最新哥伦比亚教授有机化学课件Metathesis教学讲义PPT
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2024版《有机化学》课件立体化学
药物活性
优化药物分子的立体构型，以提高其与靶标的结合能力和选择性。
药物代谢
考虑药物在体内的代谢过程，避免产生有害的立体异构体。
生物大分子中立体化学问题
蛋白质折叠
蛋白质的空间构象对其功能至关重要，错误的折 叠可能导致疾病。
DNA结构
DNA的双螺旋结构中的碱基对具有特定的空间排 列，影响遗传信息的传递和表达。
周环反应
羰基化合物的反应
如醛酮的亲核加成反应、缩合反应等，涉及 手性传递和立体选择性。
如电环化反应、环加成反应等，探讨其立体 化学过程和产物构型。
02
01
不对称合成
通过手性辅助剂、手性催化剂等实现不对称 合成，获得单一构型产物。
04
03
生物活性物质中立体化学问题
05
探讨
生物活性物质中手性现象及其意义
命名规则及实例解析
命名规则
在立体化学中，化合物的命名需遵循一定的规则，包括确定手性碳原子的构型、指定取代基的位置和编号 等。例如，对于含有手性碳原子的化合物，需在名称中注明其R或S构型。
实例解析
以乳酸为例，其Fischer投影式中，羧基位于上方，羟基位于下方，手性碳原子上的甲基位于右侧。根据 R/S标记法，该化合物为R构型。因此，其系统命名为（R）-2-羟基丙酸。
解析复杂结构
对于复杂分子或难以通过其他手段解析的结构，X射线晶体衍射技术 可以提供精确的结构信息。
核磁共振波谱法在结构鉴定中作用
1 2
确定分子骨架 通过核磁共振波谱法中的一维和二维谱图，可以 解析出分子的骨架结构，包括碳链的长度、支链 的位置等。
识别官能团 核磁共振波谱法可以识别分子中的官能团，如羟 基、羰基、氨基等，从而推断出分子的可能性质。
优化药物分子的立体构型，以提高其与靶标的结合能力和选择性。
药物代谢
考虑药物在体内的代谢过程，避免产生有害的立体异构体。
生物大分子中立体化学问题
蛋白质折叠
蛋白质的空间构象对其功能至关重要，错误的折 叠可能导致疾病。
DNA结构
DNA的双螺旋结构中的碱基对具有特定的空间排 列，影响遗传信息的传递和表达。
周环反应
羰基化合物的反应
如醛酮的亲核加成反应、缩合反应等，涉及 手性传递和立体选择性。
如电环化反应、环加成反应等，探讨其立体 化学过程和产物构型。
02
01
不对称合成
通过手性辅助剂、手性催化剂等实现不对称 合成，获得单一构型产物。
04
03
生物活性物质中立体化学问题
05
探讨
生物活性物质中手性现象及其意义
命名规则及实例解析
命名规则
在立体化学中，化合物的命名需遵循一定的规则，包括确定手性碳原子的构型、指定取代基的位置和编号 等。例如，对于含有手性碳原子的化合物，需在名称中注明其R或S构型。
实例解析
以乳酸为例，其Fischer投影式中，羧基位于上方，羟基位于下方，手性碳原子上的甲基位于右侧。根据 R/S标记法，该化合物为R构型。因此，其系统命名为（R）-2-羟基丙酸。
解析复杂结构
对于复杂分子或难以通过其他手段解析的结构，X射线晶体衍射技术 可以提供精确的结构信息。
核磁共振波谱法在结构鉴定中作用
1 2
确定分子骨架 通过核磁共振波谱法中的一维和二维谱图，可以 解析出分子的骨架结构，包括碳链的长度、支链 的位置等。
识别官能团 核磁共振波谱法可以识别分子中的官能团，如羟 基、羰基、氨基等，从而推断出分子的可能性质。
columbia大学有机化学课件07_13_16.html
Epoxidation of trans-2-Butene Problem 7.17 (p 285)
R RCO3H
R
S +
S
50%
50%
syn addition to trans-2-butene gives racemic mixture of chiral diastereomer
Epoxidation of cis-2-Butene Problem 7.17 (p 285)
S
R
RCO3H
R
S
meso
syn addition to cis-2-butene gives meso diastereomer
Stereospecific reaction
of two stereoisomers of a particular starting material, each one gives different stereoisomeric forms of the product related to mechanism: terms such as syn addition and anti addition refer to stereospecificity
S
R
Br2
R
S
meso
anti addition to trans-2-butene gives meso diastereomer
Bromine Addition to cis-2-Butene Fig. 7.15 (p 285)
R Br2
R
S
+
S
50%
50%
anti addition to cis-2-butene gives racemic mixture of chiral diastereomer
哥伦比亚教授有机化学课件ProtectingGroups
5. Reductive Elimination
O RO O
Cl Cl Cl
Zn, AcOH
Troc = trichloroethoxycarbonyl
H O RO O
ZnCl Cl Cl
Cl -
Cl
-[C O 2]
ROH
6. -elimination
O R2N O
M ild base
O R2N O
Pd,
m o rp h o lin e
RO
or dimedone
ROH
RO PdL2
Can also use (Ph3P)3RhCl and acid
16
Protective Groups: Orthogonal Sets of Protecting Groups
6
Protective Groups: Orthogonal Sets of Protecting Groups
1. Cleavage by basic solvolysis
O
OH
RO Me
ROH
O RO Me krel 1
O Cl
RO
760
O Cl
RO Cl
16,000
O Cl
RO Cl
Cl
100,000
3
Protective Groups: Background and General Considerations
Tactical considerations to consider for each protecting group selected in a synthesis:
It should be easily and efficiently introduced. It should be cheap and readily available. It should be easy to characterize and avoid the introduction of new stereogenic centers. It should not afford so many spectroscopic signals that it hides key resonances for the substrate. It should be stable to chromatography. It should be stable to a wide range of reaction conditions. It should be removed selectively and efficiently under highly specific conditions. The by-products of deprotection shoud be easily separated from the substrate.
哥伦比亚教授有机化学课件[3+2]Cycloaddition
![哥伦比亚教授有机化学课件[3+2]Cycloaddition](https://img.taocdn.com/s3/m/4ce812c44028915f804dc2dc.png)
biotin
P. N. Confalone, J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 1954.
Nitrile Oxides: Applications in Total Synthesis
Me N O Cl N C O Et3N, toluene, 80 ° C Me N O
NO2
Zn, AcOH, (66%) 25 ° 4 h C,
O
Me OH
OTBDPS
vinblastine T. Fukuyama and co-workers, J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 3791 For a review, see Classics in Total Synthesis II, Chapter 18
H
CO2Me
N O 48 kcal
OH
J. Tufariello, Acc. Chem. Res. 1979, 12, 396.
Nitrones: Applications in Total Synthesis
CO2Me N O + OH Nitrone 1,3-dipolar cycloaddition
N O
CO2Me CO2Me Nitrone 1,3-dipolar cycloaddition N O
mCPBA N O H H O O O
CO2Me
N DBU = N Cl
Oxidative ring opening
N O MeO2C
CO2Me 1. MsCl, py 2. DBU MeO2C
CO2Me N O OH CO2Me Nitrone 1,3-dipolar cycloaddition [protection step] N O OH
哥伦比亚教授有机化学课件Strychnine
Woodward's Total Synthesis of Strychnine: Retrosynthetic Analysis
N
H
N HH
O
HO
strychnine
KOH, EtOH
Known conversion
N
N HH
O
HO
isostrychnine I
NO N
H OH O
Key issue for this overal synthetic plan: controlling stereochemistry adjacent to carbonyl groups
NH
N O
Me H
O
N O
NH
OH
Dieckmann condensation
OMe
O
Lactamization
N O
NH H CO2Me
CO2Me
NH
H CO2Me
N H
CO2Me CO2Me
Woodward's Total Synthesis of Strychnine: Retrosynthetic Analysis
NH
N O
Me H
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N O
NH
OH
Dieckmann condensation
OMe
O
Lactamization
N O
NH H CO2Me
CO2Me
N CO2Me
OMe
N H
Cyclization
OMe
NH
Ozono-
H CO2Me
lysis
OMe
N
H
2024版有机化学PPT完整全套教学课件
如比色法、分光光度法等。
色谱分析法
利用色谱技术进行定量分析， 包括气相色谱法、液相色谱法
等。
06
有机化学在生活与科技中的应 用
Chapter
有机化学在日常生活中的应用
1 2
洗涤剂与表面活性剂 日常生活中使用的洗涤剂、洗发水、沐浴露等， 其去污、乳化、发泡等功能依赖于有机化学合成 的表面活性剂。
塑料与橡胶制品 塑料瓶、塑料袋、橡胶轮胎等日常用品，都是由 有机化学合成的高分子材料制成的。
对已知化合物进行结构修饰和改造， 优化其性能，满足特定需求。
有机合成的基本策略与方法
逆合成分析
从目标分子出发，逆向分析其结 构，设计合理的合成路线。
保护与去保护策略
在合成过程中，对某些官能团进 行保护，以避免不必要的副反应， 合成完成后再进行去保护。
01 02 03 04
合成子的选择与连接
选择合适的合成子，通过化学键 的连接形成目标分子。
药物剂型设计
通过有机化学手段，可以设计出具有特定释放性能的药物剂型，如缓 释剂、控释剂等。
有机化学在材料科学中的应用
高分子材料
通过有机化学合成，可以制备出具有优异性能的高分子材料，如 聚乙烯、聚丙烯等塑料，以及合成橡胶、合成纤维等。
功能材料
利用有机化学方法，可以合成出具有特殊功能的材料，如光电材料、 生物医用材料等。
02
有机化合物的结构与性质
Chapter
有机化合物的分类与命名
分类
按照碳架、官能团、同系物等进行分 类，如烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等。
命名
采用系统命名法，根据有机化合物的碳 架结构和官能团进行命名，遵循IUPAC 命名规则。
有机化合物的结构特点
色谱分析法
利用色谱技术进行定量分析， 包括气相色谱法、液相色谱法
