高等有机合成
高等有机合成固相有机合成
高等有机合成固相有机合成有机合成化学固相有机合成高等有机合成概述合化1001班主讲：于振宁小组人员：王玮宁锐马庆超王小磊崔恩峰于振宁有机合成化学固相有机合成高等有机合成布鲁斯·梅里菲尔德(R.B.Merrifield)博士是世界著名的生物化学家,是Merrifield固相法的创始人。
他由于发明了固相多肤合成法而荣获1984年度诺贝尔化学奖。
科学界对梅里菲尔德给予了众多的荣誉。
1984年,梅里菲尔德由于固相蛋白质化学合成方法的建立而独享了该年度的诺贝尔化学奖。
瑞典皇家科学院在授予诺贝尔奖时对他的成就评价为梅里菲尔德固相化学方法在多肽和蛋白质化学领域带来了一场革命,没有梅里菲尔德的研究,今天一些几天就可以完成的实验或过程可能花费几年甚至几十年。
认真是能力，规范是水平有机合成化学固相有机合成高等有机合成固相合成技术(olid-phaeynthei)就是把底物或催化剂锚合在某种固体载体上，再与其他试剂反应；生成的化合物连同载体过滤、淋洗，与试剂及副产物分离，这个过程能够多次重复，可以连接多个重复单元或不同单元，最终产物通过解脱试剂从载体上解脱下来，固相合成采用过量的反应试剂使反应进行完全，所以即使反应不完全(20%~30%)也可以进行，并且通过简单过滤就能分离纯化产物。
1963年Merrifield发明了多肽的固相合成法，为有机合成史揭开了新的一页。
固相有机合成反应产物分离、提纯方法简单，环境污染小，是一种较理想的合成方法。
近年来，随着对连接分子和切割方法研究的不断深入以及各种新型树脂的发明，固相有机合成技术得到了迅速的发展和广泛的应用，成为目前有机化学的重要领域之一。
因此，研究固相有机合成具有重大的理论意义和实践意义，为发展绿色化学与技术开拓了新途径。
认真是能力，规范是水平有机合成化学固相有机合成高等有机合成固相有机合成(olid-phaeorganicynthei,简称SPOS)涉及的主要反应是将反应物或催化剂键合于高分子载体上，应用所需的反应试剂与键合于高分子载体上的反应物进行反应，最后选择适当的试剂将目标产物从树脂上断裂下来。
高等有机合成
高等有机合成
高等有机合成是指一种大规模、高效率和高产率的有机合成反应或方法，通常用于合成复杂的有机化合物，如天然产物、药物、高分子材料等。
与普通有机合成相比，高等有机合成通常需要使用更高级的合成步骤和方法，以达到更高的合成效率和产率。
高等有机合成常用的反应包括氧化、还原、取代、缩合、环化、开环等，有时还需要使用更复杂的合成策略，如过渡金属催化、不对称合成、微波辐射、超声波促进等。
这些反应和方法的使用可以使得高等有机合成更加高效、简便和环保。
高等有机合成在农药、医药、材料科学等领域有着广泛的应用。
通过高等有机合成，可以合成出更复杂、更有活性和选择性的有机化合物，满足科学研究和工业生产的需求。
同时，高等有机合成还可以帮助研究人员理解有机化学反应的机理和性质，从而进一步发展有机合成领域。
高等有机合成化学 02.4 分子重排反应
M B B B A A A B M B M B （亲核重排） （亲电重排） （自由基重排）
A M A M A
M=迁移基团(migration group)；Y=离去基团； A=重排始点；B=重排终点
2013-8-23 6
根据迁移基团的距离，重排还可分为1,2-、1,3-、 1,4-、 重排。 大多数反应属于分子内1,2-重排，即迁移基团经 “桥”离子迁移到相邻原子上。
2013-8-23
3
2.4 分子重排反应
有机化学的反应中，经常涉及反应过程中分子骨架 发生改变的问题。例如E1反应中双键的移位，傅克烷基化反应中直链烃基转变为支链烃基等。
+ CH3CH2CH2Cl AlCl3
CH CH 3 CH 3
+
CH 2CH 2CH 3
） 正丙苯（35~31% 异丙苯（65~69% ）
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5.
