有机合成概述
有机合成重要知识点总结
有机合成重要知识点总结一、有机合成基础知识1. 有机合成的基本概念有机合成是指利用有机化合物的反应特性和化学键的特性，以一种有机物为出发原料，通过一系列的化学反应，合成目标有机化合物的过程。
有机合成的对象主要包括有机化合物、天然产物、药物、功能材料等。
有机合成的基本原理是通过碳-碳键（C-C）或碳-氢键（C-H）的形成或断裂，以及化学键的变换，来合成有机化合物。
2. 有机合成的基本步骤有机合成一般包括以下基本步骤：出发物的准备、反应物的选择、反应条件的设计、反应过程的监测和产物的纯化。
在有机合成中，反应条件的选择、反应物的选择和搭配以及产物的纯化是十分关键的。
3. 有机合成反应的类型有机合成反应种类多样，包括加成反应、消除反应、取代反应、重排反应、环化反应等。
根据反应类型的不同, 反应物和条件的选择也有所不同。
4. 有机合成中的催化剂在有机合成中，催化剂主要是帮助控制反应速率和选择性的物质。
常见的有机合成中的催化剂包括过渡金属催化剂、有机小分子催化剂、酶催化剂、光催化剂等。
二、有机合成策略1. 逆合成策略逆合成策略是指根据目标化合物的结构特点，从目标化合物的结构出发，设计出一系列合成路线和反应条件，以最大限度地实现目标有机化合物的合成。
2. 多组分合成策略多组分合成策略是指以两种以上的原料通过一系列的反应合成目标化合物。
多组分合成策略可以增加反应的多样性，提高合成效率，丰富了反应类型。
3. 变位合成策略变位合成策略是指通过多步反应依次进行有机分子中某些官能团的位置的变化来合成目标有机化合物。
这种策略通过有机化合物官能团的转移和变位来合成目标化合物，具有很强的实用性。
4. 生物启发合成策略生物启发合成策略是指通过模拟生物合成的原理和方法，来合成目标化合物。
生物启发合成策略主要是借鉴天然产物的生物合成过程和机制，通过设计合成途径来合成具有类似结构和活性的有机分子。
三、有机合成中的重要反应1. 还原反应还原反应是指被一种物质（还原剂）接收氢原子或失去氧原子的过程。
大学有机化学有机合成全面总结
OH
α -氰 醇
α -羟 基 酸
应用范围：醛、甲基脂肪酮 、C8以下环酮
2. 增加二个碳原子的反应
R MgX + CH2 CH2 O
R CH2CH2 H3O+ RCH2CH2OH OMgX
3. 增加多个碳原子的反应
① R-C CH NaNH2 R-C CNa R/X R-C C-R/
其中：R/ 为伯卤代烃 X 为Cl、Br、I
H2O / OH- PX3 Mg
NH3 R-NH2
R-MgX
R-X
① ②
CO2 H3O+
R-COOH
H3O+
NaCN
R-CN
R-NH2 R-NHR
[H]
R-CH2NH2
R-X
R-NR2
2. 羧酸及其衍生物的转换
R-COCl
NH3
R-CONH2
R/OH
R-COOH
NH3
R-COOR/
R/OH
(RCO)2O
H2SO4 H2O
① (BH3)2 ② H2O2 /
OH-
R-CH-CH3（符合马氏规则） OH
R-CH2CH2OH（反马氏规则）
[H]
② R-C=O H（R/） [ O ]
R-CH-OH H（R/）
[ H ] = LiAiH4 、NaBH4 、 H2 / Ni、Pt、Pd等
③ R-COOR/ [ H ] R-CH2OH + R/OH [ H ] = LiAiH4 、C2H5OH + Na 、 H2 / Ni、Pt、Pd等
R-NH2
● 碳环的合成
① 双烯合成（D-A反应）
X△
-X
有机合成简介2013
BASIC RULES TO THE RESTROSYNTHETIC ANALYSIS
甲 原料
Starting Material SM
乙 中间物
Intermediates
丙
丁 合成目标
TGT or TM
合成路线
丁 TGT
丙
乙 Synth-precursor
逆合成分析的过程
甲 SM
Restrosynthetic Analysis. A problem-solving technique for transforming the structure of a synthetic target molecule to a sequence of progressively simpler structure along a pathway which utimately leads to simple or commercially available starting materials for a chemical synthesis.
