有机合成简介
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大学有机化学有机合成全面总结
OH
α -氰 醇
α -羟 基 酸
应用范围：醛、甲基脂肪酮 、C8以下环酮
2. 增加二个碳原子的反应
R MgX + CH2 CH2 O
R CH2CH2 H3O+ RCH2CH2OH OMgX
3. 增加多个碳原子的反应
① R-C CH NaNH2 R-C CNa R/X R-C C-R/
其中：R/ 为伯卤代烃 X 为Cl、Br、I
H2O / OH- PX3 Mg
NH3 R-NH2
R-MgX
R-X
① ②
CO2 H3O+
R-COOH
H3O+
NaCN
R-CN
R-NH2 R-NHR
[H]
R-CH2NH2
R-X
R-NR2
2. 羧酸及其衍生物的转换
R-COCl
NH3
R-CONH2
R/OH
R-COOH
NH3
R-COOR/
R/OH
(RCO)2O
H2SO4 H2O
① (BH3)2 ② H2O2 /
OH-
R-CH-CH3（符合马氏规则） OH
R-CH2CH2OH（反马氏规则）
[H]
② R-C=O H（R/） [ O ]
R-CH-OH H（R/）
[ H ] = LiAiH4 、NaBH4 、 H2 / Ni、Pt、Pd等
③ R-COOR/ [ H ] R-CH2OH + R/OH [ H ] = LiAiH4 、C2H5OH + Na 、 H2 / Ni、Pt、Pd等
R-NH2
● 碳环的合成
① 双烯合成（D-A反应）
X△
-X
有机合成概述
b. 应用各种数据库设计合成路线 * 整体设计法: 整体设计法: 目标化合物 → 三维结构 → 数据处理 → 搜 索(从所选择的数据库中) → 修改 → 可能合成 从所选择的数据库中) 路线 * 分步设计法: 分步设计法: 先将目标化合物分解为结构单元, 先将目标化合物分解为结构单元,再按数据库提供的 信息,一步一步进行设计. 信息,一步一步进行设计.
20世纪60年代 Merrifield发展了固相合成 世纪60年代, (5)20世纪60年代,Merrifield发展了固相合成 技术. 技术. 20世纪70年代 Corey发展了手性合成理论和 世纪70年代, (6)20世纪70年代,Corey发展了手性合成理论和 方法. 方法. 1989年 Kishi合成了海葵毒素 合成了海葵毒素, (7)1989年,Kishi合成了海葵毒素,被称为是世 纪工程. 纪工程. 20世纪90年代 世纪90年代, (8)20世纪90年代,发展了组合化学合成理论和 技术. 技术.
推动有机合成的三件大事: 推动有机合成的三件大事: 1,尿素的合成(Wohler) 尿素的合成(Wohler) 2,有机化合物结构理论的建立 包括:碳的四价和成键和苯的结构(Kekule) 包括:碳的四价和成键和苯的结构(Kekule) 碳价键的正四面体构型(vaurHoff (vaurHoff) 3,碳价键的正四面体构型(vaurHoff)
有机合成是推动有机化学发展的永恒动力: 有机合成是推动有机化学发展的永恒动力:
有机化学家在解决有机合成问题过 程中,全面发展了有机化学: 程中,全面发展了有机化学:化学结构 理论,反应理论,合成方法, 理论,反应理论,合成方法,分离纯化 方法,结构鉴定方法等. 方法,结构鉴定方法等.
2. 有机合成发展历史
有机合成基础
通式:
HY +δ C+ 4=C3−C2=Oδ 1- 碱
重排
[ Y−C-C=C-OH ]
Y−C-C-C=O
H
反应物: 有活性亚甲基化合物
反
α、β-不饱和醛酮、酯、腈等
应
催化剂: 强碱
特
点 产 物: 1,5—二羰基化合物
过 程：1,4-加成（表面上若3.4-加成）
Chapter 17
（3）偶联反应
CH3CH2CH2MgBr + CH3CCH CH3CCCH2CH=CH2
R '
亲核取代反应
C 2 H 5 O N a C H 2 ( C O O C 2 H 5 ) 2
B r - C H 2 - C H 2 - C H 2 - B r
① O H /H 2 O ② H +
Chapter 17
C O O H
2.形成四元环 亲核取代： 二卤代物脱卤环化： [2+2]反应： 1,3 – 二烯电环化反应
➢从反应类型分：亲核取代、亲核加成、亲电取代、亲电加成等
Chapter 17
1.烃基化反应
（1）通过亲核取代反应引入烃基 亲核试剂---碳负离子或潜在的碳负离子
➢活泼亚甲基烃化：丙二酸酯、β-酮酸酯、 β-二酮等.
Chapter 17
➢烯胺在有机合成中的应用
O X
R
RX
N
+
O XR
O R
Chapter 17
Chapter 17
（2）有机合成是改造世界的工具 人工合成自然界中存在或不存在的人类需要的化合物。
➢尿素的合成 （1828年，德国化学家 Wohler）
O
N H 4O C N
HY +δ C+ 4=C3−C2=Oδ 1- 碱
重排
[ Y−C-C=C-OH ]
Y−C-C-C=O
H
反应物: 有活性亚甲基化合物
反
α、β-不饱和醛酮、酯、腈等
应
催化剂: 强碱
特
点 产 物: 1,5—二羰基化合物
过 程：1,4-加成（表面上若3.4-加成）
Chapter 17
（3）偶联反应
CH3CH2CH2MgBr + CH3CCH CH3CCCH2CH=CH2
R '
亲核取代反应
C 2 H 5 O N a C H 2 ( C O O C 2 H 5 ) 2
B r - C H 2 - C H 2 - C H 2 - B r
① O H /H 2 O ② H +
Chapter 17
C O O H
2.形成四元环 亲核取代： 二卤代物脱卤环化： [2+2]反应： 1,3 – 二烯电环化反应
➢从反应类型分：亲核取代、亲核加成、亲电取代、亲电加成等
Chapter 17
1.烃基化反应
（1）通过亲核取代反应引入烃基 亲核试剂---碳负离子或潜在的碳负离子
➢活泼亚甲基烃化：丙二酸酯、β-酮酸酯、 β-二酮等.
