近代有機(jī)合成序言

關(guān)于近代有機(jī)合成序言一、有機(jī)合成的概念有機(jī)合成就是以有機(jī)反應(yīng)為工具，通過(guò)合理設(shè)計(jì)的合成路線(xiàn)，從一個(gè)分子（無(wú)機(jī)物或簡(jiǎn)單的有機(jī)物）構(gòu)建另一個(gè)有機(jī)化合物（比較復(fù)雜的）的過(guò)程第2頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月二、有機(jī)合成的發(fā)展回顧

18世紀(jì)工業(yè)革命后，分離提純技術(shù)得到快速發(fā)展，先后分離得到酒石酸（1769）、乳酸（1780）、喹啉（1820）。Berzelius于1806年提出有機(jī)化學(xué)的概念。當(dāng)時(shí)“生命力論”認(rèn)為：有機(jī)物屬有生命之物，只有在有“生命力”的作用下才能生成，有機(jī)物只能從有生命的動(dòng)植物中提取，不能通過(guò)無(wú)機(jī)物直接合成，制約了有機(jī)化學(xué)的發(fā)展。第3頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月1F.Wohler尿素的合成(1828)，動(dòng)搖了生命力的基礎(chǔ)2H.Kolbe乙酸的合成(1845),結(jié)束生命力論第4頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月3W.H.Perkin苯胺紫的合成(1856)這是第一個(gè)合成染料,第一個(gè)工業(yè)精細(xì)有機(jī)合成當(dāng)時(shí)的目的是希望合成奎寧(1820年從金雞納樹(shù)皮中分離,確定了熔點(diǎn)、旋光、元素組成C20H24N2O2，其結(jié)構(gòu)在1908年確定)當(dāng)時(shí)希望通過(guò)煤焦油中的烯丙基對(duì)甲苯氨（C10H13N)經(jīng)無(wú)機(jī)化學(xué)的氧化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)奎寧的合成1945年woodward完成了奎寧的合成，2001年Stork小組完成了立體選擇性合成第5頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月

后來(lái)Pekin從類(lèi)似的苯胺（含甲苯胺）氧化得到一種紅紫色染料，并實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，其結(jié)構(gòu)直到1994年才鑒定當(dāng)時(shí)他們的染料是由兩個(gè)酚嗪嗡染料的混合物。419世紀(jì)最重要的全合成是E.Fischer完成的（+）葡萄糖的合成，代表了19世紀(jì)有機(jī)合成的最高水平，這一時(shí)期，先后合成了一系列染料、藥品、香料、糖精、炸藥，使有機(jī)合成工業(yè)得到了快速發(fā)展，展現(xiàn)了早期有機(jī)合成的輝煌。第6頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月5二戰(zhàn)前完成的天然產(chǎn)物全合成的代表。第7頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月第8頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月第9頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月第10頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月620世紀(jì)40年代，進(jìn)入R.B.woodward時(shí)代,將有機(jī)合成上升到藝術(shù)的高度先后完成了奎寧（1944）、可的松（1951）、馬錢(qián)子堿（1954）、利血平（1958）、葉綠素（1960）、四環(huán)素（1962）、頭孢菌素C(1965)、前列腺素F2

(1973),紅霉素（1981）等24種以上的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、具有藥用活性是的天然化合物，探明了土霉素、金霉素、河豚素的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，探索了核酸與蛋白質(zhì)的合成，突出了二茂鐵的夾心結(jié)構(gòu)，１９７３年與Eschenmoser小組合作完成了維生素B12的合成．第11頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月第12頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月第13頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月其間：青霉素的合成

1929年Fleming發(fā)現(xiàn)青霉素，1945年確定其結(jié)構(gòu)，1957年Sheehan完成青霉素V的合成第14頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月半合成青霉素第15頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月７上世紀(jì)60年代開(kāi)始，進(jìn)入Corey時(shí)代，將有機(jī)合成從藝術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)Corey進(jìn)行全合成有兩個(gè)特點(diǎn)和杰出貢獻(xiàn)，一是系統(tǒng)建立了逆合成分析方法，二是在全合成設(shè)計(jì)、發(fā)展新的合成試劑與方法，完成了包括赤霉酸、銀杏內(nèi)酯、前列腺素在內(nèi)的１００多個(gè)復(fù)雜天然產(chǎn)物的全合成。第16頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月20世紀(jì)50-90年代，是有機(jī)合成的迅速發(fā)展時(shí)期，除Woodward、Corey外，Stork、Eschenmoser、BartonSir、Johnson、Danishefsky、Evans、Kishi、Nicolaou等做出了突出貢獻(xiàn)，尤其在90年代后期，進(jìn)入了選擇性合成時(shí)期，許多具有應(yīng)用前景的復(fù)雜化合物諸如?？舅亍⒖ɡ锲婷顾?、埃坡霉素、紫杉醇、萬(wàn)古霉素、雙鞭甲藻霉素等相繼被合成；另一方面，組合化學(xué)、固相有機(jī)合成技術(shù)等方法應(yīng)運(yùn)而生，成為當(dāng)代有機(jī)合成化學(xué)一道亮麗的風(fēng)景；同時(shí)，不對(duì)稱(chēng)合成正在成為有機(jī)合成的主流。第17頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月第18頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月第19頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月

