化学自习室移动版

作为实验员，我们通常拿到的分子都是已经设计好合成路线的，大多数时间只需要按照路线去做就可以了。那么如果我们也想去尝试设计路线，我们要怎么做以及具备哪些能力才能去做好呢？

一、了解切断法

所谓切断法，其实就是一种逆向思维，通过一系列逆向思维把目标分子恰当地切断，找到合理的路线。难点在于“合理”，因此设计合成路线需要足够的化学知识（如各种化学反应及其机理）和缜密的逻辑思维。这一点，我现在是不具备的。

最早提出切断法这一概念的人是Robert Robinson，他在1917年发表的一篇文献里，分析了脱品酮的结构，提出了“假想分解”的概念，并用虚线表示切断的位置，如下图。

假想并非一定完美，在这个脱品酮的实际合成中，Robinson并没有用丙酮作为原料，而是用了丙酮二甲酸。这也说明了有时实验室经验会告诉我们一些比原计划更好的点子，但是基本合成思想，或者说是总的合成路线没有变。

二、次序先后问题

条条大路通罗马。那么在合成实验中，我们为什么会这一条路线而不是另外一条路线呢？这是因为我们需要考虑整个合成计划而不是单一的某一步，因此有几条准则，我们需要了解一下。

1.考虑每个官能团彼此的相互影响——首先引用的基团在反应活性或者定位性上最好有利于其他基团的引入，这样对整个反应路线才是有益的。

三秒钟思考一下，下面这个化合物的两种切断方法哪一个更合理？

首先我们来看a切断。这个方法是用烷基仲卤代物和酮作傅-克烷基化，然而酮是间位定位基团，所以在反应中很难得到对位的产物。b切断才是合理的选择。因为异丙基是邻对位定位基，不仅是活化基团，而且异丙基的空间位阻效应确保对位酮是主要的产物。

除了活化基团，还有一些致钝效应极强的官能团（如硝基等），以至于一旦它们被引入则很难进行下一步反应；还有一些是不太稳定的官能团，以至于在下一步的反应中结构可能会被破坏。对于这一类的基团，我们最好先将其切断，最后再引入。

2.官能团的变换能显著地改变反应活性。

比如把醇或酚变成叔丁基醚，会增加了空间位阻；通过氧化还原，醇、醛、酮很容易相互转换；羰基化合物是吸电子的，而醇是弱给电子的。硝基对芳族化合物影响显著，它有非常强的吸电子性，致钝性，同时也是间位定位基，而通常由硝基还原得到的氨基则具有很强的给电子性，致活性，同时也是邻对位定位基。所以在设计合成路线中，官能团变换给我们挑选反应条件提供了更多的选择。

比如下面的反应，我们再切断Ar-Cl键之前，必须要把间位定位基CCl3变成邻对位定位基甲基。

还有一些其他的准则：

如有些取代基是很难引入的，就最好选择带这些基团的起始原料；

尽量选择生成单一产物的反应作为一系列反应的起始反应，而不要选择生成混合物的反应作为起始反应。