目标物的合成中要解决以下几个主要问题： （1）如何构建目标化合物的碳架结构； （2）如何引入目标化合物中的官能团； （3）如何达到高选择性合成（包含立体选择性合成）；
——对于多官能团等复杂化合物的合成，为避免不必要的副反 应的发生，需要先保护某些官能团，之后再去保护。
一、官能团的引入与转化
官能团的引入： 官能团的转化：
, C C CR
一、官能团的引入与转化
官能团的转化：
官能团的去除
OH H
Cr6+
O
H
H
CH2OOH CONR2
LiAlH4 LiAlH4
有机合成
有机合成 有机合成技巧 第一节概述有机化学的内容一般可以分成三部分，即有机合成、有机理论和有机分析。
虽然这三部分对于生产实际都有联系，可是有机合成和生产实际得更加密切一些。
不论在工业或农业上，都迫切期望我们能不断合成出更好的化合物，以满足各方面的需要，所以有机合成是一项非常重要的工作。
有机合成通常是指从元素、简单无机化合物通过化学反应制取比较复杂的有机物质的过程。
它通常经过一系列反应，反应步骤的多少视所欲合成的分子（目标分子）的复杂性而定。
任何有机合成都应尽可能符合如下前提：（1） 应采用尽可能有效（产率高）的反应和方便的步骤，要力求采用只生成一种或主要生成一种产物的可靠的反应，避免生成各种产物的混合物。
（2） 要尽可能压缩反应以避免合成周期过长和总产率过低；一个每步产率为80%的十步合成的全过程产率仅为10.7%，而每步产率为40%的二合成的全过程产率可达到16%。
（3） 原料应是易得和价廉的。
通常，含有五个或少于五个碳原子的单官能团化合物和单取代苯等大多是较容易购得的。
第二节反向合成分析在我们学习有机化学的时，一直是沿着由起始原料经过有机化学反应生成特定结构的化合物这种思维路线进行的。
即反应物反应产物这种学习的顺序已经逐渐变成了我们思考问题的习惯，但是，当开始制定一项有机合成计划时，最初提供的信息只是需要合成的目标分子，这时就要求合成有机化学家应用化学反应作为工具，寻找合适的起始原料。
这也就是应用与过去学习有机化学时相反的思维路线去考虑问题。
即产物结构起始原料反应这种分析目标分子的结构，找出起始原料，制定出合成计划的思维方法就是反向合成（antithetic synthesis ）即使对于一个较简单的合成，应用反向合成法也往往可导出许多不同的中间体，组成许多不同的合成程序，结果得到一个所谓的“合成树”：从合成树可得出一个结论，那就是：有机合成并非只有唯一答案。
究竟哪条路线好，要结合实际情况加以判断。
有机化学合成的机理解析
有机化学合成的机理解析有机化学是一门研究碳基化合物及其衍生物的化学科学。
而有机合成化学是有机化学的一个重要分支领域，其研究内容是利用化学反应将简单的化合物转化为更加复杂的有机分子，从而制备各种物质。
有机合成化学不仅仅在医药、农药、染料、高分子材料等领域有着广泛的应用，而且在石油行业、环保领域和化学工业的生产中也都很重要。
本文将简要介绍一些有机化学合成的机理。
1. 酯化反应机理酯化反应是有机合成反应中常用的一种反应，可用于合成酯、脂肪酸、糖等有机物。
它是一种酸催化催化下的亲核加成反应，反应中需要有一个亲核试剂和一个烷基或芳香族羧酸反应。
具体反应过程中：RCOOH + R'OH -> RCOOR' + H2O其中，R和R'分别代表烷基或芳香族基。
反应机理：首先，羧酸的OH与酮的C=O之间发生亲核加成，生成一个烷基酯。
然后，产生的烷基酯在酸性催化下发生酯交换反应，得到最终的目标化合物。
2. 缩醛反应机理缩醛反应是指醛分子中羰基上的氧化钾与范尼基胍基反应得到的产物。
缩醛反应是一种重要的有机化学合成反应，广泛用于制备醇、醛、酮、酸、酯、乙烯、脂肪酸等有机物。
反应过程中，醛和胍基在碱性条件下缩合得到相应的羟胍。
反应机理：缩醛反应需要碱性条件，碱钾可催化反应，生成的产物有时需要提取或再结晶纯化。
在反应体系中，范尼胍或其衍生物的立体构型是决定反应是否进行的关键因素。
3. 羟酮合成反应机理羟酮合成是有机合成反应中一种非常受欢迎的反应，它是醛酮与硫脲的缩合反应。
羟酮合成反应有很多优点，如反应条件温和，操作简单，选择性好等。
反应机理：羟酮合成反应通常在醇/水溶液中进行，先将硫脲溶于水中，再将醛酮加入溶液中，并控制溶液的温度。
生成的羟酮通过结晶纯化、萃取、洗涤等方式分离提纯。
4. 醇酸反应机理醇酸反应是指在酸性或催化剂的作用下，醇和羧酸在一定的反应条件下缩合形成酯的反应。
醇酸反应是有机合成中应用最广泛的反应之一，可以用来合成各种半实验的酯类化合物。
有机合成
R C OH
试以甲醇,丙酮和HCN为原料, HCN为原料 试以甲醇,丙酮和HCN为原料,制备有机 COOH 玻璃- 玻璃-聚甲基丙烯酸甲酯
[ C CH2 ] n CH3
�
有机合成
一,有机合成的过程
1,有机合成的概念 利用简单,易得的原料, 利用简单,易得的原料,通 过有机反应, 过有机反应,生成具有特定结构 和功能的有机化合物. 和功能的有机化合物. 2,有机合成的任务 有机合成的任务包括目标化 合物分子骨架的构建 分子骨架的构建和 合物分子骨架的构建和官能团的 转化. 转化.
CH3
C CH2 CH3
OH O
OH OH CH3 C CH2 CH3
CH3
C CH3
C H
CH2
C CH3
COOH
例2.
醛酮中α-H的醛能自身加成生成β-羟基醛 R-CH2-CHO+R'-CH2-CHO R-CH2-CH-CH-CHO OH R' 巴豆酸(CH3-CH=CH-COOH)主要用 于合成树脂,现用乙醇及无机原料合成巴 豆酸?写出有关反应方程式.
