高等有机合成主要内容课件.ppt

1、高等有机合成主要内容第一章第一章 绪绪 论论一、有机合成的发展及作用一、有机合成的发展及作用 自然界赐予人类的物质财富：煤、石油、自然界赐予人类的物质财富：煤、石油、天然气以及动、植物资源，他们中包含了大天然气以及动、植物资源，他们中包含了大量的有机物，养育了人类。量的有机物，养育了人类。有机物来源有机物来源天然提取物天然提取物有机合成有机合成1、有机合成的定义、有机合成的定义 人们根据目标分子的结构，利用廉价易得的原料，人们根据目标分子的结构，利用廉价易得的原料，加工制备所需有机化合物的工作，称为有机合成。加工制备所需有机化合物的工作，称为有机合成。有机合成是有机合成是有机反应及其组合的应用

2、有机反应及其组合的应用，即，即有机反应是有机合成的基础。有机反应是有机合成的基础。有机化学有机化学天然产物的分离、鉴定及结构分析天然产物的分离、鉴定及结构分析物理有机化学物理有机化学有机合成有机合成有机合成是一项复杂的系统工程！有机合成是一项复杂的系统工程！原料的选择、产品性能及用途的预测原料的选择、产品性能及用途的预测选择合适的反应、通过有效的方法来实现合成选择合适的反应、通过有效的方法来实现合成对合成混合物进行分离纯化得到纯的目标产物对合成混合物进行分离纯化得到纯的目标产物对所得产品进行分析鉴定（表征）对所得产品进行分析鉴定（表征）产品性能测试及应用开发产品性能测试及应用开发合成设计合成设

3、计有机分析有机分析2 2、有机合成的出现及发展、有机合成的出现及发展 早期受早期受“生命力生命力”学说的束缚，人们放弃学说的束缚，人们放弃对有机物的合成，有机物主要来源于天然产对有机物的合成，有机物主要来源于天然产物的分离物的分离。1828年，年轻的德国科学家武勒年，年轻的德国科学家武勒(whler)在加热无机氰酸氨时，意外地发现了只有靠在加热无机氰酸氨时，意外地发现了只有靠肾脏才能产生的脲。肾脏才能产生的脲。NH4OCN加热加热1845年，合成醋酸及羧酸盐电解合成烷烃。年，合成醋酸及羧酸盐电解合成烷烃。18501900年，主要以煤焦油为原料合年，主要以煤焦油为原料合成出许多药物、染料、脂肪及

4、糖等。成出许多药物、染料、脂肪及糖等。NH2-C-NH2O 人工合成有机化合物的人工合成有机化合物的开创者。开创者。1824年人工合成年人工合成了尿素，了尿素，1828年发表论文年发表论文论尿素的人工合成论尿素的人工合成。此外他在化学上的成就有此外他在化学上的成就有：1824年合成了草酸；年合成了草酸；1827年分离出了纯铝；发年分离出了纯铝；发展了硅烷、硅氯仿；分析展了硅烷、硅氯仿；分析了大量的矿石，制备了多了大量的矿石，制备了多种稀有金属化合物；研究种稀有金属化合物；研究了醌、氢醌、醌氢醌等。了醌、氢醌、醌氢醌等。他完成的实验研究工作数他完成的实验研究工作数量多得惊人。量多得惊人。有机合成

5、与设计 研究有机合成的意义研究有机合成的意义 大自然赐予人类的财富大自然赐予人类的财富 科学进步与社会发展对有机物要求科学进步与社会发展对有机物要求 有机合成对人类的贡献与作用有机合成对人类的贡献与作用有机合成发展史有机合成发展史 1828年武勒发现并合成了脲素；年武勒发现并合成了脲素；1845年柯尔贝年柯尔贝合成了醋酸；合成了醋酸；1850-1900年合成药物、染料、脂肪、糖；年合成药物、染料、脂肪、糖；进入有机合成时代进入有机合成时代 合成资料不断积累，揭示有机分子结构与性质关系；合成资料不断积累，揭示有机分子结构与性质关系；形成了有机结构理论形成了有机结构理论 三十年代齐格勒发现了定向聚