Chapter 17
➢烯胺在有机合成中的应用
O X
R
RX
N
+
O XR
O R
Chapter 17
Chapter 17
（2）有机合成是改造世界的工具 人工合成自然界中存在或不存在的人类需要的化合物。
➢尿素的合成 （1828年，德国化学家 Wohler）
O
N H 4O C N
有机合成简介2013
BASIC RULES TO THE RESTROSYNTHETIC ANALYSIS
甲 原料
Starting Material SM
乙 中间物
Intermediates
丙
丁 合成目标
TGT or TM
合成路线
丁 TGT
丙
乙 Synth-precursor
逆合成分析的过程
甲 SM
Restrosynthetic Analysis. A problem-solving technique for transforming the structure of a synthetic target molecule to a sequence of progressively simpler structure along a pathway which utimately leads to simple or commercially available starting materials for a chemical synthesis.
目标物的合成中要解决以下几个主要问题： （1）如何构建目标化合物的碳架结构； （2）如何引入目标化合物中的官能团； （3）如何达到高选择性合成（包含立体选择性合成）；
——对于多官能团等复杂化合物的合成，为避免不必要的副反 应的发生，需要先保护某些官能团，之后再去保护。
一、官能团的引入与转化
官能团的引入： 官能团的转化：
, C C CR
一、官能团的引入与转化
官能团的转化：
官能团的去除
OH H
Cr6+
O
H
H
CH2OOH CONR2
LiAlH4 LiAlH4
第4节 有机合成
二、逆合成分析法（ E.J.Corey ）
目标化 合 物
中间体
基础 原料
例如：乙二酸(草酸)二乙酯的合成
O O C— OC2H5 C— OC2H5 O
C— OH C— OH
O
[O]
4
H2C— OH H2C— OH
+CH3CH2OH
3
水 解
1 +H2O
石油裂解气
CH2 CH2
+Cl2
2
H2C— Cl H2C— Cl
课本P67习题1
1)2-氯丁烷
CH3CH=CHCH3+HCl
催化剂
2)2-丁醇
CH3CH=CHCH3+H2O
CH3CHCH2CH3 Cl
催化剂
3)2,3-二氯丁烷
CH3CH=CHCH3+Cl2
CH3CHCH2CH3 OH CH3CHCHCH3 Cl Cl
4)2,3-丁二醇
CH3CH=CHCH3+Cl2
CH2 CH CH2
NO2 NO2 NO2 +3H2O
小结: 有机合成的思维结构
审题
合成目标 挖掘明暗条件
设计合成路线
找突破口
确定方法
推断过程和方向
结和方法 顺读题，逆推导，利用信息综合找； 突破口，特征好，理清思路细推敲。
作业:
课本P67: 第2,3题
<1>官能团的引入
引入的C=C三法：
－OH消去、 卤原子消去 CC部分加氢
引入卤原子三法： 烃基卤代、 －OH卤代 C=C ,CC加卤
醛基加氢、 C=C加水、 引入的-OH四法： 卤原子水解、 酯基水解 引入的-ＣHＯ的方法有： 醇的氧化和C=C
有机合成发展简史
有机合成发展简史Newly compiled on November 23, 2020有机合成化学发展简史专业：精细化工姓名：朱琳目录有机合成发展简史有机合成化学是有机化学的核心组成部分,是人类改造世界,创造美好未来的强有力工具。
一个国家有机化学研究水平高低在很大程度上取决于有机合成化学发展状况。
有机合成是推动有机学发展的永恒动力。
1．有机合成是有机化学中永不枯竭研究资源生命科学：生物大分子、生物活性分子、生化分析试剂等；医药学：药物、药理、病理分析试剂等；农业：农药、农用化学品等；石油：石油化工产品等材料科学：高分子化合物、功能材料等；食品：食品添加剂等；日用化工：燃料、涂料、化妆品等。
