有机合成绪论

1、 有机合成化学有机合成化学生物化学系生物化学系 李东风李东风电话：电话E-mail: 课程简介课程简介l有机合成化学是有机化学中最重要的基础学科之一，它有机合成化学是有机化学中最重要的基础学科之一，它是创造新有机分子的主要手段和工具，发现新反应、新是创造新有机分子的主要手段和工具，发现新反应、新试剂、新方法和新理论是有机合成的创新所在。试剂、新方法和新理论是有机合成的创新所在。l1828年德国化学家维勒用无机物氰酸铵的热分解方法，年德国化学家维勒用无机物氰酸铵的热分解方法，成功地制备了有机物尿素，揭开了有机合成的帷幕。成功地制备了有机物尿素，揭开了有机合成的帷幕。10

2、0多年来，有机合成化学的发展非常迅速。多年来，有机合成化学的发展非常迅速。 课程简介课程简介l有机合成发展的基础是各类基本合成反应，不论合成多么有机合成发展的基础是各类基本合成反应，不论合成多么复杂的化合物，其全合成可用逆合成分析法复杂的化合物，其全合成可用逆合成分析法(Retrosynthesis Analysis)分解为若干基本反应，如加成反分解为若干基本反应，如加成反应、重排反应等。每个基本反应均有它特殊的反应功能。应、重排反应等。每个基本反应均有它特殊的反应功能。合成时可以设计和选择不同的起始原料，用不同的基本合合成时可以设计和选择不同的起始原料，用不同的基本合成反应，获得同一个复杂有

3、机分子目标物，起到异曲同工成反应，获得同一个复杂有机分子目标物，起到异曲同工的作用，这在现代有机合成中称为的作用，这在现代有机合成中称为“合成艺术合成艺术”。 课程简介课程简介l有机合成化学有机合成化学是我校化学相关专业学生学习的重要专是我校化学相关专业学生学习的重要专业课程之一，课程主要介绍了有机合成化学的基本知识和业课程之一，课程主要介绍了有机合成化学的基本知识和进展，将基础有机合成原理、方法与现代有机合成的原理进展，将基础有机合成原理、方法与现代有机合成的原理、方法紧密衔接，体现有机合成化学的基础性、系统性、方法紧密衔接，体现有机合成化学的基础性、系统性、科学性和前沿性，反映有机合成中产

4、率高和选择性好的反科学性和前沿性，反映有机合成中产率高和选择性好的反应，同时反映环境友好合成。应，同时反映环境友好合成。 课程简介课程简介l本课程主要内容包括氧化反应、还原反应、烷基化反应、本课程主要内容包括氧化反应、还原反应、烷基化反应、缩合反应、消除反应、分子重排反应、环合反应及光学异缩合反应、消除反应、分子重排反应、环合反应及光学异构体的拆分和不对称合成、保护基在有机化合物种的应用构体的拆分和不对称合成、保护基在有机化合物种的应用等。通过学习重点掌握合成化学的基本原理和基本知识，等。通过学习重点掌握合成化学的基本原理和基本知识，了解这些理论和知识在实际中尤其在实际中的应用，使化了解这些理

5、论和知识在实际中尤其在实际中的应用，使化学相关的学生对有机合成有全面系统的认识。学相关的学生对有机合成有全面系统的认识。l课时安排：总学时课时安排：总学时32，其中：课堂讲授，其中：课堂讲授23；实验教学；实验教学9。l成绩组成：平时成绩成绩组成：平时成绩20%，实验成绩，实验成绩20%，期末成绩，期末成绩60%。主要教材和参考书主要教材和参考书主要参考书：主要参考书：1、王玉炉主编，有机合成化学（第二版），科学出版社，2009。 2、徐家业主编，高等有机合成，化学工业出版社，2005。 3、黄宪编著，新编有机合成化学，化学工业出版社，2003。 4、巨勇编著，有机合成化学与路线设计，清华大学

