科里教授和逆合成分析法
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。
有机合成逆合成分析法与有机反应概览
• 在非质子性极性溶剂中，亲核试剂亲核性的增 加比碱性增加显著
• 电荷的离域使亲核试剂碱性减弱的趋势大于亲 核性减弱，因此，丙二酸酯碳负离子的碱性和 亲核性均较EtO2CC(H)(R)-小，但亲核性与碱 性的比值前者较后者大
• 亲核试剂进攻原子与另一含有孤对电子的原子 相连（HOO-；NH2NH2），亲核性增强， HOO-＞ HO-
（1）一个原子提供两个电子作为共享电子（电 子对），即通过一个碳亲核体Nu和一个碳亲电体 （E）的离子型（极性）结合形成碳-碳
（C+ + C- C-C,大多数情况是Cδ+ + Cδ- C-C ） （2）每个碳原子贡献一个电子以形成共享的电子
对，也就是说通过两个自由基的结合形成C-C键。
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n Pr H C
Ph OH
1.苯基丁醇的逆合成分析之二。C-H的切断
FGI n Pr H
C Ph OH
n Pr δ+ Ph + C
NaBH4
Oδ- 不能直接得到的原料
n Pr δ+ Ph C
Oδ-
Ph C+=O +
n-Pr-
试剂（ 酰氯） 格氏试剂
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1.1.2.2 指导切断的指南
X
X
O
C
C
C
H
X
X
X= OR, -NHR, -SR, etc
CX
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内酯具有桃香味，是香水的一种成分，其逆合成 分析可从内酯C-O键切断入手
O
HO COOH
O
O+ HOOC
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按上述逆合成分析的合成路线为：
逆合成分析法与合成路线设计
第 6 章 逆合成分析法与合成路线设计20世纪60年代，Corey 在总结前人和他自己成功合成多种复杂有机分子的基础上，提出了合成路线设计与逻辑推理方法。
创立了由合成目标逆推到合成用起始原料的方法—逆合成分析法。
该方法现在已成为合成有机化合物特别是对复杂分子的合成具有独特体系的有效方法。
6.1 逆合成分析法6.1.1 逆合成分析法概念有机合成是利用一种或数种结构简单的原料经一步或数步有机化学反应得到既定目标产物的过程，可表示如下：逆合成分析法是将合成目标经过多种逆合成操作转变成结构简单的前体，在将前体按同样方法进行简化，反复进行直到得出与市售原料结构相同为止，可表示如下：图6-1 多路线逆合成分析示意图1．合成子原料反应反应( 产物 )目标分子官能团转换另外的目标分子逆合成转变前体(合成子)逆合成转变前体的前体原料目 标 分 子A D EF BG HK JCO L M N多路线逆合成分析示意图Corey 的定义:合成子是指分子中可由相应的合成操作生成该分子或用反向操作使其降解的结构单元。
一个合成子可以大到接近整个分子，也可以小到只含一个氢原子。
分子的合成子数量和种类越多，问题就越复杂。
例如：在这些结构单元中，只有(d)和(e)是有效的，叫有效合成子。
因为(d)可以修饰为C 6H 5COC-HCOOCH 3，(e)可以修饰为 。
识别这些有效合成子特别重要，因其与分子骨架的形成有直接关系。
而识别的依据是有关合成的知识和反应，也就是说有效合成子的产生必须以某种合成的知识和反应为依据。
亲电体和亲核体相互作用可以形成碳-碳键、碳-杂键与环状结构等，从而建立起分子骨架。
例如：若将上述反应中的亲电体、亲核体提出来，反应简化为2CH 2COOCH 3C 6H 5COCHCOOCH 3(a) C 6H 5 (b) C 6H 5CO (c) COOCH 3 (d) C 6H 5COCHCOOCH 3 (g) OCH 3CH 3OCOCH 2CH 23(e) CH 2CH 2COOCH 3(f)C M +CX CC+MX+C MgX OCC OHCOOEtC OEt OOCOOEtC +CCC：C OC +C O ：C O OCH 2CH 2COOCH 3再将上述式子反向，便得到将目标分子简化为亲电体、亲核体基本结构单元的方法，从而也就产生了相应的合成子。
第11章 逆合成分析法
R
1
O
C
−
H R
CH
O R
2
R1 R2
O
练习
O
Br O O
