有机合成多媒体 西南石油大学化学化工学院（SCCE.SWPU）,1,有机合成,主讲：苟绍华 副教授 2011年2月,有机合成多媒体 西南石油大学化学化工学院（SCCE.SWPU）,2,1.嵇耀武.有机合成路线设计技巧.科学出版社,1984 2.李长轩.有机合成设计.河南大学出版社,1995 3.S.Warren.Designing Organic Syntheses,1978 4.S.Warren,丁新腾译.有机合成切断法探讨.上海科学技术文献出版社,1986 5.R.K.Mackie D.M.Smith.Guidebook to Organic Synthesis,1982 6.R.O.C.Norman.Principles of Organic Synthesis,1978 7.W.Carruthers.Some Modern Methods of Organic Sythesis,1986 8.R.K.麦凯 D.M.史密斯等 陈韶等译.有机合成指南.科学出版社,1988 9.陈慧宗 孔淑青.有机合成原理及路线设计.兵器工业出版社,1998 10.巨勇，席婵娟，赵国辉.有机合成化学与路线设计.清华大学出版社，2007 11.徐家业. 高等有机合成M. 北京: 化学工业出版社,2005 12.樊能廷. 有机合成事M.北京：北京理工大学出版社，1992,主要参考书,有机合成多媒体 西南石油大学化学化工学院（SCCE.SWPU）,3,常用文献查找网站,1. www.orgsyn.org. 2. www.espacenet.net. 3. http:/pubs.acs.org/ 4. http:/www3.interscience.wiley.com/ 5. http:/www.rsc.org/ 6. http:/www.sciencedirect.com/ 7. SCI finder,有机合成多媒体 西南石油大学化学化工学院（SCCE.SWPU）,4,第一章 绪论,1.1有机合成的任务 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 比复杂的有机物的过程。 有机合成工业： 基本有机合成工业（重有机合成工业）：由石油和天然气制得七种基本原料，乙烯、丙烯、丁烯、苯、甲苯、二甲苯和甲烷等； 精细有机合成工业：合成药物、染料、农药、香料等。 特点： a.产品产量较少，品种较多，质量要求很高； b.产品在合成过程中操作比较复杂、细致。,有机合成多媒体 西南石油大学化学化工学院（SCCE.SWPU）,5,精细化工产品的分类：1984年精细化工年鉴将精细化工产品分为35类，它们是： 医药、农药、合成染料、有机颜料、涂料、粘合剂、香料、化妆品、表面活性剂、合成洗涤剂及肥皂、印刷用油墨、增塑剂、稳定剂、橡胶助剂、感光材料、催化剂、高分子凝聚剂、石油添加剂、食品添加剂、兽药和饲料添加剂、纸浆和纸化学品、金属表面处理剂、塑料助剂、汽车用化学品、芳香消臭剂、工业杀菌防霉剂、脂肪酸、稀土金属化合物、精细陶瓷、健康食品、有机电子材料、功能高分子、生命体化学品和生化酶。 其中，有12类比较重要，它们是：黏合剂、生化酶、农药、医药、功能高分子、香料、涂料、催化剂、化妆品、表面活性剂、感光材料和染料。,第一章 绪论,有机合成多媒体 西南石油大学化学化工学院（SCCE.SWPU）,6,我国将精细化工产品分为18类： 1.医药和兽药；2.农药；3. 粘合剂；4.涂料；5.染料和颜料；6.表面活性剂和合成洗涤剂；7.塑料、合成纤维和橡胶用助剂；8.香料；9.感光材料；10.试剂和高纯物；11.食品和饲料添加剂；12.石油用化学品；13.造纸用化学品；14.功能高分子材料；15.化妆品；16.催化剂；17.生化酶；18.无机精细化学品。,第一章 绪论,有机合成多媒体 西南石油大学化学化工学院（SCCE.SWPU）,7,1.2 有机合成的发展和成就 发展：1773年首次从尿中得到纯的尿素 1805年由鸦片中取得第一个生物碱吗啡 1828年，魏勒（F. wohler）由无机物氰酸铵（NH4OCN）的热分解制得有机物尿素，从而揭开了有机合成的帷幕。 1845年，柯尔伯（F. Kolbe）合成了醋酸。 1854年，柏赛罗（M. Berthelot）合成了油脂。 有机化合物数量的发展： 1880年 12,000种 1910年 150,000种 1940年 500,000种 1961年 1,750,000种 目前 1000万种,第一章 绪论,有机合成多媒体 西南石油大学化学化工学院（SCCE.SWPU）,8,第一章 绪论,成就： 1）人工合成具有生物活性的结晶牛胰岛素：1965年9月，人工合成该化合物取得成功。这是世界上第一个合成的结晶蛋白质，具有生物活性。历时六年九个月。 2）B12的合成：在维生素B12的全合成中，其关键中间体钴别酸有9个不对称碳原子，全合成需95步，如按理论计算，应有512个异构体。参加B12合成工作的化学家超过百人，历时十一年，终于在1973年获得成功。 3）现在人们已不但能合成出存在于自然界的有机物，而且还能根据理论研究的需要和实际应用的要求，以高超的合成技巧合成出自然界所没有的有机物。例如，高张力的棱柱烷，立方烷，以及八元环、十元环，甚至十六元环的化合物的合成。 