精细有机合成路线设计
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主讲：罗老师(09.1)
College of Chemistry and Material Science 化学与材料科学学院
合成化学，是化学最中心的研究与生产任 务之一，是新中间体、新药、新材料、新催化剂 等最主要的来源，是化学学科中最活跃、最具创 造性的领域，也是整个科学界最活跃的方向。现 在，全世界化学工作者每年合成近百万种新化合 物。
1965年 ，中国有机化学家合成具有全功能生物活性的 蛋白分子牛胰岛素，第一次突破了合成一般有机物与合成 生物高分子的界限。
1973年 ，Woodward（1965年诺贝尔得主）等合成维 生素B12： 1948年从肝脏中发现；1955年确定其立体分 子结构；1973年成功地合成。 一百多位有机化学家参与 合成工作，他们经由95步化学反应，合成出最多有9个手 性碳原子512个异构体 。——这是有机合成达到高度发展 水平的标志，展现了人类高超的有机合成艺术。
化学与材料科学学院
•有机合成的基点：
用各种不同类型的合成反应及组合这些 反应来合成目标化合物，进行合成设计和策 略。有机合成的任务是建造有机分子，它通 常要运用官能团移位，转换，互变，产生， 消除。
化学与材料科学学院
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、区
合成化学可分为无机合成与有机合成。迄 今人类已知的近2500万种物质中，绝大多数为 有机化合物（约90%以上），90%以上由人工合 成。所以，有机合成理所当然地成为合成化学最 主要的内容。
化学与材料科学学院
1828年 ，Woher由异氰酸铵（无机物）合成尿素（有机 物），拉开了有机合成的序幕，同时也使有机化学真正成 为化学学科主要的分支之一。
溶剂易于回收； （4）力求采用易于实现的反应条件和设备； （5）能源消耗低； （6）三废的治理和综合利用。绿色化学的考
虑 (“原子经济性”，污染尽可能少)。
化学与材料科学学院
近10来年是有机合成的一个新的高涨时期。这一个时期 的特征是：
(1)合成反应的选择性，包括化学选择性、区域选择性和 立体选择性； (2)设计并发现了许多高度选择性的合成反应，尤其是立 体选择中的对映选择反应，取得了10年前所无法预料的 结果，而且这方面仍在发展； (3)有机合成设计方法的进步，现在的合成路线也就更加 合理、更加巧妙。
化学与材料科学学院
绪论
有机化学的发展逐渐形成了三个互相联系和 依赖的领域：
1、具有生理活性天然产物的分离、结构测定及应 用研究； 2、研究反应机理为重点的物理有机化学； 3、有机合成：一个具有创造性的领域，不仅能合 成天然界供给不足的有机化合物，而且能合成天然 界不存在的、新的有意义的有机化合物。
化学与材料科学学院
生物转化反应 虽然，对于某些生物催化剂是否会导致污染还没有
Corey . E . J . (1990) : PGF2α ; PGE2……
Nicolaou . K . C
: Taxol (紫杉醇)(1994). Brevetoxinl
个别、单一的反应—— 组合起来用于合成某一目标化合物.
学
用
化学与材料科学学院
许多结构复杂的天然化合物都已相继被合成，像海葵霉素p3图1-3 (分子中含68个手性中心！)，都能立体选择性合成。 (1994 . Y .
