二十一世纪初全合成的科学艺术翻译

二十一世纪初全合成的科学艺术摘要二十一世纪初，化学合成的科学和艺术仍保持着过去健康、蓬勃发展的状态。

1828年，Wohler合成得到尿素标志着这门振奋人心的、多元化的、未来无限的科学的诞生。

这以现在的标准看来似乎是再平凡不过的小事却是全合成科学史上的里程碑式的事件——它为“自然启蒙”做出了重要贡献，照亮了科学前进的道路，带领人类走上了一个新高度，为人类提供了无数丰厚的回报。

作为一门精确的科学和精美的艺术，它是由自然中优美分子结构的不断流动推动的，同时该学科又成为推动有机合成一般领域的引擎。

有机合成被认为是20世纪在化学、生物学和医学上最令人激动、最重要的发现。

在随后的发展中，它带动药物的开发研究，此过程产生了无数的合成过程以及化合物，都是生物医学领域的新突破和应用。

本文将对其历史过程进行阐述，对发展现状进行评价，并对合成的科学与艺术的未来进行展望。

从二战前，到Woodward和Corey时代，再到20世纪90年代，悉数全合成的历史，也可看出这个引擎在不断的加强。

今天看来，天然产物的全合成已是在力求更好地与生物重要靶分子相结合；新的合成方法和技术的发现与发明；分子设计与机理研究的化学生物学探索的基础上经过审慎判断的富有挑战的选择。

未来在该领域的进展很有可能在新的分子靶点的分离和性质、新试剂的有效性和合成方法、信息和自动化技术的可用性等方面。

这样的进展是注定要使有机合成的力量更接近，甚至超越自然的界限，尽管目前这条道路看起来很遥远。

关键词：药物研究天然产物合成方法全合成1.前言“尊敬的王后陛下以及皇室成员，女士们，先生们。

在当今时代，人们对天然产物化学有着极其浓厚的兴趣。

人们一直在不断的发现和研究新物质，无论有多复杂，无论是否有用。

现在我们经常利用物理化学中非常强大的工具来测定化合物的结构和分子式。

1990年的有机化学界如果听到现在使用的研究方法，一定会大为吃惊。

然而，到现在也没有谁会说这是一个简单的工作。

虽然，不断进步的工具让很多困难的问题有了解决的可能，可大自然建造复杂物质的能力似乎是无限的。

在研究复杂化合物的课题中，研究人员总会在利用化学方法制备物质时面临有关合成的问题。

他可能出于不同的目的：可能想要检测他发现的化合物结构的正确性；可能想要丰富反应和分子化学特性的相关知识。

如果该物质有重要的实用价值，他可能希望合成产物比天然产物更便宜，更容易制备；并希望对分子结构进行细节的修饰。

在医学上有重要作用的抗菌物质最初就是从霉菌或细菌类的微生物中分离出来的。

接着有一系列的效果相近的化合物产生，他们都有不同程度的效果，或许一部分还有副作用。

从医学的角度来讲，从微生物中获得的化合物或许是抗菌最好的武器。

如果这些化合物能够被人工合成，人们就可以对其结构进行修饰，从而找到最有效的治疗方法。

然而，复杂化合物的合成是一个非常困难的工作。

每个分子、每个原子必须放置在恰当的位置，这应该是其最字面的意思。

因此有时会说，有机合成是一门精确的科学和精美的艺术。

在这里，大自然毫无争议是一位大师，但是我敢说，今年的获奖者——Woodward教授也是这样一位大师。

”在1965年的诺贝尔奖颁奖典礼上，瑞典皇家科学院诺贝尔化学奖委员会委员A.Fredga教授用这优美的词句介绍R.B.Woodward。

同时，在这一年，Woodward 获得了有机合成艺术方面的奖项。

二十五年后，诺贝化学奖委员会委员S.Gronowitz教授用如下的词句介绍了1990年的诺奖获得者E.J.Corey：“Corey获奖源于他让三个紧密相连的贡献形成了一个有机的整体。