2．有机合成的发展史早期的合成化学（1900年以前）：简单化合物的制备1824年德国化学家维勒（Wohler）首次从无机物人工合成有机物--尿素。
1845年德国化学家Kolbe合成醋酸1854年法国化学家Bezthelot合成油脂1890年德国化学家Emil Fisher合成六个碳原子的糖的各种异构体，由于他在糖化学和嘌呤等杂环化合物合成的功绩获得1902年的诺贝尔化学奖。
合成化学的发展（1900~1960年）：生物活性的化合物被合成1902年德国化学家Willstatter合成托品酮（1915年获得诺贝尔化学奖）颠茄酮1917年英国化学家Robinson 全新、简捷地合成托品酮（Mannich反应）（1947年获诺贝尔化学奖）1929年德国化学家Hans Fisher 合成血红素（通过对其分解产物的合成并最后加以装配）美国化学家R．B．Woodward(1917~1979)（1965年获得诺贝尔化学奖）现代有机化学之父复杂结构的生物碱的合成：1944年金鸡纳碱的合成，1954年马钱子碱的合成，1956年麦角新碱的合成，利血平的合成甾体化合物的合成：1951年胆甾醇等的合成1957年羊毛甾醇的合成抗生素的合成：青霉素V、四环素、VB12等（Woodward与瑞士有机化学家Albert Eschenmoser合作，率领100多位科学家经过12年的努力，终于于1973年完成了VB12的全合成。
有机物的合成思路
例1：6 － 羰基庚酸是合成某些高分子材料和 药物的重要中间体。某实验室以溴代甲基环 己烷为原料合成6 － 羰基庚酸。
请用合成反应流程图表示出最合理的合成方 案(注明反应条件)
2、由2-甲基丙烯、甲醇等合成聚甲基丙烯 酸甲酯（有机玻璃）
解：
CH3 CH3-C=CH2
Br2
BrBr CH3-C-CH2
；
（2）写出反应③的化学方程式 ；
（3）在合成线路中，设计③和⑥两步的目的是什么？
6、异氰酸酯R—N＝C＝O是一大类化合物的总称（其 中R是烃基）。聚氨脂单体是异氰酸酯和含氨基、亚 氨基＝NH、羟基—OH的化合物。官能团—N＝C＝O 中的氮原子带有部分负电荷，碳原子上带有部分正电 荷，跟含有的氨基、亚氨基＝NH和羟基—OH的化合 物加成时，氢原子总是加在—N＝C＝O的氮原子上， 而其他基团的氮原子或氧原子则加在碳原子上。试回 答下列问题：
C—H C—H
O
CH2
思考： O
O
用2-丁烯、乙烯为原料设计
O
的合成路线
O
反推法的思维途径： （1）首先确定所要合成的有机物属于何种类别，以 及题中所给定的条件与所要合成的有机物之间的关系。 （2）以题中要求最终产物为起点，考虑这一有机物 由甲经过一步反应而制得，如果甲不是所给的已知原 料，再进一步考虑甲又是如何从另一有机物乙经一步 反应而制得，一直推导到题目中给定的原料为终点。
四、有机合成遵循的原则
1．所选择的每个反应的副产物尽可能少，所要得 到的主产物的产率尽可能高且易于分离，避免采用 副产物多的反应。 2．发生反应的条件要适宜，反应的安全系数要高， 反应步骤尽可能少而简单。 3．要按一定的反应顺序和规律引入官能团，不能 臆造不存在的反应事实，必要时应采取一定的措施 保护已引入的官能团。 4．所选用的合成原料要易得，经济。
有机合成
R C OH
试以甲醇,丙酮和HCN为原料, HCN为原料 试以甲醇,丙酮和HCN为原料,制备有机 COOH 玻璃- 玻璃-聚甲基丙烯酸甲酯
[ C CH2 ] n CH3
�
有机合成
一,有机合成的过程
1,有机合成的概念 利用简单,易得的原料, 利用简单,易得的原料,通 过有机反应, 过有机反应,生成具有特定结构 和功能的有机化合物. 和功能的有机化合物. 2,有机合成的任务 有机合成的任务包括目标化 合物分子骨架的构建 分子骨架的构建和 合物分子骨架的构建和官能团的 转化. 转化.
CH3
C CH2 CH3
OH O
OH OH CH3 C CH2 CH3
CH3
C CH3
C H
CH2
C CH3
COOH
例2.
醛酮中α-H的醛能自身加成生成β-羟基醛 R-CH2-CHO+R'-CH2-CHO R-CH2-CH-CH-CHO OH R' 巴豆酸(CH3-CH=CH-COOH)主要用 于合成树脂,现用乙醇及无机原料合成巴 豆酸?写出有关反应方程式.