O
O
OH
O
二、1,3-二官能团化合物
1、β-羟基羰基化合物
OH O R R' R R'
OH R R'
O R R'
+ −
OH O
O R
O R
OH OEt R R'
O
+ −
O OEt
O
R R'
R'
R'
BrZn OEt R'
R'
R
R'
R'
练习
OH COOEt
O
O
+
O
O OEt ONa
O O + OEt O
O−
四、添加辅助官能团后再切断
COOH
O
COOH
O
O O O +
五、将目标分子回推到适当阶段再切断
O
OH
2 O
HO
六、利用分子的对称性来考虑切断
O O
O +
HO HO
HC CH
2 HCHO + NaC
CNa
HO
O
OH
Br
+
HC
CH
11.2 常见有机化合物的逆合成分析举例
Fe HCl NH2 Br2 Br Br NH 2
Br
H3PO2
Br NaNO2 Br H2SO4
N2+HSO 4− Br
第5章 逆合成分析法课件
试剂
O PhMgBr
学习交流PPT
24
（2）进行立体化学控制与化学选择性控制的一种手段。
Example 2 蚁王标记素的合成
Faranal —— 蚁王标记素
CHO
逆Wittig切断
OH
Wittig
PPh3 OHC
OH
δ - 羟基醛
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25
中间体5－羟基－2，3－二甲基戊醛的逆合成分析
OHC
重接的作用：
在逆合成分析中，为了达到成键、选择性控制等目的而在 分子内进行键的连接（而非切断）的操作。
重接的场合：
（1）对应于合成路线中的开环反应和碎裂化反应。
Example 1 5－苯基－5－氧代戊酸的合成
O Ph
COOH
or 重接 Ph
FGA
Ph
PhMgBr OH Ph
O
重接
COOH
OOO
合成子
复杂分子逆合成：
多路线逆合成 分析示意图
Corey的有机合成设计原理，提供了一种规范的、系统的有
机合成实践活动，获得1990年诺贝尔化学奖。
学习交流PPT
9
5.2 逆合成分析的基本概念 Concept of Retrosynthetic analysis
学习交流PPT
10
在有机合成专著和文献中，运用逆合成分析法进行有机 合成设计经常用到下列概念。
OH 重接
FGI
O OH
Bayer－Villiger
O O
FGA
COOEt
COOEt OEt
O
O
O
COX XOC
O
重接
FGI
Diels－Alder O
百年来直接与昆虫学有关的诺贝尔奖得主
百年来直接与昆虫学有关的诺贝尔奖得主诺贝尔奖是以瑞典著名化学家、硝化甘油炸药发明人阿尔弗雷德·贝恩哈德·诺贝尔(1833-1896)的部分遗产作为基金创立的。
诺贝尔奖包括金质奖章、证书和奖金支票。
诺贝尔生于瑞典的斯德哥尔摩。
他一生致力于炸药的研究，在硝化甘油的研究方面取得了重大成就。
他不仅从事理论研究，而且进行工业实践。
他一生共获得技术发明专利355项，并在欧美等五大洲20个国家开设了约100家公司和工厂，积累了巨额财富。
1896年12月10日，诺贝尔在意大利逝世。
逝世的前一年，他留下了遗嘱。
在遗嘱中他提出，将部分遗产（920万美元）作为基金，以其利息分设物理、化学、生理或医学、文学及和平5种奖金，授予世界各国在这些领域对人类作出重大贡献的学者。
据此，1900年6月瑞典政府批准设置了诺贝尔基金会，并于次年诺贝尔逝世5周年纪念日，即1901年12月10日首次颁发诺贝尔奖。
自此以后，除因战时中断外，每年的这一天分别在瑞典首都斯德哥尔摩和挪威首都奥斯陆举行隆重授奖仪式。
1968年瑞典中央银行于建行300周年之际，提供资金增设诺贝尔经济奖（全称为“瑞典中央银行纪念阿尔弗雷德·伯恩德·诺贝尔经济科学奖金”，亦称“纪念诺贝尔经济学奖”），并于1969年开始与其他5项奖同时颁发。
诺贝尔经济学奖的评选原则是授予在经济科学研究领域作出有重大价值贡献的人，并优先奖励那些早期作出重大贡献者。
1990年诺贝尔的一位重侄孙克劳斯·诺贝尔又提出增设诺贝尔地球奖，授予杰出的环境成就获得者。
该奖于1991年6月5日世界环境日之际首次颁发。
诺贝尔奖的奖金数视基金会的收入而定，其范围约从11000英镑（31000美元）到30000英镑（72000美元）。
奖金的面值，由于通货膨胀，逐年有所提高，最初约为3万多美元，60年代为7.5万美元，80年代达22万多美元。
金质奖章约重半镑，内含黄金23K，奖章直径约为6.5厘米，正面是诺贝尔的浮雕像。
有机化学基础书本知识点整理.