他通过分析逆合成和采用新的合成反应，成功的完成了以前认为不可能实现的生物主要天然产物的制备。

Corey的这一贡献带领合成从艺术走向科学……”对合成的这一描述和赞美在今天仍可产生同等吸引效果的共鸣，并且很有可能在未来这种共鸣仍然存在。

的确，不像许多一次完成的发现或发明，全合成的试验是一个希望不断燃起又不断破灭的过程。

整个二十世纪，全合成一直处于前进和核心阶段，并不断地为新发现和发明提供肥沃的土壤。

它在化学方面的中心作用和重要性无疑是当下它会有卓越未来的保证。

全合成的试验需要具有智慧、独创性、实验技能、坚持和个性等优点，并且这些优点被培养到最优秀的研究者。

因此，执业医生经常获得发明、发现的奖，主要影响因素不仅是在化学的其他领域的优势，更重要的是在材料科学、生物学和医学领域的优势。

化学合成领域的成果与我们日常生活的许多方面密切相关，如医药、电脑中的高科技材料、语音通话、交通工具、营养品、维生素、化妆品、塑料、布、生物物理工具等。

全合成作为化学的一个分支学科，为什么会有如此长久的价值呢？这是由很多原因导致的。

可以肯定的是，它作为精确科学和精美艺术的二重性，为其提供了一定的刺激和罕见高度的奖励。

更重要的是，这门学科仍在不停的挑战着从大自然这个似乎无限的分子结构库中分离出新的结构。

值得高兴的是，全合成的试验随着新工艺如新试剂、催化剂、用于化合物的快速纯化和表征分析仪器等的出现逐渐被丰富。

因此，全合成在二十世纪最初确立的确定天然产物结构的目标已经逐渐地被对目的分子进行新化学的探索和发现的目标所代替。

最近，生物学问题已成为全合成过程的重要组成部分。

现在很清楚，随着我们进入二十一世纪，对于新化学领域和化学生物学的探索和发现将促进全合成的进一步发展。

本文中，跟随十九世纪全合成短短的历史的视角，我们尝试回顾整个二十世纪的艺术和科学。

这段时期可以被划分为二战时期、Woodward时期、Corey时期以及二十世纪九十年代，这三个时期有着些许的重叠部分。

在这段时期中，除了已经表彰的人员外仍有许多研究人员对科技的贡献值得赞誉。

这段时期的特征就是主观——不能经受极大的冲击，Woodward和Corey在他们的时代一直按自己的方式塑造全合成这一学科。

文章由于作者水平有限，难免有遗漏，在此表示歉意，敬请批评指正。

2.十九世纪的全合成全合成在19世纪诞生，1828年Wohler合成得到尿素标志着真正意义上的天然产物的全合成的诞生。

值得注目的是，这个事件是第一个通过无机化合物合成得到有机化合物的实例，标志着有机合成的开始。

1845年，Kolbe从碳元素合成得到乙酸是合成史上第二个重大的成就。

它的历史意义主要在于Kolbe在1845年发表时首次运用“合成”这个词来形容从一种物质合成另一种物质的过程。

在1869年Graebe和Liebermann合成茜素，1878年Baeyer合成靛蓝促成了传奇的德国燃料工业的发展，这是这个领域里程碑式的成就。

但是，或许尿素合成之后在十九世纪全合成界最令人震惊的消息是E.Fischer得到右旋葡萄糖。

这次合成的重要意义不仅在于目标的复杂性和其首次包含立体化学因素，更在于其立体化学结构有相当大的可控性。

葡萄糖因其具有的含氧单环结构和五个手性中心，成为了十九世纪基于目标的合成化学的最高水平的代表。

E.Fischer也成为了继J.H.van’t Hoff之后第二个获得诺贝尔化学奖的科学家。

3.二十世纪的全合成二十世纪是一个科学疾速发展、技术巨大变革的时代。

当然，二十一世纪的我们站在巨人的肩膀上，或许将会解释更多的理论，得到更多的奖励。

