近代有机合成序言

关于近代有机合成序言第1页，共55页，2023年，2月20日，星期六一、有机合成的概念有机合成就是以有机反应为工具，通过合理设计的合成路线，从一个分子（无机物或简单的有机物）构建另一个有机化合物（比较复杂的）的过程第2页，共55页，2023年，2月20日，星期六二、有机合成的发展回顾

18世纪工业革命后，分离提纯技术得到快速发展，先后分离得到酒石酸（1769）、乳酸（1780）、喹啉（1820）。Berzelius于1806年提出有机化学的概念。当时“生命力论”认为：有机物属有生命之物，只有在有“生命力”的作用下才能生成，有机物只能从有生命的动植物中提取，不能通过无机物直接合成，制约了有机化学的发展。第3页，共55页，2023年，2月20日，星期六1F.Wohler尿素的合成(1828)，动摇了生命力的基础2H.Kolbe乙酸的合成(1845),结束生命力论第4页，共55页，2023年，2月20日，星期六3W.H.Perkin苯胺紫的合成(1856)这是第一个合成染料,第一个工业精细有机合成当时的目的是希望合成奎宁(1820年从金鸡纳树皮中分离,确定了熔点、旋光、元素组成C20H24N2O2，其结构在1908年确定)当时希望通过煤焦油中的烯丙基对甲苯氨（C10H13N)经无机化学的氧化反应实现奎宁的合成1945年woodward完成了奎宁的合成，2001年Stork小组完成了立体选择性合成第5页，共55页，2023年，2月20日，星期六

后来Pekin从类似的苯胺（含甲苯胺）氧化得到一种红紫色染料，并实现商业化，其结构直到1994年才鉴定当时他们的染料是由两个酚嗪嗡染料的混合物。419世纪最重要的全合成是E.Fischer完成的（+）葡萄糖的合成，代表了19世纪有机合成的最高水平，这一时期，先后合成了一系列染料、药品、香料、糖精、炸药，使有机合成工业得到了快速发展，展现了早期有机合成的辉煌。第6页，共55页，2023年，2月20日，星期六5二战前完成的天然产物全合成的代表。第7页，共55页，2023年，2月20日，星期六第8页，共55页，2023年，2月20日，星期六第9页，共55页，2023年，2月20日，星期六第10页，共55页，2023年，2月20日，星期六620世纪40年代，进入R.B.woodward时代,将有机合成上升到艺术的高度先后完成了奎宁（1944）、可的松（1951）、马钱子碱（1954）、利血平（1958）、叶绿素（1960）、四环素（1962）、头孢菌素C(1965)、前列腺素F2(1973),红霉素（1981）等24种以上的结构复杂、具有药用活性是的天然化合物，探明了土霉素、金霉素、河豚素的结构与性质，探索了核酸与蛋白质的合成，突出了二茂铁的夹心结构，１９７３年与Eschenmoser小组合作完成了维生素B12的合成．第11页，共55页，2023年，2月20日，星期六第12页，共55页，2023年，2月20日，星期六第13页，共55页，2023年，2月20日，星期六其间：青霉素的合成

1929年Fleming发现青霉素，1945年确定其结构，1957年Sheehan完成青霉素V的合成第14页，共55页，2023年，2月20日，星期六半合成青霉素第15页，共55页，2023年，2月20日，星期六７上世纪60年代开始，进入Corey时代，将有机合成从艺术转变为科学Corey进行全合成有两个特点和杰出贡献，一是系统建立了逆合成分析方法，二是在全合成设计、发展新的合成试剂与方法，完成了包括赤霉酸、银杏内酯、前列腺素在内的１００多个复杂天然产物的全合成。第16页，共55页，2023年，2月20日，星期六20世纪50-90年代，是有机合成的迅速发展时期，除Woodward、Corey外，Stork、Eschenmoser、BartonSir、Johnson、Danishefsky、Evans、Kishi、Nicolaou等做出了突出贡献，尤其在90年代后期，进入了选择性合成时期，许多具有应用前景的复杂化合物诸如海葵毒素、卡里奇霉素、埃坡霉素、紫杉醇、万古霉素、双鞭甲藻霉素等相继被合成；另一方面，组合化学、固相有机合成技术等方法应运而生，成为当代有机合成化学一道亮丽的风景；同时，不对称合成正在成为有机合成的主流。第17页，共55页，2023年，2月20日，星期六第18页，共55页，2023年，2月20日，星期六第19页，共55页，2023年，2月20日，星期六