有机化学基础书本知识点整理1.在19世纪初,瑞典化学家贝采里乌斯提出有机化学概念2.维勒打破有机无机界限,在制备氰酸铵是得到一种结晶与尿素完全相同,使人们摒弃了“生命力论”3.在1965年世界上第一次合成人工蛋白质结晶牛胰岛素在中国诞生,标志着人工合成蛋白质时代到来4.多数有机物易溶于极性较小的溶剂,熔点沸点较低,容易燃烧,受热易分解,反生反应时速率较小,副反应较多5.最简式又称实验式,指的是有机物中元素原子个数比6.李比希法:定量氧化铜氧化有机物成水 CO2,利用高氯酸镁和碱石棉分别吸收,计算7.钠熔法:定性分析有机物中有没有N S Br Cl元素,分别转化成氰化钠、硫化钠、溴化钠、氯化钠8.铜丝燃烧法可以确定有机物中是否存在卤素,若有蘸取后灼烧焰色为绿色9.元素分析仪,自动化程度高,需要的样品量少,分析速度快,可以同时对CHOS进行分析,与计算机连接10.有机化合物分子内部,不是只以共价键连接,比如醋酸钠等有机盐、氨基酸?11.红外光谱(IR观察有机物有哪些基团、化学键12.质谱法快而精准,质荷比最大的是式量。
13.对映异构体中含有手性碳原子,其必定是饱和的,四个位置连接不同的基团或原子,这里尤其强调环状的,如果处于一个对称位置,那么就肯定不是手性碳。
对映异构体有独特的旋光性。
14.美国化学家科里创立了有机化合物合成的“逆合成分析理论”15.同位素示踪是研究反应机理的重要手段,匈牙利化学家维西在此方面贡献突出,获诺贝尔奖16.美国科学家夏普雷斯、诺尔斯和日本科学家野依良治实现了对映异构的不对称合成17.在1874年荷兰化学家范特霍夫提出碳原子成键解释,证明了二取代甲烷只有一种18.乙烯键角接近120°可以近似处理19.同分异构现象普遍存在于有机化合物中,但不意味着无机就没有,比如尿素和氰酸铵20.苯环二氯取代物,沸点邻>间>对,相当于物理合力思想21.邻羟基苯甲醛的异位取代物,邻位取代物形成分子内氢键,对位形成分子间氢键,故沸点对位>邻位,特殊的22.同分异构体,支链越多沸点越低。
第二章 逆合成分析
应的卤代物与活泼金属发生卤素交换反应来制备。
常见的d1合成子等价物主要有CH3NO2、CH3SOCH3、CH3SO2CH3、HCN、 磷叶立德、硫叶立德和硫代缩醛等。
常见的d2合成子合成子等价物主要有RCH2CHO、RCH2COPh、RCH2CO2Et、
CH2(CO2Et)2、CH3COCH2CO2Et和CH2(CN)2等。 常见的d3合成子合成子等价物:
有机合成
第2章
逆合成分析
常见的a3合成子主要有β-羰基正离子，其合成等价体是α,β –不饱和羰基化合物、 α,β –不饱和羧基化合物和α,β –不饱和腈。烯丙基正离子和炔丙基正离子也可以视为a3-
合成子，等价体为3-卤代丙烯、3-卤代丙炔、2-烯丙醇的磺酸酯和2-炔丙醇的磺酸酯。
常见的d合成子 常见的d0合成子主要有烷基负离子、烯基负离子和芳基负离子，它们通常由相
分析
TM
O
O
O
O
+
O O O
+
CH3I
有机合成
第2章
逆合成分析
5、逆推到适当阶段再切断
有些分子不能直接切断，或切断后得到的合成子在正向合成时，无合适 方法将其连接起来。此时，应将TM逆推到某一替代的TM后再切断。
eg. 合成
CH3CH CH2CH2OH OH FGI;Dis
CH3CH OH
+
CH2CH2OH
C-杂键不如C-C键稳定，且在合成时也易形成，合成时，C-杂键放在最后 几步完成，较为有利。一方面避免C-杂键受到早期反应的干扰，另一方面也 可在较温和的条件下连接，避免在后期反应中破坏已引进的官能团。合成中
后期形成的键，在分析时应先切断。
有机合成
诺贝尔获奖者
发现：创立了“逆合成分析原理”，并率先用计算机辅助有机合成的方法人名：伊莱亚斯•詹姆斯•科里（Elias James Corey）(美国)简介：科里1928年出生于美国,1948年获得了学士学位,在随后的三年中,他从麻省理工学院获得博士学。
化学学家，哈佛大学教授，创建了独特的有机合成理论—逆合成分析理论，使有机合成方案系统化并符合逻辑。
他根据这一理论编制了第一个计算机辅助有机合成路线的设计程序，于1990年获奖。
60年代科里创造了一种独特的有机合成法-逆合成分析法，为实现有机合成理论增添了新的内容。
与化学家们早先的做法不同，逆合成分析法是从小分子出发去一次次尝试它们那构成什么样的分子–目标分子的结构入手，分析其中哪些化学键可以断掉，从而将复杂大分子拆成一些更小的部分，而这些小部分通常已经有的或容易得到的物质结构，用这些结构简单的物质作原料来合成复杂有机物是非常容易的。
他的研究成功使塑料、人造纤维、颜料、染料、杀虫剂以及药物等的合成变得简单易行，并且是化学合成步骤可用计算机来设计和控制。
他自己还运用逆合成分析法，在试管里合成了100种重要天然物质，在这之前人们认为天然物质是不可能用人工来合成的。
科里教授还合成了人体中影响血液凝结和免疫系统功能的生理活性物质等，研究成果使人们延长了寿命，享受到了更高层次的生活。
发现：发现了细胞膜上单离子通道并开创了膜片钳技术人物：内尔和萨克曼内尔（Erwin Neher）（1944-）德国细胞生理学家，出生在巴伐利亚的莱西河畔兰茨贝格，1963年至1966年其间与慕尼黑工业大学学习物理学，1966年赴美国进修，一年后获威斯康辛大学麦迪逊分校生物物理学硕士学位，1987年获得莱布尼茨奖。
现在是马克思-普朗克学会生物物理化学研究所所长和哥廷根大学教授。
萨克曼（B.Sakmann）（1942-）德国科学家，生于德国巴登-符腾堡州首府斯图加特，童年和小学在农村（林道）长大，他自小喜欢物理，理想成为一名工程师。
阐述应用逆合成分析法解决有机合成
阐述应用逆合成分析法解决有机合成1824年，德国化学家魏勒（Wohler）在蒸发氰酸铵的水溶液时，意外地得到了一种白色晶体—尿素。
这是第一个人工合成的有机化合物，开创了有机化合物人工合成的新纪元。
有机合成是一个富有创造性的领域，它不仅要合成自然界含量稀少的有用化合物，也要合成自然界不存在的、新的有意义的化合物。
有机合成的基石是各种类型的有机反应以及组合这些有机反应以获得目标化合物的合成设计及策略。
有机合成是有机化学的中心，有机合成的教学贯穿于整个有机化学课程的教学过程中，也是有机化学课程的教学目的所在。
在讲解各类有机化合物的制备时，其实就是进行有机合成，只不过这类合成比较简单，通常一眼就可以看出由什么原料来制备，由原料到产物所经反应步骤也不会太长。
但对于复杂有机化合物分子的合成，特别是那些具有特殊结构的新物质的合成，就很难看出由哪些原料，经过什么反应来制备。
这就必须从所要合成产物的分子结构着手，通过逆推得到简单的起始原料，即“逆合成分析”[1]。