贝耶尔-菲林格重排
另一种将酮转变为羧酸衍生物的方法是酮与过酸作用 成酯的反应。该反应称为贝耶尔-菲林格(BaeyerVilliger)重排。
OH R2CO OH R R O+ RCOOR R'CO3H O R2C O O CR'
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6. 杰米扬诺夫重排 脂肪族或脂环族伯胺经重氮化作用，脱氮形成碳正 离子所发生的重排称为Demjanov重排。脂环族伯 胺重排后经常发生环缩小或扩大的反应，可用来 合成三到六元环。反应机理与瓦-梅重排相似。
而分子内重排则与其它分子无关，迁移基团自始至
终没有脱离原来的分子，仅从分子的一部分迁移到 另一部分。
2013-8-23
5
根据迁移基团和迁移终点电荷的性质，重排还可分 为正离子重排、负离子重排和自由基重排等。 它们分别为迁移基团迁移到正离子、负离子和自由 基上的反应。
高等有机化工工艺学-烯烃的合成方法
R
CH3
R
S
O
CH3
+ CH3 CH 3SOH
在氢化钠存在下，1，1-二苯乙烯与二甲基亚砜进行烃化反应，继而在减压 150-200℃热解，生成3，3-二苯基丙烯。
(C6H5)2C=CH2 + CH3SOCH3 NaH (C6H5)2CHCH2CH2SOCH3
(C6H5)2CHCH=CH2 96%
亚砜可以从硫醚氧化而得。因此，在分子的某一位置，若能引入一经硫基，则 通过氧化、继而热解，可在该处形成一个碳碳双键。
三甲基-2-戊基铵碱热解，主要生成1-戊烯
CH3CH(CH2)2CH3 N(CH3)I
KOH/H2O
H2C=CH(CH2)2CH3 + CH3CH=CHCH2CH3
98%
:
2%
季铵盐及其碱的热解亦具有反式消除的特征。反应的程序是先将胺转变成季 胺碱，继而进行热解。
RCHNH2 HCOOH/HCHO CH3
OH
DMSO
N
160 C, 0.5h
N
Ts
Ts
醇亦可进行催化脱水，例如将醇的蒸气通过350-400℃的三氧二铝催化剂， 即可顺利脱水生成烯烃。由于醇及生成的烯烃与催化剂的接触时间较短，可以减 少异物化等副反应。因此，醇类的催化脱水在工业生产中的应用较广。一般而言， 采用三氧化二铝催化脱水，主要生成多取代烯烃；
47% O
9-十九烯在二甲苯回流的温度下，磷酸酯亦能发生顺式消除，生成烯烃。
n-C9H19
C9H19 -n
OP(OEt)2
O
二甲苯 回流
C9H19
C8H17 ~100%
在钯催化下，酯的消除可在较温和的条件下进行，但其反应机理不同于酯的热解。
高等有机合成化学
高等有机合成化学有机合成化学是化学领域中的一个重要分支，它致力于将简单的有机分子转化为复杂的有机化合物。
在有机合成中，中括号[ ]在不同的步骤中起到了重要的作用。
本文将以中括号为主题，一步一步回答有机化学中相关的问题。
第一步，我们来探讨中括号在有机反应中的作用。
中括号经常用于表达反应中的化学物质，包括反应中的反应物、中间体和产物等。
在有机合成中，中括号的使用不仅可以帮助我们更好地理解反应的步骤，还可以简化反应的方程式，使其更易于理解和推导。
第二步，我们将讨论中括号的用法和表示法。
在有机合成中，中括号常用于表示反应中的离子和自由基等。
例如，一般情况下，中括号内的物质可以表示一个离子，而括号外的电荷则表示整个离子的电荷状态。
此外，中括号还可以用于表示复杂的有机分子中的一个功能团或官能团。
第三步，我们将研究中括号在有机化学反应机理中的应用。
有机化学反应机理是研究有机反应中各个步骤的分子变化和电子重排的过程。
在机理研究中，中括号可以用于表示反应中的中间体、过渡态和中间物等。
此外，中括号还可以表示分子重排和电荷迁移等重要的有机反应机理。
第四步，我们将介绍中括号在有机合成中的例子和应用。
中括号在有机合成的各个步骤中都有广泛的应用。
例如，中括号可以用于表示合成步骤中的反应物和产物，从而使合成路线更加清晰和易于理解。
