与有机合成相关的诺贝尔化学奖介绍

环氧化产物的立体化学是由反应中使用的 手性酒石酸酯的非对映体（通常为酒石酸 二乙酯或者酒石酸二异丙酯)决定的。
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Sharpless不对称双羟基化反应
夏普雷斯又把不对称氧化反应拓展到不对称双羟基化反应。
RL = 体积最大的取代基；RM = 体积中等的取代基；RS = 体积最小的取代基
目前，不对称环氧化反应和双羟基化反应己成为世界上应用 最为广泛的化学反应。近年来，夏普雷斯还发现了不对称催化氧 化反应中的手性放大及非线性效应等新概念，在理论和实际上都 具有重要意义。 21
2010年诺贝尔化学奖
获奖理由：“有机合成中钯催化交叉偶联”研究
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学术贡献
• 他们在“钯催化交叉偶联反应”研究领域作出了杰出贡献， 其研究成果使人类能有效合成复杂有机物。 • 为制造复杂的有机材料，需要通过化学反应将碳原子集合 在一起，但碳原子非常稳定，不易发生化学反应，采用钯 催化解决该问题的一个思路是使碳活化。 • 目前“钯催化交叉偶联反应”技术已在全球的科研、医药 生产和电子工业等领域得到广泛应用。 • 以在此领域有卓越贡献的科学家名字命名的有机反应很多。 比如Heck反应、Negishi反应、Suzuki反应、Stille反应、 Kumada反应、Sonogashira反应、Hiyama反应
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利用Negishi反应合成杯芳烃
Negishi反应可用于杯芳烃的合成中。如采用溴代杯芳烃在原 位产生的有机锌试剂跟碘代芳烃反应，可以得到较高产率的 杯芳烃衍生物。
• 1959年在北海道大学获得博士学位 • 1961年留校工作
• 曾在美国普渡大学作博士生，在Brown的实验室做博士后
• 研究有机有机硼试剂成果卓著 • 1973年任北海道大学工学系教授
• 现在是北海道大学名誉教授
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Heck反应
• 钯催化卤代芳烃、卤代烯烃或其类似物与乙烯 基化合物的交叉偶联反应称为Heck反应。
2010年．Heck，Negishi，Suzuki钯催化交叉偶联反应的获奖。
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瑞典皇家科学院2001年10月10日宣布，本 年度诺贝尔化学奖授予三位科学家，他们是:
美国孟山都公司 威廉 S．诺尔斯
日本名古屋大学 野依良治
美国斯克里普斯研究所 夏普雷斯
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以表彰他们在不对称催化反应研究领域取得的突出贡献。
ZnCl + I OMe Cl2Pd(PPh3)2/(i-Bu)2AlH (1:2) 85% OMe
Pd Cat. R X + R' ZnX X = Cl, Br, I, OSO2CF3
R R' +
ZnX2
Negishi, E. I.; King, A. O.; Okukado, N. J. Org. Chem. 1977, 42, 1821.
