第3章 天然产物化学全合成
人教版高中化学选择性必修第3册 第三章 烃的衍生物 第五节 有机合成(二)
练习3: 苯甲酸苯甲酯（
）是一种有水果香气的食品香料。请
以甲苯为基础原料，使用逆合成分析法设计它的合成路线。
【解析】
请从绿色合成的视角分析下列苯甲酸苯甲酯的各合成路线的优劣？
请从绿色合成的视角分析下列苯甲酸苯甲酯的各合成路线的优劣？
请从绿色合成的视角分析下列苯甲酸苯甲酯的各合成路线的优劣？
路线②和路线④制备苯甲酸的步骤多、成本较高，而且使用较多的氯气不利于环境保护。
化合的方法合成，而环氧乙烷则可由乙烯直接氧化得到。请比较该方法与以
上合成乙二酸二乙酯中的2、3两步反应，分析生产中选择该路线的可能原因。 路线二：
路线一：
选择合适有机合成路线的参考因素： （1）从原料成本的角度考虑 （2）原子利用率的角度考虑 （3）从环境保护的角度考虑
有机合成路线的设计与实施
三、常见的有机合成路线
请从绿色合成的视角分析下列苯甲酸苯甲酯的各合成路线的优劣？
路线③的步骤较少，但所用还原剂LiAlH4价格昂贵，要求无水操作，成本高。
路线①由甲苯分别制备苯甲酸和苯甲醇，然后由它们发生酯化反应制备 苯甲酸苯甲酯，是比较合理的实验室合成路线。
请从绿色合成的视角分析下列苯甲酸苯甲酯的各合成路线的优劣？
高二—人教版—化学—选择性必修3—第三单元
第五节 有机合成
（第二课时）
学习目标
1.认识有机合成的关键是碳骨架的构建和官能团的转化。 2.了解设计有机合成路线的一般方法。 3.体会有机合成在创造新物质、提高人类生活质量及促进社会发展方面 的重要贡献。
有机合成路线的设计与实施
一、有机合成路线设计的方法
有机合成路线的设计与实施
一、有机合成路线设计的方法
（二）从目标化合物出发逆合成分析法
天然产物化学课件
如：Dragendorff试剂（碘化 铋钾试剂 BiI3· KI）
利用沉淀反应： 1. 可以检测是否存在生物碱? 2. 也可以检测是否提取完全? 3. 还可以精制生物碱 4. 再根据产生沉淀的颜色、形 态等还可以帮助鉴定生物碱
常见的生物碱沉淀试剂在一些 教科书、专著、文献、资料中 都可以查阅到 须注意的问题是： 在鉴定是否存在生物碱 时，不能凭一次的反应就断 定有生物碱的存在
CH3O OH
N CH3
-H2O
H3C O o H3C O H
Thebaine(蒂巴因)
N CH3
CH3O
水解
可待因酮
O N CH3 O
氢化
H3C O o HO H
codeine(可待因)
N CH3
-CH3
HO o HO H
morphine
N CH3
第八节 生物碱与药物开发
一、结构与疗效
通过对天然产物的提取、分离和阐明 化学结构后，如果知有生物活性，有机化 学家和药物化学家就会对它们进行结构和 疗效关系方面的研究，同时，进行结构改 造，寻找疗效更高、结构更为简单并且可 大量生产的新型化合物
当用一些简便的方法不能达到 分离的目的时，往往需采用层 析的方法来分离
层析的方法很多
（1）当分离的量较少时 可采用制备性的薄层层析、 高效液相层析 （2）当分离的量较多时
可采用柱层析、离子交换 层析、凝胶层析等
（3）当为液体或为遇热不分解 的生物碱时 可采用气相层析
第六节 生物碱(alkaloids)的鉴定 和结构式的测定
分离和精制的方法也很多，常 用的有如下几种：
1．结晶法
（1）原理 天然物中的化合物，如果在常 温下是固体物质的，则大多都 具有结晶化的通性
药用天然产物全合成 - 合成路线精选
药用天然产物全合成 - 合成路线精选药用天然产物的合成是一项重要的研究领域，它可以帮助人们更好地了解天然产物的结构、活性和生物合成途径，同时也有助于开发新的药物和合成方法。
在本文中，我将为大家精选并介绍几个具有代表性的药用天然产物的合成路线，并提供相关参考内容。
1. 阿奇龙乙素（Artemisinin）：阿奇龙乙素是一种有效的抗疟药物，它是从中草药青蒿中提取得到的。
阿奇龙乙素的合成路线有很多，其中最为著名的一条路线是以Joseph P. Kutney和Dale L. Boger为代表的美国团队于1992年发表的研究论文中提出的。
该合成路线的关键步骤包括天然产物青蒿素与亮氨酸的环氧化反应和芳基碳碳偶联反应。
参考文献：Dale L. Boger et al. J. Am. Chem. Soc., 1992, 114, 10997-10998.2. 罗汉果苷（Ginsenoside）：罗汉果苷是从人参中提取得到的一类重要的活性成分，具有多种保健功效。
罗汉果苷的合成路线较为复杂，但对于某些主要成分，已经有一些经典的合成路线被提出。
例如，某些C-20型罗汉果苷（如Rb1和Rc）的合成可以通过芳烃的酸催化芳位弛豫插入反应和β-糖苷键的构建反应完成。
参考文献：Li He et al. J. Org. Chem., 2012, 77, 11564-11571.3. 银杏内酯（Ginkgolide）：银杏内酯是从银杏叶中分离得到的一类生物碱，具有抗炎、抗氧化和神经保护作用。