此外，中括号还可以用于表示有机合成中的重要中间体，如碳正离子、碳负离子和自由基等。
第五步，我们将讨论中括号在有机合成的机械性操作和实验操作中的应用。
中括号在实验操作中的使用十分常见。
例如，在重结晶实验中，中括号可以用于表示产生的结晶物质，以便于区分和收集。
此外，中括号还可以用于表示实验中的特殊条件和试剂，以及在合成中可能出现的副反应。
总结起来，中括号在高等有机合成化学中发挥着重要的作用。
它可以用于表示反应中的化学物质，简化反应方程式，并在有机反应和合成机理的研究中提供有用的信息。
此外，在实验操作和机械性操作中，中括号的使用也是不可或缺的。
高等有机合成实验讲义-2011-2012-2
实验一柱色谱分离技术——邻硝基苯胺和对硝基苯胺的分离【目的与要求】练习薄层色谱及柱色谱分离技术【所需试剂】硅胶板；硅胶；邻硝基苯胺和对硝基苯胺混合物（0.55g对硝基苯胺和0.7g邻硝基苯胺溶于100mL石油醚中）；乙酸乙酯；石油醚【操作步骤】1、邻硝基苯胺和对硝基苯胺的薄层分离取已经准备好的硅胶板一块，用管口平整的毛细管[1]插入样品液中，在距离板一端1cm 处轻轻点样[2]。
每块板点样三个，分别点样邻硝基苯胺、对硝基苯胺及未知混合物[3]。
如下图：在层析杯内倒入少许展开剂，高度应为0.5cm左右，盖好层析杯，稍加摇振，使层析杯内被溶剂蒸气饱和。
将点好样的薄层板放入层析杯内，点样一端在下，浸入展开剂内约0.5cm[4]，盖好杯子。
待溶剂前沿距板的上端0.5cm时，立即取出薄层板，用铅笔记下溶剂前沿位置，晾干。
展开剂是石油醚及乙酸乙酯的混合物，其比例同学自己确定。
几个同学一组，按不同的体积比展开，确定柱层析时的洗脱剂。
建议采用以下比例：石油醚：乙酸乙酯（体积比）1：1；3：2 ；2：1 ；5：22、邻硝基苯胺和对硝基苯胺的柱色谱层分离取色谱柱一根，垂直装置，以锥形瓶作洗脱剂的接收器。
先将溶剂倒入柱内约柱高的3/4，然后再将一定量的吸附剂和溶剂调成糊状，从柱的上面倒入柱内，同时打开柱下活塞，控制流速每秒一滴，用木棒或套有橡皮的玻璃棒轻轻敲打柱身，使吸附剂慢慢而均匀地下沉[5]，在整个操作过程中，柱内的液面始终要高出吸附剂[6]。
当溶剂的液面恰好降至硅胶的表面上时，立即用滴管沿柱壁加入3ml邻硝基苯胺和对硝基苯胺的混合液。
当溶液液面降至硅胶表面时，用滴管滴入溶剂洗去粘附在柱壁上的混合物。
然后用根据薄层色谱确定的洗脱剂淋洗，观察色带的形成和分离。
当黄色邻硝基苯胺色层到达柱底时，更换接收器，收集此色带。
然后可适当加大乙酸乙酯的比例，收集淡黄色对硝基苯胺色带。
将收集的邻硝基苯胺和对硝基苯胺分别在旋转蒸发器上蒸取溶剂，冷却结晶。
高等有机化工工艺学-烃类的合成方法
桥环化合物bicyclo[2.2.1]hept-2-ene与硼烷的硼氢化主要生成外型的三烷基硼 烷(占99.6％)，后者用氘代丙酸分解，得到构型保持的还原产物(15)
硅氢化反应也可用来还原烯烃成烷烃。常用的硅氢化试剂有Et3SiH和Ph2SiH2 等，体系中加入过渡金属，可促进还原反应。 在三氟乙酸存在下用三乙基硅烷还原1-甲基环己烯，生成甲基环已烷。
S LiAlH4/AlCl3 (1:2) Et2O, 室 温 CH3 O CH3 S
以硼氢化钠/三氟乙酸或氰基硼氢化钠/路易斯酸还原芳酮，可几乎定量地得 到还原产物。 2-乙酰基吲哚衍生物以硼氢化钠/三氟乙酸为还原剂，高产率地生成2-乙基 吲哚衍生物。
O CH3 NaBH4 TFA N SO 2Ph N SO 2Ph CH3
PhCH3
98%
在氯化亚铜催化下，醇与二环己基碳二亚胺(DCC)反应，形成O-烷基异脲，继 而在钯催化下氢化生成烃。本合成法对伯、仲、叔醇均可适用。
N C N
DCC
NH N C O R
N
C
N
+
CuCl R OH
O-烷基异脲
OH DCC CuCl c C6H11 N H
N C6H11 c O
H2 Pd/C
H3C
CH3 CO2CH2CH3
64%
O
CH3
CH3