6、出版社，2002。 主编：叶飞主编：叶飞 黄长干黄长干 徐翠莲徐翠莲 化学工业出版社化学工业出版社2010年年9月第月第1版版第一章第一章 绪论绪论1.1 引言引言1.2 有机合成化学发展史有机合成化学发展史 1.3 有机合成的任务有机合成的任务1.4 有机合成化学的研究方法有机合成化学的研究方法1.5 有机合成的发展趋势有机合成的发展趋势1.1 引言引言R. Breslow 美国化学会会长美国化学会会长哥伦比亚大学教授哥伦比亚大学教授这本书用简洁、清晰的语言向公众说这本书用简洁、清晰的语言向公众说明，化学对于人类文明生活的实际贡明，化学对于人类文明生活的实际贡献以及化学是如何作出这些贡献的献

7、以及化学是如何作出这些贡献的 化学是一门中心的、有用的、创造性的科学化学是一门中心的、有用的、创造性的科学化学的核心是合成化学化学的核心是合成化学-徐光宪（中国科学院院士，北京大学徐光宪（中国科学院院士，北京大学教授，中国化学会理事长）教授，中国化学会理事长）徐光宪，著名物理化学家，无机化学家，教育徐光宪，著名物理化学家，无机化学家，教育家，中国科学院院士。获得多项学术大奖家，中国科学院院士。获得多项学术大奖,被誉被誉为中国为中国“稀土之父稀土之父” 。著作有。著作有物质结构物质结构、稀土的溶剂萃取稀土的溶剂萃取等等有机合成化学是有机化学中最富有活力的分支学科有机合成化学是有机化学中最富有活力

8、的分支学科l合成化学家的目的：合成化学家的目的：1 1、在实验室内用人工的方法来复制自然界的产物，用以证、在实验室内用人工的方法来复制自然界的产物，用以证明它的结构。明它的结构。2 2、根据人们的需要来改造分子结构或创造出全新的结构。、根据人们的需要来改造分子结构或创造出全新的结构。有机合成是表现有机化学家非凡创造力的舞台有机合成是表现有机化学家非凡创造力的舞台1900-2000年：化学合成和分离了年：化学合成和分离了2285万种化合物，其中万种化合物，其中大部分都是有机合成的产物。大部分都是有机合成的产物。许多天然存在的有机化合物，包括复杂的天然产物，都许多天然存在的有机化合物，包括复杂的天

9、然产物，都可以用有机合成方法制得。可以用有机合成方法制得。有机合成是有机化学中永不枯竭的研究资源有机合成是有机化学中永不枯竭的研究资源: :生命科学生命科学: : 生物大分子，生物活性分子，生化分析试剂等生物大分子，生物活性分子，生化分析试剂等医药学医药学: : 药物，药理、病理分析试剂等药物，药理、病理分析试剂等农业农业: : 农药、农用化学品等农药、农用化学品等石油石油: : 石油化工产品等石油化工产品等材料科学材料科学: : 高分子化合物，功能材料等高分子化合物，功能材料等食品食品: : 食品添加剂等食品添加剂等日用化工日用化工: : 染料，涂料，化装品等染料，涂料，化装品等有机合成是推

10、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：化学结构理论，反应理论，合成方法，分离纯化机化学：化学结构理论，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。1.2 有机合成发展历史有机合成发展历史 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、尿素的合成(Wohler) 2、有机化合物结构理论的建立、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包括：碳的四价和成键和苯的结构(Kekule)3、碳价键的正四面体构型、碳

11、价键的正四面体构型(van t Hoff） Jacobus Henricus van t Hoff（1852-1911）荷兰化学家，）荷兰化学家，1901年第一位诺贝尔化学奖年第一位诺贝尔化学奖1.2 有机合成发展史有机合成发展史（1）早期的化学家基本上从天然来源的混合物中提取比较）早期的化学家基本上从天然来源的混合物中提取比较纯的化合物。纯的化合物。1806年，瑞典化学家年，瑞典化学家贝采里乌斯（贝采里乌斯（Jons Jakob Berzelius)提出有机化学概念。提出有机化学概念。有机化学之父，生命力学说倡导者。有机化学之父，生命力学说倡导者。1.2 有机合成发展史有机合成发展史（2）1

12、828年，德国化学家维勒（年，德国化学家维勒（F.Wohler）用典型的无机）用典型的无机物合成了尿素，从一定程度上改变了当时流行的物合成了尿素，从一定程度上改变了当时流行的“生命力生命力”学说，开始了近代有机化学以及有机合成的历史。学说，开始了近代有机化学以及有机合成的历史。维勒（维勒（F.Wohler，18001882），），德国化学家。德国化学家。 我应当告诉您，我制造出尿素并不我应当告诉您，我制造出尿素并不求助于肾或动物求助于肾或动物无论是人或犬。无论是人或犬。 1.2 有机合成发展史有机合成发展史(3) 1845年，德国有机化学家（年，德国有机化学家（H. Kolbe）从）从单质元素

