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內容簡介

本書分為兩編，編為碳環化合物，第二編為雜環化合物。對每一種環合反應，從反應機理、影響因素、適用范圍、應用實例等方面進行總結。本書正是對環合反應的基本理論和基本規律進行詳細介紹，包括反應類型、反應機理、適用范圍，具體應用實例等。

編輯推薦

本書正是對環合反應的基本理論和基本規律進行詳細介紹，包括反應類型、反應機理、適用范圍，具體應用實例等。

作者簡介

孫昌俊，山東大學化學與化工學院，濟南圣魯金藥物技術開發有限公司化學部主任，教授， 1970年畢業于山東大學化學系，并于同年留校任教。恢復研究生招生制度后于1982年獲理學碩士學位。

一直從事有機化學的教學與科研工作，積累了大量科技資料，尤其在有機合成、藥物設計、藥物合成、糖化學、核苷化學、生物有機、雜環化學、藥物反應等方面具有豐富的經驗。

在國內外學術刊物發表各種研究論文近200篇，出版了《生物有機化學專論》(山東科技出版社)、《有機化學》(山東大學出版社)、《精編有機化學教程》(山東大學出版社，國家十一、五規劃重點教材)、《藥物合成反應---理論與實踐》(2007，化學工業出版社) 等多部著作。

目前在濟南圣魯金藥物技術開發有限公司任化學部主任，領導數十人專職從事有機合成工作。

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第二編雜環化合物的合成

雜環化合物是一類非常重要的化合物，在目前已知的2000多萬個化合物中，雜環化合物占到一半以上 (也有報道65%以上)。雜環化合物不僅存在于天然產物中，而且在有機合成中也占有十分重要的地位。很多雜環化合物具有重要的生物學活性，受到人們的普遍關注。

雜環化合物中的雜原子，原則上講，在元素周期表中除碳原子之外的元素，都可以被看做是雜原子。實際上，許多金屬元素的原子參與構成的環狀結構的分子，由于他們的鍵型結構和物理、化學性質都與一般的化合物不同，通常將他們稱為金屬有機化合物，而不歸屬于雜環化合物。

雜環化合物中的雜原子，主要有氧、氮、硫、磷等，生成的雜環化合物有飽和的，也有不飽和的。就環的類型而言，有單雜環、稠雜環、螺雜環、橋雜環等，就環的大小而言，有小雜環、中雜環、大雜環等，就雜原子在數目而言，有含單個雜原子的，也有含多個雜原子的。在雜環化合物中，成環原子的排列組合方式和鍵合類型多種多樣，因此雜環化合物的數目非常大，在涉及有機化學的各個領域都占有非常重要的地位。

關于雜環化合物的化學合成，大都是通過環合反應合成的。環合有多種分類方式，根據環合反應中失去的簡單分子，可分為脫水環合、脫醇環合、脫鹵化氫環合、脫氨環合、脫硫化氫環合等。根據參加環合反應的分子數目，可分為單分子環合(分子內環合)、雙分子或多分子環合。也可按環的大小來分類或按成環反應時的成鍵類型來分類的。但在許多情況下各種類型很難截然分開。

本編將主要討論含氧、氮、硫雜原子的常見環狀化合物的合成，包括含一個和多個雜原子的五元環、六元單環和稠環化合物的合成。所選用的合成方法也是一些比較經典的反應。

及時章含一個雜原子的環狀化合物的合成

含一個雜原子的五元環化合物主要有呋喃、噻吩、吡咯以及它們的苯并雙環化合物，如苯并呋喃、苯并噻吩、苯并吡咯等。六元環化合物主要有吡啶、香豆素、喹啉等。其合成方法大都是采用碳-雜鍵或碳-碳鍵的環合來制備的。

及時節含一個氧原子的五元雜環化合物的合成

含一個氧原子的芳香雜環化合物主要有呋喃、苯并呋喃、香豆素類、吡喃酮、黃酮類化合物等。

一、呋喃、四氫呋喃及其衍生物

呋喃的很多衍生物可以通過糠醛(呋喃甲醛)的結構改造來合成。例如：

糠醛來源于富含戊糖的農副產品(玉米芯、棉籽皮、米糠等)，這些農副產品用稀酸處理，可以得到糠醛。

工業上可由順丁烯二酸酐合成四氫呋喃(THF)。

由1,4-丁二醇合成THF，可用硫酸、磷酸、強酸性陽離子交換樹脂等作脫水劑。

1,3-丁二烯用空氣氧化可生成呋喃，后者加氫生成THF。

呋喃具有芳香性，容易發生親電取代反應。根據試劑和反應條件的不同，呋喃可以發生加成、開環等反應。

呋喃類化合物是主要的有機合成中間體，在藥物等的合成中具有重要應用價值。

1、Paal-Knorr呋喃合成法

以1,4-二羰基化合物為原料合成呋喃衍生物，該法稱為Paal-Knorr呋喃合成法。該反應首先是由Paal C和Knorr L分別于1884年和1885年報道的。

反應機理如下：

反應中，一個羰基轉化成烯醇式，烯醇的氧原子與另一個羰基發生親核加成，這是決定反應速度的一步反應，而后脫水生成呋喃衍生物。

可用的催化劑有硫酸、鹽酸、磷酸、對甲苯磺酸、脫水劑 (如乙酐、五氧化二磷等)。例如：

許多1,4-二羰基化合物 (主要是醛、酮) 或它們的類似物都可以發生Paal-Knorr反應。

該方法的缺點是1,4-二羰基化合物的制備較困難 (其實很多是研究1,4-二羰基化合物的合成方法)，而且環化反應通常是在酸溶液中回流較長時間。含有對酸敏感基團的反應底物不適合于該方法。目前，很多研究工作是對反應條件的改進，例如使用比較溫和的Lewis酸作催化劑，如Sc(OTf)3、Bi(NO3)3等。也有用黏土和蒙脫土進行催化的報道。應用離子液體時不需要酸作催化劑，產物的純化也較簡便。微波條件下的Paal-Knorr呋喃合成反應的報道也很多。

具體例子如下(Motensen D S, Rodriguez A L. Carison K E, et al. J Med Chem. 2001，44：3838)：

1,4-二羰基化合物的類似物可以是縮醛、縮酮或以環丙烷氧代替其中一個羰基。

1,4-二羰基化合物與α-鹵代酸酯在堿性條件下反應，則可能是按照Darzens反應進行的。例如：

呋喃是很多天然產物和材料大分子的結構單元，采用Paal-Knorr方法是構建這些結構單元的方法之一。

[參考文獻]

Paal C. Ber. Dtsch Chem Ges. 1884，17：2756.

Knorr L. Ber. Dtsch Chem Ges. 1885，18：299

Katritzky A R. Advances in Heterocyclic Chemistry. Ed. Academic Press，New York, 1982，Vol 30,167 (Review).

Katritzky A R, Rees, C. W, Scriven E. F. V. Comprehensive Heterocyclic Chemistry II. Eds Pergamon. New York, 1996，Vol 2：351(Review).

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