6、合催化剂；三十年代齐格勒发现了定向聚合催化剂；开始了制备与应用高分子材料的时代开始了制备与应用高分子材料的时代 当今新的试剂、方法以及手段的开发、应用；当今新的试剂、方法以及手段的开发、应用；标志高选择性、立体性的定向合成时代的到来。标志高选择性、立体性的定向合成时代的到来。有机合成的特点与研究方法有机合成的特点与研究方法 良好的有机合成路线：良好的有机合成路线：反应条件温和、操作简便、得率高；反应条件温和、操作简便、得率高；有高的化学位置和立体选择性；有高的化学位置和立体选择性；适应力强、适用面广、实用性好；适应力强、适用面广、实用性好；原料价廉易得、有丰富得来源；原料价廉易得、有丰富得来源

7、；不产生公害，不污染环境。不产生公害，不污染环境。基础化工原料特点和生产工程中的问题基础化工原料特点和生产工程中的问题 未来基础有机化学品将是多种多样；未来基础有机化学品将是多种多样；石油系为主导，煤液化产业将有新建树；石油系为主导，煤液化产业将有新建树；节省能源和资源、消除公害、改变产品结节省能源和资源、消除公害、改变产品结构、研发新产品、推进新技术。构、研发新产品、推进新技术。新工艺、新技术、新产品、连续化、大型新工艺、新技术、新产品、连续化、大型化、自动化、绿色化化、自动化、绿色化 有机化工；无机化工；石油化工；有机化工；无机化工；石油化工；医药化工；精细化工；塑料化工；医药化工；精细化

8、工；塑料化工；橡胶化工；纤维化工；化学试剂；橡胶化工；纤维化工；化学试剂；农用化学品；日用化学品；农用化学品；日用化学品；药品；染料；中间体；药品；染料；中间体；化工机械设备等。化工机械设备等。化化工工行行业业NH2铬酸+NHNNNH2Cl_苯胺紫（染料）苯胺紫（染料）意外发现，并获专利意外发现，并获专利1856年，年，A.W.HofmannW.H.PerkinNC2H5+X-+NC2H5CH3+X-KOHNC2H5NC2H5CH+X-菁染料（照相底片感光剂）菁染料（照相底片感光剂）G.WilliamsOOOHOHNHNHOO茜红（茜红（1868）靛蓝（靛蓝（1878）1，2-二羟基蒽醌二羟基

9、蒽醌联联-2-亚吲哚亚吲哚-3-酮酮德国德国 C.Graebe,C.LiebermannA.Von Baeyer1917,R.Robinson 合成颠茄酮合成颠茄酮CHOCHO+CH3NH2+COOHCOOHOH2OpH=5NCH3O颠茄酮颠茄酮假石榴皮碱（麻醉剂）假石榴皮碱（麻醉剂）19191945年（二战期间）年（二战期间）维生素、激素的结构确定及全合成，抗炎药物的合成。维生素、激素的结构确定及全合成，抗炎药物的合成。21步合成颠茄酮路线步合成颠茄酮路线Willstatter在在1896年合成的，年合成的，并于并于1915年获诺年获诺贝尔化学奖贝尔化学奖三步合成颠茄酮路线三步合成颠茄酮路线

10、颠茄酮的合成颠茄酮的合成 1)1902年，德国化学家年，德国化学家 Willstatter(1915年获年获Noble 化学奖）化学奖）21 steps,overall yield 0.7%2）1917年，英国化学家年，英国化学家 Robinson(1947年获年获Noble 化学奖）化学奖）3 steps,overall yield 90%Robinson为什么能是发现这条合成路线？为什么能是发现这条合成路线？R1NHR2+HCHO+R3R4OR3R4OR1NR2Mannich Reaction(1912)维生素维生素B12 的合成的合成（Woodward,1977年）年）在在Woodwar

11、d及及Eschenmoser 领导下领导下,经过两个经过两个实验室，实验室，100多位科学家的共同努力，于多位科学家的共同努力，于1977年完成年完成了维生素了维生素B12的全合成工作。的全合成工作。将有机合成作为一种艺术展现在世人面前。将有机合成作为一种艺术展现在世人面前。因在因在1945-1954年人工合成了奎宁、类固醇、年人工合成了奎宁、类固醇、马钱子碱、羊毛甾醇、麦角碱等近马钱子碱、羊毛甾醇、麦角碱等近20种复杂天然种复杂天然产物而产物而1965 年获年获Noble 化学奖化学奖3.维生素维生素B12 的合成的合成（Woodward,1977年）年）在在Woodward及及Eschen