13、合成乙酸，并第一次用到单质元素合成乙酸，并第一次用到“合成合成”这个单词，彻底终结这个单词，彻底终结“生命力生命力”学说。学说。柯尔柏（柯尔柏（Kolbe, A.W.H 1818-1884）（4）1856年，年，W.H.Perkin（英国化学家）（英国化学家）合成苯胺紫，这是第一个人工合成染料合成苯胺紫，这是第一个人工合成染料，第一个工业有机合成，是有机合成化，第一个工业有机合成，是有机合成化学史的一个里程碑。学史的一个里程碑。 苯胺紫合成是一个非目标性产物：在合成奎宁（金鸡纳碱，苯胺紫合成是一个非目标性产物：在合成奎宁（金鸡纳碱，C20H24N2O21820年提取制备，年提取制备，1908年

14、确定结构）时的意外产物。年确定结构）时的意外产物。珀金珀金(W.H.Perkin18381907) 奎宁奎宁苯胺紫苯胺紫第一个人工合第一个人工合成的食用色素成的食用色素（5）尿素合成之后，）尿素合成之后，19世纪世纪最重要的全合成是最重要的全合成是E.Fisher完完成的成的(+)-葡萄糖合成。在该目葡萄糖合成。在该目标化合物合成过程中，立体化标化合物合成过程中，立体化学的控制是其对合成化学最大学的控制是其对合成化学最大的贡献。的贡献。 E.Fisher由此获得由此获得1902年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。 Emil Fischer，德国化，德国化学家。学家。1852-1919合成嘌呤及其衍

15、生物多肽合成嘌呤及其衍生物多肽 (+)- 葡萄糖葡萄糖（6）1917年，年，R.Robinson合成合成了托品酮。开创了系统的有机了托品酮。开创了系统的有机合成方法，反应机制和化学结合成方法，反应机制和化学结构关系等的研究。并第一次开构关系等的研究。并第一次开设了有机合成课程。设了有机合成课程。 R.Robinson获得获得1947年诺贝尔年诺贝尔化学奖化学奖医药中间体Sir Robert Robinson (Great Britain, 1886 - 1975) for his investigations on plant products of biological importance

16、, especially the alkaloids. 1）1902年，德国化学家韦尔施泰特（年，德国化学家韦尔施泰特（Willstatter）首次）首次实现了托品酮的全合成。（实现了托品酮的全合成。（1915年获年获Nobel 化学奖）化学奖）21 steps,overall yield 0.7% 多步全合成的诞生。多步全合成的诞生。Richard Martin Willsttter (Germany, 1872 - 942) “for his researches on plant pigments, especially chlorophyll”. （叶绿素）（叶绿素） （7）20世纪结

17、构理论、色谱技术等的发展，特别是世纪结构理论、色谱技术等的发展，特别是50年年代代NMR技术开始应用于有机化合物结构测定，大大推动技术开始应用于有机化合物结构测定，大大推动了有机合成化学的发展了有机合成化学的发展300M核磁共振仪核磁共振仪（8）20世纪世纪50-70年代，年代，R.B.Woodward巧妙合成了利血平，胆甾巧妙合成了利血平，胆甾醇，维生素醇，维生素B12和红霉素（和红霉素（18个手性中心）等许多结构复杂的天然个手性中心）等许多结构复杂的天然产物，将有机合成发展到前所未有的水平。产物，将有机合成发展到前所未有的水平。R. B. Woodward的名言的名言合成对象是不能变动的，

18、既不能单凭勤恳，也不能仅凭灵机一动就进合成对象是不能变动的，既不能单凭勤恳，也不能仅凭灵机一动就进行工作，而必须按照计划来进行。行工作，而必须按照计划来进行。VB12（1977）95步，步，512个立体异构体个立体异构体近百人，耗时近百人，耗时15年年lRobert B. Woodward (19171979) was born in Boston and first became acquainted with chemistry in his home laboratory. He entered MIT at the age of 16 and received a Ph.D.lthe