逆合成分析于20世纪60年代由哈佛大学教授科瑞（E.J.Corey）提出的[2]，该法是针对目标分子（target molecule，简写为TM），通过化学键切断（disconnection，简写为dis，在反应式中，切断用波纹线表示）的方法得到目标分子的前体，这些前体用已知的反应可重新生成目标分子。
上述过程反复进行，直至前体为简单的起始原料（start molecule，简写为SM）。
逆合成分析用双线箭头“”表示。
将逆合成分析逆转，加上试剂、条件并作适当修改，即得合成设计方案（图1）。
由此可见，逆合成分析的关键是如何进行化学键的切断。
因为任何有机化合物分子，特别是复杂的有机化合物分子中都含有很多化学键，切断时，确定如何把它分割成更小的部分以及应当打破哪一个化学键是极其重要的。
一个好的切断应同时满足三点：（1）有合适的反应机理，即切断后所得的分子碎片（正、负离子或自由基）有对应的合成等价物。
EJ 科里
艾里亚斯·詹姆斯·科里，英文名Elias James Corey，1928年7月－，是美国著名有机化学家，有机合成化学领域的一代宗师，也是一个备受争议的人物。
1990年诺贝尔化学奖得主，得奖原因是“开发了计算机辅助有机合成的理论和方法”。
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”。
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”，首先提出了系统化的逆合成概念，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。
科里也是一个富有创造性的学者，发明了许许多多的试剂和方法（据统计有50种以上的重要试剂和合成方法）。
很多方法已经成为现代有机合成的惯用方法。
科里比较公认的经典合成有如下几个：长叶烯：从维兰德-米歇尔酮出发，利用分子内麦克尔加成构建分子桥键是为其特色（其构思受Woodward对山道年结构研究工作的启发）。
前列腺素：乙烯酮替代物2-氯丙烯腈的发明；用狄尔斯-阿尔德反应构筑五元环及控制环上取代基相对立体化学关系的策略尤为令人称道。
银杏内酯：烯酮参与的分子内[2+2]电环化反应紧接着拜耶尔－魏立格氧化反应来迅捷地构筑银杏内酯三个相邻环系的策略是其最大的亮点。
围绕科里的主要争议有两个。
第一是在他的科研组里先后有三个学生自杀，被指对待学生刻薄，给学生施压过度。
第二是他在2004年获得普莱斯利奖时公开宣称伍德沃德剽窃了他的思想而创立了“分子轨道对称守恒律”。
此外，很多人认为科里的逆合成分析不具有独创性，因为在他之前许多合成家已经在自觉不自觉地使用这种方法设计路线了。
逆合成分析：也称作逆合成法、反合成分析，是解决有机合成路线的重要方法，也是有机合成路线设计的最简单、最基本的方法。
其实质是目标分子的分拆，通过分析目标分子结构，逐步将其拆解为更简单、更容易合成的前体和原料，从而完成路线的设计。
逆合成分析法课件
答案 (1)C2H5OH CH2===CH2 CH3CHO
浓硫酸 (2)C2H5OH ―17―0℃→ CH2===CH2↑＋H2O CH3CHO＋2Ag(NH3)2OH―― △→CH3COONH4＋2Ag↓＋
3NH3＋H2O
CH3CH2OH＋CH3COOH
CH3COOCH2CH3＋H2O
探究点一 有机合成路线的设计 1.有机合成路线设计思路
3.利用“逆合成分析法”分析由乙烯合成草酸二乙酯的过程： 逆合成分析思路，思维过程概括如下：
(1)分析草酸二乙酯
，分子中有 2 个酯基。
(2) 逆 推 ， 酯 是 由 酸 和 醇 合 成 的 ， 则 反 应 物 为 乙 二 酸
和 2 倍比例的乙醇 CH3CH2OH。
(3)逆推 1，乙二酸是由乙二醇
答案 第二种途径更为合理。其原因是在第一种途径中， 副反应多，所得产物中除 2,3-二氯丁烷外还有其他多种副 产品。
2.丁烯二酸(HOOCCH==CHCOOH)可用于制造不饱和聚 酯树脂，也可作食品的酸性调味剂。某同学以 ClCH2CH==CHCH2Cl 为原料，设计了下列合成路线：
你认为上述设计存在什么缺陷？请你提出具体改进措施？
氧化得来，乙二
醇与乙醇的不同之处在于乙二醇有 2 个羟基(—OH)。此醇
羟基的引入可用 1,2-二氯乙烷
水解得到，而
1,2-二氯乙烷又可以用乙烯 CH2==CH2 与 Cl2 加成而得。
(4)逆推 2，乙醇的引入可用乙烯(CH2===CH2)水化法制 得，或氯乙烷水解。 上述分析可概括为
根据以上逆合成分析，可以确定合成草酸二乙酯的有机基 础原料为乙烯(CH2===CH2)，通过五步反应进行合成，写 出反应的化学方程式：
美国生物化学家伊莱亚斯 科里
美国生物化学家伊莱亚斯科里
美国生物化学家—伊莱亚斯科里伊莱亚斯·科里
1928年生于美国，1848年获得了学士学位，23岁从美国麻省理工学院获得博士学位。
现任哈佛大学教授。
科里从20世纪50年代后期开始从事有机合成的研究工作，30多年来他和他的同事们共同合成了几百个重要天然化合物。
这些天然化合物的结构都比较复杂，合成难度很大。
按照科里和他的学生成学敏在1989年出版的专著《化学合成的逻辑》一书的分类，他的合成工作主要包括：①大环结构，如红霉素大环内酯；②杂环结构，如翼萼藤碱；③倍半萜类化合物，如长叶烯；④多环异戊二烯类化合物，如银杏内酯；
⑤前列腺素类化合物，如前列腺素E1；⑥白三烯类化合物，如白三烯A等。
科里不仅在有机合成研究方面显示出他的天才，而且他还总结出重要理论。
1967年他提出了具有严格逻辑性的“逆合成分析原理”，以及合成过程中的有关原则和方法。
按照他的原理，使很多合成难度较大的有机化合物，得到较高的收率而获得成功。
科里还开创了运用计算机技术进行有机合成设计。
按照他的原理，他和他的学生卫普克编制了第一个计算机辅助有机合成路线设计程序(DCSS)。
由此程序为基础，还开发了许多新的程序。
这实际上是使他的“逆合成分析原理”及有关原则、方法数字化。
由于科里提出有机合成的“逆合成分析方法”并成功地合成50多种药
剂和百余种天然化合物，对有机合成有重大贡献，而获得1990年诺贝尔化学奖。
第2课时 逆合成分析法(习题分层测评含答案)-教学文档
第2课时逆合成分析法[基础过关]一、逆合成分析法的应用1．以乙醇为原料，用下述6种类型的反应来合成乙二酸乙二酯(结构简式为)，正确的顺序是()①氧化②消去③加成④酯化⑤水解⑥加聚A．①⑤②③④B．①②③④⑤C．②③⑤①④D．②③⑤①⑥答案 C解析逆向分析法：再从乙醇开始正向分析反应过程，反应类型依次为消去反应→加成反应→水解反应→氧化反应→酯化反应。
