现代合成技术在农药研发中的应用华东理工大学彭延庆课件

彭延庆(yánqìnɡ)

华东理工大学

药物化工研究所现代(xiàndài)合成技术在农药研发中的应用第一页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆国情(guóqíng)：人口对农业的压力我国农药发展现状：产量世界第一，用量世界第二——农药大国创制投入远低于跨国公司——不是农药强国

创制具有自主知识产权(zhīshíchǎnquán)的农药新品种

第二页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆理论(lǐlùn)结构设计

天然(tiānrán)产物

代谢(dàixiè)产物

化合物库

先导化合物合成

结构改造和衍生筛选高通量先导化合物的开发

分子多样性的获得取决于现有经典合成反应效率的大幅度提高

（1）加快化学反应本身的速度（2）简化合成反应操作（3）“规模效应”

商业化产品结构优化制剂研究第三页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆农药(nóngyào)研发的“共性技术”

第四页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆绿色高效的合成(héchéng)化学：微波平行合成(héchéng)二氨基均三嗪合成(héchéng)：反应时间从2-4小时缩短到10-15min产率：70-87%微波平行(píngxíng)合成仪微波反应特点：（1）微波加热直接作用于分子（2）能量利用率高（3）无升温滞后（4）选择性加热第五页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆印度德里大学(dàxué)Kidwai用微波合成一系列具有杀菌活性的先导化合物

第六页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆绿色(lǜsè)高效的合成化学：声化学超声“化学(huàxué)开关”

超声与微波优势的有机结合(jiéhé)：

超声对传质的强化和微波对传热的强化

作用：强化质量和动量的传递特效：非均相反应；金属参与的有机化学反应（格氏反应）第七页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆绿色高效的合成化学：微波-超声复合(fùhé)场技术微波(wēibō)-超声复合场装置吡喃并吡唑合成：常规条件下几乎(jīhū)不进行，微波-超声复合场下仅需1分钟第八页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆表面(biǎomiàn)不溶于水的钝化层

冲击波Ramp!第九页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆绿色高效的合成(héchéng)化学：组合化学的兴起快速地搜索(sōusuǒ)尽可能大的化学多样性空间

（1）先导(xiāndǎo)化合物的筛选（2）结构优化（3）对构效关系的探讨

应用

第十页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆Merrifield教授(jiàoshòu)固相合成(héchéng)原理

绿色高效(ɡāoxiào)的合成化学：固相合成加入过量的试剂和单体原料来促使反应进行完全经过过滤分离技术来纯化中间体和产物第十一页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆“茶叶(cháyè)袋”方法

Tea-BagIdea第十二页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆Tracelesslinker策略(cèlüè)合成新烟碱农药类似物TetrahedronLett.,1997,38,7291.丹麦NovoNordisk公司第十三页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆环合切割策略(cèlüè)合成合成乙内酰脲TetrahedronLett.,1996,37,937.美国Lilly公司相标签策略(cèlüè)“应运而生”聚合物载体(zàitǐ)的问题第十四页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆绿色高效的合成化学(huàxué)：相标签策略氟碳标签(biāoqiān)技术Tetrahedron,2003,59,4475.第十五页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆不饱和内酯Baylis-Hillman反应(fǎnyìng)J.Comb.Chem.,

2006,8,643.第十六页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆多项技术的综合：氟碳标签，微波(wēibō)合成，环合切割Ugi四组分缩合，喹唑啉酮TetrahedronLett.,2004,45,6757.全氟试剂存在的问题：制备(zhìbèi)难度大、成本高、易挥发、环境蓄积（在空气中寿命长达千年）等缺点。

第十七页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆绿色(lǜsè)高效的合成化学：功能化离子液体负载平行合成特点：以功能化离子液体(yètǐ)代替常规固相合成中使用的树脂珠，效率高，上载量大，用量少离子(lízǐ)液体和功能化离子(lízǐ)液体“可设计的”溶剂分相特性挥发性第十八页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆第十九页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆绿色高效(ɡāoxiào)的合成化学：固相清除剂scavenger

液相合成(héchéng)vs固相合成(héchéng)

固相合成经典液相合成PASP过量试剂的使用√√操作简便√√易纯化√√反应跟踪√√反应设计√√构建大化合物库√放大√√第二十页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆固相清除剂原理(yuánlǐ)Scavenger:

快速(kuàisù)清除和分离树脂珠scavenger:简单过滤，但本质(běnzhì)仍是非均相过程，有限的时间内反应不完全，过量使用。液体scavenger:

相分离，反应快由固相合成的优势得到启发，处理后简单过滤即可第二十一页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆绿色高效的合成化学：超声促进平行(píngxíng)纯化

第二十二页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆绿色高效的合成化学：功能化离子液体纯化(chúnhuà)组合库优点：（1）清除速度快。（2）简单的液-液分相，操作(cāozuò)简便。（3）回收的离子液体可水解再生。第二十三页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆清除(qīngchú)和再生10-20h>25min快速(kuàisù)纯化水解(shuǐjiě)再生多次循环套用用量：8-10倍>1-1.5倍第二十四页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆高通量筛选(shāixuǎn)的特殊方法例：荧光法第二十五页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆CatalysisProcessIntensificationSeparationProcessesEnergyEfficiencySolventReplacementSaferReactions&ReagentsUseofRenewableFeedstocksWasteMinimisationGreenChemistry绿色化学工程：基本(jīběn)理念第二十六页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆原子(yuánzǐ)经济性E-因子：生产每千克产品(chǎnpǐn)所产生的废弃物的量

化工行业产品规模(kg)废弃物/产品石油精炼109-1011～0.1大宗化学品107-1091-5(个别小于1)精细化学品105-1075-50(个别大于50)医药品104-10625-100两类高AE（atomeconomy）反应(fǎnyìng)

第二十七页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆溶剂(róngjì)的“绿化”苯（致癌物质）（1）常规(chángguī)替代溶剂如：乳酸乙酯，双丙酮醇

甲苯(jiǎběn)，环己烷己二烯二酸！！第二十八页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆水是地球上自然丰度最高的“溶剂”，无毒降低成本，操作(cāozuò)简化，工艺安全，仿生（2）非常规替代溶剂(róngjì)如：水，离子液体，氟碳溶剂，超临界流体

第二十九页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆无溶剂有机合成：自身溶剂和固态(gùtài)反应高能(gāonéng)球磨反应：Barbier反应气-固相反应(fǎnyìng)：重氮盐合成第三十页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆催化位点试剂在沸石孔道中倾向(qīngxiàng)于进攻甲基的对位.

主产物(chǎnwù)对位

CH3试剂(shìjì)择形催化第三十一页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆绿色(lǜsè)能源：太阳能有机合成反应(fǎnyìng)装置示意图光Fridel-Crafts反应(fǎnyìng)第三十二页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆设计(shèjì)和使用更安全的化学品水解破坏(pòhuài)表面活性剂

酯型缩酮型光破坏(pòhuài)表面活性剂

绿色的表面活性剂

微生物习惯直链，不习惯支链第三十三页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆展望(zhǎnwàng)

新的有机合成(yǒujīhéchéng)方法不断涌现，需要扬长避短地加以利用。

农药研发和生产的洁净(jiéjìng)化----绿色农药的绿色合成和纯化。第三十四页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆感谢大会组委会感谢国家973计划和自然科学(zìránkēxué)基金的支持第三十五页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆谢谢第三十六页，共三十七页。现代合成技术在农药研发中的应用---华东理工大学彭延庆内容(nèiróng)总结彭延