三、有机合成的地位和作用

１有机合成是有机化学的中心A1965年,Woodward,“有机化学归根结底是合成”。“有机合成是在一个真实的世界旁边创造一个新的世界”“有机合成有着刺激、冒险、挑战，他是一们伟大的艺术”B1979年,D.J.Cram,“有机合成是有机化学的核心”。

(1987年与C.J.Perderson.、J.M.Lehn因主客体化学及超分子化学方面的贡献分享Nobel化学奖）。C1990年，E.J.Corey,“有机合成家不仅精通逻辑和策略，他是被推理、想象甚至创造的力量推动着的冒险家”。第20页，共55页，2023年，2月20日，星期六D1994年,国家基金委有机合成在化学这门学科中占有独特的核心地位。E1999年,吴毓林,合成化学是化学学科的核心，是化学家改造世界，创造社会未来最有力的手段，是整个化学最具有创造性的领域。(见化学通报,1999,(1):3-9)F最近20年SCI引用次数最多的50名化学家有1/3是从事合成化学的.G200年来，人类社会所拥有的化合物达2000-3000万个。

第21页，共55页，2023年，2月20日，星期六H多年来不少Nobel化学奖授予给合成化学家1902年，E.H.Fisher,糖和嘌呤的合成1905年，A.Baeyer,有机染料和芳香族化合物的合成1910年，O.Wallach,萜类化合物的研究1912年，V.Grignard,发明格林尼亚试剂。1928年，A.O.R.Windaus,甾醇与维生素的关系（D3)1930年，H。Fisher,血红素核心结构合成1937年，W.N.Haworth,因人工合成抗坏血酸。1939年，L.Ruzicka,高级萜烯和性激素1947年，R.Robinson,生物碱的研究1950年，1928年O.Diels-K.Alder发现双烯合成反应。1955年，V.D.Vigneaud(维格诺德)首次用人工的方法合成多肽激素。

1963年，1953年K.Ziegler-G.Natta发现有机金属催化烯烃定向聚合（Et3Al-TiCl3）。第22页，共55页，2023年，2月20日，星期六（13）1965年，R.B.Woodward，因合成喹啉，胆固醇，可的松，叶绿素，利血平。其后合成VB12和分子轨道对称守恒原理。（前线轨道理论和分子轨道对称守恒原理）（14）1973年，G.Wilkinson-E.O.Fischer因合成过渡金属二茂夹心式化合物（15）1979年，H.C.Brown-G.Witting分别发现有机硼试剂和Witting试剂及其反应（16）1984年，R.B.Merrifield因发明固相多肽对有机合成方法学巨大的推动作用。（17）1987年，C.J.Pedersen,D.J.Cram,J.M.Lehn,冠醚、超分子化学及主客体化学。（18）1990年，E.J.Corey因逆合成分析法及合成石竹烯，银杏内酯及前列腺素等近100个天然产物的全合成。其有机合成设计理论的确立使有机合成从“科学的艺术”转化为可以计划的“系统工程”。第23页，共55页，2023年，2月20日，星期六）（19）1994年，G.A.Olah,碳正离子化学领域的研究（20）2001年，K.B.Sharpless等，不对称合成（21）2005年，伊夫.肖万（法）；罗伯特.布拉格（美）；理查德.施罗克（美） 烯烃的复分解反应居里夫人：1903（发现放射性物质，物理），1911年（提炼镭和钋，化学）鲍林：1954（量子力学用于化学领域并阐明化学键的本质），1962（反对核试验运动）桑格：1958（发现胰岛素分子），1980（确定核酸的碱基排列顺序及其结构第24页，共55页，2023年，2月20日，星期六2有机合成属于基础研究,研究目标分子的合成及方法学的研究