2．以氯乙烷为原料制取乙二酸(HOOC—COOH)的过程中，要依次经过下列步骤中的() ①与NaOH的水溶液共热②与NaOH的醇溶液共热③与浓硫酸共热到170℃④在催化剂存在情况下与氯气反应⑤在Cu或Ag存在的情况下与氧气共热⑥与新制的Cu(OH)2悬浊液共热A．①③④②⑥B．①③④②⑤C．②④①⑤⑥D．②④①⑥⑤答案 C解析采取逆向分析可知，乙二酸→乙二醛→乙二醇→1,2-二氯乙烷→乙烯→氯乙烷。
然后再逐一分析反应发生的条件，可知C项设计合理。
3．根据以下合成路线判断烃A为()A．1-丁烯B．1,3-丁二烯C．乙炔D．乙烯答案 D二、有机合成路线的选择解析利用逆推法合成有机物，从产物入手，根据官能团的转化，推出原料即可。
本题可设计为产物→醛→醇→卤代烃。
对照起始反应物与目标产物，需要在原料分子中引入—COOH，而碳骨架没有变化，可逆推需要先制得醛，依次为醇、卤代烃。
在原料分子中引入卤原子可以利用加成反应来完成。
6．以乙醇为起始原料可经过不同的途径得到1,2-二溴乙烷，以下三个制备方案，哪一个为最佳方案？答案方案(1)为最佳方案解析烷烃与溴蒸气发生取代反应时会生成一溴代物和多溴代物，产品的纯度低，故方案(2)、(3)不是最佳方案。
7．请认真阅读下列3个反应：现利用甲苯为原料，合成染料中间体DSD酸(1)前两步合成路线顺序不能颠倒，你认为可能的原因是什么？(2)写出后续合成路线的两种可能的设计，并对它们进行简要的评价，从中选出合理的合成路线。
答案(1)前两步的顺序不能颠倒，若颠倒即先生成，再与HNO3作用时不会得到所需产品。
有机合成宗师级人物 E J Corey
有机合成宗师级人物 E.J. Corey的自传Elias James Corey——科里，美国哈佛大学教授，因发展有机逆合成分析理论，获1990 年诺贝尔化学奖。
Elias J. Corey – Autobiography( The Nobel Prize in Chemistry 1990)My birth in July 1928 in Methuen, Massachusetts was followed just eighteen months later by the death of my father, Elias, a successful business man in that community 30 miles north of Boston. My mother, Fatina (née Hasham), changed my name from William to Elias shortly after my father's passing. I do not remember my father, but all his friends and associates made it clear that he was a remarkably gifted and much admired person. I have always been guided by a desire to be a worthy son to the father I cannot remember and to the loving, courageous mother who raised me, my brother, and two sisters through the trials of the Depression and World War II. My grandparents on both sides, who emigrated from Lebanon to the United States, also knew howto cope with adversity, as Christians in a tragically torn country, underthe grip of the Ottoman empire.In 1931, our family grew to include my mother's sister, Naciby, and her husband, John Saba, who had no children of their own. We all lived together in a spacious house in Methuen, still a gathering place for family reunions. My uncle and aunt were like second parents to us. As a youngster I wasrather independent, preferring such sports as football, baseball and hiking to work. However, when my aunt, who was much stricter than my mother, assigned a household chore, it had to be taken seriously. From her I learned to be efficient and to take pleasure in a job well done, no matter how mundane. We were a very close, happy and hardworking family with everything that we needed, despite the loss of my father and the hard economic times. Uncle John died in 1957, and too soon afterwards, in 1960, my aunt passed away. My mother died in 1970 at the age of seventy. They all lived to see each of the four children attain a measure of success.From the ages of five to twelve I attended the Saint Laurence O'Toole elementary school in Lawrence, a city next to Methuen, and was taught by sisters of the Catholic order of Notre Dame de Namour. I enjoyed all my subjects there. I do not remember ever learning any science, except for mathematics. I graduated from Lawrence Public