有机合成绪论课件

有机合成参考书：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.，黄培强，靳立人，陈安齐编著，高等教育出版社，2004第一章绪论一、有机合成的任务和内容有机合成或者合成化学家的目的：（1）在实验室内用人工的方法来复制自然界的产物，用以证明它的结构。（2）根据人们的需要来改造分子结构或创造出全新的结构。日本名古屋大学教授，2001年诺贝尔化学奖得主野依良治认为“有机合成有两大任务：一是实现有价值的已知化合物的高效率生产；二是创造新的有价值的物质和材料。”维生素B12有结构兴趣的非天然产物二、有机合成的发展初创期（19世纪至20世纪前半叶）

1828年德国化学家F.Wohler用无机物合成出了尿素，打破了生命力论。1845年H.Kolbe从元素单质合成出乙酸，证明有机物是可以人工合成的。

已知的有机反应少，有机结构理论尚未建立，主要有机物来源于天然产物和煤焦油中。研究主要集中在英国和德国。有机合成主要仿照无机反应，发展领域为染料工业。

1856年，18岁的青年学生Perkin合成得到苯胺紫的过程。他想仿照无机中的氧化反应来合成奎宁。烯丙基对甲苯胺奎宁

1856年Williams合成得到菁染料1878年Baeyer合成得到靛蓝，1905年诺贝尔奖。

20世纪上半叶，由于有机结构理论的初步建立和大批有机反应的发现，可利用有机化学反应规律来进行有机合成的研究。如1903年德国化学家R.Willstatter经过20多步反应，第一次完成颠茄酮的合成，是当时有机合成的一项卓越成就。2.碱2.喹啉1917年英国化学家Robinson用新的方法合成了颠茄酮。近代有机合成的功绩首推RobertRobinson:（1）化学结构和反应性及反应过程之间的关系。（2）将机理分析应用于有机合成。（3）使有机合成第一次成为一门课程。2.艺术期（20世纪40～60年代）第二次世界大战以后的一段时期内，有机合成达到较高水平，出现了许多复杂分子的高度精巧的合成方法。主要原因为：（1）基本有机反应机理已经有了较详细的电子理论解释。（2）立体化学的发展，构象用于有机结构和过渡态分析。（3）各种有机结构分析技术的发展。（4）各种色谱技术的应用，促进了分析、分离技术的发展。（5）选择性化学试剂的发展。

当时有机合成没有一个严格的公式可以遵循，它和科学家个人的技巧、经验和熟练程度有很大的关系，依靠的是科学家的直觉和想象力，从而认为有机合成是一门艺术。这一时期杰出的代表人物是美国化学家Woodward.

合成对象是不能变动的，既不能单凭勤恳，也不能仅凭灵机一动就进行工作，而必须按照计划来进行。R.B.Woodward的名言他完成的全合成有：（1）喹咛(1944)（2）利血平（1956年）（5）羊毛甾醇（1954年）（6）四环素（1963年）（7）叶绿素（1960年）8）维生素B12，1973年。15年，一百多人参加。在第二次世界大战期间，德国与盟军有机合成的秘密竞争。1929年A.Flemin发现青霉素。有39个单位参加人工合成。共有约500份秘密研究报告在近年被解密。结构于1945年被确定；麻省理工学院J.C.Sheehan小组1957年完成青霉素V的全合成。当时取得的成就还有：二茂铁的发现及结构阐明Ziegler-Natta催化剂硼氢化反应有机锂试剂有机铜试剂Wittig试剂黄鸣龙反应牛胰岛素的全合成砷叶立德试剂的研究和应用

3.科学和艺术融合期（20世纪60~90年代）

20世纪60～70年代以后，合成化学家开始总结有机合成的规律和有机合成设计问题。其中最著名、也是后来影响最大的是美国哈佛大学的Corey，进行全合成有两个显著特点和杰出贡献:一是系统建立了逆合成分析方法,使得合成工作从艺术转向可以计划的“系统工程”。二是在全合成中设计、发展新的合成试剂与方法。Corey在1961年合成Longifolene中正式引入逆合成分析思想。共完成了一百多种复杂天然产物的全合成，包括植物生长激素赤霉酸、中草药银杏属白果苦内酯和前列腺素等。获得1990年诺贝尔化学奖。

青蒿素

我国有机化学家黄鸣龙对可的松的合成反应进行了创造性的改造，仅通过七步反应合成了可的松，成功地开发了甾族口服避孕药，并研制出创新药甲地孕酮，为我国计划生育工作做出了重大贡献。中科院上海有机化学研究所周维善小组关于青蒿素的全合成，代表了中国天然产物全合成的最高水平。20世纪90年代的有机合成有三个显著特点：一是许多具有重要药用前景的新化合物相继被发现，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；二是许多结构新颖、复杂的海洋天然产物被分离、鉴定，成为有机合成的新挑战，以K.C.Nicolaou为代表的新一代的合成化学家成为发展的主角；三是不对称合成成为合成研究的主流。万古霉素

万古霉素是一个有代表性的糖肽类抗生素，被认为是人类对付细菌的最后武器。1999年Nicolaou小组完成了其全合成。最近的研究显示，万古霉素的糖基修饰类似物对耐药性微生物具有高活性。

神经毒素双鞭甲藻毒素B(Brevetoxin)是赤潮产生的有毒海水的活性成分。Nicolaou小组经过12年的努力，终于于1995年完成了双鞭甲藻毒素B的全合成，伴随着这一工作建立了许多创新性的合成方法。

有机合成的目标并不局限于天然产物，大量具有特殊功能的分子同样是有机合成的重要目标。例如，于2000年完成合成的八硝基立方烷是一种先进的高密度高能材料，其爆炸（分解）后体积膨胀1150倍，每摩尔释放能量3500KJ.

进入21世纪，有机合成再获殊荣:2001年美国的W.S.Knowels,日本的R.Noyori,美国的B.M.Sharpless因在催化不对称合成方面的杰出成就共享诺贝尔化学奖。

2005年法国伊大·肖万(YvesChauvin)、美国的罗伯特·格拉布(RobertH.Grubbs)和里查德·施罗克(RichardR．Schrock)因在烯烃复分解反应荣获诺贝尔化学奖。

2010年美国的理查德·赫克(LichardF.Heck)、根岸荣一(Ei-ichiNegishi)和铃木章(AkiraSuzuki)因在钯催化交叉偶联反应方面的卓越研究获诺贝尔化学奖。二.有机合成的发展趋势及面临的挑战

进入21世纪，有机合成的发展趋势可以概括为两个方向：其一是合成什么？其二是如何合成？一、合成目标早期的有机合成目标主要是自然界中已存在，但含量稀少的有机化合物。后来根据结构和性质关系的规律性和实际需求，进一步合成自然界不存在的、新的、具有理论和实际价值的有机化合物。因此，有机合成今后的任务将不再是盲目追求更多新化合物的合成，而是去设计合成预期的、有特异性能或有重大意义的有机化合物。

由结构导向性合成向功能导向性合成转变。1.有机合成选择生命科学中的重要物质作为合成对象。

如核酸、多肽、多糖类化合物的合成。高生物活性和有药用前景分子的合成等。2.与材料科学相结合的有机合成化学。如超导材料、液晶材料、存储材料等的合成。有机导体聚乙炔类物质的合成3.与