有机全合成——回顾与展望

有机全合成 回顾与展望,有机合成发展历史,什么是有机合成,有机合成的任务,有机合成路线的重要性,现代有机合成方法,结语,CONTENTS,什么是有机合成,有机化学的开端始于有机合成,有机合成官能团化立体化学价键理论反应机理有机波谱金属有机化学,有机化学,古老而年轻伴随整个有机化学的发展而发展合成方法和理论化学的反战导致更高的合成目标新的合成目标导致新反应、新方法和新理论的预测出现，再提出更有挑战性的合成目标如此周而复始，形成良性循环,突破思想的桎梏：尿素的合成,弗里德里希维勒在研究氰酸铵的合成，但他发现在氰酸中加入氨水后蒸干得到的白色晶体并不是铵盐，到了1882年他终于证明了出这个实验的产物是尿素。维勒由于偶然地发现了从无机物合成有机物的方法，而被认为是有机化学研究的先锋。在此之前，人们普遍认为：有机物只能依靠一种生命力在动物或植物体内产生；人工只能合成无机物而不能合成有机物，维勒的老师当时也支持生命力学说。维勒的发现可谓是冲破了旧思想的桎梏，沉重击碎了有机物不可人工合成的拙劣谎言，开创了有机合成的新时代。,弗里德里希维勒Friedrich Whler 1800-1882,茜素alizarin1869,靛蓝 indigo1878,Graebe and Liebermann,Baeyer,苯胺紫 methyl violet1856,Perkin,有机合成的初步发展,葡萄糖的合成代表着19世纪未有机合成的最高水平。EFischer由于在 sugar and purine方面的研究，成为继Vantt Hoff后第二位获得诺贝尔化学奖。,E. Fischer,Baeyer的得意门生之一,此后，有机合成进入R.B.Woodward时代。,Robert Burns Woodward,The Nobel Prize in Chemistry 1965,一位不断向最复杂的天然有机物分子挑战的人,他完成的全合成有：1.奎宁 (1944年）2.利血平（1956年）3.胆甾醇（1951年）4.马钱子碱（1954年）5.羊毛甾醇（1954年）6.叶绿素（1960年）7.四环素（1963年）8.维生素B12（1973年）9.红霉素（1981年）,奎宁,利血平,1960年,1973年,Vitamin B12,历时15年，一百多人参加,1981年,18个手性中心，可能的光学异构体218(262144个异构体之一，49人参加）。,艾里亞斯詹姆斯科里，。,Elias James Corey,完成了一百多种复杂天然产物的全合成，例如：前列腺素，多醚，生物碱，B-内酰胺（重要的抗生素），大环内酯（另外一种重要抗生素），海葵毒素，卟啉、长叶松萜烯(longifolene)等。,有机合成化学的宗师级人物。在有机合成发展史上被公认为伍德沃德概念上的学术接班人。他的鼎盛时期被称为有机合成史上的“科里时代”，把有机合成请下神坛的人物。 他的最大贡献在于将“伍德沃德创立的合成艺术变为合成科学”，归纳并系统化了有机合成方法，提出逆合成分析理论，使得合成设计变成一门可以学习的科学，而不是带有个人色彩的绝学。,Elias James Corey,什么是有机合成,二、什么是有机合成,一种理想的(最终是实效的)合成是指用简单的、安全的、环境友好的、资源有效的操作，快速定量地把价廉、易得的起始原料转化为天然或设计的目标分子,有机合成路线设计的基本方法,1.正向合成分析法：从已知原料入手，找出合成所需的直接或间接的中间体，逐步推向合成的目标有机物。基础原料中间体中间体目标化合物2.逆向合成分析法：将目标化合物倒退一步寻找上一步反应的中间体，而这个中间体，又可由上一步的中间体得到，以此类推，最后确定最适合的基础原料和最终的合成路线。目标化合物中间体中间体基础原料,有机合成的研究内容,有机合成的任务,有机合成化学的任务,一、为科学技术的发展、社会进步、改善人们的物质文明生活提供具有各种性能的分子，并建立有效的生产方法。,二、有机合成化学要为理论工作提供具有多种特殊性能的分子，以验证和发现新的理论。,三、天然存在的有机物毕竟种类有限，甚至有的含量甚微，而人们需要的绝大多数有机物是纯品，几乎都靠人工合成。,青蒿素,中国唯一一种其分子结构得到国际认可的中药,青蒿素的功用及提取青蒿素的结构鉴定及人工合成,屠呦呦 研究员,发现其药效并提取,中国科学院上海有机化学研究所的周维善院士主持并参与了青蒿素结构测定和人工全合成。,东晋葛洪肘后备急方中的几句话吸引了她的目光：“青蒿一握，水一升渍，绞取汁服”，可治 “久疟 ”。,周维善院士,2005年10月禽流感恐慌席卷全球。达菲（奥司他韦）因其对禽流感的疗效而成为明星药物,2009年的H1N1新流感亦曾经使用奥司他韦作治疗。,Tamiflu or oseltamivir,2013年H7N9 型禽流感，可用达菲做早期治疗。,达菲的合成,生产达菲的主要原料莽草酸，90%来自中国内地。,八角（茴香）,在八角的甲醇提取物中能含有超过10%的莽草酸,Roche synthesis瑞士罗氏公司,Gilead Sciences synthetic route,有机合成路线的重要性,有机合成路线设计的重要性1.路线设计决定合成水平产率和纯度,R. Willstater合成颠茄酮的路线,21年后，R. Robinson提出的合成颠茄酮的路线：,最近，Nicolaou K. C. 采用过量的IBX（o-iodoxylbenzonic acid)试剂，利用“一锅法”反应，可直接合成托品酮及其类似物：,2.路线设计决定合成水平手性控制，反应选择性控制,一步不慎 全盘皆输！,现代有机合成方法,有机小分子不对称催化,2000年, List 和 Barbas 的工作：标志着有机催化的复兴。,最早是在20世纪70年代由 Hajos 和 Parris