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有机化学

逆合成分析

逆合成分析从目标分子出发反向设计合成，通过战略性断键识别合成子，并将其对应到实际试剂。

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直觉直觉：从目标分子倒推

复杂分子通常不能一步拼成。设想在目标分子中战略性断开一条键，再问哪些较简单的片段能够重新形成它；不断重复，直到得到易得或廉价原料。

切换羟醛、格氏加成和狄尔斯–阿尔德断键，依次查看目标、合成子与实际试剂。

中学阶段中学阶段：官能团指引选择

定义:

把目标分子概念性断键为较简单前体的操作。逆合成箭头（⇒）表示“可由……制得”，不是正向反应箭头。

官能团互变（FGI）在不改变碳骨架的情况下改变官能团，例如把伯醇氧化为醛。FGI 有时能揭示更有用的断键方式。

常见断键模式
目标结构片段逆合成思路正向反应
β-羟基羰基断开 C–C 键，得到烯醇负离子与羰基合成子羟醛加成
仲醇或叔醇断开羟基碳旁的 C–C 键有机金属试剂对羰基加成

大学大学阶段：合成子与合成等价体

合成子是用于推理断键的理想化带电片段，不一定能分离。合成等价体则是提供相同反应性的真实试剂。羟醛断键中，亲核合成子通常由烯醇负离子实现，醛或酮提供亲电羰基碳。

RX1X221COCHX2RX2+RX3X223CHO→RX1X221COCH(RX2)CH(OH)RX3\ce{R^1COCH2R^2 + R^3CHO -> R^1COCH(R^2)CH(OH)R^3}

例题: 选择羟醛断键

目标分子含有 β-羟基酮片段。指出成键反应及其两个主要前体。

解答

断开酮的 α 碳与带 OH 的 β 碳之间的键。正向可用羟醛加成：先生成酮烯醇负离子，再与醛羰基亲电中心反应；选择条件前还要评估自缩合和区域选择性。

大学大学阶段：比较完整合成路线

好的断键能降低结构复杂性，同时保留有用官能团和所需立体化学。路线排序还要考虑步骤数、收率、选择性、安全性、成本、规模化能力与原料可得性；最短路线不一定最好。

参考文献

  • The Logic of Chemical Synthesis · E. J. Corey, Xue-Min Cheng, 1989
  • Organic Chemistry (2nd ed.) · Jonathan Clayden, Nick Greeves, Stuart Warren, 2012