High School at the age of sixteen and entered the Massachusetts Institute of Technology, just a few weeks later, in July, 1945, with excellent preparation, since most of myhigh school teachers had been dedicated and able. Although my favorite subject was mathematics, I had no plan for a career, except the notion that electronic engineering might be attractive, since it utilized mathematics atan interesting technological frontier. My first courses at M.I.T. were in the basic sciences: mathematics, physics and chemistry, all of which were wonderful. I became a convert to chemistry before even taking an engineering course because of the excellence and enthusiasm of my teachers, the central position of chemistry in the sciences and the joy of solving problems in the laboratory. Organic chemistry was especially fascinating with its intrinsic beauty and its great relevance to human health. I had many superb teachers at M.I.T., including Arthur C. Cope, John C. Sheehan, John D. Roberts and Charles Gardner Swain. I graduated from M.I.T. after three years and, at the suggestion of Professor Sheehan, continued there as a graduate member of his pioneering program on synthetic penicillins. My doctoral work was completed by the end of 1950 and, at the age of twenty-two, I joined the University of Illinois at Urbana-Champaign as an Instructor in Chemistry under the distinguished chemists Roger Adams and Carl S. Marvel. I am forever grateful to them for giving me such a splendid opportunity, as well as for their help and friendship over many years.Because my interests in chemistry ranged from the theoretical and quantitative side to the biological end of the spectrum, I decided to maintain a broad program of teaching and research and to approach chemistry as a discipline without internal boundaries. My research in the first three years, which had to be done with my own hands and a few undergraduate students, was in physical organic chemistry. It had to do with the application of molecular orbital theory to the understanding of the transition states for various reactions in three dimensional (i.e. stereochemical) detail. The stereoelectronic ideas which emerged from this work are still widely used in chemistry and mechanistic enzymology. By 1954, as an Assistant Professor with a group of three graduate students, I was able to initiate more complex experimental projects, dealing with the structure, stereochemistry and synthesis of natural products. As a result of the success of this research, I was appointed in 1956, at age twenty-seven, as Professor of Chemistry. My research group grew and the scope of our work broadened to include other topics: enantioselective synthesis, metal complexes, new reactions for synthesis and enzyme chemistry. The pace of discovery accelerated.In the fall of 1957, I received a Guggenheim fellowship and my first sabbatical