19、same year that those who entered MIT with him received their B.A.s. He went to Harvard as a postdoctoral fellow and remained there for his entire career. lCholesterol （胆固醇）（胆固醇）, cortisone（可的松）（可的松）, strychnine（士的宁）（士的宁）, reserpine (利血平利血平the first tranquilizing drug), chlorophyll（叶绿素）（叶绿素）, tetracy

20、cline（四环素）（四环素）, and vitamin（维生素）（维生素） are just some of the complicated organic molecules. Woodward synthesized. He received the Nobel Prize in chemistry in 1965.一位不断向最复杂的天一位不断向最复杂的天然有机物分子挑战的人然有机物分子挑战的人将有机化学作为一种艺术将有机化学作为一种艺术展现在世人面前展现在世人面前（9） 20世纪世纪70年代，合成热点是前年代，合成热点是前列腺素。列腺素。Corey发展了手性合成理论发展了手性合成理论和

21、方法，并系统建立了逆合成分析和方法，并系统建立了逆合成分析方法，并荣获方法，并荣获1990年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。 有机合成化学的宗师级人物。在有机合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学术接班人。他的鼎盛时期被称为有机合成史上的合成史上的“科里时代科里时代”。成功地合成成功地合成50多种药剂和百多种药剂和百余种天然化合物余种天然化合物（10） 20世纪世纪80年代，年代，B.Merrifield发展了固相合成技术，获得发展了固相合成技术，获得1984年诺年诺贝尔奖。贝尔奖。 美国生物化

22、学家，最主要的贡献是发明了固美国生物化学家，最主要的贡献是发明了固相接肽技术。他因为研究出了制造肽和蛋白相接肽技术。他因为研究出了制造肽和蛋白质的方法而获得了质的方法而获得了19841984年的诺贝尔化学奖。年的诺贝尔化学奖。通过开发出一种能够快速大量合成肽链的自通过开发出一种能够快速大量合成肽链的自动实验室技术，从而极大地推进了生物化学，动实验室技术，从而极大地推进了生物化学，分子生物学，以及药理学等领域的发展。分子生物学，以及药理学等领域的发展。B. Merrifield多肽固相合成技术获得多肽固相合成技术获得1984年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖 （11）1989年，哈佛大学教授年，哈佛大

23、学教授Kishi合成了海葵毒素，合成了海葵毒素，被称为是世纪工程。它的合成被誉为有机合成的珠穆被称为是世纪工程。它的合成被誉为有机合成的珠穆朗玛峰。朗玛峰。美国哈佛大学化学与化学生物学系教授，公认的世界最杰出的有机美国哈佛大学化学与化学生物学系教授，公认的世界最杰出的有机化学家之一。在副教授进修期间师从现代有机化学化学家之一。在副教授进修期间师从现代有机化学“全合成之全合成之父父”Robert Burns WoodwardRobert Burns Woodward（伍德沃德），也正是（伍德沃德），也正是WoodwardWoodward看中看中了其过人的化学才能，了其过人的化学才能，197419

24、74年将其引荐为哈佛大学教授。他年将其引荐为哈佛大学教授。他19941994年年完成了迄今为止手性中心最多的海洋天然产物海葵毒素，无与伦比完成了迄今为止手性中心最多的海洋天然产物海葵毒素，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“没有合没有合成不出来的分子成不出来的分子”的言论。的言论。 地中海槽沟海葵中的一类有地中海槽沟海葵中的一类有毒多肽，可引起神经和心脏毒多肽，可引起神经和心脏中毒，并可抑制蛋白水解酶中毒，并可抑制蛋白水解酶活性。海葵能镇静、止咳、活性。海葵能镇静、止咳、降压、抗凝、抗菌、抗癌、降压、抗凝、抗菌、抗癌、兴

25、奋平滑肌等作用兴奋平滑肌等作用OOOH2NOHOHOHOOHOHMeHOOHOHOHOHOHHOOOHOHHOOHOOHOHOHOOHOHMeOHOHHOOHOHOHOOMeMeMeOHOHOHOHHOONHOHHOOHOHOHMeOHOOHNHHOOOH海葵毒素（12）20世纪世纪90年代，发展了组合化学合成理论和技术。年代，发展了组合化学合成理论和技术。有机合成有三个显著特点：有机合成有三个显著特点： 一是许多具有重要药用前景的新化合物相继被发现；一是许多具有重要药用前景的新化合物相继被发现； 二是许多结构新颖、复杂的海洋天然产物被分离、鉴定二是许多结构新颖、复杂的海洋天然产物被分离、鉴定

