羰基化合物的羰基碳是正电性碳,具有a1合成子性质;在酸性或碱性催化剂的存在下,羰基化合物作为烯醇式或烯醇盐参与反应,它们具有d2合成子性质;α,β-不饱和羰基化合物的β-碳是电正性碳,具有a3合成子性质,与亲核试剂起michael加成反应生成1,5-二官能团化合物。这些反应模式认为是“常规的”反应,因而这些合成子被认为是正常的合成子。但是在逆向合成分析时,尤其是目标分子含有1,2或1,4-二官能团化合物时,常常需要极性相反的合成子,例如,羰基化合物的d1合成子(酰基碳负离子)、a2合成子(α-碳带正电荷)、d3合成子(β-碳带负电荷)。把亲核性碳(或亲电性碳)转变成亲电性碳(或亲核性碳)的过程叫做极性转换或极性翻转。极性转换的方法一般有导入金属或杂原子、杂原子交换和含碳碎片加合等方法。
1.导入金属或杂原子
2.杂原子交换
例如:
在硫代缩醛分子中,由于亚甲基处于两个硫原子之间,其酸性比硫醚强,在强碱作用下形成的碳负离子也比硫醚的α-碳负离子要稳定得多。硫代缩醛的α-碳负离子与碳亲电试剂形成碳碳键后,产物在重金属离子存在下水解恢复羰基结构。因此,硫代缩醛是隐蔽的羰基。在反应中,原来带有部分正电荷的羰基碳原子转变为负电性的碳,硫代缩醛的α-碳负离子可以看作是酰基负离子。反应方程式如下所示:
3.含碳碎片加合
例如:
通过极性转换,我们能把某些亲核性合成子(或新电性合成子)转变成极性相反的合成子。因此在逆向合成分析时,有一些常见的基团既可以是亲电性合成子,也可以是亲核性合成子。例如:
(1)甲酰基:
(2)甲酰甲基:(https://www.xing528.com)
(3)羧甲基:
(4)2-甲酰乙基:
符号
的上方表明切断的方式,如C—C(碳碳切断)、C—X(碳杂切断)、FGI(官能团转换)等。下面以对氨基苯甲酸乙酯为例进行说明。
经逆合成分析得到的分子若需进一步分析,这些分子便称为中间产物。中间产物继续作逆合成分析,直至得到的化合物可以购买获得,后者称为起始原料。
如果一个逆合成分析仅仅涉及官能团的变化而没有碳骨架的改变,则称该切断为官能团转换(FGI)。官能团增加(FGA)则表示在切断分析中添加一个官能团,而实际的反应是除去这个官能团。
一旦分析出逆合成起始原料,就可以写出合成路钱。
合成:
根据选择的反应、试剂及先后顺序的不同,同一目标分子的合成可以有多条合成路线。需要强调的是,一个合理的切断,必须有相应的合成反应支持,不然该切断就不能成立。因此,尽量掌握基本的有机反应机理,熟悉尽可能多的合成反应,在有机合成的学习中至关重要。
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