leave. It was divided between Harvard, to which I had beeninvited by the late Prof. Robert B. Woodward, and Europe. The last four months of 1957 would prove eventful. In September, shortly after the beginning of my stay at Harvard, my uncle John passed away. At least I had been lucky enough to have seen him just two days before. I was deeply affected by the loss of this fine and generous man whom I loved as a real father. In solitude and sadness I returned to my work and a very deepimmersion in studies which proved to be pivotal to my future research. Inearly October several of the key ideas for a logical and general way of thinking about chemical synthesis came to me. The application of theseinsights led to rapid and unusual solutions to several specific synthetic problems of interest to me at the time. I showed one such plan (for the molecule longifolene) to R. B. Woodward and was pleased by his enthusiastic response. Later in 1957 I visited Switzerland, London and Lund, the last asa guest of Prof. Karl Sune Bergström. It was at Lund, in Bergström's Department, that I became intrigued by the prostaglandins. Our research inthe mid 1960's led to the first chemical syntheses of prostaglandins and to involvement in the burgeoning field of eicosanoids ever since.In the spring of 1959 I received an offer of a Professorship at Harvard,which I accepted with alacrity since I wanted to be near my family and since the Chemistry Department at Harvard was unsurpassed. The Harvard faculty in 1959 included Paul D. Bartlett, Konrad Bloch, Louis F. Fieser, George B. Kistiakowski, E. G. Rochow, Frank H. Westheimer, E. B. Wilson and R. B. Woodward, all giants in the field of Chemistry. Roger Adams, who was always very kind and encouraging to me, gave his blessing even though years beforehe had declined a professorial appointment at Harvard. I have alwaysregarded the offer of a Professorship at Harvard as the most gratifying ofmy professional honors.At Harvard my research group grew in size and quality, and developed aspirit and dynamism which has been a continuing delight to me. I was able to start many new scientific projects and to teach an advanced graduate courseon chemical synthesis. Using the concepts of retrosynthetic analysis under guidance of broad strategies, first-year graduate students could be taughtin just three months to design sophisticated chemical syntheses. My research interests soon evolved to include the following areas: synthesis of complex, bioactive molecules; the logic of chemical synthesis; new methods of synthesis; molecular catalysts and robots; theoretical organic chemistry and reaction mechanisms; organometallic chemistry; bioorganic and enzyme chemistry; prostaglandins and other eicosanoids and their relevance to medicine; application of computers to organic chemical problems, especiallyto retrosynthetic analysis. My