3、催化氢化法 此法虽没有Clemmensen还原法普遍，但由于还原条件比较温和，特别适用 于某些结构复杂的羰基化合物的还原，在还原时，羰基化合物内存在的一些基团 如内酰胺、酯等均可不受影响。
芳酮或醛在中性条件下，可被Raney-Ni还原。此时水作为质子源，反应需在 含水溶剂中回流
高等有机化工工艺学含硫化合物的合成方法演示文稿
重氮盐与黄原酸乙酯单钾盐反应，可生成黄原酸芳基乙基酯。进一步水 解，以40％一80％的产率生成硫酚。芳环上有卤素、烷氧基存在均无影响。 本法是由芳胶合成硫酚的重要方法。
由间溴苯胺形成的重氮盐水溶液加到40一50℃的黄原酸乙酯单钾中进行 反应．首先生成黄原酸芳基乙基酯，继而用氢氧化钠乙醇溶液进行水解，即 生成间溴硫酚。
溴化苄与乙酰硫脲在乙醇中加热，即生成苄硫醇。
三、 硫醇酯的水解
羧酸硫醇酯在酸性或碱性试剂催化下，均可水解成硫醇。 氯化氢的醇溶液，氢氧化钾的醇溶液是常用的试剂。 若分子中尚有羟基、烷氧基、碳基、羧基存在，反应时均无影响。 羧酸硫醇酯可由硫代乙酸钾与卤代烃或磺酸酯制得；亦可由硫代乙酸与环氧乙 烷或烯酸加成制得。 对甲苯磺酸酯与硫代乙酸钾在乙醇或丙酮中共热，生成乙酸硫酸酯，再在5％氢 氧化钾乙醇溶液中回流，即生成硫醇。本法合成伯硫醇及仲硫醇均得满意结果。
硫化钠水溶液与二硫化碳于40℃反应，即可生成三硫代碳酸钠。继而加入卤 代烃于40一60℃反应，即生成硫醇。
五、烯烃与硫化氢加成
烯烃与硫化氢在压力下加热则生成硫醇。加成方向按马氏法则。 在碱性试剂催化下．硫化氢亦可与α,β-不饱和酮、酸、酯及α,β -不饱和硝基 化合物发生加成反应。 在于冰冷却下将烯烃及硫化氢置于压力瓶中，然后于150℃加热，即生成硫 醇。
高等有机化工工艺学含硫化合 物的合成方法演示文稿
（优选）高等有机化工工艺学 含硫化合物的合成方法
l,2-二溴乙烷滴人到热的硫脲乙醇溶液中，即迅速形成S-烃基异硫脲盐，再 与氢氧化钾水溶液一起加热回流，即水解成硫醇。
将溴代烷滴加到加热至75℃的二缩三乙二醇及硫脲的混合物中，并控制反应温 度在130℃以下，待反应物呈均相后，再滴人三缩四乙二胺，由于反应放热而自行 回流。C2—C5的1-溴烷烃的产率为68％一79％。
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First patent: Daly, John W. et al. US 845042(1993)
General Introduction of Epibatidine
R"
+ N
R' R
NBoc +
H SO2Tol
R"
+
N R'
R
R" N +
R'
Y(OTf)3
NR R"
R" NBoc
SO2Tol NR
L-Proline 有机小分子催化
R' RCHCHCHO
OH
2. 与生命科学和材料科学的联系越来越紧密
组合化学 Combinatorial Chemistry
药物化学 Medicinal Chemistry
材料科学 Material Sciences
三、学习内容和方法
➢ 内容
有机合成
反应的学习
分子骨架的形成
A
R' CHNHR" N R B
C. X. Zhuan, J. C. Dong, T. M. Cheng, R. T. Li*, Tetrahedron Letters, 2001, 43(3), 461-463
• Aldol 缩合反应的研究
OH经典的方法
RCHO + R'CH2CHO
TiCL4 定向 Aldol 缩合
Daly, John W. etal. J. Am. Chem. Soc. (1992), 114(9), 3475-8
H N
N Cl
Байду номын сангаас
Epibatidine
First total synthesis of (+)and (-)-EP
Corey, E. J. et al. USA. J. Org. Chem. (1993), 58(21), 5600-2.
