有機全合成回顧與展望

1、有機全合成 ——回顧與展望,,有機合成發(fā)展歷史,什么是有機合成,有機合成的任務,有機合成路線的重要性,現(xiàn)代有機合成方法,結(jié)語,CONTENTS,什么是有機合成,有機化學的開端始于有機合成,有機合成官能團化立體化學價鍵理論反應機理有機波譜金屬有機化學,,有機化學,……,古老而年輕伴隨整個有機化學的發(fā)展而發(fā)展合成方法和理論化學的反戰(zhàn)導致更高的合成目標新的合成目標導致新反應、

2、新方法和新理論的預測出現(xiàn)，再提出更有挑戰(zhàn)性的合成目標如此周而復始，形成良性循環(huán),,突破思想的桎梏：尿素的合成,弗里德里希?維勒在研究氰酸銨的合成，但他發(fā)現(xiàn)在氰酸中加入氨水后蒸干得到的白色晶體并不是銨鹽，到了1882年他終于證明了出這個實驗的產(chǎn)物是尿素。維勒由于偶然地發(fā)現(xiàn)了從無機物合成有機物的方法，而被認為是有機化學研究的先鋒。在此之前，人們普遍認為：有機物只能依靠一種生命力在動物或植物體內(nèi)產(chǎn)生；人工只能合成無機物而不能合成有機物，維勒

3、的老師當時也支持生命力學說。維勒的發(fā)現(xiàn)可謂是沖破了舊思想的桎梏，沉重擊碎了有機物不可人工合成的拙劣謊言，開創(chuàng)了有機合成的新時代。,弗里德里希?維勒Friedrich Wöhler 1800-1882,茜素alizarin1869,靛藍 indigo1878,Graebe and Liebermann,Baeyer,苯胺紫 methyl violet1856,Perkin,有機合成的初步發(fā)展,葡萄糖的合成代表著

4、19世紀未有機合成的最高水平。E．Fischer由于在 sugar and purine方面的研究，成為繼Vant’t Hoff后第二位獲得諾貝爾化學獎。,E. Fischer,Baeyer的得意門生之一,此后，有機合成進入R.B.Woodward時代。,Robert Burns Woodward,The Nobel Prize in Chemistry 1965,一位不斷向最復雜的天然有機物分子挑戰(zhàn)的人,他完成的全合成有：1.奎寧

5、 (1944年）2.利血平（1956年）3.膽甾醇（1951年）4.馬錢子堿（1954年）5.羊毛甾醇（1954年）6.葉綠素（1960年）7.四環(huán)素（1963年）8.維生素B12（1973年）9.紅霉素（1981年）,,奎寧,利血平,1960年,,1973年,,Vitamin B12,歷時15年，一百多人參加,,1981年,18個手性中心，可能的光學異構(gòu)體218(262144個異構(gòu)體之一，49人參加）。,艾里亞斯&#

6、183;詹姆斯·科里，。,Elias James Corey,完成了一百多種復雜天然產(chǎn)物的全合成，例如：前列腺素，多醚，生物堿，B-內(nèi)酰胺（重要的抗生素），大環(huán)內(nèi)酯（另外一種重要抗生素），海葵毒素，卟啉、長葉松萜烯(longifolene)等。,有機合成化學的宗師級人物。在有機合成發(fā)展史上被公認為伍德沃德概念上的學術(shù)接班人。他的鼎盛時期被稱為有機合成史上的“科里時代”，把有機合成請下神壇的人物。 他的最大

7、貢獻在于將“伍德沃德創(chuàng)立的合成藝術(shù)變?yōu)楹铣煽茖W”，歸納并系統(tǒng)化了有機合成方法，提出逆合成分析理論，使得合成設計變成一門可以學習的科學，而不是帶有個人色彩的絕學。,Elias James Corey,什么是有機合成,二、什么是有機合成,一種理想的(最終是實效的)合成是指用簡單的、安全的、環(huán)境友好的、資源有效的操作，快速定量地把價廉、易得的起始原料轉(zhuǎn)化為天然或設計的目標分子,有機合成路線設計的基本方法,1.正向合成分析法：從已知原料入手，找

8、出合成所需的直接或間接的中間體，逐步推向合成的目標有機物。基礎原料→中間體→中間體→……→目標化合物2.逆向合成分析法：將目標化合物倒退一步尋找上一步反應的中間體，而這個中間體，又可由上一步的中間體得到，以此類推，最后確定最適合的基礎原料和最終的合成路線。目標化合物→中間體→中間體→……→基礎原料,有機合成的研究內(nèi)容,有機合成的任務,有機合成化學的任務,一、為科學技術(shù)的發(fā)展、社會進步、改善人們的物質(zhì)文明生活提供具有各種性能的分子，

9、并建立有效的生產(chǎn)方法。,二、有機合成化學要為理論工作提供具有多種特殊性能的分子，以驗證和發(fā)現(xiàn)新的理論。,三、天然存在的有機物畢竟種類有限，甚至有的含量甚微，而人們需要的絕大多數(shù)有機物是純品，幾乎都靠人工合成。,青蒿素,中國唯一一種其分子結(jié)構(gòu)得到國際認可的中藥,青蒿素的功用及提取青蒿素的結(jié)構(gòu)鑒定及人工合成,屠呦呦 研究員,發(fā)現(xiàn)其藥效并提取,中國科學院上海有機化學研究所的周維善院士主持并參與了青蒿素結(jié)構(gòu)測定和人工全合成。,東晉葛洪《肘后

10、備急方》中的幾句話吸引了她的目光：“青蒿一握，水一升漬，絞取汁服”，可治 “久瘧 ”。,周維善院士,2005年10月禽流感恐慌席卷全球。達菲（奧司他韋）因其對禽流感的療效而成為明星藥物,2009年的H1N1新流感亦曾經(jīng)使用奧司他韋作治療。,Tamiflu or oseltamivir,,2013年H7N9 型禽流感，可用達菲做早期治療。,達菲的合成,生產(chǎn)達菲的主要原料——莽草酸，90%來自中國內(nèi)地。,八角（茴香）,在八角的甲醇提

11、取物中能含有超過10%的莽草酸,Roche synthesis瑞士羅氏公司,Gilead Science’s synthetic route,有機合成路線的重要性,有機合成路線設計的重要性1.路線設計決定合成水平——產(chǎn)率和純度,R. Willstater合成顛茄酮的路線,21年后，R. Robinson提出的合成顛茄酮的路線：,最近，Nicolaou K. C. 采用過量的IBX（o-iodoxylbenzonic acid)試劑

12、，利用“一鍋法”反應，可直接合成托品酮及其類似物：,2.路線設計決定合成水平——手性控制，反應選擇性控制,一步不慎 全盤皆輸！,現(xiàn)代有機合成方法,有機小分子不對稱催化,2000年, List 和 Barbas 的工作：標志著有機催化的復興。,最早是在20世紀70年代由 Hajos 和 Parrish 發(fā)現(xiàn),2005年,有機化學的烯烴復分解反應,烯烴復分解反應催化劑---商業(yè)化試劑,2010年,鈀催化交叉偶聯(lián)反應研究獲得Nobel化學獎,