化学与材料科学学院
催化的不对称合成反应 获得单一手性分子的方法中，外消旋体的拆分是一
个重要的途径。但是，理想的产率也只能达到50％；另 一半异构体只能废弃，而可能对环境造成污染。从绿色 化学的角度看，原子经济性是很差的。因此，对于合成 单一的手性分子，催化的不对称合成反应应该是首选的， 也是最重要的。催化的不对称反应是有机合成化学研究 的热点和前沿，也是有关手性药物研究的主要兴趣之一。 2001年的诺贝尔化学奖授予了Knowles，Noyori和 Sharpless三位化学家，以表彰他们在催化不对称反应 的研究方面所取得的卓越成就，也说明开展催化不对称 反应研究的重要意义。
化学与材料科学学院
由结构简单的基本有机原料结构较复杂的目标化合物 重要天然化合物的结构确认；
有机合成是一切有机研究的基础——合成样品，才有可 能进行各种研究 ；
往往是合成了一类新化合物，随之开辟了一类新的研究 领域：
冠醚的合成冠醚化学：
穴状 笼状
套环，配位化合物化学、生物中的受体理论
巴基球巴基球化学。（碳纳米管，碳纳米球……） （C60，C70……）
化学与材料科学学院
1990年，E.J.Corey 在有机合成理论与方法上的 杰出成就而获得诺贝尔化学奖。于此，理论与实 践的高度统一显示出：有机合成化学已经从科学 进入到了科学-艺术的殿堂。
以高技术设备为基础，现代有机合成技术已 经包括计算机程序设计、生化合成、电化合成、 光化合成、催化合成和仿生合成等新的内容。
化学与材料科学学院
新药开发： （平均6000个新化合物，才能找到一个真正 成为新药的化合物；
？ 催化剂
复杂天然化合物的总合成 代表了有机合成的最高水平
许多诺贝尔奖获得者——复杂天然化合物总合成的大师； 如：
WoodWard . R . B (1965) : Vitamin B12 －VB12 (1973) Erythonolide (红霉素A) (1981)
域选择性和立体选择性 （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
化学与材料科学学院
一个适宜的合成路线应符合如下的原则：
（1）收率高，副反应少； （2）合成路线短，反应步骤的长短直接关系
到合成路线的价值； （3）原料、试剂具有丰富的来源，毒性小，
Kishi)，为有机化学工业，制药工业提供各种性能和用途的新产品。
有机合成：第一步是设计合理的合成路线： 例：颠茄酮的合成.
NH O
O
17步，总产率为0.75% . Willstatter (1896)
COO NH O Cu
COO
COO
CHO
H2C
+ NH2CH3 +
Hale Waihona Puke Baidu
O Cu
CHO
H2C COO
总收率90%，（献下17%） （1917，R . Robinson）
College of Chemistry and Material Science 化学与材料科学学院
合成化学，是化学最中心的研究与生产任 务之一，是新中间体、新药、新材料、新催化剂 等最主要的来源，是化学学科中最活跃、最具创 造性的领域，也是整个科学界最活跃的方向。现 在，全世界化学工作者每年合成近百万种新化合 物。
1965年 ，中国有机化学家合成具有全功能生物活性的 蛋白分子牛胰岛素，第一次突破了合成一般有机物与合成 生物高分子的界限。
1973年 ，Woodward（1965年诺贝尔得主）等合成维 生素B12： 1948年从肝脏中发现；1955年确定其立体分 子结构；1973年成功地合成。 一百多位有机化学家参与 合成工作，他们经由95步化学反应，合成出最多有9个手 性碳原子512个异构体 。——这是有机合成达到高度发展 水平的标志，展现了人类高超的有机合成艺术。
化学与材料科学学院
•有机合成的基点：
用各种不同类型的合成反应及组合这些 反应来合成目标化合物，进行合成设计和策 略。有机合成的任务是建造有机分子，它通 常要运用官能团移位，转换，互变，产生， 消除。
化学与材料科学学院
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、区
合成化学可分为无机合成与有机合成。迄 今人类已知的近2500万种物质中，绝大多数为 有机化合物（约90%以上），90%以上由人工合 成。所以，有机合成理所当然地成为合成化学最 主要的内容。
化学与材料科学学院
1828年 ，Woher由异氰酸铵（无机物）合成尿素（有机 物），拉开了有机合成的序幕，同时也使有机化学真正成 为化学学科主要的分支之一。
溶剂易于回收； （4）力求采用易于实现的反应条件和设备； （5）能源消耗低； （6）三废的治理和综合利用。绿色化学的考
虑 (“原子经济性”，污染尽可能少)。
化学与材料科学学院
近10来年是有机合成的一个新的高涨时期。这一个时期 的特征是：
(1)合成反应的选择性，包括化学选择性、区域选择性和 立体选择性； (2)设计并发现了许多高度选择性的合成反应，尤其是立 体选择中的对映选择反应，取得了10年前所无法预料的 结果，而且这方面仍在发展； (3)有机合成设计方法的进步，现在的合成路线也就更加 合理、更加巧妙。
化学与材料科学学院
绪论
有机化学的发展逐渐形成了三个互相联系和 依赖的领域：
1、具有生理活性天然产物的分离、结构测定及应 用研究； 2、研究反应机理为重点的物理有机化学； 3、有机合成：一个具有创造性的领域，不仅能合 成天然界供给不足的有机化合物，而且能合成天然 界不存在的、新的有意义的有机化合物。
化学与材料科学学院
生物转化反应 虽然，对于某些生物催化剂是否会导致污染还没有
Corey . E . J . (1990) : PGF2α ; PGE2……
Nicolaou . K . C
: Taxol (紫杉醇)(1994). Brevetoxinl
个别、单一的反应—— 组合起来用于合成某一目标化合物.
