Chapter 1 Introduction-高等有机合成北京大学

3 steps, overall yield 90% Robinson为什么能发现这条合成路线？
R
1
R NH + HCHO +
3
R3 O R
4
R1 N R2 R4
O
R2
Mannich Reaction (1912)
5
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种复杂天然产物而于1965 年获Noble 化学奖在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
24
• 期刊 1. 2. Angew. Chem. Int. Ed. J. Am. Chem. Soc. 11. Synlett 12. Eur. J. Chem.
3.
4. 5.
Adv. Synth. Catal.
J. Org. Chem. Org. Letters
13. Eur. J. Org. Chem.
14. Heterocyclics 15. J. Heterocyclic Chem.
6.
7. 8.
Chem. Commun.
Tetrahedron Tetrahedron Letters.
16. J. Med. Chem.
17. Bioorg. Med. Chem. 18. Bioorg. Med. Chem. Lett.
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。
6
7
4. E. J. Corey (1990年获Noble 化学奖) 逆合成分析 (Retrosynthetic analysis) 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。
R' N N R" Y(OTf)3 (10%mmole) A R' CHNHR" N R B
+ R'CHO + R"NH2 . HCl N R
C. X. Zhang, J. C. Dong, T. M. Cheng, R. T. Li*, Tetrahedron Letters, 2001, 43(3), 461-463
1. 尿素的合成（1828年，德国化学家 Wohler）
O NH 4OCN H2N NH2
有机化学的开始
3
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%
4
2）1917年，英国化学家 Robinson (1947年获Noble 化学奖）
8
Woodward (1981) 红霉素的全合成 Y. Kishi (1987) 海葵毒素的全合成 S. Schreiber et al (1993) FK-1012 的全合成 K. C. Nicolaou & S. L. Schreiber（1994）紫杉醇（Taxol)的全合成
9
10
11
Paclitaxel (Taxol)
12
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 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)
高等有机合成 Advanced Organic Synthesis
北京大学药学院
School of Pharmaceutical Sciences Peking University
第一章绪论
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
2
一、有机合成的历史回顾
9.
Tetrahedron Asymm.
19. Eur. J. Med. Chem.
20. Synth. Commun.
10. Synthesis
25
五、课程安排
1. 进度安排
提前两周停课，期终考试，
2.
讲授原则
巩固老反应，补充新反应，重点讲进展，强调学思路。
26
18
Aldol 缩合反应的研究
OH经典的方法 R' RCHO + R'CH2CHO TiCL4 定向 Aldol 缩合 RCHCHCHO OH L-Proline 有机小分子催化
19
Up to 99% e.e
Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 958–961
Up to 99% e.e
H N
N
Cl
Epibatidine
First total synthesis of (+)and (-)-EP Corey, E. J. et al. USA. J. Org. Chem. (1993), 58(21), 5600-2.
First patent: Daly, John W. et al. US 845042(1993)
General Introduction of Epibatidine
16
NR R" + N R R' R" NBoc H NBoc + SO2Tol SO2Tol
NR R" + N R R' R"
R"
R"
R" + N R' Y(OTf)3 N R"
R"
17
Y(OTf)3-catalyzed novel Mannich reaction of N-alkoxycarbonylpyrroles, formaldehyde and primary amine hydrochlorides
有机合成
22

方法
1. 对重要的基础有机反应要能够熟练运用比葫芦画瓢新化合物的合成逆合成分析 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
23
四、重要参考书及期刊
• 参考书
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. F. A. Carey 著，王积涛译，高等有机化学， B. 反应与合成，高等教育出版社，1986。岳保珍，李润涛，有机合成基础，北京医科大学出版社，2000。吴毓林，姚祝军，现代有机合成化学，科学出版社，2001。 W. Carruthers 著，李润涛等译，有机合成的一些新方法，河南大学出版社，1991。黄宪，王彦广，陈振初，新编有机合成化学，化学工业出版社，2003。王咏梅等，高等有机化学习题解答，南开大学出版社，2002。 Dale L. Boger, Modern Organic Synthesis, The Scripps Research Institute, Tsri Press, 1999. Comprehensive Organic Synthesis, Vol. 1-9 现代有机反应，胡跃飞，林国强主编，化学工业出版社，2008，12
14
Nature, 2011, 469, 18
by Katharine SanderSon
15
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 Daly, John W. etal. J. Am. Chem. Soc. (1992), 114(9), 3475-8
13
Nature, 2011, 469, 23
What lies ahead
Ten leading chemists set priorities for the forthcoming decades, and reveal the scientists they find inspiring.
J. AM. CHEM. SOC. 2006, 128, 734-735
20
2. 与生命科学和材料科学的联系越来越紧密
21
三、学习内容和方法
内容
C-C单键的形成分子骨架的形成 C-C双键的形成反应的学习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）

