有機(jī)合成緒論課件

有機(jī)合成參考書：AdvancedOrganicChemistry,PartB:ReactionsandSynthesis,F.A.CareyandR.J.Sundberg2.ModernOrganicSynthesis:AnIntroduction,GeorgeS.ZweifelandMichaelH.Hantz,UniversityofCalifornia,Davis.W.H.FreemanandCompany3．OrganicSynthesesBasedonNameReactions—APracticalGuideto750Transformations,A.HassnerandI.Namboothiri.3rdEdition,Elsevier.4.OrganicSynthesis,MichaelB.Smith,UniversityofConnecticut.2ndEdition,McGrawHill.5.，黃培強(qiáng)，靳立人，陳安齊編著，高等教育出版社，2004第一章緒論一、有機(jī)合成的任務(wù)和內(nèi)容有機(jī)合成或者合成化學(xué)家的目的：（1）在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用人工的方法來復(fù)制自然界的產(chǎn)物，用以證明它的結(jié)構(gòu)。（2）根據(jù)人們的需要來改造分子結(jié)構(gòu)或創(chuàng)造出全新的結(jié)構(gòu)。日本名古屋大學(xué)教授，2001年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主野依良治認(rèn)為“有機(jī)合成有兩大任務(wù)：一是實(shí)現(xiàn)有價(jià)值的已知化合物的高效率生產(chǎn)；二是創(chuàng)造新的有價(jià)值的物質(zhì)和材料。”維生素B12有結(jié)構(gòu)興趣的非天然產(chǎn)物二、有機(jī)合成的發(fā)展初創(chuàng)期（19世紀(jì)至20世紀(jì)前半葉）

1828年德國化學(xué)家F.Wohler用無機(jī)物合成出了尿素，打破了生命力論。1845年H.Kolbe從元素單質(zhì)合成出乙酸，證明有機(jī)物是可以人工合成的。

已知的有機(jī)反應(yīng)少，有機(jī)結(jié)構(gòu)理論尚未建立，主要有機(jī)物來源于天然產(chǎn)物和煤焦油中。研究主要集中在英國和德國。有機(jī)合成主要仿照無機(jī)反應(yīng)，發(fā)展領(lǐng)域?yàn)槿玖瞎I(yè)。

1856年，18歲的青年學(xué)生Perkin合成得到苯胺紫的過程。他想仿照無機(jī)中的氧化反應(yīng)來合成奎寧。烯丙基對甲苯胺奎寧

1856年Williams合成得到菁染料1878年Baeyer合成得到靛藍(lán)，1905年諾貝爾獎(jiǎng)。

20世紀(jì)上半葉，由于有機(jī)結(jié)構(gòu)理論的初步建立和大批有機(jī)反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，可利用有機(jī)化學(xué)反應(yīng)規(guī)律來進(jìn)行有機(jī)合成的研究。如1903年德國化學(xué)家R.Willstatter經(jīng)過20多步反應(yīng)，第一次完成顛茄酮的合成，是當(dāng)時(shí)有機(jī)合成的一項(xiàng)卓越成就。2.堿2.喹啉1917年英國化學(xué)家Robinson用新的方法合成了顛茄酮。近代有機(jī)合成的功績首推RobertRobinson:（1）化學(xué)結(jié)構(gòu)和反應(yīng)性及反應(yīng)過程之間的關(guān)系。（2）將機(jī)理分析應(yīng)用于有機(jī)合成。（3）使有機(jī)合成第一次成為一門課程。2.藝術(shù)期（20世紀(jì)40～60年代）第二次世界大戰(zhàn)以后的一段時(shí)期內(nèi)，有機(jī)合成達(dá)到較高水平，出現(xiàn)了許多復(fù)雜分子的高度精巧的合成方法。主要原因?yàn)椋海?）基本有機(jī)反應(yīng)機(jī)理已經(jīng)有了較詳細(xì)的電子理論解釋。（2）立體化學(xué)的發(fā)展，構(gòu)象用于有機(jī)結(jié)構(gòu)和過渡態(tài)分析。（3）各種有機(jī)結(jié)構(gòu)分析技術(shù)的發(fā)展。（4）各種色譜技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)了分析、分離技術(shù)的發(fā)展。（5）選擇性化學(xué)試劑的發(fā)展。

當(dāng)時(shí)有機(jī)合成沒有一個(gè)嚴(yán)格的公式可以遵循，它和科學(xué)家個(gè)人的技巧、經(jīng)驗(yàn)和熟練程度有很大的關(guān)系，依靠的是科學(xué)家的直覺和想象力，從而認(rèn)為有機(jī)合成是一門藝術(shù)。這一時(shí)期杰出的代表人物是美國化學(xué)家Woodward.

合成對象是不能變動(dòng)的，既不能單憑勤懇，也不能僅憑靈機(jī)一動(dòng)就進(jìn)行工作，而必須按照計(jì)劃來進(jìn)行。R.B.Woodward的名言他完成的全合成有：（1）喹嚀(1944)（2）利血平（1956年）（5）羊毛甾醇（1954年）（6）四環(huán)素（1963年）（7）葉綠素（1960年）8）維生素B12，1973年。15年，一百多人參加。在第二次世界大戰(zhàn)期間，德國與盟軍有機(jī)合成的秘密競爭。1929年A.Flemin發(fā)現(xiàn)青霉素。有39個(gè)單位參加人工合成。共有約500份秘密研究報(bào)告在近年被解密。結(jié)構(gòu)于1945年被確定；麻省理工學(xué)院J.C.Sheehan小組1957年完成青霉素V的全合成。當(dāng)時(shí)取得的成就還有：二茂鐵的發(fā)現(xiàn)及結(jié)構(gòu)闡明Ziegler-Natta催化劑硼氫化反應(yīng)有機(jī)鋰試劑有機(jī)銅試劑Wittig試劑黃鳴龍反應(yīng)牛胰島素的全合成砷葉立德試劑的研究和應(yīng)用