光
官能团 引入
CH3Cl+HCl
Fe
C6H5Br+HBr
CH2=CH2+HBr △ CH3CH2Br CHBr2CHBr2 CH≡CH+2Br2 3.醇与 的取代, 醇与HX的取代, 醇与 的取代 C2H5OH+HBr
△
C2H5Br+H2O
-C=C-或-C=O的引入 C=C- C=O的引入
1.醇与卤代烃的消去反应 醇与卤代烃的消去反应 CH3CH2OH CH3CH2Br 2.醇的氧化 醇的氧化 2CH3CH2OH+O2
有机合成大分子的工作原理
有机合成大分子的工作原理
有机合成是指通过化学反应将小分子有机化合物合成成为更复杂的大分子有机化合物的过程。
其工作原理主要包括以下几个方面：
1. 反应类型选择：有机合成中可以采用多种不同类型的反应，如取代反应、加成反应、消除反应等。
根据合成目标的化学结构，通过选择适当的反应类型可以实现所需的合成转化。
2. 反应条件控制：不同的有机合成反应具有不同的反应条件要求，如温度、压力、溶剂、催化剂等。
根据反应的特性，调控反应条件以促进反应进行，并保证所需产物的选择性和高产率。
3. 保护基和功能团的选择：在有机合成中，为了保护合成过程中的某些功能团不受损害，常常需要引入保护基。
保护基的选择需要考虑其对合成中其他反应物的影响，以及是否易于去除。
4. 反应物的制备：有机合成中，合成原料往往需要通过其他反应途径进行制备。
这些反应途径可能包括分离提纯、合成一些中间体化合物、构建碳碳键或碳氮键等。
对反应物的制备进行综合考虑，并优化合成步骤，能够提高有机合成的效率和产物的纯度。
5. 产物分离和纯化：有机合成过程中，合成的产物常常与其他反应物、副产物和催化剂混在一起。
因此，需要进行产物的分离和纯化步骤，如晶体分离、溶剂提取、柱层析、气相色谱等。
通过合适的分离和纯化方法，可以得到所需的有机合成产物。
综上所述，有机合成的工作原理是选择适当的反应类型，调控反应条件，选择合适的保护基和功能团，制备反应物，以及分离和纯化产物。
通过这些步骤的合理组合和优化，可以实现有机合成反应的目标，合成出所需的大分子有机化合物。
有机合成化学
1.2.2 有机合成与整体有机化学的关系
从上述反应开始，在试管中(即在玻璃仪器中)制备有机物 质的活动就与整个有机化学的发展紧密联系在一起了。每当有 机化学在理论和基础知识方面取得进展时，都可以发现合成在 其中所起的作用，而新理论、新技术又必然引起合成的进一步 发展。例如，合成帮助确定异构体的数目及其结构，从而对 Kekule早期理论做出了贡献；从奎宁实验式出发的推理，使 Perkin提出合成奎宁的假设，而又根据这个假设所做的努力， 导致合成染料的发现。
因此，有机合成已经成为当代化学研究的主流之一。利用 有机合成可以制造天然化合物，可以确切地确定天然物的结构， 可以辅助生物学的研究以解开自然界的奥秘。利用有机合成更 可以制造非天然的，但预期会有特殊性能的新化合物。
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事实上，有机合成就是应用基本且易得的原料与试剂， 加上人类的智慧与技术来创造更复杂、更奇特的化合物。可 以这样说：“有机合成是‘无中生有’”。正如1965年诺 贝尔奖获得者，也是有机合成的先师Woodward教授所说： “在有机合成中充满着兴奋、冒险、挑战和艺术”。再进一 步看，逻辑性的归纳和演绎在有机合成中，特别是在路线设 计中，显得非常重要，甚至可以运用计算机程序来辅助合成 路线的设计。
(3)测试方面 近代物理测试方法，如红外、紫外、核磁共 振、色质联用、高效液相色谱、元素自动分析、X射线衍射 等，已普遍配合应用，有力地促进了有机合成的迅速发展。
(4)人工智能方面 使用计算机来辅助合成路线设计将大大 加快合成路线设计的速度。为此，人们已注意到了全面分析 和总结复杂分子的合成规律与逻辑，使合成工艺变得更加严 格而系统化，以此为基础，编制有机合成路线的计算机辅助 设计程序，逐步达到路线设计的计算机化。
有机合成
O O O O
认目标
巧切断
再切断
…… 得原料 得路线
1、逆合成分析：
O C C
O O O O
O
OH
H H
Br CH2 CH2 Br
OH OH
C C O
CH 2 CH 2 OH
CH2 CH2
O
OH
Br
Br Br
OH
Br
2、合成路线：
Br
OH
CH2 CH2
Br2
CH2 CH2 Br
NaOH CH2
水
△
官能团的消除
CH2=CH2+H2 △ CH3CH3 1.加成消不饱和键 O 催化剂 CH CH OH CH3-C-H + H2 3 2 Δ 2.消去、氧化、酯化除羟基 CH3CH2OH 170℃ 2CH3CH2OH+O2 CH3OH+HCOOH
浓硫酸
Ni
CH2=CH2+H2O 2CH3CHO+2H2O
CH 2 OH
Cu O2
O C C O H H
O
O2
C C O
OH OH
O
浓H2SO4
OH
O
O O
Br2
Br Br
NaOH C2H5OH
Br2
Br
NaOH 水
Br
OH
化合物A的钙盐是人们喜爱的补钙剂之一。A 在某催化剂的存在下进行氧化，其产物不能发生 银镜反应。在浓硫酸存在下，A可发生如下图所示 的反应：