在医学，计算机科学，通讯和交通方面的进步，已经极大地改变了我们的生活方式，以及我们与周围世界的交互方式。

同时也创造了巨大的财富为新兴企业提供了无数的机会。

诚然，这次技术革命的核心的是科技，但是谁也不能否认基础研究在此发挥的巨大的功能。

化学在二十世纪的变革中起了核心的、决定性的作用。

例如，油，它在能够利用化学方法进行分析、分级并转化成如煤油、燃料等有用的产品之后才得以发挥蕴藏的巨大潜能。

有机合成化学也许是化学鉴于其创造力和无限范围的科学的最具表现力的分支。

它对与现代人的意义不能局限在一个方面，要认识到这门科学的背后是制药，高新材料，聚合物，化肥，农药，化妆品，服装在作支柱。

全合成是驱动前进，激励我们创造这些分子通过化学合成（我们可以从中挑选最适合每个应用程序）的能力的动力。

我们努力在寻求建立最复杂和最自然的挑战性的产品，这种努力可能成为有机合成的艺术和科学进步的主要推动力。

因此，它作为一个研究学科的价值超出了最先进的国家在提供测试的设备。

它为发现和创造化学新的学科和相关学科提供了机会，以及以最严格的方式训练年轻的从业者，使他们的专业知识可以触及科学技术的许多周边领域。

3.1.二战前时代十九世纪的全合成多半较简单，而且主要集中在芳香族化合物上，合成仅仅是进行了一些官能团化而已。

二战前的全合成开始涉及了一些很复杂的化合物和合成路线设计。

比较重要的有如下化合物，都是这个时代的全合成的最有名的例子：松油醇（Perkin，1904），樟脑（Komppa,1903年,Perkin,1904），托品酮（Robinson，1917年,Willstatter,1901年），氯化血红素（H. Fischer，1929），盐酸吡哆辛（Folkers，1939），和蒽醌（Bachmann，1939）。

特别令人印象深刻是一步合成从琥珀醛，甲胺，和丙酮二羧酸和H. Fischer合成的氯化血红素的（1929）Robinson的托品酮（1917），这些全合成是极其突出的项目，最终两人共同获得诺贝尔化学奖（Fischer，1929年;Robinson，1947年）3.2.Woodward时代1937年，20岁的R. B. Woodward成为了哈佛大学——这个他后来在度过后半生的地方——化学系的助教。

也是从这一刻开始，全合成和有机化学开始变得不同。

全合成应用量子力学的知识，逐渐提升为强大的科学和精美的艺术。

Woodward对全合成最大的贡献莫过于得到了一些十分令人抓狂的分子结构，一个个前所未有的分子结构在他的智慧和创造力中无处遁形。

以下的结构（部分示于图3）是他伟大成就的缩影和展示：奎宁（1944），棒曲霉素（1950），胆固醇和可的松（1951），羊毛甾醇（1954），麦角酸（1954），士的宁（1954），利血平（1958），叶绿素（1960），秋水仙碱（1965），头孢菌素C（1966），前列腺素F2α（1973）维生素B12（与A. Eschenmoser共同完成）（1973）和红霉素A（1981）。

部分成就将在3.5节进行简要介绍。

Woodward用他天才般的智慧解决这些在20世纪40年代，50年代和60年代的令人生畏的问题，在解决这些问题时，他展现出了独特的风格和前所未有的魅力。

合成路线因为媒体的关注而难以进行精准的描述。

他能够超越前辈，并不仅仅是因为他强大的智力，而是他将反应机理中的立体化学控制恰当地应用到了该领域。

如果说Robinson是给有机化学在理论上指引了一个方向的话，那么Woodward就是在实践中使它成为教学和反应机理阐释的有效工具，并用它来解释他的科学和预测化学反应的结果。