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北大有机化学课件（已处理）

* 第一章有机化合物的同分异构体及命名 exit 碳架异构体位置异构体官能团异构体互变异构体价键异构体构型异构体构象异构体几何异构体旋光异构体交叉式构象重叠式构象构造异构体同分异构体（结构异构体）立体异构体电子互变异构体第二节有机化学中的同分异构现象 * 分子式相同, 结构不同的化合物称为同分异构体, 也叫结构异构体碳架异构体：因碳架不同而引起的异构体; 如: 位置异构体：由于官能团在碳链或碳环上的位置不同而产生的异构体; 如: 官能团异构体：由于分子中官能团不同而产生的异构体; 如: 一、构造异构体：因分子中原子的连结次序不同或者键合性质不同而引起的异构体。

互变异构体: 因分子中某一原子在两个位置迅速移动而产生的官能团异构体价键异构体：因分子中某些价键的分布发生了改变，与此同时也改变了分子的几何形状，从而引起的异构体; 如: 蛛网式结构简式键线式二、有机化合物构造式的表达方式CH3CHCH2CH2CH2CH3 CH3 立体异构体：分子中原子或原子团互相连接次序相同，但空间排列方式不同而引起的异构体。

构象异构体旋光异构体构型异构体几何异构体交叉式构象重叠式构象几何异构体：由于双键不能自由旋转或由于成环碳原子的单键不能自由旋转而引起的立体异构体。

旋光异构体：因分子含有不对称碳原子或者没有对称因素而引起的具有不同旋光性能的立体异构体。

立体异构体三、立体异构体的定义一）、 Z、E 或顺反构型的确定由于双键不能自由旋转而引起的顺反异构体用Z, E表示。

确定Z, E的原则是：按顺序规则确定与双键碳原子相连二个基团的大小，由大到小用箭头标出。

二个双键碳原子连的基团箭头方向一致，双键为Z构型；箭头方向相反，双键为E构型。

双键用Z、E表示构型 Z -2-丁烯或顺-2-丁烯 E -2-丁烯或反-2-丁烯第一条规则：将各种取代基的连接原子，按原子序数的大小排列，原子序数大的顺序在前。

若为同位素，则质量数高的顺序在前。

2024版年度《北京大学有机化学》ppt课件

2024/2/2
31
THANKS
感谢观看
2024/2/2
32
14
酚
酚的分类与命名
根据羟基所连苯环的不同，酚可分为一元酚和多元酚等。
2024/2/2
酚的物理性质
多数酚为无色或淡黄色晶体，具有特殊气味，微溶于水，易溶于有机溶剂。
酚的化学性质
酚分子中的羟基和苯环相互影响，使得酚具有一些特殊的化学性质，如酸性、氧化反应等。
15
醚
醚的分类与命名
根据醚键两端所连基团的不同，醚可分为单醚、混醚等。
实例与应用
乙炔是常见的炔烃之一，广泛应用于焊接、切割、照明等领域。
10
芳香烃
定义与通式
结构特点
芳香烃是由苯环或稠环结构组成的烃类化合物。
芳香烃分子中含有苯环或稠环结构，具有特殊的稳定性和芳香性。
性质与反应
实例与应用
芳香烃的化学性质较为特殊，可以发生取代、加成、氧化等多种反应，但反应条件较为苛刻。
机溶剂。
卤代烃的化学性质
03
卤代烃中的卤素原子较为活泼，可发生取代反应、消除反应等。
13
醇
醇的分类与命名
根据羟基所连碳原子的不同，醇可分为伯醇、仲醇、叔醇等。
2024/2/2
醇的物理性质
多数醇为无色液体，具有特殊气味，可溶于水，也可溶于有机溶剂。
醇的化学性质
醇分子中的羟基具有亲核性，可发生氧化反应、酯化反应等。
遵守实验室规章制度，尊重实验数据，不抄袭、不造假，保持诚信和实事求是的科学精神。
29
实验操作规范与安全注意事项
1
实验前准备
熟悉实验步骤和操作规程，检查实验仪器和试剂是否齐全、完好，做好个人防护措施。