12、moser 领导下领导下,经过两个经过两个实验室，实验室，100多位科学家的共同努力，于多位科学家的共同努力，于1977年完成年完成了维生素了维生素B12的全合成工作。的全合成工作。将有机合成作为一种艺术展现在世人面前。将有机合成作为一种艺术展现在世人面前。因在因在1945-1954年人工合成了奎宁、类固醇、年人工合成了奎宁、类固醇、马钱子碱、羊毛甾醇、麦角碱等近马钱子碱、羊毛甾醇、麦角碱等近20种复杂天然种复杂天然产物而产物而1965 年获年获Noble 化学奖化学奖E.J.Corey,(1990年获年获Noble 化学奖化学奖)如果说如果说Woodward Woodward 一生奋斗的成就

13、是将有机合成一生奋斗的成就是将有机合成作为一种艺术展现在世人面前，那么作为一种艺术展现在世人面前，那么Corey Corey 则是将则是将有机合成从有机合成从艺术艺术转变成为转变成为科学科学的一个关键人物。他的一个关键人物。他的逆合成分析是现代有机合成化学的重要基石，推的逆合成分析是现代有机合成化学的重要基石，推动了动了2020世纪世纪7070年代以来整个有机合成领域的蓬勃发年代以来整个有机合成领域的蓬勃发展。展。逆合成分析逆合成分析 (Retrosynthetic analysis)E.J.CoreyE.J.Corey(美国美国),1967),1967年提出年提出“逆合成分析原逆合成分析原理

14、理”，使，使WoodwardWoodward之合成艺术走向之合成艺术走向逻辑性、科学性逻辑性、科学性，应用此原理成功设计合成出几百种重要天然产物。并应用此原理成功设计合成出几百种重要天然产物。并将计算机技术用于有机合成设计，为有机合成的理论将计算机技术用于有机合成设计，为有机合成的理论和方法做出重要贡献，获和方法做出重要贡献，获19901990年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。Development of the theory and methodology of organic synthesis.The concept of retrosynthetic analysis,which cha

15、nged the way organic chemists undertake the synthesis of complex natural products.Woodward(1981)红霉素的全合成红霉素的全合成 Y.Kishi(1987)海葵毒素的全合成海葵毒素的全合成 S.L.Schreiber et al(1993)FK-1012 的全合成的全合成 K.C.Nicolaou&S.L.Schreiber（1994）紫杉醇（紫杉醇（Taxol)的全合成的全合成OOHOCOCH3OHOOCOCH3OH睾丸甾酮睾丸甾酮黄体酮黄体酮胆固醇胆固醇可的松可的松OOOCH3OHCH3CH3CH3

16、OOCH3OHOHCH3CH3ON(CH3)2CH3OHOCH3CH3OHOMe红霉素的结构红霉素的结构18个手性中心个手性中心理论上：理论上：262144个个 异构体异构体工作署名者达工作署名者达49人人R.B.Woodward R.B.Woodward 从从2727岁开始合成天然产物：喹岁开始合成天然产物：喹宁、胆甾醇、羊毛甾醇、马钱子碱、利血平、宁、胆甾醇、羊毛甾醇、马钱子碱、利血平、四环素、红霉素、四环素、红霉素、B B1212等，等，19651965年获诺贝尔化学年获诺贝尔化学奖，是有机合成艺术的创始人。奖，是有机合成艺术的创始人。NNNNCH3CH3CH3CH3CH3CH2CH2C

17、ONH2NHCCH2CH2HCH3NH2COCH2CH2HCH2CONH2HHCH3NH2COCH2HNH2COCH2CH2CH2CONH2OCoNNCH3CH3CH3OPOOOCH2OHOHO_CN维生素维生素B B1212（近百人，耗近百人，耗时时15年合成）年合成）Robert B.Woodward(1917-1979,U.S.)The Nobel Prize in Chemistry 1965for his outstanding achievements in the art of organic synthesis 19191919-19451945年，理论研究也有了很大发年，理论

18、研究也有了很大发展，促进了有机化学及有机合成的发展。展，促进了有机化学及有机合成的发展。芳香和共轭效应芳香和共轭效应 19221926共振理论共振理论 1925分子轨道理论分子轨道理论 1931新型反应新型反应Diels-Alder反应反应自由基反应自由基反应新理论新理论 19461946年二战后，分离分析技术革命、量子年二战后，分离分析技术革命、量子化学的发展，使有机合成的发展如虎添翼！化学的发展，使有机合成的发展如虎添翼！分离：分离：GC、HPLC、TLC等等鉴定：鉴定：UV、IR、NMR、MS、X-Ray理论：前线轨道理论、轨道对称性理论。理论：前线轨道理论、轨道对称性理论。有机合成方法