光
官能团 引入
CH3Cl+HCl
Fe
C6H5Br+HBr
CH2=CH2+HBr △ CH3CH2Br CHBr2CHBr2 CH≡CH+2Br2 3.醇与 的取代, 醇与HX的取代, 醇与 的取代 C2H5OH+HBr
△
C2H5Br+H2O
-C=C-或-C=O的引入 C=C- C=O的引入
1.醇与卤代烃的消去反应 醇与卤代烃的消去反应 CH3CH2OH CH3CH2Br 2.醇的氧化 醇的氧化 2CH3CH2OH+O2
有机合成
Hoesch反应：酚或酚醚在氯化氢和氯化锌等路易斯酸存在下与腈类化合物反应生成亚胺盐，最后水解生成酰基化合物。
Gattermann甲酰化反应：具有羟基或烷氧基的芳香烃在催化剂(AlCl3或ZnCl2)的存在下和氰化氢及氯化氢作用生成芳香醛的反应。
Hoffmann重排：酰胺RCONH2用卤素（溴或氯气）在碱性条件下处理，失去二氧化碳，转变为少一个碳原子的伯胺。
Mannich反应：含有活泼氢原子的化合物与甲醛和脂肪族仲胺或伯胺或氨缩合，生成氨甲基衍生物的反应。
烯胺：分子中氨基直接与碳-碳双键碳原子相连的化合物。
烯胺也叫α,β-不饱和胺，烯胺分子中氮原子上有氢原子时容易转变为亚胺，与烯醇容易转变为羰基化合物相似。
Pinacol重排：邻二醇类化合物在酸催化下，失去一分子水重排生成醛或酮的反应，称为Pinacol-pinacolone重排，简称Pinacol重排。
不同基团的迁移顺序大致为：芳基>烷基>氢Beckmann重排：肟类化合物在酸性条件下发生重排生成酰胺的反应。
联苯胺（Benzidine）重排：氢化偶氮苯类化合物重排成4，4'-二氨基联苯的反应。
Aldol反应：两分子醛或酮在稀碱或稀酸条件下，反应生成β-羟基醛酮的反应。
Claisen酯缩合：酯和R'CH2COR″型(含活性甲基或亚甲基）的羰基化合物在强碱作用下缩合，生成β-二羰基化合物的反应称为Claisen酯缩合反应。
酮酯缩合：Perkin反应：芳香醛与脂肪酸酐在碱催化剂存在下加热，缩合生成β-芳基丙烯酸的反应。
双官能团化合物的烃基化：Michael加成：含有活性氢化合物与α,β-不饱和羰基化合物的共轭加成（1,4-加成）。
Wittig反应：磷叶立德与醛酮反应生成烯烃。
该反应具有的特点。
氧化反应：Jones试剂，Collins试剂，PCC试剂，PDC试剂，Ag2CO3Jones试剂：H2CrO4-H2SO4-Me2COCollins试剂：CrO3-2PyPCC试剂：CrO3-Py-HClPDC试剂：H2Cr2O7-2Py醇类化合物被Ag2CO3氧化的活性顺序：RR′R′′COH < RCH2OH < RR′CHOH < RR′C=CHCH2OH, C6H5CH2OH Oppenauer氧化反应：以酮为氧化剂，以三异丙基氧化铝为催化剂，将醇类氧化成醛酮，氧化剂酮被还原为醇。
有机合成化学
这是一个典型的由无机物合成生物代谢有机产物的例子。这样 就打破了“生命力”学说。通常认为这个反应是有机合成的开 始。
1.2.2 有机合成与整体有机化学的关系
从上述反应开始，在试管中(即在玻璃仪器中)制备有机物 质的活动就与整个有机化学的发展紧密联系在一起了。每当有 机化学在理论和基础知识方面取得进展时，都可以发现合成在 其中所起的作用，而新理论、新技术又必然引起合成的进一步 发展。例如，合成帮助确定异构体的数目及其结构，从而对 Kekule早期理论做出了贡献；从奎宁实验式出发的推理，使 Perkin提出合成奎宁的假设，而又根据这个假设所做的努力， 导致合成染料的发现。
因此，有机合成已经成为当代化学研究的主流之一。利用 有机合成可以制造天然化合物，可以确切地确定天然物的结构， 可以辅助生物学的研究以解开自然界的奥秘。利用有机合成更 可以制造非天然的，但预期会有特殊性能的新化合物。
返回
事实上，有机合成就是应用基本且易得的原料与试剂， 加上人类的智慧与技术来创造更复杂、更奇特的化合物。可 以这样说：“有机合成是‘无中生有’”。正如1965年诺 贝尔奖获得者，也是有机合成的先师Woodward教授所说： “在有机合成中充满着兴奋、冒险、挑战和艺术”。再进一 步看，逻辑性的归纳和演绎在有机合成中，特别是在路线设 计中，显得非常重要，甚至可以运用计算机程序来辅助合成 路线的设计。
(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迅速发展。
(4)人工智能方面 使用计算机来辅助合成路线设计将大大 加快合成路线设计的速度。为此，人们已注意到了全面分析 和总结复杂分子的合成规律与逻辑，使合成工艺变得更加严 格而系统化，以此为基础，编制有机合成路线的计算机辅助 设计程序，逐步达到路线设计的计算机化。
1.2.2 有机合成与整体有机化学的关系
从上述反应开始，在试管中(即在玻璃仪器中)制备有机物 质的活动就与整个有机化学的发展紧密联系在一起了。每当有 机化学在理论和基础知识方面取得进展时，都可以发现合成在 其中所起的作用，而新理论、新技术又必然引起合成的进一步 发展。例如，合成帮助确定异构体的数目及其结构，从而对 Kekule早期理论做出了贡献；从奎宁实验式出发的推理，使 Perkin提出合成奎宁的假设，而又根据这个假设所做的努力， 导致合成染料的发现。
因此，有机合成已经成为当代化学研究的主流之一。利用 有机合成可以制造天然化合物，可以确切地确定天然物的结构， 可以辅助生物学的研究以解开自然界的奥秘。利用有机合成更 可以制造非天然的，但预期会有特殊性能的新化合物。