OrgSynth-Chapter1

reaction conditions:
1.amine,e.g. piperidine
2.weak acid ,e.g. AcOH
N
H
3.rather acidic compounds
R CH2NO2
H
E1
C
H
E2
Malonic esters, cyanoacetic esters, cyanoacetamide, Malonic acid,cyanoacetic acid
L2BOSO2CF3 (i-Pr)2NEt
L2BO 1 R
C
C CH3 RCH O H
R1H
2
R
O BL2
O
HR
E
Z
R1 H
R2
O BL 2
O HR
R1 H
H
O BL2
O
R2 R
anti
Z
O OH
R1
R
CH3 syn
syn
R1 H
H
O O
BL2
R2 R
syn
Robinson annulation
Nitroalkanes
to permit deprotonation under the weakly basic conditions to facilitate the elimination
B H
RC C CO2R 2 CN X
R2C
CO2R
CN
X=OH or NR2
acylation of Carbonions
or
O
RCOIm decarboxylation
R'O2CCHCR
CH3

2024版北京大学有机化学ppt课件[1]

含氧官能团的保护与脱保护
阐述在有机合成中如何对含氧官能团进行保护和脱保护，以实现复杂有机分子的合成。
14
04
含氮有机化合物
2024/1/2915源自胺类化合物结构和性质胺类化合物的结构特点
包括伯胺、仲胺和叔胺的结构特征，以及它们与氨分子的结构差异。
胺类化合物的物理性质
胺类化合物的化学性质
阐述胺类化合物的碱性、亲核性、氧化还原性以及它们的特征反应，如酰化反应、烷基化反应等。
炔烃含有碳碳三键的链状烃类化合物。具有不饱和性，可发生加成、聚合等反应。性质较为活泼，可与多种物质发生反应。
8
芳香烃及其衍生物
芳香烃
含有苯环的烃类化合物，如苯、甲苯、二甲苯等。具有特殊的芳香气味和稳定的化学性质。
芳香烃衍生物
以芳香烃为母体，通过取代反应引入其他官能团的化合物，如硝基苯、苯酚、苯胺等。具有多样化的化学性质和广泛的应用领域。
2024/1/29
13
含氧官能团转化反应及合成策略
醇与醛、酮的转化讲解醇氧化成醛或酮的反应条件及机理，以及醛或酮还原成醇的方法。
酚与醚的转化
阐述酚羟基化合成醚的反应条件及机理，以及醚裂解生成酚的方法。
2024/1/29
羧酸及其衍生物的转化
介绍羧酸及其衍生物之间的转化反应，如酯化反应、酰胺化反应等，并讲解其合成策略。
6
02
烃类化合物
2024/1/29
7
烷烃、烯烃、炔烃等结构和性质
2024/1/29
烷烃由碳和氢元素组成，分子中只含有单键的链状烃类化合物。根据碳原子数不同，可分为甲烷、乙烷、丙烷等。具有饱和性、稳定性，不易发生化学反应。
烯烃含有碳碳双键的链状烃类化合物。根据双键位置不同，可分为α-烯烃、β-烯烃等。具有不饱和性，可发生加成、氧化等反应。

新编简明英语语言学教程chapter 1 Introduction

Example:

男生做完头发:

甲：呀，剃头了？乙：呵呵，剃了。甲：真“瓜”。乙：滚！
1.1.2 The Scope of Linguistics

Phonetics Phonology Morphology Syntax Semantics Pragmatics
语音学音系学词汇学句法学语义学语音学
Writing: later developed

Langue vs. Parole (Saussure)

Langue: the abstract linguistic system shared by all members of the speech community.
Parole: the realization of langue in actual use.