19、论：逆合成分析，计算机应有机合成方法论：逆合成分析，计算机应 用于合成设计。用于合成设计。Kenichi Fukui 福井谦福井谦The Role of Frontier Orbitals in Chemical Reactions（化学反应前（化学反应前线轨道对称性线轨道对称性The Nobel Prize in Chemistry 1981 for their theories,developed independently,concerning the course of chemical reactions.Two of his early major contributions ar

20、e the development and application of the extended Hckel molecular orbital method,and(with Woodward)the application of simple but powerful arguments of orbital symmetry to concerted reactions.Roald Hoffmann近代合成近代合成复杂天然产物的全合成复杂天然产物的全合成高张力环的合成高张力环的合成(CH)n 的合成的合成立方烷立方烷新发展新发展组合化学组合化学超分子化学超分子化学固相合成固相合成（淡化

21、有机、无机、生物（淡化有机、无机、生物化学及材料科学的界线）化学及材料科学的界线）不对称合成不对称合成OOOHOHOHMeOHMeOHOHOHOHOHMeOOOOMeOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHMeOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHMeOHOHHO(CH2)6HNOMeOOOONH2OHOHOOHOHOHOH海葵毒素的结构海葵毒素的结构55110236.7414.8593785.31075.6200019001945197019751980198519901999年万种万种新化合物和新材料的飞速新化合物和新材料的飞速增长增长3、有机合成的作用、有机合成的作用（

22、1）对人类的贡献：）对人类的贡献：合成药物、人造纤维、人造羊毛、合成合成药物、人造纤维、人造羊毛、合成橡胶、塑料、合成染料化学农药、生物农药、橡胶、塑料、合成染料化学农药、生物农药、化妆品、洗涤剂、饲料添加剂等。化妆品、洗涤剂、饲料添加剂等。Woodward：有机合成是创造新世界有机合成是创造新世界,创造另一个自然界！创造另一个自然界！（2）对自然科学的贡献）对自然科学的贡献有机合成有机合成推动推动有机化学的发展有机化学的发展有机分离与分析技术的发展有机分离与分析技术的发展物理有机化学的发展物理有机化学的发展 有机合成上的重大突破，往往预示有机合成上的重大突破，往往预示着某种新理论的诞生，而新

23、理论的诞生着某种新理论的诞生，而新理论的诞生有将极大地推动有机合成的发展。有将极大地推动有机合成的发展。例例1：J.C.Perdesen 1962年合成冠醚年合成冠醚 DB18-C-6OHOO+OClCl1.NaOH/n-BuOH2.H2O/H+OOOOHOH+OOOOOONONOOOOOOONNOOOOONNOONONOONONOOOOOONONONONOOO2.1.12.2.12.2.2穴醚穴醚笼形分子笼形分子。冠醚套索冠醚双臂套索冠醚穴醚双冠醚圆筒状大三环型穴醚开链冠醚穴醚球状大三环型穴醚。1987年，三位化学家获诺贝尔化学奖！年，三位化学家获诺贝尔化学奖！J.C.Perdesen佩德森

24、D.J.CramJ.M.Lehn光活性冠醚光活性冠醚主主-客体化学理论客体化学理论穴醚穴醚超分子化学理论超分子化学理论Charles J.Pedersen(1904-1989,U.S.)The discovery of crown ethers Donald J.Cram克拉姆克拉姆(1919-2001,U.S.)The design of molecular hosts,guests,and their complexes Lehn 教授在获奖演说中曾为超分子化学作出如下注释：教授在获奖演说中曾为超分子化学作出如下注释：超分子化学是研究两种以上的化学物种通过分子间相互作超分子化学是研究两种以

25、上的化学物种通过分子间相互作用缔结而成为具有特定结构和功能的超分子体系的科学。用缔结而成为具有特定结构和功能的超分子体系的科学。简而言之，简而言之，超分子化学超分子化学是研究多个分子通过是研究多个分子通过非共非共价键作用价键作用而形成的功能体系的科学。而形成的功能体系的科学。Jean-Marie Lehn莱恩(1939-,France)Supramolecular chemistry-scope and perspectives Molecules-supermolecules-molecular devices 例例2：1985年，在激光蒸发石墨时发现年，在激光蒸发石墨时发现C60。碳碳石墨