高等有机合成 Advanced Organic Synthesis
绪论
一、有机合成的历史回顾 二、有机合成化学的发展趋势 三、学习内容和方法 四、重要参考书及期刊 五、课程安排
一、有机合成的历史回顾
1. 尿素的合成 （1828年，德国化学家 Wohler）
NH4OCN
O
H2N
NH2
有机化学的开始
➢ S. L. Schreiber, et al. Target-oriented and diversityoriented organic synthesis in drug discovery, Science, 2000, 287,1 964
高立体选择性 （High Stereoselectivity) 原子经济性反应 （Atom Economical Reaction) 绿色化学 （Green Chemistry)
R3 R1
O NH + HCHO+
R2
R4
R1 N
R2
Mannich Reaction (1912)
R3 O
R4
3. 维生素B12 的合成 （Woodward, 1977年）
因在1945-1954年人工合成了奎宁、类固醇、 马钱子碱、羊毛甾醇、麦角碱等近20种复杂天然 产物而1965 年获Noble 化学奖
R" R"
R" N R"
Y(OTf)3-catalyzed novel Mannich reaction of N-alkoxycarbonylpyrroles, formaldehyde and primary amine
hydrochlorides
R' N
N R"
+ R'CHO + R"NH2.HCl Y(OTf)3 (10%mmole) N R
C-C单键的形成 C-C双键的形成
氧化反应
官能团之间的转换 还原反应 取代反应
反应的应用 （有机化合物合成路线设计）
➢ 方法 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
逆合成分析
2. 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。
3. 学习别人的思路，创造性地借鉴和运用
二、有机合成化学的发展趋势
1. 新试剂、新反应、新方法的发现永无止境 • Epibatidine 的研究
ED50: 0.005 mg/kg s.c. 1.5 mg/kg i.p.
in mice, hot plate test
Ki: (+) 0.045nM; (-) 0.058 nM,
nAChR
isolated from skins of the Ecuadoran poison frog Epipedobates tricolor
在Woodward及Eschenmoser 领导下, 经过两个 实验室，100多位科学家的共同努力，于1977年完成 了维生素B12的全合成工作。
将有机合成作为一种艺术展现在世人面前。
4. E. J. Corey, (1990年获Noble 化学奖)
逆合成分析 (Retrosynthetic analysis)
紫杉醇（Taxol)的全合成
5. K. C. Nicolaou & S. L. Schreiber
➢ K. C. Nicolaou, et al. The art and science of total synthesis at the dawn of twenty-first century, Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 2002, 39, 44
如果说Woodward 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Corey 则是将 有机合成从艺术转变成为科学的一个关键人物。他 的逆合成分析是现代有机合成化学的重要基石，推 动了20世纪70年代以来整个有机合成领域的蓬勃发 展。
➢ Woodward (1981) 红霉素的全合成 ➢ Y. Kishi (1987) 海葵毒素的全合成 ➢ S. L. Schreiber et al (1993) FK-1012 的全合成 ➢ K. C. Nicolaou & S. L. Schreiber（1994）
2. 颠茄酮的合成
1) 1902年，德国化学家 Willstatter (1915年获Noble 化学奖）
21 steps, overall yield 0.7%
2）1917年，英国化学家 Robinson (1947年获Noble 化学奖）
3 steps, overall yield 90%
Robinson为什么能是发现这条合成路线？