3、有机合成的任务：
对目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化
副产物 副产物
基础原料
中间体
中间体
目标化合物
有机合成 研究生专业-概述说明以及解释
有机合成研究生专业-概述说明以及解释1.引言1.1 概述有机合成是研究有机化合物的合成方法和原理的学科领域。
它是化学领域中的重要分支之一，对于开发新药物、合成有机材料以及理解生命活动的本质具有重要意义。
有机合成通过特定的化学反应，将小分子有机化合物转化为目标分子，从而实现有机物的定向合成和功能化。
在本文中，我们将探讨有机合成的基本原理、方法与策略以及应用领域。
我们将首先介绍有机合成的基本原理，包括有机反应的基本原理、反应机制以及常用的有机合成方法。
然后，我们将详细探讨有机合成的方法与策略，包括催化剂的选择、反应条件的优化以及合成路径的设计等方面。
有机合成在药物化学、材料化学以及天然产物的合成等领域有着广泛的应用。
例如，通过有机合成可以合成各类药物分子，包括抗癌药物、抗生素以及激素等。
同时，有机合成也在材料研究中发挥着重要作用，可以合成各类高分子材料、功能材料以及有机电子材料。
此外，有机合成还可以用于合成天然产物，如合成天然产物中的活性成分，从而研究其生物活性和医药价值。
总之，有机合成作为研究生专业领域，在精确合成和定向化设计新化合物方面具有重要意义。
本文将详细介绍有机合成的基本原理、方法与策略以及应用领域，旨在加深对有机合成领域的理解，并为未来的有机合成研究提供一些建议和启示。
1.2文章结构1.2 文章结构本文主要从有机合成的基本原理、方法与策略以及应用领域这三个方面进行探讨。
具体结构分为以下几个部分：第一部分是引言，首先进行了整体概述，介绍了有机合成的重要性和现阶段的发展状况。
接着，说明了本文的组织结构，即文章的目录和各个部分所涉及的内容。
最后，明确了本文的目的，即为读者提供有关有机合成研究的详尽信息。
第二部分是正文，本部分主要围绕有机合成的基本原理展开。
首先介绍有机合成的基本概念和原理，包括反应的机理和影响因素等。
然后详细介绍了目前存在的各种有机合成方法和策略，如氧化、还原、取代、缩合等。
最后，探讨了有机合成在不同领域的应用，如药物合成、材料合成等，以展示有机合成的广泛应用价值。
有机合成基础知识点总结
有机合成基础知识点总结一、有机合成的概念。
有机合成是指利用简单、易得的原料，通过有机化学反应，生成具有特定结构和功能的有机化合物的过程。
其目的包括合成天然产物、制备具有特殊性能的有机材料等。
二、有机合成的任务。
1. 构建碳骨架。
- 增长碳链的反应。
- 卤代烃与氰化钠（NaCN）反应：R - X+NaCN→R - CN + NaX，然后R - CN水解可得到羧酸R - COOH，实现了碳链的增长。
- 醛、酮与格氏试剂（RMgX）反应：R - CHO+R'MgX→R - CH(OH)R'（产物为醇，增长了碳链）；R - CO - R'+R''MgX→R - C(OH)(R'')R'。
- 羟醛缩合反应：在稀碱作用下，含有α - H的醛发生自身加成反应。
例如2CH_3CHO→(稀碱)CH_3CH(OH)CH_2CHO，产物加热失水可得到CH_3CH = CHCHO，实现碳链增长。
- 缩短碳链的反应。
- 烷烃的裂化反应：如C_16H_34→(高温)C_8H_18+C_8H_16。
- 烯烃、炔烃的氧化反应：例如R - CH = CH - R'→(KM nO_4/H^+)R - COOH+R' - COOH，碳碳双键断裂，碳链缩短。
- 脱羧反应：R - COOH→(碱石灰)R - H+CO_2↑，常用于制备少一个碳原子的烃类。
2. 引入官能团。
- 引入卤素原子（-X）- 烷烃的卤代反应：CH_4+Cl_2→(光照)CH_3Cl+HCl，反应逐步进行，可得到多卤代物。
- 烯烃、炔烃与卤素单质或卤化氢的加成反应：CH_2 =CH_2+Br_2→CH_2Br - CH_2Br；CH≡ CH+HCl→CH_2 = C HCl。
- 芳香烃的卤代反应：在催化剂作用下，苯与液溴反应C_6H_6+Br_2→(FeBr_3)C_6H_5Br+HBr。
有机合成知识总结
有机合成知识总结目录目录前言有机合成的目的、宗旨和主要手段重要的有机反应研发常用的有机反应类型、机理和特点小结归纳和总结010203一、有机合成的目的通过一定的反应，使原来分子中某一个或几个化学键断裂，同时形成一个或几个新的化学键，从而使分子发生转变或将几个小分子连接起来。
二、有机合成的三条宗旨1.合成的步骤越少越好；2.每步的产率越高越好；3.原料和工艺成本越低越好。
三、有机合成的主要手段1.官能团的引入;2.官能团的转换；3.碳架的建造；①碳链的增长；②碳链的缩短；③碳架的重组；④环的闭合与打开。
目录目录前言有机合成的目的、宗旨和主要手段重要的有机反应研发常用的有机反应类型、机理和特点小结归纳和总结010203一．取代反应二．加成反应三．消除反应四．氧化还原反应五．缩合反应六．聚合反应一．取代反应1.亲核取代反应2.酯化反应3.酯的水解反应4.Friedel-Crafts反应5.环氧化合物的开环反应1.亲核取代反应化合物分子中的原子或原子团被亲核试剂取代的反应称为亲核取代反应。