三、有機(jī)合成的地位和作用

１有機(jī)合成是有機(jī)化學(xué)的中心A1965年,Woodward,“有機(jī)化學(xué)歸根結(jié)底是合成”?！坝袡C(jī)合成是在一個(gè)真實(shí)的世界旁邊創(chuàng)造一個(gè)新的世界”“有機(jī)合成有著刺激、冒險(xiǎn)、挑戰(zhàn)，他是一們偉大的藝術(shù)”B1979年,D.J.Cram,“有機(jī)合成是有機(jī)化學(xué)的核心”。

(1987年與C.J.Perderson.、J.M.Lehn因主客體化學(xué)及超分子化學(xué)方面的貢獻(xiàn)分享Nobel化學(xué)獎(jiǎng)）。C1990年，E.J.Corey,“有機(jī)合成家不僅精通邏輯和策略，他是被推理、想象甚至創(chuàng)造的力量推動(dòng)著的冒險(xiǎn)家”。第20頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月D1994年,國(guó)家基金委有機(jī)合成在化學(xué)這門(mén)學(xué)科中占有獨(dú)特的核心地位。E1999年,吳毓林,合成化學(xué)是化學(xué)學(xué)科的核心，是化學(xué)家改造世界，創(chuàng)造社會(huì)未來(lái)最有力的手段，是整個(gè)化學(xué)最具有創(chuàng)造性的領(lǐng)域。(見(jiàn)化學(xué)通報(bào),1999,(1):3-9)F最近20年SCI引用次數(shù)最多的50名化學(xué)家有1/3是從事合成化學(xué)的.G200年來(lái)，人類(lèi)社會(huì)所擁有的化合物達(dá)2000-3000萬(wàn)個(gè)。

第21頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月H多年來(lái)不少Nobel化學(xué)獎(jiǎng)授予給合成化學(xué)家1902年，E.H.Fisher,糖和嘌呤的合成1905年，A.Baeyer,有機(jī)染料和芳香族化合物的合成1910年，O.Wallach,萜類(lèi)化合物的研究1912年，V.Grignard,發(fā)明格林尼亞試劑。1928年，A.O.R.Windaus,甾醇與維生素的關(guān)系（D3)1930年，H。Fisher,血紅素核心結(jié)構(gòu)合成1937年，W.N.Haworth,因人工合成抗壞血酸。1939年，L.Ruzicka,高級(jí)萜烯和性激素1947年，R.Robinson,生物堿的研究1950年，1928年O.Diels-K.Alder發(fā)現(xiàn)雙烯合成反應(yīng)。1955年，V.D.Vigneaud(維格諾德)首次用人工的方法合成多肽激素。

1963年，1953年K.Ziegler-G.Natta發(fā)現(xiàn)有機(jī)金屬催化烯烴定向聚合（Et3Al-TiCl3）。第22頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月（13）1965年，R.B.Woodward，因合成喹啉，膽固醇，可的松，葉綠素，利血平。其后合成VB12和分子軌道對(duì)稱(chēng)守恒原理。（前線(xiàn)軌道理論和分子軌道對(duì)稱(chēng)守恒原理）（14）1973年，G.Wilkinson-E.O.Fischer因合成過(guò)渡金屬二茂夾心式化合物（15）1979年，H.C.Brown-G.Witting分別發(fā)現(xiàn)有機(jī)硼試劑和Witting試劑及其反應(yīng)（16）1984年，R.B.Merrifield因發(fā)明固相多肽對(duì)有機(jī)合成方法學(xué)巨大的推動(dòng)作用。（17）1987年，C.J.Pedersen,D.J.Cram,J.M.Lehn,冠醚、超分子化學(xué)及主客體化學(xué)。（18）1990年，E.J.Corey因逆合成分析法及合成石竹烯，銀杏內(nèi)酯及前列腺素等近100個(gè)天然產(chǎn)物的全合成。其有機(jī)合成設(shè)計(jì)理論的確立使有機(jī)合成從“科學(xué)的藝術(shù)”轉(zhuǎn)化為可以計(jì)劃的“系統(tǒng)工程”。第23頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月）（19）1994年，G.A.Olah,碳正離子化學(xué)領(lǐng)域的研究（20）2001年，K.B.Sharpless等，不對(duì)稱(chēng)合成（21）2005年，伊夫.肖萬(wàn)（法）；羅伯特.布拉格（美）；理查德.施羅克（美） 烯烴的復(fù)分解反應(yīng)居里夫人：1903（發(fā)現(xiàn)放射性物質(zhì)，物理），1911年（提煉鐳和釙，化學(xué)）鮑林：1954（量子力學(xué)用于化學(xué)領(lǐng)域并闡明化學(xué)鍵的本質(zhì)），1962（反對(duì)核試驗(yàn)運(yùn)動(dòng)）桑格：1958（發(fā)現(xiàn)胰島素分子），1980（確定核酸的堿基排列順序及其結(jié)構(gòu)第24頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月2有機(jī)合成屬于基礎(chǔ)研究,研究目標(biāo)分子的合成及方法學(xué)的研究

