有机合成化学与路线设计chapter1.ppt

chapter 1 绪 论 汤冬 TEL.613545) E-mail: tangdongabcd@126.com * 有机合成之父——伍德沃德先后合成了奎宁、胆固醇、可的松、叶绿素、利血平和维生素B12等一系列复杂有机分子和有机配体配合物，为有机合成作出了巨大贡献。他说过： (R.B.Woodward,美国) * 有机合成是利用化学方法将单质、简单的无机物或简单的有机物制备成较复杂的有机物的过程。 什么是有机合成？ 基本有机合成工业 精细有机合成工业 有机合成 1.1 有机合成的目的和任务 从价廉易得的天然资源 , 如煤、石油、天然气或农副产品等 ,初步加工成一级有机产品 。 以基本有机合成工业中得到的一、二级有机产品为原料 ,合成一些结构比较复杂 , 质量要求很高(即较精细 )的化合物。 * 有机合成路线设计 要具有高的路线设计的能力 , 首先要有技术方面的能力 , 如对各类、 各种有机反应的熟悉与掌握 , 对同一目的、不同有机合成反应在实用上的比较与把握 ,对各个步骤操作条件的实际掌握 ,对产品纯化和检测的能力 , 等等。 路线设计并没有固定的答案，只要合理都能得到想要的产物，但是好的合成路线事倍功并，劣的合成路线费时费力。 * 颠茄酮合成路线----- Willstatter（1915 年诺贝尔奖） 有机合成路线设计 * 颠茄酮合成路线----- Robinson(1947 年获诺贝尔奖) 颠茄酮合成路线----- Nicolaou K. C. * 1.2 有机合成的发展状况 早期的化学家认为机体具有特殊的“生命力”,因而能够制成有机物质, 而在试管中是无法合成这些有机物质的。 Wohler 在 1828 年偶然发现了一个化学反加热氰酸铵得到尿素: 有机合成与整体有机化学的关系? 第一,合成可以逻辑式地装配已确定结构的分子。 第二,合成能够提供自然界没有的物质,从此开辟出一个新颖的领域。 第三, 解决理论问题需要合成。 * 天然物质可由有机合成制备吗？ Woodward-Corey 时代 * 化学理论假设的物质能通过有机合成来构建吗？ 香港中文大学黄乃正等人成功地合成了 1,2,7,8-二苯并 [2,2]环蕃。 Cook 合成了十字四烯(Stauren-tetraene)。 * Paquette于 1982 年合成得到十二面体烷(C20 ) * 先想象适合于应用的分子结构,再合成所需的分子 金属配体与配位化合物设计： 如可以想象有一类化合物的结构里, 有一金属原子夹在两个环烯之间。环烯有活泼电子可供金属原子用, 形成配合作用。金属原子的多变化合价，环烯的配合造成金属价 的多变。又由于价数的多变, 使其具有引起其他化合物发生氧化或还原反应的能力。因此, 这种结构的化合物是一类很好的催化剂,我们熟悉的二茂铁就是常用的一种催化剂。此类金属有机催化剂品种繁多,应用很广。 * 二茂铁 卟啉 天然的棉花纤维是由成千上万个糖单元连接而成的高分子。蚕丝、 蜘蛛丝都是由氨基酸单元连接而成的高分子。 美国杜邦公司的 Wallace 在 1939 年发明了由酰胺键连结的尼龙人工纤维。 人工合成材料启发: * 1.3 有机合成的现代成就 (1) 已研究清楚的有机反应多达 3000 个以上,其中有普遍应用价值的反应就有 200 多个。 (2) 国内外已商品化的试剂有 5 万多种。 (3) 具有产率高,反应条件温和,选择性和立体定向性好的新反应大量出现,如光化反应、 微生物反应、 模拟酶合成等。 (4) 元素有机化学的发展使有机合成大放光彩。 (5) 新试剂、 新型催化剂,特别是固相酶新技术的应用可使催化剂稳定, 能长期使用并能使生产连续化。它们通常具有使反应速度快,条件温和,选择性好,合成工艺简化等优点。 (6) 合成方法的研究也是有机合成发展的一个重要方面。良好的合成路线设计能够合理而巧妙地解决复杂的合成问题,使合成路线既具有科学性,又具有艺术性。这一点已在许多复杂分子合成中显示了巨大的潜力和广阔的应用前景。 * 1.4 有机合成的发展趋势 有机合成今后发展的良好客观条件和改进方向 (1) 理论方面 现代有机合成化学已建立在坚实的理论有机化学和量子化学的基础上。产物的结构与纯度以及提高反应的收率等方面取得更多的主动权。 (2) 方法方面 近年来,对新型有机合成方法获得重大的突破,从而为合成方法带来更大的变革。 (3) 测试方面 近代物理测试方法,如红外、 紫外、 核磁共振、 色质联用、 高效液相色谱、 元素自动分析、 X 射线衍射等,已普遍配合应用,有力地促进了有机合成的