在反应中，受试剂进攻的对象称为底物；亲核的进攻试剂称为亲核试剂；在反应中离开的基团称为离去基团；与离去基团相连的碳原子称为中心碳原子；生成物称为产物。
实例2.酯化反应酯化反应是一个可逆的反应，为了使正反应有利，通常采用的手段是：①使原料之一过量；②不断移走产物（例如除水）。
H+CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5+ H2O 投料 1 ： 1 产率67%1 ：10 97%3.酯的水解反应（1）碱性水解OOC 2H 5CO 18C 2H 5 + H 2OCH 3CONa + C 2H 5O 18HNaOH慢快OORCOR '+ -OHRCOH + -OR'R-C-OR'OHO -反应机理RCO -ONa +RCONaO ROH +3.酯的水解反应（2）酸性水解H +CH 3COH + C 2H 5O 18HOCH 3CO 18C2H 5 + H 2OO4.Friedel-Crafts反应芳烃在路易斯酸催化下，苯环上的氢原子被烷基或酰基所取代的反应对甲苯磺酸5.环氧化合物的开环反应环氧类化合物的三元环结构使各原子的轨道不能正面充分重叠，而是以弯曲键相互连结，因此，分子中存在一种张力，极易与多种试剂反应，将环打开。
有机合成发展简史
有机合成化学发展简史专业：精细化工学号：10姓名：***目录有机合成发展简史有机合成化学是有机化学的核心组成部分,是人类改造世界,创造美好未来的强有力工具.一个国家有机化学研究水平高低在很大程度上取决于有机合成化学发展状况.有机合成是推动有机学发展的永恒动力.1．有机合成是有机化学中永不枯竭研究资源生命科学：生物大分子、生物活性分子、生化分析试剂等；医药学：药物、药理、病理分析试剂等；农业：农药、农用化学品等；石油：石油化工产品等材料科学：高分子化合物、功能材料等；食品：食品添加剂等；日用化工：燃料、涂料、化妆品等.2．有机合成的发展史早期的合成化学1900年以前：简单化合物的制备1824年德国化学家维勒Wohler首次从无机物人工合成有机物--尿素.1845年德国化学家Kolbe合成醋酸1854年法国化学家Bezthelot合成油脂1890年德国化学家Emil Fisher合成六个碳原子的糖的各种异构体,由于他在糖化学和嘌呤等杂环化合物合成的功绩获得1902年的诺贝尔化学奖.合成化学的发展1900~1960年：生物活性的化合物被合成1902年德国化学家Willstatter合成托品酮1915年获得诺贝尔化学奖颠茄酮1917年英国化学家Robinson 全新、简捷地合成托品酮Mannich反应1947年获诺贝尔化学奖1929年德国化学家Hans Fisher 合成血红素通过对其分解产物的合成并最后加以装配美国化学家R．B．Woodward1917~19791965年获得诺贝尔化学奖现代有机化学之父复杂结构的生物碱的合成：1944年金鸡纳碱的合成,1954年马钱子碱的合成,1956年麦角新碱的合成,利血平的合成甾体化合物的合成：1951年胆甾醇等的合成1957年羊毛甾醇的合成抗生素的合成：青霉素V、四环素、VB12等Woodward与瑞士有机化学家Albert Eschenmoser合作,率领100多位科学家经过12年的努力,终于于1973年完成了VB12的全合成.有机合成的新发展60年代以后：有机合成化学形成了以反应机制为线索的体系E．J．Corey 美国化学家1967年提出具有严密逻辑的逆合成分析法,并合成血红素、前列腺素、白三烯等天然产物；1990年获得诺贝尔化学奖在60年代中期,科里创造了逆合成分析的原理,并提出了合成子和切断这两个基本概念.科里的合成方法和理论开创了计算机辅助有机合成的新纪元.1967年科里等人编写了第一个OCSSOrganic Chemical Simulation of Synthesis程序LHASA程序的前身逆合成分析法Retrosynthesis:即从需要合成的目标分子Target Molecule —TM出发,向回推出原料.即使一个简单的分子得合成也可以逆推出许多不同的中间体,组成不同的合成路线,结果得到一个所谓的“合成树”.20世纪60年代,Merrifield 美国生物化学家发展了固相合成技术.20世纪70年代,Corey 美国化学家发展了手性合成理论和方法.1989年,Kishi 美国化学家合成了海葵毒素分子式：C129H223N3O54,分子量2680,64个手性中心,7个骨架内双键,被称为是世纪工程.20世纪90年代,发展了组合化学合成理论和技术.3．中国有机合成发展概况在新中国成立后,中国的自然科学,包括有机合成化学,进入了一个崭新的发展时代.尽管当时的工业基础非常薄弱,又无强大的国力支持,但新中国的有机化学家在抗菌素,染料和甾体药物等的合成方面开展了相当出色的工作,尤其是甾体的半合成工作取得了极大成功,为当时世界上正在发展的甾体抗炎药和甾体避孕药工业打下了坚实的基础.