26、，成为有机合成的新挑战，成为有机合成的新挑战 ； 三是不对称合成成为合成研究的主流。三是不对称合成成为合成研究的主流。1993年年, 施伯特施伯特(S.L,Schreiber et al )FK-1012的全合的全合成。成。(哈佛大学教授哈佛大学教授)细胞免疫作用（FK506） 基因开关(FK-1012)使合成化学家看到了有机合成在生命科学研究领域的使合成化学家看到了有机合成在生命科学研究领域的无穷创造力和迷人前景无穷创造力和迷人前景 1994年，尼古拉武（年，尼古拉武（K.C.Nicolaou） and S.L.Schreiber 全合成紫杉醇（全合成紫杉醇（Taxol）从紫杉的树皮中提出的

27、一种化合物从紫杉的树皮中提出的一种化合物.紫杉醇主要适用于卵紫杉醇主要适用于卵巢癌和乳腺癌，对肺癌、大肠癌、黑色素瘤、头颈部癌、巢癌和乳腺癌，对肺癌、大肠癌、黑色素瘤、头颈部癌、淋巴瘤、脑瘤也都有一定疗效。淋巴瘤、脑瘤也都有一定疗效。W. S. Knowles、R. Noyori和和B. M. Sharpless因在催化因在催化不对称合成方面的杰出成就而共享不对称合成方面的杰出成就而共享2001年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。这三位化学家的成就在于找到了有机合成反应中的高效手性这三位化学家的成就在于找到了有机合成反应中的高效手性催化剂和立体选择性反应的方法，可以高效方便地合成手性催化剂和立体选

28、择性反应的方法，可以高效方便地合成手性分子的单一异构体，促进了化学工业和制药工业的发展。分子的单一异构体，促进了化学工业和制药工业的发展。野依良治（日）Ryoji Noyori巴里夏普莱斯（美）B. M. Sharpless威廉诺尔斯（美）William S. Knowles合成计划的成功证实了某些理论，也导致另一些理论的修正，同时还合成计划的成功证实了某些理论，也导致另一些理论的修正，同时还制造出一些未曾有过的化合物。这些新化合物有些可能已经有某种用制造出一些未曾有过的化合物。这些新化合物有些可能已经有某种用途，但有些在当时还不知道有什么用途，只是由于结构新奇引起合成途，但有些在当时还不知道

29、有什么用途，只是由于结构新奇引起合成化学家的兴趣而合成的。这也是允许的，因为当初至少在理论上是有化学家的兴趣而合成的。这也是允许的，因为当初至少在理论上是有一定目的的。这类化合物叫一定目的的。这类化合物叫“化学珍品化学珍品” (chemical curiosity),例如某例如某些环蕃些环蕃(cyclophanes)。化学珍品首先在理论上有意义。由于它们有结。化学珍品首先在理论上有意义。由于它们有结构上的特点，必然有性质上的特点，因此推断会有特殊的用途，只是构上的特点，必然有性质上的特点，因此推断会有特殊的用途，只是一时没有被认识而已。一时没有被认识而已。香港中文大学黄乃正等人成功地合成了香港

30、中文大学黄乃正等人成功地合成了1,2,7,8-1,2,7,8-二苯并二苯并2,22,2环蕃。它是一种有张力的由环蕃。它是一种有张力的由4 4个苯环连接而成的一个苯环连接而成的一种环蕃类有机物。环蕃中还有很多有趣的化合物。两个种环蕃类有机物。环蕃中还有很多有趣的化合物。两个或两个以上的苯环，以饱和或不饱和碳碳键对位相接，或两个以上的苯环，以饱和或不饱和碳碳键对位相接，形成各种不同的、几个苯环成平行面的结构：形成各种不同的、几个苯环成平行面的结构： 全共轭的平面结构全共轭的平面结构 Cook合成了十字四烯合成了十字四烯(Stauren-tetraene)。对该化合物的。对该化合物的兴趣在于探索中心