第25页，共55页，2023年，2月20日，星期六四、有机合成发展的基点(或图径)1完成特定目标分子的合成

从天然产物中寻求有价值的先导化合物,进而进行全合成或修饰合成。例如:吗啡的结构修饰第26页，共55页，2023年，2月20日，星期六以胆酸为原料合成熊去氧胆酸第27页，共55页，2023年，2月20日，星期六紫杉醇的半合成

紫杉醇10-去乙酰基浆果赤霉素

(11个手性中心,多个取代基)(Denis,欧洲红豆杉,0.1%)修饰策略:保护C7-OH,酯化C10-OH,后在C13-OH接上侧联,去保护),参见DenisJN,J.Amer.Chem.Soc.,1988,110:5917.)第28页，共55页，2023年，2月20日，星期六主要工作:

不对称合成侧链:从顺式肉桂醇,经Sharpless环氧化,和区域性开裂环氧。第29页，共55页，2023年，2月20日，星期六青蒿酸的修饰合成(脱羰青蒿素) 参见:吴毓林等,药学学报,1991,26(3):228.第30页，共55页，2023年，2月20日，星期六青蒿素的全合成(See:ZhouWS,Acta.ChimicaSinica,1979,37:215)分析过程:

香茅醛第31页，共55页，2023年，2月20日，星期六第32页，共55页，2023年，2月20日，星期六:-胡萝卜素的全合成第33页，共55页，2023年，2月20日，星期六胆固醇的全合成第34页，共55页，2023年，2月20日，星期六第35页，共55页，2023年，2月20日，星期六第36页，共55页，2023年，2月20日，星期六第37页，共55页，2023年，2月20日，星期六第38页，共55页，2023年，2月20日，星期六第39页，共55页，2023年，2月20日，星期六第40页，共55页，2023年，2月20日，星期六(2)新反应碳-碳双键形成的方法之一:羧酸脱羰形成端烯

第41页，共55页，2023年，2月20日，星期六碳-碳双键形成的方法之二:

利用新生钛偶联羰基形成位阻较大的烯烃第42页，共55页，2023年，2月20日，星期六(3)新方法如电化学、光化学方法

R1为芳基及烷基,R2为酰基或酯基。第43页，共55页，2023年，2月20日，星期六在溶液中进行的反应:

其机理如下:

阳极反应:

阴极反应:第44页，共55页，2023年，2月20日，星期六应用于呋喃酮的合成(有机化学,1998,17(5):454)

第45页，共55页，2023年，2月20日，星期六3利用优势原料进行特定目标分子的合成第46页，共55页，2023年，2月20日，星期六第47页，共55页，2023年，2月20日，星期六第48页，共55页，2023年，2月20日，星期六五、有机合成面临的发展趋势有机合成的主要方向可归结为“多、快、好、省”四个字。“多”：多样性导向有机合成。“快”：要求有机合成高效快捷“好”：合成过程及合成产品的环境友好和通过反应达到高选择性“省”：合成过程的材料（试剂、原子）、资源、能源、时间、人力的节省及废弃无的减少、第49页，共55页，2023年，2月20日，星期六1有机合成的化学效率（1）化学反应的内在效率选择性：化学、区域、立体选择性原子经济性：原子利用度、副产物。（2）外在工艺效率经济：劳动力、时间、能源、设备环境因素：废弃物、安全性、自然资源（3）一瓶反应是提高合成效率的一种有效途径（串联反应多米诺反应、多组分偶联反应）第50页，共55页，2023年，2月20日，星期六2多样性导向有机合成第51页，共55页，2023年，2月20日，星期六3反应原料自然界中稳定的碳资源（CO、CO2)和氮资源（N2).合成子与合成砌块

Lippard（2000年，Nature)归纳的三个基础化学新前沿：

A探索把丰产生物资源转化为化学上有用的小分子砌块

B创造不使用危险物质或不使用危险物质，用可再生资源产生化学品或化学过程

C控制一个小分子与另一个小分子反应的方位第52页，共55页，2023年，2月20日，星期六4主要工作开发和研究功能分子的实用合成路线。实现结构新奇复杂、活性独特的天然产物的全合成。为生命科学和