有機(jī)全合成回顧與展望

1、有機(jī)全合成 ——回顧與展望,,有機(jī)合成發(fā)展歷史,什么是有機(jī)合成,有機(jī)合成的任務(wù),有機(jī)合成路線的重要性,現(xiàn)代有機(jī)合成方法,結(jié)語,CONTENTS,什么是有機(jī)合成,有機(jī)化學(xué)的開端始于有機(jī)合成,有機(jī)合成官能團(tuán)化立體化學(xué)價(jià)鍵理論反應(yīng)機(jī)理有機(jī)波譜金屬有機(jī)化學(xué),,有機(jī)化學(xué),……,古老而年輕伴隨整個(gè)有機(jī)化學(xué)的發(fā)展而發(fā)展合成方法和理論化學(xué)的反戰(zhàn)導(dǎo)致更高的合成目標(biāo)新的合成目標(biāo)導(dǎo)致新反應(yīng)、

2、新方法和新理論的預(yù)測(cè)出現(xiàn)，再提出更有挑戰(zhàn)性的合成目標(biāo)如此周而復(fù)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(gè)實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物是尿素。維勒由于偶然地發(fā)現(xiàn)了從無機(jī)物合成有機(jī)物的方法，而被認(rèn)為是有機(jī)化學(xué)研究的先鋒。在此之前，人們普遍認(rèn)為：有機(jī)物只能依靠一種生命力在動(dòng)物或植物體內(nèi)產(chǎn)生；人工只能合成無機(jī)物而不能合成有機(jī)物，維勒

3、的老師當(dāng)時(shí)也支持生命力學(xué)說。維勒的發(fā)現(xiàn)可謂是沖破了舊思想的桎梏，沉重?fù)羲榱擞袡C(jī)物不可人工合成的拙劣謊言，開創(chuàng)了有機(jī)合成的新時(shí)代。,弗里德里希?維勒Friedrich Wöhler 1800-1882,茜素alizarin1869,靛藍(lán) indigo1878,Graebe and Liebermann,Baeyer,苯胺紫 methyl violet1856,Perkin,有機(jī)合成的初步發(fā)展,葡萄糖的合成代表著

4、19世紀(jì)未有機(jī)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(xué)獎(jiǎng)。,E. Fischer,Baeyer的得意門生之一,此后，有機(jī)合成進(jìn)入R.B.Woodward時(shí)代。,Robert Burns Woodward,The Nobel Prize in Chemistry 1965,一位不斷向最復(fù)雜的天然有機(jī)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(shí)15年，一百多人參加,,1981年,18個(gè)手性中心，可能的光學(xué)異構(gòu)體218(262144個(gè)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(fù)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），?？舅?，卟啉、長(zhǎng)葉松萜烯(longifolene)等。,有機(jī)合成化學(xué)的宗師級(jí)人物。在有機(jī)合成發(fā)展史上被公認(rèn)為伍德沃德概念上的學(xué)術(shù)接班人。他的鼎盛時(shí)期被稱為有機(jī)合成史上的“科里時(shí)代”，把有機(jī)合成請(qǐng)下神壇的人物。 他的最大

7、貢獻(xiàn)在于將“伍德沃德創(chuàng)立的合成藝術(shù)變?yōu)楹铣煽茖W(xué)”，歸納并系統(tǒng)化了有機(jī)合成方法，提出逆合成分析理論，使得合成設(shè)計(jì)變成一門可以學(xué)習(xí)的科學(xué)，而不是帶有個(gè)人色彩的絕學(xué)。,Elias James Corey,什么是有機(jī)合成,二、什么是有機(jī)合成,一種理想的(最終是實(shí)效的)合成是指用簡(jiǎn)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(jià)廉、易得的起始原料轉(zhuǎn)化為天然或設(shè)計(jì)的目標(biāo)分子,有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)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(biāo)有機(jī)物。基礎(chǔ)原料→中間體→中間體→……→目標(biāo)化合物2.逆向合成分析法：將目標(biāo)化合物倒退一步尋找上一步反應(yīng)的中間體，而這個(gè)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(chǔ)原料和最終的合成路線。目標(biāo)化合物→中間體→中間體→……→基礎(chǔ)原料,有機(jī)合成的研究?jī)?nèi)容,有機(jī)合成的任務(wù),有機(jī)合成化學(xué)的任務(wù),一、為科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、社會(huì)進(jìn)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(jī)合成化學(xué)要為理論工作提供具有多種特殊性能的分子，以驗(yàn)證和發(fā)現(xiàn)新的理論。,三、天然存在的有機(jī)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(jī)物是純品，幾乎都靠人工合成。,青蒿素,中國(guó)唯一一種其分子結(jié)構(gòu)得到國(guó)際認(rèn)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(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所的周維善院士主持并參與了青蒿素結(jié)構(gòu)測(cè)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(dá)菲（奧司他韋）因其對(duì)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(dá)菲做早期治療。,達(dá)菲的合成,生產(chǎn)達(dá)菲的主要原料——莽草酸，90%來自中國(guó)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(jī)合成路線的重要性,有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的重要性1.路線設(shè)計(jì)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(yīng)，可直接合成托品酮及其類似物：,2.路線設(shè)計(jì)決定合成水平——手性控制，反應(yīng)選擇性控制,一步不慎 全盤皆輸！,現(xiàn)代有機(jī)合成方法,有機(jī)小分子不對(duì)稱催化,2000年, List 和 Barbas 的工作：標(biāo)志著有機(jī)催化的復(fù)興。,最早是在20世紀(jì)70年代由 Hajos 和 Parrish 發(fā)現(xiàn),2005年,有機(jī)化學(xué)的烯烴復(fù)分解反應(yīng),烯烴復(fù)分解反應(yīng)催化劑---商業(yè)化試劑,2010年,鈀催化交叉偶聯(lián)反應(yīng)研究獲得Nobel化學(xué)獎(jiǎng),