31、碳原子的兴趣在于探索中心碳原子的4个键是否平铺。还有一种个键是否平铺。还有一种化合物叫窗烷化合物叫窗烷(fenestrane)。它不仅有理论意义，而且在。它不仅有理论意义，而且在自然界中确实存在一种二萜自然界中确实存在一种二萜(diterpene)化合物，它的分化合物，它的分子中具有窗烷的结构骨架。子中具有窗烷的结构骨架。 有结构兴趣的非天然产物的合成有结构兴趣的非天然产物的合成l1985年年Robert Curl等人制备出了等人制备出了C60。 l克罗托受建筑学家理查德克罗托受建筑学家理查德巴克明斯特巴克明斯特富勒设计的美国富勒设计的美国万国博览馆球形圆顶薄壳建筑的启发，认为万国博览馆球形圆

32、顶薄壳建筑的启发，认为C60可能具可能具有类似球体的结构，因此将其命名为有类似球体的结构，因此将其命名为buckminster fullerene（巴克明斯特（巴克明斯特富勒烯，简称富勒烯富勒烯，简称富勒烯,又名巴基又名巴基球或巴克球（球或巴克球（Buckyball），其他名称还有球碳与芙），其他名称还有球碳与芙) 还有一类化合物叫富勒烯还有一类化合物叫富勒烯(fullerene)，它们品种繁多，它们品种繁多，都有分子式都有分子式(CH)x。在理论上，当。在理论上，当x = 4时，分子是时，分子是四面体；当当四面体；当当x = 6时，分子是八面体烷；当时，分子是八面体烷；当x = 8时，时，分

33、子是立方体烷。分子是立方体烷。 诺贝尔化学奖得主诺贝尔化学奖得主l19021902年年E.FischerE.Fischer合成糖和嘌呤衍生物合成糖和嘌呤衍生物l19051905年年A.von BaeyerA.von Baeyer研究有机染料和芳香族化合物研究有机染料和芳香族化合物l19101910年年O.WallachO.Wallach研究脂环族化合物研究脂环族化合物l19121912年年V.GrignardV.Grignard发现用镁做有机反应的试剂发现用镁做有机反应的试剂 l P.SabatierP.Sabatier研究有机化合物的催化氢化反应研究有机化合物的催化氢化反应l19181918

34、年年F.HaberF.Haber发明合成氨法发明合成氨法l19301930年年H.FischerH.Fischer研究血红素和叶绿素，合成血红素研究血红素和叶绿素，合成血红素l19371937年年 W.Haworth W.Haworth 研究碳水化合物和维生素研究碳水化合物和维生素C C的结构的结构l P.Karrer P.Karrer 研究类胡萝卜素、核黄素、维生研究类胡萝卜素、核黄素、维生 素素A A和和B2B2的结构的结构l19471947年年R.RobinsonR.Robinson 研究生物碱的合成研究生物碱的合成l19501950年年O.DielsO.Diels K.Alder K.

35、Alder 发现双烯合成反应发现双烯合成反应l19631963年年 K.ZieglerK.Ziegler K.Alder K.Alder 研究乙烯聚合的催化剂研究乙烯聚合的催化剂l19641964年年 D.C.HodgkinD.C.Hodgkin测定维生素测定维生素B12B12等大分子结构等大分子结构l19651965年年 R.B.WoodwardR.B.Woodward人工合成维生素人工合成维生素B12B12、胆固醇、叶绿素等复、胆固醇、叶绿素等复杂有机物1.2 有机合成发展历史有机合成发展历史19691969年年 D.H.R.Barton, D.H.R.BartonD.H.R.Barton

36、, D.H.R.Barton研究有机化合物的三维构象研究有机化合物的三维构象19731973年年 E.O.FischerE.O.Fischer 制备和测定了夹心面包结构的金属有机化合制备和测定了夹心面包结构的金属有机化合物物19751975年年 J.W.Cornforth,V.Prelog J.W.Cornforth,V.Prelog 有机分子及其反应的立体化学有机分子及其反应的立体化学19761976年年 W.N.LipscombW.N.Lipscomb 研究硼烷和碳硼烷的结构研究硼烷和碳硼烷的结构19791979年年 H.C.BrownH.C.Brown 在有机合成中利用硼和磷的化合物在有