从70年代起国际上的有机化学的发展出现了新的高潮,有机化学成为化学中最大的一个分支,有机合成则成为有机化学中最令人注目的一个领域.1965年9月,我国科学家汪猷等成功地合成了具有生理活性的结晶牛胰岛素.70年代中,前后合成了前列腺素E1PGE1,前列腺素F2α及ω-乙基同系物ω-Ethyl-PGF2α和15-甲基前列腺素F2α15-Methyl PGF2α等前列腺素,以及一大批昆虫棉红铃虫等信息素.此外这期间也开展了一些天然药物的合成研究,如具抗癌活性的喜树碱和具抗疟活性的仙鹤草酚等.1978年作为中国科学院的重点研究课题启动了青蒿素的全合成研究.青蒿素是中国科学家从中药中发现的新一代抗疟药,同时其独特的过氧结构也是对有机合成的新挑战.1981年11月,我国科学家又在世界上首先人工合成了酵母丙氨酸转移核糖核酸.1983年报道了从青蒿的另一成分——青蒿酸出发合成青蒿素的工作.1984年进而完成了由香茅醛开始的全合成工作.国内90年代天然产物合成较前有很大的发展,合成目标涉及到多种类型的化合物:周维善利用糠胺的不对称反应合成了一批生物碱,以及对苯乙烯内酯的合成.王志勤、许杏祥等对康宁木酶素进行了合成.总之,50年代以来,尤其近20年来中国天然产物合成这一科学高峰的攀登取得了很大的进展,缩小了与国际先进水平的差距.4.参考资料1、有机合成化学王玉炉等编.科学出版社,2014年第三版2、有机合成化学黄宪等编,化学工业出版社,2003年版3、现代有机合成化学吴毓林等编,科学出版社,2001年版4、中国有机合成概况参考中国有机合成化学家的攀登吴毓林,伍贻康编,出版源化学通报, 199912:25-32。
第二十一章 有机合成简介
选择性不大，甚至希望起作用的恰巧是活性较小的基团
时，为了使反应能在指定位置进行，往往用引入导向基
的办法解决。
Br
Br
Br
溴是邻对位定位基，本身的定位效应不能引入间位
取代。可通过引入导向基——氨基。
混酸
NO2
Fe 稀盐酸
NH2 NaNO2 H2SO4, 0 ~ 5℃
N2HSO4H3PO2
NH2
氨基
是强邻对
★ 合成等价物（synthetic equivalents）：能起到合成子作 用的相应的真实化合物。
★ 化学反应逆推过程：“ ”逆推符号。
2. 官能团的转换、引入和消除
① 官能团的转换：将一个官能团转换成另一个官能团。 （functional group interconversion，FGI）。
② 卤素加成 R-CH=CH-R/
X2
R-CH—CH-R/
Zn
XX
卤代烃：对碱、氧化剂、还原剂然增 加合成步骤，导致总产率降低。
同时，若分子中有相似反应性的基团时，要保护 某一基团也有困难。因此，不仅需注意探求高选择 性的保护基，更应以极大的兴趣去从事发展高选择 性反应试剂的研究。
CH2OH
（Cannizarro 反应）
OH
HNO3
CH2CH2COOH
CH2CH2COOH
（氧化反应）
过氧酸氧化
O
3. 通过周环反应
R
R
+
（氧化反应） （Diels-Alder反应）
OCH2 CH CH2
OH CH2 CH CH2
（Claisen重排）
+
（2 + 2 环加成）
4. 通过重排反应
有机合成
能分泌海葵毒素，据说
海葵毒素的毒性大约可
以排名前十。
• 海葵多肽毒素具有显著的强心作用，并有降 血脂、抗血凝、抑制血栓形成等作用。海葵毒 素有64个手性碳和7个骨架内双键，是目前已 发现的最复杂的化合物，分子式为 C129H223N3O54，可能存在的异构体数目为2的71 次方，因此合成海葵毒素是一项极具挑战性的 工作。 由哈佛大学的Kishi领导24名博士和博 士后历经8年之久完成了对其的合成,无与伦比 地鼓舞了全世界的化学家，有机合成化学家们 开始产生了“没有合成不出来的分子”的言论。 • 对于这些复杂的有机化合物，我们怎样才能 实现对它们的合成呢？
CH3CHCHCH3+2NaOH
Cl Cl
1．有下述有机反应类型：①消去反应；②水解反 应；③加聚反应；④加成反应；⑤还原反应；⑥ 氧化反应。已知
NaOH CH2Cl—CH2Cl ＋ 2H2O ――→ HOCH2—CH2OH ＋ △ 2HCl，以丙醛为原料制取 1,2丙二醇，所需进行的反应类型 依次是( ) B．⑤①④② D．⑤②④①
（3）引入羟基（—OH）
①烯烃与水的加成 CH2=CH2 + H2O
催化剂 加热加压
CH3CH2OH
②醛（酮）与氢气加成（还原） CH3CHO + H2
催化剂
Δ
CH3CH2OH
③卤代烃的水解（碱性） C2H5Br + NaOH ④酯的水解 CH3COOC2H5 + H2O
稀H2SO4 水 △
C2H5OH + NaBr
2、逆合成分析法(科里) 又称逆推法，其特点是从产物出发，由后向 前推，先找出产物的前一步原料（中间体），继 续后向前推并同样找出中间体的前一步原料，如 此继续直至到达简单的初始原料为止。
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b. 应用各种数据库设计合成路线 * 整体设计法: 整体设计法: 目标化合物 → 三维结构 → 数据处理 → 搜 索(从所选择的数据库中) → 修改 → 可能合成 从所选择的数据库中) 路线 * 分步设计法: 分步设计法: 先将目标化合物分解为结构单元, 先将目标化合物分解为结构单元,再按数据库提供的 信息,一步一步进行设计. 信息,一步一步进行设计.