Example:

甲：就是呀，我觉得她长得多漂亮呀！特别像ⅹⅹⅹ。乙：哦，对了。听说ⅹⅹⅹ拍了一部新电视剧，你看了吗？甲：我也听说了，不过一直没找到什么地方能下载呀。怎么？你下了？乙：没有，不过男朋友给我带来了。甲：你看看，你男朋友对你多好。我男朋友能有他一半就好了。乙：你男朋友也不错的，那次你感冒了看把他忙的！甲：什么呀！我感冒还不是因为他！要不是陪他去买电影票能感冒吗？乙：哦，那次你们看的什么电影？甲：是ⅹⅹⅹ，没意思。不过主演ⅹⅹ还是很帅的。乙：ⅹⅹ？哦，就是演ⅹⅹⅹⅹⅹ的那个吧！甲：就是了，他其实演技一般，就是那双眼睛特别迷人。
(2) Class attendance and participation 30%
Chapter One Introduction

chapter one Introduction

美国社会与文化课程
• 使用教材： • 美国文化背景（第三版）英玛丽安娜· 卡尼· 戴特斯曼乔
• • • •
安· 克兰德尔爱德华· N· 卡尼著世界图书出版社2006.1. 美国文化背景_541308289.PDF 美国社会与文化吴斐编著武汉大学出版社，2003.11 美国社会与文化（中英双语）.pdf 美国文化与社会十五讲袁明主编北京大学出版社， 2003.12. 美国文化与社会十五讲.pdf 当代美国社会与文化（第二版）王恩铭吴敏张颖编著上海外语教育出版社,2007.1. 美国文化与社会王恩铭编上海外语教育出版社,2009,7.
The national Flag
Stars and Stripes
国玺Great Seal of the United States
一美元纸币
Great Seal of the United States
• 当中的秃鹰a bald eagle是美国国鸟，秃鹰的右爪
握着橄榄枝olive branch ，橄榄枝上有13片叶子，代表和平；左爪握着13支利箭a bundle of 13 arrows ，代表战争。秃鹰的嘴里含着一条飘带，飘带上是13个拉丁文大写字母“E PLURIBUS UNUM”，翻译成英语是 “Out of many，one”，中文意思是“合众为一”，符合美国是不同肤色、不同民族大融合的特点。
• 1. A general survey • 2. American history • 3. American People (Ethnic and racial diversity)
• • • • •
in the U.S. 4. American values and beliefs

北京大学有机化学课件(2024)

24
六元杂环化合物
吡啶和嘧啶
含有氮的六元杂环化合物，具有芳香性和弱碱性，是许多药物和生物活性分子的核心结构。
哒嗪和嘌呤
含有两个氮原子的六元杂环化合物，具有重要的生物功能，如DNA 和RNA的组成成分。
氧杂蒽类化合物
如喹啉、异喹啉等，具有多种生物活性，如抗菌、抗炎等。
2024/1/29
25
生物碱简介
醇、酚、醚具有亲核取代反应、氧化反应和还原反应等化学性质。其中，亲核取代反应是它们最重要的反应之一，可以生成酯、卤代烃等化合物。
2024/1/29
14
醛、酮、醌
01
02
03
04
05
醛的分类和命名
酮的分类和命名
醌的分类和命名
醛、酮、醌的物理性质
醛、酮、醌的化学性质
醛是羰基与一个烃基和一个氢原子相连的化合物。根据羰基所连碳原子的类型，醛可分为甲醛、伯醛和仲醛。醛的命名以羰基为定位基，遵循系统命名法。
33
分类
按碳骨架分类为开链化合物、碳环化合物和杂环化合物；按官能团分类为烃类、醇类、酚类、醚类、醛类、酮类、羧酸类、酯类等。
5
有机化学研究意义
揭示生命现象本质
推动材料科学发展
有机化合物是生命体的基础物质，研究有机化学有助于揭示生命现象的本质。
有机高分子材料在现代社会中应用广泛，研究有机化学可以为材料科学的发展提供理论支持。
促进医药事业发展
探索新能源和环保技术
许多药物都是有机化合物或其衍生物，研究有机化学可以为药物设计和合成提供思路和方法。
有机化合物在新能源和环保技术中具有潜在应用价值，研究有机化学可以为相关领域的发展提供技术支持。