诺尔斯发现
野依良治发展 不对称环氧化反应
拓展
不对称催化氢化反应
不对称催化反应
（合成手性物质）
不对称双羟基化反应
夏普雷斯发现并发展
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Biography
来自美国密苏里州圣路易斯。 1917年出生(美国公民)。 1942年获哥仑比亚大学博士学位，曾任职于美国圣路易斯Monsanto公司， 有类固醇化学的背景，曾是伍德沃德的助手，推动可的松的商品化， 威廉· 诺尔斯 1960年代，他开始从事不对称合成的研究。 S·
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Childhood
• 1928年7月12日出生在马萨诸塞州的一个 黎巴嫩基督教移民家庭. • 当他八个月的时候，父亲就死了，他和他 的母亲，哥哥，两个姐姐，阿姨和叔叔生
活在一起
• 就读于天主教小学和劳伦斯公共高中
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Biography
• 1945年，进入麻省理工MIT学习
• 1948年获得学士学位
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新型有机合成方法学
有机合成化学的基础核心是新型、 高效有机合成方法学的研究 和发展。21世纪这10年来诺贝尔化学奖三次与手性催化有机合成 相关。 2001年WS Knowles，Noyori 和 Sharpless因在发展催化不对称合 成研究方面获奖；
2005年Chauvin，Grubbs和Schrock因在发展烯烃复分解反应所作 出的贡献而获奖；
以改进反应产率， 发现Sonogashira偶联反 应
• 在生物医学上，将荧光染料与 DNA碱基偶联时用 到的正是Sonogashira偶联反应。这对自动DNA 测序和阐明人类基因组起到了重要的作用 。
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Negishi反应
Negishi 反应就是有机锌 、锆 、铝等化合物在零价 钯催化下的芳基化、烯基化反应。
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合成工作涉及
• 大环结构：主要是一些大环内酯和大环内酰胺类
如银杏内酯
• 杂环结构：主要是一些生物碱和维生素
• 倍半萜类化合物 ，多环异戊二烯类化合物 • 前列腺素类化合物 ，白三烯类化合物
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科里长叶烯全合成路线
魏兰德-米歇尔酮
Wittig反应
顺式的二环中间物
扩环反应
Wolff-Kishner还原
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Richard F. Heck (理查德· 赫克)
• 美国人， • 1931年出生于美国的斯普林菲尔德(Springfield) (81岁) • 1952年, 1954年在美国加利福尼亚大学洛杉矶分校获得学士和博士学位 • 随后，进入瑞士苏黎世联邦工学院作博士后 • 1971年进入美国特拉华大学(Univ. of Delaware)工作，于1989年退休。 • 现为特拉华大学名誉教授
H R X + R1
R2 R3
Pd(0), base
R R1
R2 R3
R = aryl, alkenyl X = I, Br, Cl OTf, SO2Cl etc
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Heck反应
• 20世纪70年代，Heck和Mizoroki独立开发了如下类型反应： • 不饱和卤代烃( 或三氟甲磺酸酯) 和一个烯烃在钯催化和 碱存在下生成取代烯烃的偶联反应
•野依不对称氢化反应（Noyori asymmetric hydrogenation）
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Sharpless不对称环氧化反应
夏普雷斯则独辟蹊径，开创了催化不对称氧化反应的研究。 早在20世纪70年代，利用四异丙氧基钛和酒石酸二乙酯反应形成 的络合物为催化剂，氧化试剂为过氧叔丁醇。实现了烯烃的不 对称环氧化反应，这是不对称合成研究领域的又一个里程碑。
• 1951年获得博士学位 • 在伊利诺伊大学香槟分校担任一个全职教 授,1959年，进入哈佛大学担任教授 • 被公认为伍德沃德概念上的学术接班人
• 做为辉瑞的有机合成顾问长达50年
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Family
• 1961年，和卡莱尔结婚
• 有3个孩子和两个 孙女.
• 现在和他的妻子居住在麻萨诸塞州。
7ห้องสมุดไป่ตู้
Hoffmman和EJ Corey的口水仗
• 自从1950年以来，至少302个方法通过科里基团 而发展的
– Corey-Itsuno 还原即（后来发展为CBS反应） 将酮在口恶唑硼烷配体作用下硼氢化为手性醇 – Corey-Fuchs 反应 将醛酮反应为多一个碳的二溴取代烯烃 – Corey–Kim 氧化 醇在NCS作用在二甲硫醚环境中氧化为醛酮 – Corey-Winter 烯烃合成 – Corey-Nicolaou大环内酯化
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应用Heck反应合成 具有药物活性的分子
抗炎药萘普生，抗癌药物紫杉醇，哮喘药孟鲁司特， 抗癌药埃博霉素A（Archazolid A)，
Rudolph, S. et al. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 6100.
