思维有效结合的思维方式，分析信息，找出规律，找出与题目的联系，去完成设计。
一、有机合成、推断的实质和相关知识有机合成的实质是利用有机大体反映规律，进行必要的官能团反映，合成目标产物。
有机推断的实质是具体物质的合成流程中的某个环节、物质、反映条件缺省，或通过已知的信息推断出未知物的各类信息。
在推断和合成进程中常涉及到下列情形：官能团的引入、官能团的消除、官能团的衍变、碳骨架即碳链的增减等。
（一）、有机推断一、有机物的官能团和它们的性质：二、由反映条件肯定官能团：3、按照反映物性质肯定官能团:4、按照反映类型来推断官能团：5．分子中原子个数比(1)C︰H=1︰1，可能为乙炔、苯、苯乙烯、苯酚。
(2)C︰H=l︰2，可能分为单烯烃、甲醛、乙酸、甲酸甲酯、葡萄糖、果糖等。
(3)C︰H=1︰4，可能为甲烷、甲醇、尿素[CO(NH2)2]7、常见式量相同的有机物和无机物(1)式量为28的有：C2H4,N2,CO(2) 式量为30的有：C2H6,NO,HCHO(3) 式量为44的有：C3H8,CH3CHO,CO2,N2O(4) 式量为46的有：CH3CH2OH,HCOOH,NO2(5) 式量为60的有：C3H7OH,CH3COOH,HCOOCH3,SiO2(6) 式量为74的有：CH3COOCH3,CH3CH2COOH,CH3CH2OCH2CH3,Ca(OH)2,HCOOCH2CH3,C4H9OH(7) 式量为100的有：CH2=C COOCH3,CaCO3,KHCO3,Mg3N2OH(8) 式量为120的有：C9H12(丙苯或三甲苯或甲乙苯),MgSO4,NaHSO4,KHSO3, CaSO3,NaH2PO4,MgHPO4,FeS2(9) 式量为128的有：C9H20(壬烷),C10H8(萘)（二）、有机合成一、官能团的引入：二、有机合成中的成环反映：①加成成环：不饱和烃小分子加成（信息题）；②二元醇分子间或分子内脱水成环；③二元醇和二元酸酯化成环；④羟基酸、氨基酸通过度子内或分子间脱去小分子的成环。
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7
Synthesis must always be carried out by plan, and the synthetic frontiers can be defined only in term of the degree to which the realistic planning is possible utilizing all of the intellectual and physical tools available.
9
Hofmann降级法（彻底甲基化法）
胺类经彻底甲基化（Exhaustive methylation) 后生成季铵盐 （Quaternary Ammonium Salt），再碱化生成季铵碱；季铵碱受 热分解，是脱出胺基上烃基的方法。
H 2 H O H C
C H N R 3
R '
R '
R 3N H 2O
有机合成化学 第二章
有机合成设计逻辑推理 ---逆合成分析法
2014
1
第二章作业题
7. 尝试使用切断法对下列化合物进行逆合成分析，并写出每 步切断产生的碎片、离子化碎片、对应的等效剂和和合成 路线。
4
2-1 有机合成设计及意义 2.1.1有机合成设计
通过对合成目标分子的结构分析，选用或 者从众多的可能的合成途径中选择认为最有效 的作为采用合成路线，这个过程就叫做有机合 成设计，也有很多人叫做合成路线设计或者路 线设计。
11
Mannich Reaction
甲醛（或其他醛）、氨或胺（通常是伯、仲
胺盐酸盐）和至少含一个活性氢的化合物（甲 基酮、-酮酸酯、氰基酸酯、硝基烷或含一个 CH的炔等）缩合成酮胺（Mannich Base)盐酸 盐。
O R
+ HCHO + HNR'2 HCl
O R
R' N
HCl
+
H2O
R'
反应一般在水、乙醇等溶剂中， 弱碱性、室温条件下进行。
1912年，Mannich报道此反应。
反应机理：
HCHO + HNM e2
OH NM e2
+H +, H 2O +H 2O , H +
O
OH
R
R
H 2C N M e2
O R
H Me
N
O H+
R
Me N
Me
Me
12
Mannich Reaction
O R
heat O
R
R' N
HCl
R'
O R KCN, H2O
6
2.1.3 有机合成设计的意义
一个合成工作要达到最为理想的水平，不是随随便 便就可以做到的，虽然影响的因素很多，但主要的还是 取决于所采用的路线。因为采用的路线合适，很多其他 的附属问题跟着也就迎刃而解了，整个合成工作就会显 得精彩无比。采用的路线不好，有可能会遇上难以克服 的困难，工作可能事倍功半，整个合成工作显得拙劣、 别扭，甚至合成路线就走不通，是死胡同。实际工作中， 经常碰到临时改变路线的事例，概莫如次。可见路线对 于合成的成功与否所起的作用。
---R. B. Woodward, 1956
8
2.1.4 合成事例 A. Willstätter托品酮的合成
O ① NH2OH
① MeI NH2
Br2
② EtOH/Na
② AgOH
Br
Me2NH2 Br
- HBr
NMe2
①MeI ② AgOH
① Br2 ② 喹啉
Me2N
Me2N
① HBr
Na/EtOH
Br2
② Me2NH2Me2N来自温热Br Br
+NMe2 Br-
Br
①NaOH ② Cl-
+NMe2 Cl-
130oC
NMe
H2SO4
NMe
Br
醇
CrO3-
NMe
O
Richard Martin Willstätter 。 1915年Noble化学奖得主（天然 产物中的第一个化学奖。）
1901年，完成的颠茄 酮（托品酮， Tropinone）合成， 总收率为0.75%。
Organic Synthesis Design Synthetic Route Design Route Design
5
2.1.2 有机合成的目标
有机合成追求的目标是用最有效和最方便的 方法制备目标化合物。
有四个主要指标决定一个合成的质量：
•途径越简捷越好。 •原料越便宜易得越好。 •产率、质量越高越好。 •方法更便捷，废物污染越小越好。
分解方式视季铵碱结构而定： CH3的H最易失去，RCH2次之，R2CH最难； 含有乙基时，优先形成乙烯； 主要生成取代基最少的烯烃。
N OH
150oC H2O
+ N+
10
2.1.4 合成事例 B. Robinson托品酮的合成
CHO
+ CH3NH2 +
CHO
CO2-
O Ca2+ pH=5-7
放置数日 CO2-
R' [H] N R'
OH R
R' N R'
O
R
CN
O R
COOH
+HCHO+HNM e2HCl
N H
O
+ HCHO + HNMe2 HCl
O Me
N R' HCl heat O
51%
O R'
N R'
KCN, H2O O
CN 66%
M e
N M e
N H
97%
13
Robinson utilized a tandem sequence in a simple one-pot procedure which involves two consecutive Mannich reactions: the first one in an inter- and the second one in an intramolecular fashion. In a way, the total synthesis of tropinone by Robinson was quite ahead of its time both in terms of elegance and logic. With this synthesis Robinson introduced aesthetics into total synthesis, and art became part of the endeavor. 14
COO-
NMe O Ca2+
COO-
H+, -CO2
NMe O
1917年报道，yield 40% 。
后来，舍普夫（Schpof C.）等人用缓冲法使反 应混合物的pH值保持在5，使颠茄酮的收率增加 到90%。
Sir Robert Robinson 1947 年Noble化学奖得主。
托品酮的合成奠定了Robinson仿 生合成化学创始人的地位。