《高等有机第一章》课件

烯烃的化学性质
烯烃可以发生加成反应、氧化反应和聚合反应等。
炔烃的结构与性质
炔烃的稳定性
炔烃的稳定性比烯烃差，因为它们具有不饱和的三键。
炔烃的通式
CnH2n-2，其中n表示碳原子数。
炔烃的化学性质
炔烃可以发生加成反应、氧化反应和聚合反应等。
芳香烃的结构与性质
1 2
芳香烃的通式
CnH2n-6，其中n表示碳原子数。
中间体的结构。
常见有机合成反应类型
烷基化反应
酰化反应
氧化反应
还原反应
通过碳-碳键将一个烷基基团连接到有机化合物
上。
将酰基基团连接到有机化合物上，通常用于制
备羧酸衍生物。
通过添加氧原子或氧基团来改变有机化合物的
官能团。
通过去除氧原子或氧基团来改变有机化合物的
官能团。
06
有机化合物的应用
有机化合物在工业上的应用
有机化合物的结构与性质
烷烃的结构与性质
烷烃的通式
CnH2n+2，其中n表示碳原子数。
烷烃的稳定性
随着碳原子数的增加，烷烃的稳定性逐渐增加。
烷烃的化学性质
烷烃的化学性质比较稳定，但在一定条件下可以发生取代反应和裂解反应。
烯烃的结构与性质
烯烃的通式
CnH2n，其中n表示碳原子数。
烯烃的稳定性
烯烃的稳定性比烷烃差，因为它们具有不饱和的双键。
芳香烃的稳定性
芳香烃具有稳定的苯环结构，因此其稳定性较高。
3
芳香烃的化学性质
芳香烃可以发生取代反应、加成反应和氧化反应等。
05
有机化合物的合成与反应机理
有机合成简介
有机合成是有机化学中的重要分支，主要研究如何通过一系列化学反应将简单的原料转化为复杂的有机化合物。

北大化学系有机合成的讲义

有机合成1.1. 有机合成的目的和要求1.2. 有机合成设计的基本概念1.3. 逆合成分析1.4. 碳架的分析1.5. 官能团的转换1.6. 官能团的保护1.7. 天然产物全合成分析第1章有机合成基础自1828年德国科学家 Wohler 首次人工合成了尿素后，有机合成是一个十分活跃的研究领域，有机化学家已经合成了几千万种有机化合物，并使得有机合成成为了医药、生物和材料等研究领域的基石。

有机合成是一门实验科学，但是对许多有机合成工作者者来说，在开展有机合成工作之前，应该对一个有机分子的结构有一个基本的了解，并知道更多的合成方法。

只有这样才能使自己有一个整体的和合理的合成计划。

这也产生了有机合成设计，并且已经成为了有机合成的灵魂。

目前，随着生命科学和材料科学的发展，生命科学家对许多生命过程和各种功能本质的认识已经深入到了分子的水平；而材料学家在构筑分子水平的各种器件和合成具有特定功能的有机材料过程中提出了更多的设想。

在过去的这些年中，有机合成在复杂分子的合成和材料科学的发展中都取得了辉煌的成果。

像红霉素这样复杂的化合物，它含有18个手性中心，也就是说它是262144个可能的光活异构体中的一个，因此合成与天然产物构型完全一致的化合物，在几十年前绝对是有机合成的一个奇迹。

O Me OH ORMe OR Me2CH 3MeHO MeO Me OHOOHO NMe 2MeMeOMe MeMeOMeOH R:在过去的这些年来，Taxol 的合成以及维生素B 12的合成也同样成为了有机合成发展的代表之作。

1 Taxol 的结构：PhO维生素B 12：2H由Corey, E. J. 提出的并由此获得了1991年诺贝尔化学奖的逆合成分析理论（retrosynthesi）是当今有机合成中最为普遍接受的合成设计方法论。

他的逆合成分析学说被称哈佛(Harvard)学派的代表，并与剑桥(Cambridge)学派的生源合成学说一起成为了现代有机合成设计思想的基石。