什么是逆合成分析？

逆合成分析也叫反合成分析，从目标分子推断出原料，来设计合成路线。实现从简单分子合成复杂分子的过程。

逆合成分析有什么用？

掌握有机合成中的规律，快速找到有效的合成路线，设计创造新的有机反应。

逆合成分析的四种操作：分别为切断，管能团转化，管能团添加，重接。

逆合成分析法的基本原则 

应用逆向合成分析法时要有据可循、有理可依、条理清晰。

(1)应有合适的反应机理，遵照“能合才能分”的道理，即切断必须有连接的有机化学反应为依据； 

(2)遵循最大可能的简化原则，如在分子中央处切断，在支链处切断，利用分子的对称性切断等 

(3)切断有几种可能时，应选择合成步骤少、反应收率高、原料易得的方案切断； 

(4)涉及官能团时，则在官能团附件切断，如果是由两种官能团形成的官能团，则应切断原官能团； 

(5)分子中如含有C-X键时，一般选择对C-X键进行切断，特别是当杂原子为氧、氮、硫时，应在氧、氨、硫处切断。 

逆合成分析的基本概念 

切断(主要用于碳骨架切断合成)

切断：切断要将分子的一个键断开，是成键的逆过程。 

切断有三种切断方法，极性切断，非极性切断和协同切断。

比如目标分子的碳骨架，切断碳碳键，变成合成子。

极性切断可得到一个碳正离子和一个碳负离子。

非极性切断可得到两个碳自由基。

协同切断，发生协同反应得到的分子可协同切断为两个原料。如环己烯可切断为1,3-丁二烯和乙烯。

大多数的有机反应为极性反应，多数情况下是极性切断，反合成基本考虑极性切断。

切断步骤

1.考虑在哪切断

2.切断后变成合成子，考虑哪边是碳正离子，哪边是碳负离子。

3.查合成等效体表，看碳负离子和碳正离子的等效体（等价物）。

4.碳负离子的等效体和碳正离子的等效体反应，可得到目标产物。

切断技巧：

1：优先考虑骨架形成，

2：在官能团上或其附近切断

3、优先在杂原子处切断.

4、添加辅助富能团后再断

5、将目标分子回推到适当阶段再切断

6、利用分子的对称性来考虑切断 

合成子与合成等效体

合成子：是指分子中可由相应的操作生成该分子或用反向操作使其降解的结构单元。 

合成子有4种不同类型： 

受电子合成子（用a表示）：具有亲电性或接受电子的合成子，如碳正离子合成子。 

给电子合成子（用d表示）：具有亲核性或给出电子的合成子，如碳负离子合成子。 

自由基合成子（用r表示）和中性分子合成子（用e表示）。 

官能团转变(FGI ）Functional Group Intercharge 

把一个官能团转换成另一种官能团的操作一通过取代、加成、消除、氧化和还原等反应。

官能团添加(FGA）Functional Group Addition  

在不同的位置引入不同的官能团可导向不同的切断。 

重接 （Reconnection ） 

为了达到成键、选择性控制等目的而在分子内进行键的连接（而非切断）的操作。

合成等效体：能起合成子作用的试剂，即与合成子对应的、具有同等功能的稳定化合物。 

合成等效体表

碳正离子合成子的合成等效体一般为碳原子与电负性比碳大的原子相连，比如与卤素，羟基等。

与羟基相连的碳正离子合成子，其合成等效体为酮，酮的共振式为氧带负电荷，碳带正电荷。

碳负离子合成子的合成等效体一般为碳原子与电负性比碳小的原子相连，比如氢或者格式试剂金属类。

催化剂和溶剂能使合成等效体变成合成子。当用酸或者碱催化反应时，酸性催化剂使合成等效体变成正离子合成子，即正的更正。碱性催化剂使合成等效体变成负离子合成子，即负的更负。

逆合成分析步骤 (Step of Retrosynthetic analysis)

有机合成的逆合成分析基本步骤：

(1)根据分子的结构特点对某一化学键进行切断产生合成子；

(2)找出对应于合成子的试剂或合成等效体：

(3)按照逆合成分析写出合成路线及各步的合成反应条件。

官能团转化

官能团转化:先合成某个官能团，再用这个官能团转化为目标管能团。

比如目标化合物中有酮羰基，可以先合成羟基，羟基氧化到酮。或者是引入炔烃，催化水合到酮。

官能团添加

官能团添加:通过添加官能团来简化合成和选择性控制。

当合成丁烷时，先进行切断操作，碳正离子合成子的合成等效体一般为卤代烃，碳负离子合成子的合成等效体为格氏试剂，进行有机金属偶联，反应比较困难，策略单一。

当添加一些官能团，再进行切断操作，反应就比较容易进行。

丁烷可以添加官能团变成2，3-丁炔，切断成一个乙炔，和两个卤代甲烷。乙炔和卤代甲烷反应生成丁炔，丁炔再催化氢化形成丁烷。

也可以添加管能团变成丁酮，切断变成丙酮和卤代甲烷，丙酮的α碳去质子取代卤代甲烷，形成丁酮，丁酮再还原形成丁烷。（这个路线选择性可能不好）

总结一下，官能团添加时，添加的官能团是要去除。添加管能团只是为了简化合成和控制选择性。

重接

重接操作一般为碳链的两端带有管能团，官能团重接形成环状，环状分子在一定条件下反应生成目标化合物。

比较典型的是合成1，5-戊二醇，或者是1，6-己二酸。

合成1，5-戊二醇时，可以重接形成内酯，内酯还原到二醇。

合成1，6-己二酸或者1，6-己二醇时，可以重接形成环烯烃，环烯直接氧化断裂就到1，6-二羧酸。

重接一般涉及到开环反应，当遇到能开环形成目标化合物时，可以考虑重接操作。

当进行反合成分析时，可依据目标分子的特性，选择性使用四种操作。

来源：网络素材

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