学
用
化学与材料科学学院
许多结构复杂的天然化合物都已相继被合成，像海葵霉素p3图1-3 (分子中含68个手性中心！)，都能立体选择性合成。 (1994 . Y .
化学与材料科学学院
催化的不对称合成反应 获得单一手性分子的方法中，外消旋体的拆分是一
个重要的途径。但是，理想的产率也只能达到50％；另 一半异构体只能废弃，而可能对环境造成污染。从绿色 化学的角度看，原子经济性是很差的。因此，对于合成 单一的手性分子，催化的不对称合成反应应该是首选的， 也是最重要的。催化的不对称反应是有机合成化学研究 的热点和前沿，也是有关手性药物研究的主要兴趣之一。 2001年的诺贝尔化学奖授予了Knowles，Noyori和 Sharpless三位化学家，以表彰他们在催化不对称反应 的研究方面所取得的卓越成就，也说明开展催化不对称 反应研究的重要意义。
化学与材料科学学院
由结构简单的基本有机原料结构较复杂的目标化合物 重要天然化合物的结构确认；
有机合成是一切有机研究的基础——合成样品，才有可 能进行各种研究 ；
往往是合成了一类新化合物，随之开辟了一类新的研究 领域：
冠醚的合成冠醚化学：
穴状 笼状
套环，配位化合物化学、生物中的受体理论
巴基球巴基球化学。（碳纳米管，碳纳米球……） （C60，C70……）
化学与材料科学学院
1990年，E.J.Corey 在有机合成理论与方法上的 杰出成就而获得诺贝尔化学奖。于此，理论与实 践的高度统一显示出：有机合成化学已经从科学 进入到了科学-艺术的殿堂。
以高技术设备为基础，现代有机合成技术已 经包括计算机程序设计、生化合成、电化合成、 光化合成、催化合成和仿生合成等新的内容。
化学与材料科学学院
新药开发： （平均6000个新化合物，才能找到一个真正 成为新药的化合物；
？ 催化剂
复杂天然化合物的总合成 代表了有机合成的最高水平
许多诺贝尔奖获得者——复杂天然化合物总合成的大师； 如：
WoodWard . R . B (1965) : Vitamin B12 －VB12 (1973) Erythonolide (红霉素A) (1981)
域选择性和立体选择性 （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
化学与材料科学学院
一个适宜的合成路线应符合如下的原则：
（1）收率高，副反应少； （2）合成路线短，反应步骤的长短直接关系
到合成路线的价值； （3）原料、试剂具有丰富的来源，毒性小，
Kishi)，为有机化学工业，制药工业提供各种性能和用途的新产品。
有机合成：第一步是设计合理的合成路线： 例：颠茄酮的合成.
NH O
O
17步，总产率为0.75% . Willstatter (1896)
COO NH O Cu
COO
COO
CHO
H2C
+ NH2CH3 +
Hale Waihona Puke Baidu
O Cu
CHO
H2C COO
总收率90%，（献下17%） （1917，R . Robinson）