37、机合成中利用硼和磷的化合物G.WittigG.Wittig 发现维蒂希重排反应，提供了新的制烯方法发现维蒂希重排反应，提供了新的制烯方法19811981年年 福井谦一福井谦一 创立前线轨道理论创立前线轨道理论R.HoffmannR.Hoffmann 提出分子轨道对称守恒原则提出分子轨道对称守恒原则19841984年年 B.MerifieldB.Merifield 研究多肽的合成研究多肽的合成19871987年年 C.PedersenC.Pedersen， J.-M.Lehn, D.Cram J.-M.Lehn, D.Cram 合成能模拟重要生物过程的有机化合物合成能模拟重要生物过程的有机化合物

38、 19901990年年 E.J.CoreyE.J.Corey 提出有机合成的逆合成分析原理提出有机合成的逆合成分析原理19911991年年 R.R.ErnstR.R.Ernst 发展高分辨核磁共振波谱学方法发展高分辨核磁共振波谱学方法19941994年年 G.A.OlahG.A.Olah 研究碳正离子化学研究碳正离子化学19961996年年 H.W.Kroto,R.F.Curl,Jr., R.E.Smalley H.W.Kroto,R.F.Curl,Jr., R.E.Smalley 发现富勒烯发现富勒烯20002000年年 艾伦艾伦黑格，白川英树，艾伦黑格，白川英树，艾伦马克迪尔米德，马克迪尔

39、米德， 有关导电聚合物的发现有关导电聚合物的发现20012001年年 W. S. Knowles, B. M. Sharpless,W. S. Knowles, B. M. Sharpless,野依良治野依良治, ,不对称合成不对称合成20052005年年 Y. Chauvin, R.H. Grubbs,R.R. Schrock, Y. Chauvin, R.H. Grubbs,R.R. Schrock, 烯烃复分解反应烯烃复分解反应1.3 有机合成的任务有机合成的任务l一种理想的（最终有效的）合成是指用简单的、安全的、一种理想的（最终有效的）合成是指用简单的、安全的、环境有好的、资源有效的操

40、作，快速定量的把廉价、易得环境有好的、资源有效的操作，快速定量的把廉价、易得的起始原料转化为天然或设计的目标分子。的起始原料转化为天然或设计的目标分子。l天然存在的有机物毕竟种类有限，甚至有的含量甚微，而天然存在的有机物毕竟种类有限，甚至有的含量甚微，而人们需要的绝大多数有机物是纯品，几乎都靠人工合成。人们需要的绝大多数有机物是纯品，几乎都靠人工合成。l在老的自然界旁边再放进一个新的自然界，而这个自然界在老的自然界旁边再放进一个新的自然界，而这个自然界在质和量上都远远超过老的自然界。在质和量上都远远超过老的自然界。1.3 有机合成的任务有机合成的任务l为科学技术的发展、社会进步、改善人们的物质

41、文明生活为科学技术的发展、社会进步、改善人们的物质文明生活提供各种性能的分子，并建立有效的生产方法。提供各种性能的分子，并建立有效的生产方法。l有机合成化学要为理论工作提供具有多种特殊性能的分子有机合成化学要为理论工作提供具有多种特殊性能的分子，以验证和发现新的理论。，以验证和发现新的理论。l有机合成化学是有机化学的重要组成部分和有机化学工业有机合成化学是有机化学的重要组成部分和有机化学工业的基础。它在化学这门科学中占有独特的核心地位。的基础。它在化学这门科学中占有独特的核心地位。21世世纪有机合成化学面临着新的机遇和挑战，从概念、理论、纪有机合成化学面临着新的机遇和挑战，从概念、理论、方法等

42、方面丰富、发展有机合成化学是生命科学、材料科方法等方面丰富、发展有机合成化学是生命科学、材料科学以及环境科学对有机合成化学提出的新要求。学以及环境科学对有机合成化学提出的新要求。1.3 有机合成的任务有机合成的任务 指利用化学方法将原料指利用化学方法将原料(包括有机物和无机物包括有机物和无机物)制备制备成新的有机物的过程。成新的有机物的过程。1、基本有机合成工业：煤化工，石油化工。特点：产品、基本有机合成工业：煤化工，石油化工。特点：产品量大，质量要求不高，加工粗糙，生产操作较简单。量大，质量要求不高，加工粗糙，生产操作较简单。2、精细合成工业：合成农药、药物、染料、香料等。特、精细合成工业：