第25頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月四、有機(jī)合成發(fā)展的基點(diǎn)(或圖徑)1完成特定目標(biāo)分子的合成

從天然產(chǎn)物中尋求有價(jià)值的先導(dǎo)化合物,進(jìn)而進(jìn)行全合成或修飾合成。例如:嗎啡的結(jié)構(gòu)修飾第26頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月以膽酸為原料合成熊去氧膽酸第27頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月紫杉醇的半合成

紫杉醇10-去乙?；鶟{果赤霉素

(11個(gè)手性中心,多個(gè)取代基)(Denis,歐洲紅豆杉,0.1%)修飾策略:保護(hù)C7-OH,酯化C10-OH,后在C13-OH接上側(cè)聯(lián),去保護(hù)),參見(jiàn)DenisJN,J.Amer.Chem.Soc.,1988,110:5917.)第28頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月主要工作:

不對(duì)稱(chēng)合成側(cè)鏈:從順式肉桂醇,經(jīng)Sharpless環(huán)氧化,和區(qū)域性開(kāi)裂環(huán)氧。第29頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月青蒿酸的修飾合成(脫羰青蒿素) 參見(jiàn):吳毓林等,藥學(xué)學(xué)報(bào),1991,26(3):228.第30頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月青蒿素的全合成(See:ZhouWS,Acta.ChimicaSinica,1979,37:215)分析過(guò)程:

香茅醛第31頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月第32頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月:

-胡蘿卜素的全合成第33頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月膽固醇的全合成第34頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月第35頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月第36頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月第37頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月第38頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月第39頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月第40頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月(2)新反應(yīng)碳-碳雙鍵形成的方法之一:羧酸脫羰形成端烯

第41頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月碳-碳雙鍵形成的方法之二:

利用新生鈦偶聯(lián)羰基形成位阻較大的烯烴第42頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月(3)新方法如電化學(xué)、光化學(xué)方法

R1為芳基及烷基,R2為酰基或酯基。第43頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月在溶液中進(jìn)行的反應(yīng):

其機(jī)理如下:

陽(yáng)極反應(yīng):

陰極反應(yīng):第44頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月應(yīng)用于呋喃酮的合成(有機(jī)化學(xué),1998,17(5):454)

第45頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月3利用優(yōu)勢(shì)原料進(jìn)行特定目標(biāo)分子的合成第46頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月第47頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月第48頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月五、有機(jī)合成面臨的發(fā)展趨勢(shì)有機(jī)合成的主要方向可歸結(jié)為“多、快、好、省”四個(gè)字?！岸唷保憾鄻有詫?dǎo)向有機(jī)合成?！翱臁保阂笥袡C(jī)合成高效快捷“好”：合成過(guò)程及合成產(chǎn)品的環(huán)境友好和通過(guò)反應(yīng)達(dá)到高選擇性“省”：合成過(guò)程的材料（試劑、原子）、資源、能源、時(shí)間、人力的節(jié)省及廢棄無(wú)的減少、第49頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月1有機(jī)合成的化學(xué)效率（1）化學(xué)反應(yīng)的內(nèi)在效率選擇性：化學(xué)、區(qū)域、立體選擇性原子經(jīng)濟(jì)性：原子利用度、副產(chǎn)物。（2）外在工藝效率經(jīng)濟(jì)：勞動(dòng)力、時(shí)間、能源、設(shè)備環(huán)境因素：廢棄物、安全性、自然資源（3）一瓶反應(yīng)是提高合成效率的一種有效途徑（串聯(lián)反應(yīng)多米諾反應(yīng)、多組分偶聯(lián)反應(yīng)）第50頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月2多樣性導(dǎo)向有機(jī)合成第51頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月3反應(yīng)原料自然界中穩(wěn)定的碳資源（CO、CO2)和氮資源（N2).合成子與合成砌塊

Lippard（2000年，Nature)歸納的三個(gè)基礎(chǔ)化學(xué)新前沿：

A探索把豐產(chǎn)生物資源轉(zhuǎn)化為化學(xué)上有用的小分子砌塊

B創(chuàng)造不使用危險(xiǎn)物質(zhì)或不使用危險(xiǎn)物質(zhì)，用可再生資源產(chǎn)生化學(xué)品或化學(xué)過(guò)程

C控制一個(gè)小分子與另一個(gè)小分子反應(yīng)的方位第52頁(yè),共55頁(yè)，星期六，2024年，5月4主要工作開(kāi)發(fā)和研究功能分子的實(shí)用合成路線(xiàn)。實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)新奇復(fù)雜、活性獨(dú)特的天然