26、：层状结构石墨：层状结构金刚石：正四面体结构金刚石：正四面体结构C60：球状结构球状结构1966年，年，David Jones 预测：预测：气体密度：气体密度：0.001g/ml液体密度：液体密度：0.525g/ml并画出并画出32面体形状！面体形状！0.05g/ml神秘中间物？神秘中间物？从理论观点上看，从理论观点上看，C C6060的发现使我们了解到的发现使我们了解到一个全新的化学世界！一个全新的化学世界！（1）从平面的低对称性分子到全对称的球形分子。）从平面的低对称性分子到全对称的球形分子。（2）从平面芳香性到球面芳香性。）从平面芳香性到球面芳香性。（3）从简单分子到）从简单分子到 Fu

27、llerene 笼内金属包合物的笼内金属包合物的“超分子超分子”。（4）从一维超导性到三维的超导性及碳纳米管的电子）从一维超导性到三维的超导性及碳纳米管的电子 特性等方面。特性等方面。Fullerene 化学！化学！Robert F.Curl,Harold W.Kroto,和和 Richard E.Smalley 三位科学家因三位科学家因C60的发现和研究获的发现和研究获1996年诺贝尔化学奖！年诺贝尔化学奖！Robert F.Curl Jr.The fullerenes have caused chemists to realize the amazing variety of struct

28、ures elemental carbon can form from the well-known three-dimensional network that is diamond and the equally well-known flat sheets of hexagonal rings that are graphite to the newer discoveries of the three-dimensional cages that are fullerenes.Sir Harold Kroto Richard E.Smalley 与生命科学和材料科学的联系越来越紧密与生

29、命科学和材料科学的联系越来越紧密Combinatorial Chemistry组组合合化化学学药药物物化化学学Medicinal Chemistry材材料料科科学学Material Sciences二、有机合成的几个重要理论问题二、有机合成的几个重要理论问题1、热力学与动力学问题、热力学与动力学问题有机合成：通过一步步有机反应实现的。有机合成：通过一步步有机反应实现的。预测有机反应预测有机反应能否进行？能否进行？反应速度？反应速度？热力学问题热力学问题反应动力学问题反应动力学问题物理化学物理化学（1）热力学）热力学A+BCAB+CG=H T S 若若 G 0 反应可以进行反应可以进行若若 G

30、0 反应受阻反应受阻（2）动力学）动力学A+BCAB+C A B C 过渡态过渡态=K C K=e-Ea/RTA+B-CA-B+CABC.EaE反应进程例1：+H2SO480160SO3HSO3H例2：CH2=CH-CH=CH2+Br2-2020CH2-CH-CH=CH2BrCH2-CH=CH-CH2BrBrBr速度控制产物速度控制产物平衡控制产物平衡控制产物动力学控制产物动力学控制产物热力学控制产物热力学控制产物2、立体化学问题、立体化学问题 包括原料、试剂和产物的立体构型，反应的包括原料、试剂和产物的立体构型，反应的空间位阻、过渡态的立体化学要求及不对称合成空间位阻、过渡态的立体化学要求及

31、不对称合成等。等。（1）立体专属性反应）立体专属性反应 SN2反应、催化加氢、反应、催化加氢、KMnO4 氧化烯烃为氧化烯烃为顺式邻二醇及过酸氧化烯烃为环氧化物等。顺式邻二醇及过酸氧化烯烃为环氧化物等。（2）立体选择性反应）立体选择性反应 生成以某种构型为主的反应，如：烯烃的生成以某种构型为主的反应，如：烯烃的硼氢化反应、卤代烃脱卤化氢、醇脱水及烯硼氢化反应、卤代烃脱卤化氢、醇脱水及烯烃的亲电加成反应等。烃的亲电加成反应等。（3 3）不对称合成）不对称合成定义：定义：在合成中利用光学活性的反应物、试剂或在合成中利用光学活性的反应物、试剂或催化剂作诱导，以形成以某种立体异构体为主的催化剂作诱导，