20世纪60年代 Merrifield发展了固相合成 世纪60年代, (5)20世纪60年代,Merrifield发展了固相合成 技术. 技术. 20世纪70年代 Corey发展了手性合成理论和 世纪70年代, (6)20世纪70年代,Corey发展了手性合成理论和 方法. 方法. 1989年 Kishi合成了海葵毒素 合成了海葵毒素, (7)1989年,Kishi合成了海葵毒素,被称为是世 纪工程. 纪工程. 20世纪90年代 世纪90年代, (8)20世纪90年代,发展了组合化学合成理论和 技术. 技术.
推动有机合成的三件大事: 推动有机合成的三件大事: 1,尿素的合成(Wohler) 尿素的合成(Wohler) 2,有机化合物结构理论的建立 包括:碳的四价和成键和苯的结构(Kekule) 包括:碳的四价和成键和苯的结构(Kekule) 碳价键的正四面体构型(vaurHoff (vaurHoff) 3,碳价键的正四面体构型(vaurHoff)
有机合成是推动有机化学发展的永恒动力: 有机合成是推动有机化学发展的永恒动力:
有机化学家在解决有机合成问题过 程中,全面发展了有机化学: 程中,全面发展了有机化学:化学结构 理论,反应理论,合成方法, 理论,反应理论,合成方法,分离纯化 方法,结构鉴定方法等. 方法,结构鉴定方法等.
2. 有机合成发展历史
OHC
O O COOEt O COOEt O Cl
所有的起始原料确定后,再设计全合成路线.在 所有的起始原料确定后,再设计全合成路线. 实施合成时, 实施合成时,可以采用逐步合成法或片段组合法进 行合成. 行合成.
(3)计算机辅助有机合成路线设计 a. 化学信息学和化学信息数据库 与有机合成有关常用数据库: 与有机合成有关常用数据库: * 现有化学品数据库 * 有机化学反应数据库 * 合成方法和转化数据库 * 合成方法参考文献库 * 保护基团数据库 HO
OH
Me O O
OH
HO
Me
Me
OH O OH
海葵毒素
OH HO
有结构兴趣的非天然产物的合成
3.有机合成方法学 3.有机合成方法学
好的合成反应的评价标准: 好的合成反应的评价标准: (1)高的反应产率 (2)温和的反应条件 (3)优异的反应选择性,包括化学选择性, 优异的反应选择性,包括化学选择性, 区域选择性和立体选择性等 (4)易于获得的反应起始原料 (5)尽可能是化学计量反应向催化循环反应发展 (6)对环境污染尽量少
1856年得到色泽能与天然染料茵红和靛蓝媲美的苯胺紫. 1856年得到色泽能与天然染料茵红和靛蓝媲美的苯胺紫. 年得到色泽能与天然染料茵红和靛蓝媲美的苯胺紫
合成了第一个箐染料(照相软片的增感剂) 合成了第一个箐染料(照相软片的增感剂)
重要的天然染料茵红(2a)和靛蓝(3b) 重要的天然染料茵红(2a)和靛蓝(3b)的工业化合成 (2a (3b
n C15H31
CHO
R2 R3
R1 (CH3)3CCO2H,Ti(OPr)4 OH CH2Cl2, 20 C
R2 O R3
R1 OH
4,有机合成方法研究进展
合成策略及理论 逐步合成法( elongation) (1)逐步合成法(Stepwise elongation)和 片段组合法 (Fragment condensation) 合成一个复杂的大分子化合物,可以采用两 合成一个复杂的大分子化合物, 种合成途径: 种合成途径:
生物技术在有机合成中的应用
随着现代生物技术发展, 随着现代生物技术发展,生物技术在有机合成中 的应用越来越引起人们的重视.毫无疑问, 的应用越来越引起人们的重视.毫无疑问,生物技术 不可能代替传统的有机合成技术,但是, 不可能代替传统的有机合成技术,但是,生物技术的 引进,将大大扩展人们的视野, 引进,将大大扩展人们的视野,丰富了有机合成的内 容.
