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1、有機合成化學(xué)制作馮豫川馮豫川西南民族學(xué)院化學(xué)與環(huán)境保護工程學(xué)院OrganicSynthesis課程內(nèi)容第一章緒論第二章氧化反應(yīng)第三章還原反應(yīng)第四章有機金屬試劑第五章雜環(huán)化合物的合成第六章有機合成與路線設(shè)計的基礎(chǔ)知識第七章分子的拆開第八章導(dǎo)向基的引入第九章保護基團第十章合成問題的簡化第一章緒論1.1有機合成的目的和任務(wù)1.2有機合成的發(fā)展狀況1.3有機合成的現(xiàn)代成就1.4有機合成的發(fā)展趨勢返回1.1有機合成的目的和任務(wù)返回1.1.1什么是有機合成有機合成是利用化學(xué)方法將單質(zhì)、簡單的無機物或簡單的有機物制備成較復(fù)

2、雜的有機物的過程。早期的有機合成，主要是在實驗室內(nèi)仿造自然界中已存在的化學(xué)物質(zhì)。同時，在分子結(jié)構(gòu)上也達到驗證的作用?，F(xiàn)在，人們已可以依據(jù)物質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系規(guī)律，為適應(yīng)國計民生的需要而合成自然界中并不存在的新物質(zhì)。今后的發(fā)展趨勢，也不是盲目地研究合成新的化合物，而是設(shè)計和合成預(yù)期有優(yōu)異性能的或具有重大意義的化合物。因此，有機合成已經(jīng)成為當代化學(xué)研究的主流之一。利用有機合成可以制造天然化合物，可以確切地確定天然物的結(jié)構(gòu)，可以輔助生物學(xué)的研究以解開自然界的奧秘。利用有機合成更可以制造非天然的，但預(yù)期會有特殊

3、性能的新化合物。事實上，有機合成就是應(yīng)用基本且易得的原料與試劑，加上人類的智慧與技術(shù)來創(chuàng)造更復(fù)雜、更奇特的化合物?？梢赃@樣說：“有機合成是‘無中生有’”。正如1965年諾貝爾獎獲得者，也是有機合成的先師Woodward教授所說：“在有機合成中充滿著興奮、冒險、挑戰(zhàn)和藝術(shù)”。再進一步看，邏輯性的歸納和演繹在有機合成中，特別是在路線設(shè)計中，顯得非常重要，甚至可以運用計算機程序來輔助合成路線的設(shè)計。1.1.2基本有機合成工業(yè)和精細有機合成工業(yè)基本有機合成工業(yè)的任務(wù)是：從價廉易得的天然資源，如煤、石油、天然氣或農(nóng)副產(chǎn)

4、品等，初步加工成一級有機產(chǎn)品，如甲烷、乙烷、丙烷、乙炔、苯、萘等，再進一步加工成二級有機產(chǎn)品，如乙醇、乙酸、丙酮等。這些一、二級產(chǎn)品的生產(chǎn)稱為“重有機合成工業(yè)”?；居袡C合成的特點是：產(chǎn)品量大，質(zhì)量要求稍低，加工相對粗糙，生產(chǎn)操作簡單。精細有機合成工業(yè)的任務(wù)是：以基本有機合成工業(yè)中得到的一、二級有機產(chǎn)品為原料，合成一些結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，質(zhì)量要求很高(即較精細)的化合物。其制備過程的操作條件要求嚴格，步驟較多，一次生產(chǎn)的量比較少但品種比較多。精細有機合成主要用在合成藥物、農(nóng)藥、染料、香料等。這種合成的首要任務(wù)常常是

5、合成路線的設(shè)計。這兩類有機合成工業(yè)對于國計民生都是缺一不可的。沒有精細有機合成工業(yè)就沒有滿足人民生活需要的豐富多彩的有機產(chǎn)品；沒有基本有機合成工業(yè)，精細有機合成工業(yè)也就沒有了根基。1.1.3有機合成路線設(shè)計著名的有機合成化學(xué)家Still曾指出：一個復(fù)雜有機分子的有效合成路線的設(shè)計是有機化學(xué)中最困難的問題之一。路線設(shè)計是合成工作的第一步，也是最重要的一步。一條設(shè)計拙劣的合成路線不會得到好的結(jié)果；同樣，一個不具備合成路線設(shè)計能力的人也不是合格的有機合成人才。路線設(shè)計不同于數(shù)學(xué)運算，數(shù)學(xué)運算有固定的答案。但任何一條

6、合成路線，只要能合成出所要的化合物，應(yīng)該說都是合理的。當然，在合理的路線之間，卻是有差別的。要具有高的路線設(shè)計的能力，首先要有技術(shù)方面的能力，如對各類、各種有機反應(yīng)的熟悉與掌握，對同一目的、不同有機合成反應(yīng)在實用上的比較與把握，對各個步驟操作條件的實際掌握，對產(chǎn)品純化和檢測的能力，等等。但這還遠遠不夠，還要有邏輯思維的能力，以致對各步有機反應(yīng)的選擇與先后排列能達到運用自如，以形成一個綜合的，高效的合成能力。這種“戰(zhàn)術(shù)”，在合成化學(xué)中就叫“策略”。下面舉一個具體例子來說明路線設(shè)計的重要性。顛茄酮的合成有兩條不同

7、的路線：(1)Willstatter在1896年推出了一條顛茄酮合成路線。他是1915年諾貝爾獎獲得者。此路線前后經(jīng)歷21步之多：這一路線總的收率只有0.75％。盡管路線中每一步的收率均較高，但由于步驟太多，使總收率大大降低。(2)21年后，Robinsen(1947年獲諾貝爾獎)于1917年設(shè)計出另一條顛茄酮合成路線，既合理，又簡捷，僅用了3步，總收率達90％：第三步即得目標物。由此可見，必須首先要有一個好的思維路線，才能設(shè)計出一條好的合成路線。1.2有機合成的發(fā)展狀況1.2.1有機合成的回顧最早的有機化學(xué)

8、是對天然物質(zhì)，如樹皮、血液、酵母和蝸牛等進行研究而建立起來的。當時沒有什么合成，就靠生命物質(zhì)本身制備各種各樣性質(zhì)不同、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度不同的物質(zhì)。早期的化學(xué)家基本上是從天然來源的混合物中提取比較純的化合物。早期的化學(xué)家認為機體具有特殊的“生命力”，因而能夠制成有機物質(zhì)，而在試管中是無法合成這些有機物質(zhì)的。幸虧Wohler在1828年偶然發(fā)現(xiàn)了一個化學(xué)反應(yīng)——加熱氰酸銨得到尿素：這是一個典型的由無機物合成