32、以形成以某种立体异构体为主的合成策略称为不对称合成。合成策略称为不对称合成。2001年度（本世纪第一个诺贝尔化学奖，诺贝尔奖年度（本世纪第一个诺贝尔化学奖，诺贝尔奖100周周年）诺贝尔奖授予不对称催化合成的三位先驱化学家。年）诺贝尔奖授予不对称催化合成的三位先驱化学家。美国孟山都生物技术公司的美国孟山都生物技术公司的William S.Knowles 博士，博士，84岁，岁，日本名古屋大学的野依良治教授，日本名古屋大学的野依良治教授，63岁，岁，不对称催化加氢不对称催化加氢。美国美国The Scripps 研究所的研究所的K.Barry Sharpless 教授，教授，60岁，岁，不对称催化加

33、氢。不对称催化加氢。不对称催化氧化。不对称催化氧化。野依良治教授野依良治教授“我对有机合成化学我对有机合成化学发生兴趣源于分子的发生兴趣源于分子的美妙结构，分子立体美妙结构，分子立体结构之美，比之妙龄结构之美，比之妙龄少女的亭亭玉立毫不少女的亭亭玉立毫不逊色。于是我暗下决逊色。于是我暗下决心，要揭示出蕴藏在心，要揭示出蕴藏在美丽背后的科学奥美丽背后的科学奥妙。妙。”不对称合成的效率：不对称合成的效率：%e.e.=%R-%SEnantiomeric excess percent%o.p.=Optical purity percent 混合物混合物 纯对映体纯对映体 100=%e.e.不对称合成在

34、药物合成中意义重大！不对称合成在药物合成中意义重大！（人体常见（人体常见2020种氨基酸除甘胺酸种氨基酸除甘胺酸 氨基乙酸氨基乙酸外都含有手性碳）外都含有手性碳）1994年单一对映体药物销售额年单一对映体药物销售额452亿美元，亿美元，2000年增至年增至1230亿美元。亿美元。1990年全球共销售年全球共销售1850种药物：种药物：天然或半合成药物天然或半合成药物523种，种，6种无手性，种无手性，509种单一异构体，种单一异构体，8种外消旋体。种外消旋体。合成药物：合成药物：1327种种799种无手性种无手性528种有手性种有手性467种外消旋体（种外消旋体（90%）61种单一异构体种单一

35、异构体美国的一个美国的一个“反应停反应停”受害女孩受害女孩 马丁马丁施施奈德斯是奈德斯是荷兰第一荷兰第一个个“反应反应停儿童停儿童”20世纪世纪50年代，科学家推出了一种新药，据说它能在妊娠期控年代，科学家推出了一种新药，据说它能在妊娠期控制精神紧张，防止孕妇恶心，并且有安眠作用。这药名叫制精神紧张，防止孕妇恶心，并且有安眠作用。这药名叫“反应停反应停”（即酞胺哌啶酮（即酞胺哌啶酮译注）。它由美国开发，译注）。它由美国开发，1957年年首次被用于处首次被用于处方，后来在欧洲也可以买到。方，后来在欧洲也可以买到。到了到了1960年年，医生们对很多新生儿四肢缩短和其他畸形的状况，医生们对很多新生儿

36、四肢缩短和其他畸形的状况开始产生警觉。究其原因是孕妇服用了开始产生警觉。究其原因是孕妇服用了“反应停反应停”。该药在。该药在1961年年被禁用，但当时全世界约有被禁用，但当时全世界约有8000名名婴儿已经受害。婴儿已经受害。R构型构型R异构体能减轻孕妇反应异构体能减轻孕妇反应S异构体则致畸！异构体则致畸！NHOOHNOONOOHNOO*Thalidomide沙力多迈、反应停沙力多迈、反应停酞胺哌啶酮酞胺哌啶酮3、反应选择性问题、反应选择性问题（1）化学选择性：）化学选择性：利用试剂及底物的反应活性不同（2）位置选择性：）位置选择性：利用底物不同位置的反应活利用底物不同位置的反应活性差别性差别

37、如：芳烃的亲电取代如：芳烃的亲电取代反应及烯烃的亲电加成反应反应及烯烃的亲电加成反应（3）立体选择性：）立体选择性：利用底物及试剂中基团的空间排列不同而导致反应取向及反应速度的不同4、绿色化学合成问题（环境友好合成）绿色化学合成问题（环境友好合成）化学工业的发展是一把双面刃，化学工业的发展是一把双面刃，给人类带来丰富物质生活的同时，也给人类带来丰富物质生活的同时，也给人类赖以生存的环境造成了巨大的给人类赖以生存的环境造成了巨大的污染！给地球上的生命带来了灾难！污染！给地球上的生命带来了灾难！1939年发明杀虫剂年发明杀虫剂 DDT，双对氯苯基双对氯苯基三氯乙烷的商品名，现已禁用。三氯乙烷的商品