personal scientific aspirations can besimilarly summarized: to be creative over a broad range of the chemical sciences; to sustain that creativity over many years; to raise the power of research in chemistry to a qualitatively higher level; and to develop new generations of outstanding chemists.In September, 1961, I married Claire Higham, a graduate of the University of Illinois. We have three children. David Reid is a graduate of Harvard (A.B. 1985) and the University of California, Berkeley (Ph.D., 1990), who iscurrently a Postdoctoral Fellow in Chemistry/Molecular Biology at the University of California Medical School at San Francisco. Our second son, John, graduated from Harvard (A.B. 1987) and the Paris Conservatory of Music (1990) and is now carrying out advanced studies in classical music composition at the latter institution. Our daughter, Susan, graduated from Harvard with a major in anthropology (A.B. 1990) and plans graduate work in Education. Claire and I live near the Harvard Campus in Cambridge, as we have for nearly thirty years. My leisure interests include outdooractivities and music.I am very proud of the many graduate students and postdoctoral fellows from all over the world who have worked in my research group. Their discoveriesin my laboratory and their subsequent achievements in science have been a source of enormous satisfaction. The Corey research family now includes about one hundred fifty university professors and an even larger number of research scientists in the pharmaceutical and chemical industry. It has been my good fortune to have been involved in the education of scholars and leaders in every area of chemical research, and especially, to have contributed to the scientific development of many different countries. My research family has been an extraordinarily important part of my life. Much of the credit for what I have achieved belongs to that professional family, my wonderful teachers and faculty colleagues, and not least, to my own dear personal family.。
逆合成分析法1
O C OC2H5
-
Na+
ClCH3CH2Cl
10%NaOH
H+
CH3
O O C CH2CH2CH2CH2CCH3
1. 2.LiAlH4
谢谢
Diels-Alder反应
20世纪有机合成方面最重要的发现之一
官能团的转换、引入和消除
转换(functional group interconversion)
FGI
引入(functional group addition)
FGA
2
消除(functional group removals)
实质
是目标分子的分拆，通过分析目标 分子结构，逐步将其拆解为更简单、 更容易合成的前体和原料，从而完 成路线的设计。
在从复杂的目标分子出发，逐步推出最佳起 始物和合成路线的时候，往往要考虑以下三 个因素： 要有合适且合理的反应方法和反应机理作 保证； 原料要简单易得； 合成路线尽可能简化，且总产率越高越好。
逆合成分析中的合成树
T Tan Ta1 Tb1 Tb2 Tc1 Tc2 Tb3 Ta2 Tb4 Ta2 Tb5 Tb6 Tc10 Tc3 Tc4 Tc51 Tc6 T Tc8 Tc9 c7 Tbn
碳架的构建
碳链的增长： 取代、加成、缩合、重排 常用格式试剂 碳链的缩短： 氧化断裂、脱羧反应、逆缩合反应 环化开环
逆合成分析法
（Retrosynthetic analysis）
逆合成分析法历史
艾里亚斯· 詹姆斯· 科里（Elias James Corey），美国著名有机化学家，有机合成 化学领域的一代宗师，也是一个备受争议的 人物，因为很多人认为科里的逆合成分析不 具有独创性，因为在他之前许多合成家已经 在自觉不自觉地使用这种方法设计路线了。 他著有《化学合成的逻辑》一书，于1990 年获得诺贝尔化学奖，得奖原因是“开发了 计算机辅助有机合成的理论和方法”，将 “伍德沃德创立的合成艺术变为合成科学”。
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。