4）近年来，电化合成、光化合成（包括激光的应用）、辐射合成、催化合成（包括新型络合物催化、酶催化、相转移催化）、仿生合成等均已成为十分活跃的研究领域。电子计算机运用于有机合成程序的设计十分引人瞩目，并已取得可喜的进展。,有机合成多媒体 西南石油大学化学化工学院（SCCE.SWPU）,9,第一章 绪论,1.3开始学习有机合成之前应具备的知识 本课程的主要目的在于为有机合成设计提出一套分析的办法。因此，同学们必须在有机化学方面有适当的基础训练，通晓大多数基本有机反应且能写出其反应机理。,有机合成多媒体 西南石油大学化学化工学院（SCCE.SWPU）,10,第二章 逆合成法,逆合成法（Retrosynthesis）: 指的是在设计合成路线时，应从产物向回推出原料。 2.1为何要使用逆合成法？ 譬如你想合成下列化合物： 例1：,（1）,有机合成多媒体 西南石油大学化学化工学院（SCCE.SWPU）,11,若（1）从未有人合成过，你怎样设计出一种合成路线呢？你不知道原料是什么，你唯一所知道的只是你所要合成的分子目标分子的结构，这时除了由产物回推出原料外，没有其他可以采用的办法。,第二章 逆合成法,有机合成多媒体 西南石油大学化学化工学院（SCCE.SWPU）,12,逆合成法中使用的术语： 1）切断：一种分析法。这种方法就是将分子的一个键切断使分子转变成为一种可能的原料。这是一个化学反应的逆过程，用符号和一条曲线穿过被切断的键来加以表示。 2）FGI：即官能团互换（Functional Group Interconversion）.把一个官能团换写成另一个官能团，以使切断成为可能的一种方法。这又是一个化学反应的逆过程。用上写有FGI的符号来表示。 3）试剂：一种化合物，它能在所计划的合成中起反应，以便给出中间体或目标分子。它是合成子的合成等价物。 4）合成等价物：一种能起合成子作用的试剂。合成子常由于其本身太不稳定而不能直接使用。 5）合成子：在切断时所得出的概念性的分子碎片，通常是个离子（有些人对于一个合成等价物也用合成子这个名词）。 6）目标分子：打算加以合成的分子。通常写上TM字样并附以框格编号以资鉴别。,第二章 逆合成法,有机合成多媒体 西南石油大学化学化工学院（SCCE.SWPU）,13,2.2 原料的选择 原则：1）易得；2）价廉 下列各类化合物是比较容易购买到的（参见化工产品手册 ） 烷烃 ：C1-10、C12、C14、C16、C18、C20 烯烃 ：C2-10直链；C6、C8、C12的环状烯烃 炔烃 ：C2 卤代烃：C1-4 Cl、C1-10 Br、C1-3 I 醇： 直链C1-12、C14、C16、C18；支链C3-5、C7、C8；环状C5-7、C12 胺： C1-5、C8、C12 醛 ： C1-8、C10 酮 ： C3-8 链状；C5、C6、C12 环状 羧酸及其衍生物 ：C1-8、C10、C12、C14、C16、C18 环醚：,第二章 逆合成法,有机合成多媒体 西南石油大学化学化工学院（SCCE.SWPU）,14,第二章 逆合成法,2.3 合成路线的书写 1）在每一步中只表示出反应的主要产物； 2）试剂。催化剂和反应条件写在箭头上面； 3）若不写温度和压力的数值，则表示在常温常压下进行反应； 4）使用任何无机化合物不必写出它的制法； 5）常用的有机化合物不必写出它的制法； 6）为节约时间，可把两步或几步较简单的反应合为一步，同时要指出进行各步反应的次序。例： 可以写为： 7) 如得到几种异构体，应写出把它们分离出来的步骤，合成几种异构体的反应尽可能不要使用。,有机合成多媒体 西南石油大学化学化工学院（SCCE.SWPU）,15,第二章 逆合成法,2.4 逆合成法使用实例： 例1试设计 的合成路线 1) 分析：,有机合成多媒体 西南石油大学化学化工学院（SCCE.SWPU）,16,第二章 逆合成法,2）合成：,有机合成多媒体 西南石油大学化学化工学院（SCCE.SWPU）,17,目标分子的结构剖析(Targic molecular),考察TM的结构特性,分子大小-判明是否有对称性,减少反应步骤,官能团分析,骨架的构造 -结构剖析的核心,立体化学特征,种类和性质,形成方法和引入的先后次序,敏感基团后引入,若敏感基团先引入,官能团保护,等价基团替代,开链骨架的分枝 或拐弯处,环的种类、大小、连接方式,有机合成多媒体 西南石油大学化学化工学院（SCCE.SWPU）,18,反向合成法基本概念,(1) 合成元 (合成子)与合成等效剂 (2) 切断、连接、重排 (3) 官能团的 转化(互变/添加/消除) (4) 反合成子 (5) 合成树,有机合成多媒体 西南石油大学化学化工学院（SCCE.SWPU）,19,（1）合成元 (合成子systhon),合成子是有机合成反应中的基本单位,是反合成分析中转化所得的结构单元,类型:,具有亲电性或能接受电子,具有亲核性或能给电子,自由基,中性分子,合成等效剂:与合成子相对应的具有等同功效的稳定化合物,有机合成多媒体 西南石油大学化学化工学院（SCCE.SWPU）,20,偶姻反应,有机合成多媒体 西南石油大学化学化工学院（SCCE.SWPU）,21,(2)切断(dis)、连接(con)、重排(rearr) disconnection connection rearrangement,有机合成多媒体