38、名，现已禁用。1994年统计显示，化学工业为污染之首，年统计显示，化学工业为污染之首，超过排在前超过排在前10名的其它名的其它9个行业的污染总和！个行业的污染总和！20世纪世纪5060年代开始注意污染问题年代开始注意污染问题治理、控制污染治理、控制污染1990年提出：不要年提出：不要制造制造污染！污染！绿色化学及绿色化学合成绿色化学及绿色化学合成 1996年美国总统克林顿设政府奖（总统奖）“挑战奖”，奖励在绿色化学方面作出贡献的个人或企业。合成设计者对化学工业所造成的污合成设计者对化学工业所造成的污染负有不可推卸的责任！染负有不可推卸的责任！合成化学家设合成化学家设计合成路线计合成路线化工厂实

39、化工厂实施合成施合成排放三废排放三废污染环境污染环境上游上游中游中游下游下游办法办法（1）原料、试剂、过程及产物绿色化）原料、试剂、过程及产物绿色化（2）提高原子利用率，达到零排放）提高原子利用率，达到零排放原子利用率原子利用率%=产物原子质量产物原子质量所有反应物原子质量所有反应物原子质量 100CH2=CH2+O2O12Ag250CH2=CH2+XYCH2-CH2XY原子利用率原子利用率100%！三、有机合成的要求三、有机合成的要求1、反应条件温和，操作简便，收率高。、反应条件温和，操作简便，收率高。2、具有高的化学、位置、立体选择性。、具有高的化学、位置、立体选择性。3、适应性强，应用面

40、广，实用性好。、适应性强，应用面广，实用性好。4、原料价廉易得，有丰富的来源。、原料价廉易得，有丰富的来源。5、不产生公害，不污染环境，符合绿色化学、不产生公害，不污染环境，符合绿色化学 要求。要求。四、有机合成新方法与特殊技术简介四、有机合成新方法与特殊技术简介1 1、新方法、新方法（1）仿生合成）仿生合成利用利用生物酶生物酶催化催化利用利用模拟酶模拟酶即仿酶催化即仿酶催化（2）离子作为模板的合成方法）离子作为模板的合成方法（3）固相合成）固相合成（多肽的合成）（多肽的合成）（4）组合化学的方法）组合化学的方法有机合成的一次观念、技术的革命！有机合成的一次观念、技术的革命！（80年代末提出）

41、（2）离子作为模板的合成方法）离子作为模板的合成方法Co2+NH2NH23CoNH2NH2NH2NH2NH2NH22+6 HCHO2 NH32+CoNHNHNHNHNHNHNNCo2+_NHNHNNHNHNNHNH模板反应的合成举例（模板反应的合成举例（1977年）年）2+_环化NNOOOOOO+Cu(CH3CN)4+NNOHOH索烃的离子模板合成通式索烃的离子模板合成通式CuNNOOOOOONNOHOH+IOOOOICs2CO3DMFCu去铜离子去铜离子索烃合成实例索烃合成实例索烃：有机合成之极品！索烃：有机合成之极品！什么是组合化学什么是组合化学?组合化学是同时创造出多种化合物的合成技术，

42、组合化学是同时创造出多种化合物的合成技术，其产物不是一、二个化合物，而是很多化合物，甚至其产物不是一、二个化合物，而是很多化合物，甚至多到上百万个化合物（肽类），因此被称为化合物库。多到上百万个化合物（肽类），因此被称为化合物库。组合化学的数学方法：组合化学的数学方法：下图表明用下图表明用9种（种（342）不同的反应物合成）不同的反应物合成24种组成不同的化合物时的组合方法。种组成不同的化合物时的组合方法。如果用传统的合成方法，就要进行如果用传统的合成方法，就要进行243=72次合成。次合成。现在包括将现在包括将A、B、C通过联结剂固定在固定化球上，只要通过联结剂固定在固定化球上，只要进行进行