两种多肽合成策略比较
(合成一个多肽a-b-c-d-e-f-g-h) 肽链逐渐增长法 片断组合法 gh ab cd ef gh fgh abcd efgh efgh abcdefgh defgh cdefgh bcdefgh abcdefgh 产率: a7 (a8-1) a3 = alog28 (8为多肽中氨基酸残基数目)
H2 N
O O
O
OH OH OH HO OH Me OH OH OH OH OH OH HO OH O OH OH OH OH HO O Me HO OH OH OH OH OH OH OH O OH OH OH HO OH
C129H223N3O54, 分子量2680 2680, 分子量2680, 64个手性中心 个手性中心, 64个手性中心, 可能的异构体是271 可能的异构体是271
Example: Noyori等将烯丙基和烯丙氧羰基作为 Noyori等将烯丙基和烯丙氧羰基作为 保护基团用于32mer 43mer和60mer的脱氧核 32mer, 保护基团用于32mer,43mer和60mer的脱氧核 酸的合成:烯丙基用于核苷键磷氧键的保护; 酸的合成:烯丙基用于核苷键磷氧键的保护; 而烯丙氧羰基则用于碱基氮的保护. 而烯丙氧羰基则用于碱基氮的保护.
a.从起始原料开始一步一步进行合成的逐步合成法 a.从起始原料开始一步一步进行合成的逐步合成法; 从起始原料开始一步一步进行合成的逐步合成法; b.先合成若干片段, b.先合成若干片段,最后将各个片段连接成目标分子的 先合成若干片段 片段组合法. 片段组合法. * 在实际的合成中,采用何种策略,则需要进行具体的 在实际的合成中,采用何种策略, 分析.例如: 分析.例如: 多肽合成可以选择肽链逐步增长法, 多肽合成可以选择肽链逐步增长法,即氨基酸残基是 一个一个依次加上去的.另一种是片断组合法, 一个一个依次加上去的.另一种是片断组合法,即先合 成一些小的肽段,然后再将小肽段偶联成多肽. 成一些小的肽段,然后再将小肽段偶联成多肽.
酶学方法
基本原理:某些酶在适当的条件下, 基本原理:某些酶在适当的条件下,具有较广的底 物适应性,可以催化非天然底物的反应. 物适应性,可以催化非天然底物的反应. 主要反应类型:水解反应,氧化还原反应, 主要反应类型:水解反应,氧化还原反应,缩合反 重排反应等. 应,重排反应等. 特点:反应条件温和,副反应少, 特点:反应条件温和,副反应少,具有优异的立体 或区域选择性. 或区域选择性.
1917年 Robinson合成了托品酮 合成了托品酮. (2)1917年,Robinson合成了托品酮.开创了系统 的有机合成方法, 的有机合成方法,反应机制和化学结构关系等 的研究.并第一次开设了有机合成课程. 的研究.并第一次开设了有机合成课程. (3)20世纪50年代NMR技术开始应用于有机化合物 20世纪50年代NMR技术开始应用于有机化合物 世纪50年代NMR 结构测定. 结构测定. 20世纪50-70年代 Woodward合成了利血平 世纪50 年代, 合成了利血平, (4)20世纪50-70年代,Woodward合成了利血平, 胆甾醇,维生素B12和红霉素等, B12和红霉素等 胆甾醇,维生素B12和红霉素等,将有机合 成发展到前所未有的水平. 成发展到前所未有的水平.
CO2 CH3 CO2 CH3 CO2 CH3
(3)立体选择性 包括: 包括: (1)顺反异构的选择性; (1)顺反异构的选择性; 顺反异构的选择性 (2)对映面的选择性等. (2)对映面的选择性等. 对映面的选择性等
[Ph3AsCH2CHO] Br CH3(CH2)14CHO
+
-
K2CO3,THF Et2O (3:7)
有机合成概述
应用化学系 叶非
参考书目: 参考书目: 1,黄宪 陈振初编著 2,李良助 林垚等编著 3,顾可权 林吉文编著 4,张滂 有机合成进展 科学出版社 1992年04月第 1992年04月第1版 月第1 有机合成化学 有机合成原理和技术 有机合成化学 化学工业出版社 1983年12月第1版 1983年12月第 月第1 高等教育出版社 1992年05月第1版 1992年05月第 月第1 上海科学技术出版社 1987年02月第1版 1987年02月第 月第1
几个基本概念的解释
(1)化学选择性: 化学选择性: 试剂对不同官能团的选择性反应. 试剂对不同官能团的选择性反应. (2)区域选择性: 区域选择性: 试剂对于一个反应体系的不同部位的进 攻,也可以是对两个处于不同位置的两个完 全相同官能团的选择性进攻.例如: 全相同官能团的选择性进攻.例如:
OAc (1 ) OAc Br n + NaCH(CO2CH3 )2 (3 ) Mo(CO)6 CH3 O2 C Br n Br (Ph3 P)4 Pd (2 ) CH3 O2 C n OAc n DMF CH3 O2 C
拆分法(Disconnection (2)拆分法(Disconnection approach)
拆分法是为了解决复杂有机分子全合成的合成路 线设计发展起来的一种合成设计理论. 线设计发展起来的一种合成设计理论 . 它的基本思 想是将目标化合物分子拆分成一系列片段, 想是将目标化合物分子拆分成一系列片段 , 应用化 学反应知识, 学反应知识 , 确定每一个片段相对应的起始原料和 化学反应.例如: 化学反应.例如:
5. 有机合成的展望
与生命科学相结合的有机合成化学 含意: 含意: (1) 有机合成选择生命科学中的重要物质作 为合成对象. 为合成对象. (2) 把生物方法用于有机合成. 把生物方法用于有机合成. (3) 二者巧妙结合产生一些全新的分支领域. 二者巧妙结合产生一些全新的分支领域.