返回
事实上，有机合成就是应用基本且易得的原料与试剂， 加上人类的智慧与技术来创造更复杂、更奇特的化合物。可 以这样说：“有机合成是‘无中生有’”。正如1965年诺 贝尔奖获得者，也是有机合成的先师Woodward教授所说： “在有机合成中充满着兴奋、冒险、挑战和艺术”。再进一 步看，逻辑性的归纳和演绎在有机合成中，特别是在路线设 计中，显得非常重要，甚至可以运用计算机程序来辅助合成 路线的设计。
(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迅速发展。
(4)人工智能方面 使用计算机来辅助合成路线设计将大大 加快合成路线设计的速度。为此，人们已注意到了全面分析 和总结复杂分子的合成规律与逻辑，使合成工艺变得更加严 格而系统化，以此为基础，编制有机合成路线的计算机辅助 设计程序，逐步达到路线设计的计算机化。
有机合成
O O O O
认目标
巧切断
再切断
…… 得原料 得路线
1、逆合成分析：
O C C
O O O O
O
OH
H H
Br CH2 CH2 Br
OH OH
C C O
CH 2 CH 2 OH
CH2 CH2
O
OH
Br
Br Br
OH
Br
2、合成路线：
Br
OH
CH2 CH2
Br2
CH2 CH2 Br
NaOH CH2
水
△
官能团的消除
CH2=CH2+H2 △ CH3CH3 1.加成消不饱和键 O 催化剂 CH CH OH CH3-C-H + H2 3 2 Δ 2.消去、氧化、酯化除羟基 CH3CH2OH 170℃ 2CH3CH2OH+O2 CH3OH+HCOOH
浓硫酸
Ni
CH2=CH2+H2O 2CH3CHO+2H2O
CH 2 OH
Cu O2
O C C O H H
O
O2
C C O
OH OH
O
浓H2SO4
OH
O
O O
Br2
Br Br
NaOH C2H5OH
Br2
Br
NaOH 水
Br
OH
化合物A的钙盐是人们喜爱的补钙剂之一。A 在某催化剂的存在下进行氧化，其产物不能发生 银镜反应。在浓硫酸存在下，A可发生如下图所示 的反应：
3、有机合成的任务：
对目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化
副产物 副产物
基础原料
中间体
中间体
目标化合物
有机合成 研究生专业-概述说明以及解释
有机合成研究生专业-概述说明以及解释1.引言1.1 概述有机合成是研究有机化合物的合成方法和原理的学科领域。
它是化学领域中的重要分支之一，对于开发新药物、合成有机材料以及理解生命活动的本质具有重要意义。
有机合成通过特定的化学反应，将小分子有机化合物转化为目标分子，从而实现有机物的定向合成和功能化。
在本文中，我们将探讨有机合成的基本原理、方法与策略以及应用领域。
我们将首先介绍有机合成的基本原理，包括有机反应的基本原理、反应机制以及常用的有机合成方法。
然后，我们将详细探讨有机合成的方法与策略，包括催化剂的选择、反应条件的优化以及合成路径的设计等方面。
有机合成在药物化学、材料化学以及天然产物的合成等领域有着广泛的应用。
例如，通过有机合成可以合成各类药物分子，包括抗癌药物、抗生素以及激素等。
同时，有机合成也在材料研究中发挥着重要作用，可以合成各类高分子材料、功能材料以及有机电子材料。
此外，有机合成还可以用于合成天然产物，如合成天然产物中的活性成分，从而研究其生物活性和医药价值。
总之，有机合成作为研究生专业领域，在精确合成和定向化设计新化合物方面具有重要意义。
本文将详细介绍有机合成的基本原理、方法与策略以及应用领域，旨在加深对有机合成领域的理解，并为未来的有机合成研究提供一些建议和启示。
1.2文章结构1.2 文章结构本文主要从有机合成的基本原理、方法与策略以及应用领域这三个方面进行探讨。
具体结构分为以下几个部分：第一部分是引言，首先进行了整体概述，介绍了有机合成的重要性和现阶段的发展状况。
接着，说明了本文的组织结构，即文章的目录和各个部分所涉及的内容。
最后，明确了本文的目的，即为读者提供有关有机合成研究的详尽信息。
第二部分是正文，本部分主要围绕有机合成的基本原理展开。
首先介绍有机合成的基本概念和原理，包括反应的机理和影响因素等。
然后详细介绍了目前存在的各种有机合成方法和策略，如氧化、还原、取代、缩合等。
最后，探讨了有机合成在不同领域的应用，如药物合成、材料合成等，以展示有机合成的广泛应用价值。
有机合成基础知识
有机合成的发展历程
有机合成起源于19世纪初期，随着人们对天然产物和有机 化合物的认识逐渐加深，开始尝试通过化学反应来合成一 些天然产物。
20世纪初，随着立体化学和量子力学的出现和发展，有机 合成的方法和技术得到了极大的提升和改进。
如今，随着计算机辅助设计和预测反应结果等新技术的应 用，有机合成已经进入了一个全新的发展阶段，为人类社 会的进步和发展做出了巨大的贡献。
有机合成基础知识
• 有机合成的定义与重要性 • 有机合成的化学键与反应类型 • 有机合成的原料与试剂 • 有机合成的合成策略与路线设计 • 有机合成的实验操作与技巧 • 有机合成在生活与工业中的应用
01
有机合成的定义与重要性
有机合成的定义
有机合成是有机化学的一个重要分支 ，主要研究如何通过化学反应将简单 易得的原料转化为复杂有机分子。
功能性材料
通过有机合成技术可以制备具有特殊 功能的材料，如光电材料、磁性材料 、传感器材料等，这些材料在电子、 通信、能源等领域有重要应用。
THANKS