43、三步合成操作三步合成操作。组合化学的启示：组合化学的启示：组合化学再一次体现了数学规律和方法在组合化学再一次体现了数学规律和方法在现代科学技术发展中的重要性。组合化学方法现代科学技术发展中的重要性。组合化学方法与传统的有机合成方法在劳动强度和工作效率与传统的有机合成方法在劳动强度和工作效率之间都存在着巨大的反差。之间都存在着巨大的反差。其次，给予我们的启示应当远不止组合化其次，给予我们的启示应当远不止组合化学本身，善于从其他学科中汲取营养，不仅可学本身，善于从其他学科中汲取营养，不仅可以学习其他学科观察客观事物以及分析和解决以学习其他学科观察客观事物以及分析和解决问题的思路和方法，突破学科间分

44、立的障碍和问题的思路和方法，突破学科间分立的障碍和本学科中某些传统的束缚，而且可能对于发展本学科中某些传统的束缚，而且可能对于发展本学科还是一条现实易行的重要途径。本学科还是一条现实易行的重要途径。21世纪合成方法的十化：世纪合成方法的十化：芯片化，组合化，模板化，定向化，芯片化，组合化，模板化，定向化，设计化，基因工程化，自组装化，手性设计化，基因工程化，自组装化，手性化，原子经济化，绿色化。化，原子经济化，绿色化。2 2、特殊技术、特殊技术（1）催化合成新技术）催化合成新技术 （多相、均相、（多相、均相、相转移催化相转移催化）（2）微波微波有机合成技术有机合成技术（3）有机）有机光光化学合

45、成技术化学合成技术（4）有机）有机电电化学合成技术化学合成技术（5）超声波有机合成技术）超声波有机合成技术学习内容和方法学习内容和方法 内容内容有有机机合合成成反反应应的的学学习习反反应应的的应应用用 （有有机机化化合合物物合合成成路路线线设设计计）分分子子骨骨架架的的形形成成官官能能团团之之间间的的转转换换C C-C C单单键键的的形形成成C C-C C双双键键的的形形成成氧氧化化反反应应还还原原反反应应取取代代反反应应1.对重要的基础有机反应要能够熟练运用对重要的基础有机反应要能够熟练运用新化合物的合成新化合物的合成比葫芦画瓢比葫芦画瓢逆合成分析逆合成分析跟踪文献，尽可能将最新的试剂、反应

46、和方法应用于跟踪文献，尽可能将最新的试剂、反应和方法应用于自己的研究工作中。自己的研究工作中。3.学习别人的思路，创造性地借鉴和运用学习别人的思路，创造性地借鉴和运用 方法方法高等有机合成主要参考书高等有机合成主要参考书1 1，李长轩，杜诗初，司久敏等编著，李长轩，杜诗初，司久敏等编著，有机合成设计有机合成设计.开封：河南大学出版社，开封：河南大学出版社，199519952 2，巨勇，赵国辉，席婵娟等编著，有机合成化学与路线设计，巨勇，赵国辉，席婵娟等编著，有机合成化学与路线设计.北京：清华大北京：清华大学出版社学出版社,2002,20023 3，薛永强，王志忠等编著，现代有机合成方法与技术，

47、薛永强，王志忠等编著，现代有机合成方法与技术.北京：化学工业出版北京：化学工业出版社社,2003,20034 4，L SL Swarrenwarren丁新腾译有机合成丁新腾译有机合成切断法探讨上海：上海科学技术切断法探讨上海：上海科学技术文献出版社，文献出版社，1986 1986 5 5，张滂有机合成进展北京：科学出版社，张滂有机合成进展北京：科学出版社，199219926 6，嵇耀武有机物合成路线设计技巧北京：科学出版社，嵇耀武有机物合成路线设计技巧北京：科学出版社，198419847 7，J.March,Advanced Organic Chemistry,4th edition,NY,1

48、992J.March,Advanced Organic Chemistry,4th edition,NY,19928 8，顾可权重要有机化学反应第二版上海：上海科学技术出版社，顾可权重要有机化学反应第二版上海：上海科学技术出版社198119819 9，S SWarrrenWarrrenDesigning Organic Synthteses.BritainDesigning Organic Synthteses.Britain：John Wilcy John Wilcy SonSon，197819781010，吴世晖等有机合成下册北京：高等教育出版社，吴世晖等有机合成下册北京：高等教育出版社，199319931111，黄宪，王彦广，陈振初，新编有机合成化学，化学工业出版社，黄宪，王彦广，陈振初，新编有机合成化学，化学工业出版社，20032003。近期相关研究文献近期相关研究文献