43、合成农药、药物、染料、香料等。特点：产品量小，品种多，质量要求高，生产操作过程细点：产品量小，品种多，质量要求高，生产操作过程细致而复杂。致而复杂。 3、实验室：在实验室内用人工的方法来复制自然界的产、实验室：在实验室内用人工的方法来复制自然界的产物，用以证明它的结构，并加以利用；根据人们的需要物，用以证明它的结构，并加以利用；根据人们的需要来改造分子结构或创造出全新的结构。来改造分子结构或创造出全新的结构。 1.4 有机合成反应的研究方法有机合成反应的研究方法1.4 有机合成反应的研究方法有机合成反应的研究方法（2）拆分法）拆分法(Disconnection approach)。拆分法是为了

44、解决。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。它的基本思想是将目标化合物分子拆分成一系设计理论。它的基本思想是将目标化合物分子拆分成一系列片段，应用化学反应知识，确定每一个片段相对应的起列片段，应用化学反应知识，确定每一个片段相对应的起始原料和化学反应始原料和化学反应1.4 有机合成化学的研究方法有机合成化学的研究方法1、新方法、新方法（1）仿生合成：生物酶催化；模拟酶催化）仿生合成：生物酶催化；模拟酶催化（2）离子作为模板的合成方法）离子作为模板的合成方法（3）固相合成（多肽的合成）固相合成（多肽的合成）（

45、4）组合化学的方法。有机合成的一次观念、技术的革命！）组合化学的方法。有机合成的一次观念、技术的革命！1.4 有机合成化学的研究方法有机合成化学的研究方法2、特殊技术、特殊技术（1）催化合成新技术（多相、均相、相转移催化）催化合成新技术（多相、均相、相转移催化）（2）微波有机合成技术）微波有机合成技术（3）有机光化学合成技术）有机光化学合成技术（4）有机电化学合成技术）有机电化学合成技术（5）超声波有机合成技术）超声波有机合成技术1.5 有机合成化学的发展有机合成化学的发展l2020世纪的有机化学，从实验方法到基础理论都有了巨大的世纪的有机化学，从实验方法到基础理论都有了巨大的进展，显示出蓬勃

46、发展的强劲势头和活力。世界上每年合进展，显示出蓬勃发展的强劲势头和活力。世界上每年合成的近百万个新化合物中约成的近百万个新化合物中约70%70%以上是有机化合物以上是有机化合物。其中。其中有些因具有特殊功能而用于有些因具有特殊功能而用于材料、能源、医药、生命科学材料、能源、医药、生命科学、农业、营养、石油化工、交通、环境科学、农业、营养、石油化工、交通、环境科学等与人类生活等与人类生活密切相关的行业中，直接或间接地为人类提供了大量的必密切相关的行业中，直接或间接地为人类提供了大量的必需品。与此同时，人们也面对着天然的和合成的大量有机需品。与此同时，人们也面对着天然的和合成的大量有机物对生态、环

47、境、人体的影响问题。展望未来，有机化学物对生态、环境、人体的影响问题。展望未来，有机化学将使人类优化使用有机物和有机反应过程，有机化学将会将使人类优化使用有机物和有机反应过程，有机化学将会得到更迅速的发展。得到更迅速的发展。 1.5 有机合成化学的发展有机合成化学的发展1、合成反应方法学上一个重大进展是大量的合成新试、合成反应方法学上一个重大进展是大量的合成新试剂的出现，特别是元素有机试剂及催化剂。剂的出现，特别是元素有机试剂及催化剂。2、寻找高选择性试剂盒反应已成为有机合成化学中最、寻找高选择性试剂盒反应已成为有机合成化学中最主要的研究课题之一，其中包括化学和区域选择性控主要的研究课题之一，其中包括化学和区域选择性控制、立体选择性控制等。制、立体选择性控制等。3、不对称合成是近年来发展较快的领域，而不对称催、不对称合成是近年来发展较快的领域，而不对称催化反应，在不对称合成中占有突出位置。化反应，在不对称合成中占有突出位置。1.5 有机合成化学的发展有机合成化学的发展4、复杂有机分子，包括天然获得的或结构