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废弃物处理
有机合成实验中产生的废弃物应按照 相关规定进行妥善处理，避免对环境 和人体造成危害。
06
有机合成在生活与工业中的应用
有机合成在医药领域的应用
药物研发
有机合成在药物研发过程中发挥 着关键作用，通过合成新的化合 物或对现有化合物进行结构改造， 以寻找具有治疗作用的候选药物。
合成生物活性物质
清理实验现场，确保实验室安全卫生，妥 善处理废弃物。
有机合成实验中的分离与提纯技术
萃取技术
利用不同物质在两种不相溶溶剂中的溶解度差异， 实现分离和提纯。
结晶技术
通过控制温度、浓度等条件，使物质从溶液中析 出晶体，实现分离和提纯。
有机合成知识总结
有机合成知识总结目录目录前言有机合成的目的、宗旨和主要手段重要的有机反应研发常用的有机反应类型、机理和特点小结归纳和总结010203一、有机合成的目的通过一定的反应，使原来分子中某一个或几个化学键断裂，同时形成一个或几个新的化学键，从而使分子发生转变或将几个小分子连接起来。
二、有机合成的三条宗旨1.合成的步骤越少越好；2.每步的产率越高越好；3.原料和工艺成本越低越好。
三、有机合成的主要手段1.官能团的引入;2.官能团的转换；3.碳架的建造；①碳链的增长；②碳链的缩短；③碳架的重组；④环的闭合与打开。
目录目录前言有机合成的目的、宗旨和主要手段重要的有机反应研发常用的有机反应类型、机理和特点小结归纳和总结010203一．取代反应二．加成反应三．消除反应四．氧化还原反应五．缩合反应六．聚合反应一．取代反应1.亲核取代反应2.酯化反应3.酯的水解反应4.Friedel-Crafts反应5.环氧化合物的开环反应1.亲核取代反应化合物分子中的原子或原子团被亲核试剂取代的反应称为亲核取代反应。
在反应中，受试剂进攻的对象称为底物；亲核的进攻试剂称为亲核试剂；在反应中离开的基团称为离去基团；与离去基团相连的碳原子称为中心碳原子；生成物称为产物。
实例2.酯化反应酯化反应是一个可逆的反应，为了使正反应有利，通常采用的手段是：①使原料之一过量；②不断移走产物（例如除水）。
H+CH3COOH + C2H5OH CH3COOC2H5+ H2O 投料 1 ： 1 产率67%1 ：10 97%3.酯的水解反应（1）碱性水解OOC 2H 5CO 18C 2H 5 + H 2OCH 3CONa + C 2H 5O 18HNaOH慢快OORCOR '+ -OHRCOH + -OR'R-C-OR'OHO -反应机理RCO -ONa +RCONaO ROH +3.酯的水解反应（2）酸性水解H +CH 3COH + C 2H 5O 18HOCH 3CO 18C2H 5 + H 2OO4.Friedel-Crafts反应芳烃在路易斯酸催化下，苯环上的氢原子被烷基或酰基所取代的反应对甲苯磺酸5.环氧化合物的开环反应环氧类化合物的三元环结构使各原子的轨道不能正面充分重叠，而是以弯曲键相互连结，因此，分子中存在一种张力，极易与多种试剂反应，将环打开。
有机合成发展简史
有机合成化学发展简史专业：精细化工学号：10姓名：***目录有机合成发展简史有机合成化学是有机化学的核心组成部分,是人类改造世界,创造美好未来的强有力工具.一个国家有机化学研究水平高低在很大程度上取决于有机合成化学发展状况.有机合成是推动有机学发展的永恒动力.1．有机合成是有机化学中永不枯竭研究资源生命科学：生物大分子、生物活性分子、生化分析试剂等；医药学：药物、药理、病理分析试剂等；农业：农药、农用化学品等；石油：石油化工产品等材料科学：高分子化合物、功能材料等；食品：食品添加剂等；日用化工：燃料、涂料、化妆品等.2．有机合成的发展史早期的合成化学1900年以前：简单化合物的制备1824年德国化学家维勒Wohler首次从无机物人工合成有机物--尿素.1845年德国化学家Kolbe合成醋酸1854年法国化学家Bezthelot合成油脂1890年德国化学家Emil Fisher合成六个碳原子的糖的各种异构体,由于他在糖化学和嘌呤等杂环化合物合成的功绩获得1902年的诺贝尔化学奖.合成化学的发展1900~1960年：生物活性的化合物被合成1902年德国化学家Willstatter合成托品酮1915年获得诺贝尔化学奖颠茄酮1917年英国化学家Robinson 全新、简捷地合成托品酮Mannich反应1947年获诺贝尔化学奖1929年德国化学家Hans Fisher 合成血红素通过对其分解产物的合成并最后加以装配美国化学家R．B．Woodward1917~19791965年获得诺贝尔化学奖现代有机化学之父复杂结构的生物碱的合成：1944年金鸡纳碱的合成,1954年马钱子碱的合成,1956年麦角新碱的合成,利血平的合成甾体化合物的合成：1951年胆甾醇等的合成1957年羊毛甾醇的合成抗生素的合成：青霉素V、四环素、VB12等Woodward与瑞士有机化学家Albert Eschenmoser合作,率领100多位科学家经过12年的努力,终于于1973年完成了VB12的全合成.有机合成的新发展60年代以后：有机合成化学形成了以反应机制为线索的体系E．J．Corey 美国化学家1967年提出具有严密逻辑的逆合成分析法,并合成血红素、前列腺素、白三烯等天然产物；1990年获得诺贝尔化学奖在60年代中期,科里创造了逆合成分析的原理,并提出了合成子和切断这两个基本概念.