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Heck反应研究的发展
• 1 9 7 5年，日本化学家 Sonogashira使用亚铜盐
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Reagents
• Corey-Suggs 试剂： PCC (pyridinium chlorochromate)
吡啶和CrO3在盐酸溶液中的 络合盐红橙色固体制剂
• 广泛使用的羟基保护剂： 二甲基叔丁基硅烷 (TBDMS) 三异丙基硅烷 (TIPS) 甲氧乙氧甲基(MEM）
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Methodology
以这一反应为基础，20世纪70年代初诺尔斯就在孟山都公司 利用不对称氢化方法实现了工业合成治疗帕金森病的L-多巴 这一手性药物。
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日本的野依良治对其工作进行 发展。发明了以手性双膦BINAP （2,2‘-双二苯膦基-1,1’-联 萘）为代表的配体分子，通过与 合适的金属配位形成手性催化剂， 用于不对称催化氢化反应，立体 选择性高达100%，实现了不对称 催化合成的高效性和实用性。
美国有机化学家
1938年出生于日本兵库县芦屋市， 1967年获京都大学博士学位。 1969到1970年在美国哈佛大学留学， 1972年33岁时成为名古屋大学教授，并担任理学研究科主任至今。
野依良治
来自美国加利福尼亚Scripps研究学院。 1941年出生于美国宾西法尼亚州费城。 1968年获斯坦福大学博士学位。 1990年起，任美国Scripps研究学院化学教授。
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应用实例
实例一：利用Negishi反应进行核苷碱基修饰
5-氟烷基嘧啶核苷具有生物活性和药物活性
Chacko, A.-M.; Qu, W. C.; Kung, H. F. J. Org. Chem. 2008, 73, 4874.
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利用Negishi反应合成天然产 物
那基稀酮A也是一种海洋天然产物，具有很好的药物活性， 采用Negishi反应可以高产率的得到该化合物的中间体。
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Elias James Corey （伊利亚斯· 詹姆士· 科里）
• 1990 获得Nobel Prize in Chemistry • 1988 获得National Medal of Science （美国国家科学奖章） • 2004 获得Priestley Medal（普利斯特里 奖 ACS最高奖项）
日本有机化学家
K-巴里-夏普雷斯
美国有机化学家
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威廉·S·诺尔斯开创 均相不对称催化合成手性分子的先河
1968年，美国孟山都公司的威廉·S·诺尔斯用（-）-甲基 正丙基苯基膦替代威尔金森催化剂中的三苯基膦，并以此为 催化剂催化α -苯基丙烯酸，得到一种对映体过量（ee值） 15%的氢化产物。
左旋多巴
• 人物： Ronald Hoffmman（８１年诺奖获得者）和EJ Corey • 争论焦点： 前线轨道理论和分子轨道对称守恒原理即著名的 Woodward-Hoffmann定律的原创者之争
著名量子化学家Ronald Hoffmman同Woodward合作提 出分子轨道对称守恒原理
EJ Corey是Woodward的学生
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Ei-ichi Negishi (根岸荣一 )
• 日本人，1935年出生于中国长春 (77岁)
• 1958年从东京大学毕业后进入帝人公司
• 1963年在美国宾夕法尼亚大学获得博士学位 • 现任美国普渡大学教授
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Akira Suzuki (铃木章)
• 日本人，1930年出生于日本北海道鹉川町(82岁)
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逆合成分析原理
逆合成分析原理介绍了合成过程中，各种功能团 的转变、加入和消去的一系列系统地修饰分子的 原则和方法。 《The Logic of Chemical Synthesis》书中重点介绍 了有机合成路线设计的五大策略： 1. 基于转化方式的策略Transform-based strategies 2. 基于结构目标的策略Structural-goal strategies 3. 拓扑学的策略 Topological strategies 4. 立体化学的策略 Stereochemical strategies 5. 基于官能团的策略 Functional group-base strategies
与有机合成相关的 诺贝尔化学奖介绍
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近代 有机化学 的发展
有机合成理论与逻辑： 1990年诺奖
新型有机合成方法学： 2001年及2010年诺奖
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１９９０年诺贝尔化学奖
• 1967年ＥＪCorey提 出具有严格逻辑性 的“逆合成分析原 理”
• ＥＪCorey指导编制 了第一个计算机辅 助有机合成路线设 计的程序——OCSS 有机化学合成模拟 软件
I H3C CH3 Pd(OAc)2, PPh3 DMF, 90 oC, 24 h COOCH3
+ COOCH3
H3C
CH3
Heck, R. F.; Nolley, J. P.Jr J. Org. Chem. 1972, 37, 2320. Mizoroki, T.; Mori, K.; Ozaki, A. Bull. Chem. Soc. 1971, 44, 581.