等。
06
有机化学在生活与科技中的应 用
Chapter
有机化学在日常生活中的应用
1 2
洗涤剂与表面活性剂 日常生活中使用的洗涤剂、洗发水、沐浴露等， 其去污、乳化、发泡等功能依赖于有机化学合成 的表面活性剂。
塑料与橡胶制品 塑料瓶、塑料袋、橡胶轮胎等日常用品，都是由 有机化学合成的高分子材料制成的。
对已知化合物进行结构修饰和改造， 优化其性能，满足特定需求。
有机合成的基本策略与方法
逆合成分析
从目标分子出发，逆向分析其结 构，设计合理的合成路线。
保护与去保护策略
在合成过程中，对某些官能团进 行保护，以避免不必要的副反应， 合成完成后再进行去保护。
01 02 03 04
合成子的选择与连接
选择合适的合成子，通过化学键 的连接形成目标分子。
药物剂型设计
通过有机化学手段，可以设计出具有特定释放性能的药物剂型，如缓 释剂、控释剂等。
有机化学在材料科学中的应用
高分子材料
通过有机化学合成，可以制备出具有优异性能的高分子材料，如 聚乙烯、聚丙烯等塑料，以及合成橡胶、合成纤维等。
功能材料
利用有机化学方法，可以合成出具有特殊功能的材料，如光电材料、 生物医用材料等。
02
有机化合物的结构与性质
Chapter
有机化合物的分类与命名
分类
按照碳架、官能团、同系物等进行分 类，如烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等。
命名
采用系统命名法，根据有机化合物的碳 架结构和官能团进行命名，遵循IUPAC 命名规则。
有机化合物的结构特点
哥伦比亚教授有机化学课件Electrocyclization
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哥伦比亚教授有机化学课件Electrocyclization
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哥伦比亚教授有机化学课件Electrocyclization
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哥伦比亚教授有机化学课件Electrocyclization
Me
HO Me
Me
precalciferol (previtamin D)
Me Me
Me
Me Me
H
HO
lumisterol
H
HO
pyrocalciferol
E. Havinga and co-workers, Tetrahedron 1960, 11, 276. E. Havinga and co-workers, Tetrahedron 1961, 12, 146.
Me Me
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HO Me
Me
H isopyrocalciferol
100200 °C 6-disrotatory
electrocyclization
Me Me
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HO Me
Me
precalciferol (previtamin D)
Me Me
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H
HO
lumisterol
H
HO
pyrocalciferol
A Series of Observations: The Birth of the Woodward-Hoffmann Rules and Electrocyclizations
Me Me
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Me Me
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H HO
ergosterol
h
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H isopyrocalciferol
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A Series of Observations: The Birth of the Woodward-Hoffmann Rules and Electrocyclizations
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lumisterol
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pyrocalciferol
E. Havinga and co-workers, Tetrahedron 1960, 11, 276. E. Havinga and co-workers, Tetrahedron 1961, 12, 146.
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100200 °C 6-disrotatory
electrocyclization
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A Series of Observations: The Birth of the Woodward-Hoffmann Rules and Electrocyclizations
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ergosterol
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H isopyrocalciferol
Me Me
A Series of Observations: The Birth of the Woodward-Hoffmann Rules and Electrocyclizations
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哥伦比亚教授有机化学课件 Metathesis
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Hale Waihona Puke M acintosh P IC T im age form at
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