科里的合成方法和理论开创了计算机辅助有机合成的新纪元.1967年科里等人编写了第一个OCSSOrganic Chemical Simulation of Synthesis程序LHASA程序的前身逆合成分析法Retrosynthesis:即从需要合成的目标分子Target Molecule —TM出发,向回推出原料.即使一个简单的分子得合成也可以逆推出许多不同的中间体,组成不同的合成路线,结果得到一个所谓的“合成树”.20世纪60年代,Merrifield 美国生物化学家发展了固相合成技术.20世纪70年代,Corey 美国化学家发展了手性合成理论和方法.1989年,Kishi 美国化学家合成了海葵毒素分子式：C129H223N3O54,分子量2680,64个手性中心,7个骨架内双键,被称为是世纪工程.20世纪90年代,发展了组合化学合成理论和技术.3．中国有机合成发展概况在新中国成立后,中国的自然科学,包括有机合成化学,进入了一个崭新的发展时代.尽管当时的工业基础非常薄弱,又无强大的国力支持,但新中国的有机化学家在抗菌素,染料和甾体药物等的合成方面开展了相当出色的工作,尤其是甾体的半合成工作取得了极大成功,为当时世界上正在发展的甾体抗炎药和甾体避孕药工业打下了坚实的基础.从70年代起国际上的有机化学的发展出现了新的高潮,有机化学成为化学中最大的一个分支,有机合成则成为有机化学中最令人注目的一个领域.1965年9月,我国科学家汪猷等成功地合成了具有生理活性的结晶牛胰岛素.70年代中,前后合成了前列腺素E1PGE1,前列腺素F2α及ω-乙基同系物ω-Ethyl-PGF2α和15-甲基前列腺素F2α15-Methyl PGF2α等前列腺素,以及一大批昆虫棉红铃虫等信息素.此外这期间也开展了一些天然药物的合成研究,如具抗癌活性的喜树碱和具抗疟活性的仙鹤草酚等.1978年作为中国科学院的重点研究课题启动了青蒿素的全合成研究.青蒿素是中国科学家从中药中发现的新一代抗疟药,同时其独特的过氧结构也是对有机合成的新挑战.1981年11月,我国科学家又在世界上首先人工合成了酵母丙氨酸转移核糖核酸.1983年报道了从青蒿的另一成分——青蒿酸出发合成青蒿素的工作.1984年进而完成了由香茅醛开始的全合成工作.国内90年代天然产物合成较前有很大的发展,合成目标涉及到多种类型的化合物:周维善利用糠胺的不对称反应合成了一批生物碱,以及对苯乙烯内酯的合成.王志勤、许杏祥等对康宁木酶素进行了合成.总之,50年代以来,尤其近20年来中国天然产物合成这一科学高峰的攀登取得了很大的进展,缩小了与国际先进水平的差距.4.参考资料1、有机合成化学王玉炉等编.科学出版社,2014年第三版2、有机合成化学黄宪等编,化学工业出版社,2003年版3、现代有机合成化学吴毓林等编,科学出版社,2001年版4、中国有机合成概况参考中国有机合成化学家的攀登吴毓林,伍贻康编,出版源化学通报, 199912:25-32。
第二十一章 有机合成简介
选择性不大，甚至希望起作用的恰巧是活性较小的基团
时，为了使反应能在指定位置进行，往往用引入导向基
的办法解决。
Br
Br
Br
溴是邻对位定位基，本身的定位效应不能引入间位
取代。可通过引入导向基——氨基。
混酸
NO2
Fe 稀盐酸
NH2 NaNO2 H2SO4, 0 ~ 5℃
N2HSO4H3PO2
NH2
氨基
是强邻对
★ 合成等价物（synthetic equivalents）：能起到合成子作 用的相应的真实化合物。
★ 化学反应逆推过程：“ ”逆推符号。
2. 官能团的转换、引入和消除
① 官能团的转换：将一个官能团转换成另一个官能团。 （functional group interconversion，FGI）。
② 卤素加成 R-CH=CH-R/
X2
R-CH—CH-R/
Zn
XX
卤代烃：对碱、氧化剂、还原剂然增 加合成步骤，导致总产率降低。
同时，若分子中有相似反应性的基团时，要保护 某一基团也有困难。因此，不仅需注意探求高选择 性的保护基，更应以极大的兴趣去从事发展高选择 性反应试剂的研究。
CH2OH
（Cannizarro 反应）
OH
HNO3
CH2CH2COOH
CH2CH2COOH
（氧化反应）
过氧酸氧化
O
3. 通过周环反应
R
R
+
（氧化反应） （Diels-Alder反应）
OCH2 CH CH2
OH CH2 CH CH2
（Claisen重排）
+
（2 + 2 环加成）
4. 通过重排反应
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• 羧基的保护
O +
O H
H 3 + O
O O
O +
H 3 + OO C F 3 C O O HO+
O H H
• SN2反应的Walden构型转换 • 消去反应中的反式共平面消去 • 烯烃顺式加氢、与硼烷的顺式加成 • 烯烃与溴的反式加成 • 羰基亲核加成的Cram规则 • 环加成和电环化的立体化学专一性 • 碳正离子重排中的反式迁移 • Beckmann重排反应中有机的合成反简介式基团迁移
有机合成简介 O
① O3 ② Zn/H2O
O +
HO OH O
官能团的引入与转化
• 官能团的转化：
O RCX
O
-O CR
R 'OH
O H 2 Cl 2
SO
'
R
O
H2N Y
O R CH PPh3
Y N HCR
O RC
O RC
O
H 2O
R 'N H
2
H
2
NH
2
+
O
H
2
O
O R C OH
R 'NH
2
'OH,H
• 官能团的引入： • 官能团的转化：
CC
H+
CC
OH H
CC
:B
CC
OH H
CC
CC