3.科學(xué)和藝術(shù)融合期（20世紀(jì)60~90年代）

20世紀(jì)60～70年代以后，合成化學(xué)家開始總結(jié)有機(jī)合成的規(guī)律和有機(jī)合成設(shè)計(jì)問題。其中最著名、也是后來影響最大的是美國哈佛大學(xué)的Corey，進(jìn)行全合成有兩個(gè)顯著特點(diǎn)和杰出貢獻(xiàn):一是系統(tǒng)建立了逆合成分析方法,使得合成工作從藝術(shù)轉(zhuǎn)向可以計(jì)劃的“系統(tǒng)工程”。二是在全合成中設(shè)計(jì)、發(fā)展新的合成試劑與方法。Corey在1961年合成Longifolene中正式引入逆合成分析思想。共完成了一百多種復(fù)雜天然產(chǎn)物的全合成，包括植物生長激素赤霉酸、中草藥銀杏屬白果苦內(nèi)酯和前列腺素等。獲得1990年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

青蒿素

我國有機(jī)化學(xué)家黃鳴龍對可的松的合成反應(yīng)進(jìn)行了創(chuàng)造性的改造，僅通過七步反應(yīng)合成了可的松，成功地開發(fā)了甾族口服避孕藥，并研制出創(chuàng)新藥甲地孕酮，為我國計(jì)劃生育工作做出了重大貢獻(xiàn)。中科院上海有機(jī)化學(xué)研究所周維善小組關(guān)于青蒿素的全合成，代表了中國天然產(chǎn)物全合成的最高水平。20世紀(jì)90年代的有機(jī)合成有三個(gè)顯著特點(diǎn)：一是許多具有重要藥用前景的新化合物相繼被發(fā)現(xiàn)，如抗癌活性化合物紫杉醇（Taxol）、卡里奇霉素（Calicheamicin)和埃坡霉素（Epothilone），并很快完成全合成；二是許多結(jié)構(gòu)新穎、復(fù)雜的海洋天然產(chǎn)物被分離、鑒定，成為有機(jī)合成的新挑戰(zhàn)，以K.C.Nicolaou為代表的新一代的合成化學(xué)家成為發(fā)展的主角；三是不對稱合成成為合成研究的主流。萬古霉素

萬古霉素是一個(gè)有代表性的糖肽類抗生素，被認(rèn)為是人類對付細(xì)菌的最后武器。1999年Nicolaou小組完成了其全合成。最近的研究顯示，萬古霉素的糖基修飾類似物對耐藥性微生物具有高活性。

神經(jīng)毒素雙鞭甲藻毒素B(Brevetoxin)是赤潮產(chǎn)生的有毒海水的活性成分。Nicolaou小組經(jīng)過12年的努力，終于于1995年完成了雙鞭甲藻毒素B的全合成，伴隨著這一工作建立了許多創(chuàng)新性的合成方法。

有機(jī)合成的目標(biāo)并不局限于天然產(chǎn)物，大量具有特殊功能的分子同樣是有機(jī)合成的重要目標(biāo)。例如，于2000年完成合成的八硝基立方烷是一種先進(jìn)的高密度高能材料，其爆炸（分解）后體積膨脹1150倍，每摩爾釋放能量3500KJ.

進(jìn)入21世紀(jì)，有機(jī)合成再獲殊榮:2001年美國的W.S.Knowels,日本的R.Noyori,美國的B.M.Sharpless因在催化不對稱合成方面的杰出成就共享諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

2005年法國伊大·肖萬(YvesChauvin)、美國的羅伯特·格拉布(RobertH.Grubbs)和里查德·施羅克(RichardR．Schrock)因在烯烴復(fù)分解反應(yīng)榮獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

2010年美國的理查德·赫克(LichardF.Heck)、根岸榮一(Ei-ichiNegishi)和鈴木章(AkiraSuzuki)因在鈀催化交叉偶聯(lián)反應(yīng)方面的卓越研究獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。二.有機(jī)合成的發(fā)展趨勢及面臨的挑戰(zhàn)

進(jìn)入21世紀(jì)，有機(jī)合成的發(fā)展趨勢可以概括為兩個(gè)方向：其一是合成什么？其二是如何合成？一、合成目標(biāo)早期的有機(jī)合成目標(biāo)主要是自然界中已存在，但含量稀少的有機(jī)化合物。后來根據(jù)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)關(guān)系的規(guī)律性和實(shí)際需求，進(jìn)一步合成自然界不存在的、新的、具有理論和實(shí)際價(jià)值的有機(jī)化合物。因此，有機(jī)合成今后的任務(wù)將不再是盲目追求更多新化合物的合成，而是去設(shè)計(jì)合成預(yù)期的、有特異性能或有重大意義的有機(jī)化合物。

由結(jié)構(gòu)導(dǎo)向性合成向功能導(dǎo)向性合成轉(zhuǎn)變。1.有機(jī)合成選擇生命科學(xué)中的重要物質(zhì)作為合成對象。

如核酸、多肽、多糖類化合物的合成。高生物活性和有藥用前景分子的合成等。2.與材料科學(xué)相結(jié)合的有機(jī)合成化學(xué)。如超導(dǎo)材料、液晶材料、存儲(chǔ)材料等的合成。有機(jī)導(dǎo)體聚乙炔類物質(zhì)的合成3.與