N+ H
C H
CC
CC
X2
hv or
CC X
HA
C C A: OH, X
HA
XA
C C A: OH, X
XA
C X(OTs)
有机合成简介
C , C ,C,
OH
OR
SH
C ,C
SR
N
,C, P
C ,C ,C
CN
C CR R
• F-C酰基化反应接羰基还原成亚甲基反应是有 效的替换方法
有机合成简介
碳-碳键形成的反应
3、缩合反应
• 羰基化合物a-H反应
O 2
OO H
O
可以得到：
• ——1,3-二氧化化合物：b-羟基酮， a,b-不饱和酮
• ——1,5-二氧化化合物： 1,5-二酮（Michael加成结果）
• ——1,2-二氧化化合物： a-羟基酮（苯偶联反应）
目标物的合成中要解决以下几个主要问题： （1）如何构建目标化合物的碳架结构； （2）如何引入目标化合物中的官能团； （3）如何达到高选择性合成（包含立体选择性合成）； ——对于多官能团等复杂化合物的合成，为避免不必要的 副反应的发生，需要先保护有机某合成些简介官能团，之后再去保护。
官能团的引入与转化
• ——1,4-，1,6-二氧化化合物：？ 有机合成简介
碳-碳键形成的反应
4、建环反应
• ——D-A反应 • ——环加成 • ——电环化 • ——Robinson环合反应 • ——分子内各类反应
+
+
hv
有机合成简介
基团的保护和去保护
• 请判断下列转化是否能实现，请简述理由。
O
O
KOH
(1) Br
简单的原料
复杂的分子
transform
反合成分析法
retrosynthetic analysis
有机合成简介
Retrosynthetic tree
树枝－－原料
树根－有－机合目成简标介 分子
Best Choice?
➢要求
有机合成的要点
1. 对重要的基础有机反应要能够熟练运用
新化合物的合成
比葫芦画瓢
官能团的引入与转化
• 官能团的转化：
CH2OOH LiAlH4 CONR2 LiAlH4
CH2OH CH2NR2
OH Cr6+
官能团的去除
O
HH
H
CH2OH
Cr6+ NaBH4
CHO
LiAlH4
Cr6+
COOH
X
H HNO3
X2 Fe
H2SO
4
NO2
官能团的去除
H
Pt
H2
H
OsO4 RCO3H
SO3H
' OH R
R
属于碳-碳键形成反应
O
O
R
有机合成简介
C
OR'
R
R 'N H 2
C
NR2
基本概念
目标分子，目标化合物，靶分子
Aim Aimed Target // Compound Molecule
切断-合成子 Disconnection-Synthon 切断：将分子中的一个键断开。 符号： 条件：1）是一个成熟反应的逆过程。
基团的保护和去保护
• 羟基的保护
CH2Br
ROH
NaOH
ROCH2
苄 基 醚
• 氨基的保护
H3+O ROH+
H2
ROH+
Pd
CH2OH CH3
O
Cl O
RNH2
N
O
RHN O 氨 基 甲 酸 酯 Aurathane
有机合成简介
O RHN OH+HO
RNH2 + CO2
基团的保护和去保护
• 氨基的保护
逆合成分析
2. 学习别人的思路，创造性地借鉴和运用
有机合成简介
多步骤有机合成 有机化合物的合成
分子骨架的形成 官能团的转换
核心
有机合成简介
多步骤有机合成 Multistep Syntheses
重新划分有机反应： （1） 官能团的引入与转化； （2） 碳—碳键的形成； （3） 官能团的保护和去保护。
Br
Br
(2) H3CO H3CO
(3) HO
H3+O
OH
H3CO H3CO
O
H+
HO
OH CH3OH
有机合成简介
O OCH3
基团的保护和去保护
• 请判断下列转化是否能实现，请简述理由。
OH
OH
(4)
H2SO4
SO3H
O
OH
(5)
H2/Pt
Br (6)
OH
Mg
CO2
有机合成简介
H3+O
COOH OH
有机合成简介
既要能扎扎实实地掌握有机合成的技术， 又能机动灵活地领会有机合成的策略：
简单的原料
复杂的分子
有机合成简介
Retrosynthetic Analysis
1957年 Elias J. Corey 提出了他的想法：
The Logic of Chemical Synthesis
synthesis
2）原料易得。
切断点选择：官能团，如杂原子、羰基、羟基、
双键、苯环
有机合成简介
碳-碳键形成的反应
1、有机金属试剂：
1) RLi，RMgX，R2CuLi 与R’X反应：合成烃类化合物 （增长碳链）
• RMgX + R’X 常使用活泼R’X，如苄基型、烯丙型
• R2CuLi + R’X 可以使用乙烯型R’X，反应中构型保持 • 类似的，炔基负离子与R’X反应也是得到增长碳链的
OR
S O C l2
ONC O O H H
OR H 2 N C H C O O H
R '
ONC O C l H
OR H N COOH
ON C H O R'
A
B
A较B活泼先水解
H+
OR H
+
N COOH
OH HO N C
H O R'
有机合成简介
HR HOOC N
C NH2 R' O
基团的保护和去保护
炔烃的好方法
2)与羰基化合物反应：合成增长碳链的醇
• ——可以使用醛酮、酯、酰卤等（含环氧）
• ——RLi，RMgX，R2CuLi与a，b-不饱和酮反应的
特点不同，产物不同 有机合成简介
碳-碳键形成的反应
2、芳香烃的F-C反应
R
H
RX AlCl3
O XCR AlCl3
OCR
• F-C烷基化反应存在重排副反应