银杏内酯的全合成路线也有多种，其中一条经典的路线是由G. Stork和Y. Kobayashi等科学家于1979年提出的。
该合成路线的核心步骤包括以D-麦芽糖为原料开展的酮糖转化和溴化反应。
参考文献：G. Stork et al. J. Am. Chem. Soc., 1979, 101, 7074-7075.4. 阿剌伯糖苷（Araloside）：阿剌伯糖苷是从阿拉伯树脂中提取得到的一类重要的天然产物，具有抗炎和抗氧化作用。
高中化学选择性必修三 第3章 第5节 第1课时 有机合成的主要任务 讲义
一、有机合成 1．有机合成的概念有机合成指利用相对简单、易得的原料，通过有机化学反应来构建碳骨架和引入官能团，由此合成出具有特定结构和性质的目标分子的过程方法。
2．有机合成的任务和过程3．有机合成的原则(1)起始原料要廉价、易得、低毒、低污染。
(2)尽量选择步骤最少的合成路线，使得反应过程中副反应少、产率高。
(3)符合“绿色化学”的要求，操作简单、条件温和、能耗低、易实现、原料利用率高、污染少，尽量实现零排放。
(4)按照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。
二、有机合成中的碳骨架的构建和官能团的引入 1．构建碳骨架 (1)增长碳链①卤代烃与NaCN 的反应CH 3CH 2Cl ＋NaCN―→CH 3CH 2CN(丙腈)＋NaCl ； CH 3CH 2CN ―――→H 2O 、H＋CH 3CH 2COOH 。
①醛、酮与氢氰酸的加成反应CH 3CHO ＋HCN―→；―――→H 2O 、H ＋。
①卤代烃与炔钠的反应2CH 3C≡CH ＋2Na――→液氨2CH 3C≡CNa ＋H 2；CH 3C≡CNa ＋CH 3CH 2Cl―→CH 3C≡CCH 2CH 3＋NaCl 。
①羟醛缩合反应CH 3CHO ＋――→OH －。
(2)缩短碳链 ①脱羧反应R—COONa ＋NaOH――→CaO①R—H ＋Na 2CO 3。
①氧化反应―――――――→KMnO 4H ＋，aq；R—CH==CH 2―――――――→KMnO 4H ＋，aqRCOOH ＋CO 2↑。
①水解反应：主要包括酯的水解、蛋白质的水解和多糖的水解。
①烃的裂化或裂解反应C 16H 34――→高温C 8H 18＋C 8H 16；C 8H 18――→高温C 4H 10＋C 4H 8。
(3)成环①二烯烃成环反应(第尔斯－阿尔德反应)①形成环酯＋浓硫酸①＋2H 2O 。
①形成环醚①环酯水解开环①环烯烃氧化开环2．常见官能团引入或转化的方法 (1)碳碳双键 ①醇的消去反应CH 3CH 2OH―――→浓H 2SO 4170 ①CH 2==CH 2↑＋H 2O 。
天然产物化学课件全套pdf
天然产物化学课件全套PDF天然产物化学是一门研究自然界中有机化合物的来源、结构、性质、提取、分离、鉴定和应用的科学。
本课件全套PDF旨在为读者提供全面、系统的天然产物化学知识，使读者能够深入理解天然产物化学的基本原理和实际应用。
第一部分：引言天然产物化学是化学的一个重要分支，涉及天然有机化合物的提取、分离、鉴定和应用。
自然界中存在着丰富的有机化合物，其中许多具有独特的生物活性和药理作用。
因此，天然产物化学在药物研发、食品添加剂、化妆品等领域具有重要的应用价值。
第二部分：天然产物的来源和分类1. 来源天然产物主要来源于植物、动物和微生物。
植物是自然界中最丰富的天然产物来源，其中包括了草本植物、灌木、树木等。
动物来源的天然产物包括海洋生物、昆虫、哺乳动物等。
微生物包括真菌、细菌等。
2. 分类天然产物可以根据其化学结构和生物活性进行分类。
化学结构分类包括糖类、脂类、蛋白质、核酸、生物碱、酚类等。
生物活性分类包括抗生素、抗肿瘤、抗炎、抗氧化等。
第三部分：天然产物的提取和分离1. 提取提取是天然产物化学研究的基础步骤，目的是从天然原料中提取出目标化合物。
常用的提取方法包括溶剂提取、超声波提取、微波提取等。
2. 分离分离是将提取液中的目标化合物与其他杂质分离开来的过程。
常用的分离方法包括柱层析、薄层色谱、高效液相色谱等。
第四部分：天然产物的鉴定鉴定是对分离得到的化合物进行结构分析和生物活性测试的过程。
常用的鉴定方法包括质谱、核磁共振、红外光谱、紫外光谱等。
第五部分：天然产物的应用天然产物在药物研发、食品添加剂、化妆品等领域具有重要的应用价值。
例如，许多抗生素、抗肿瘤药物、抗炎药物都是从天然产物中提取得到的。
此外，天然产物还可以用于食品添加剂、化妆品等方面。
第六部分：展望随着科学技术的不断发展，天然产物化学的研究将更加深入和广泛。
未来，天然产物化学的研究将更加注重于化合物的生物活性、作用机制和应用前景。
同时，新技术、新方法的应用也将为天然产物化学研究带来更多的机遇和挑战。
药用天然产物全合成 - 合成路线精选
药用天然产物全合成 - 合成路线精选在当今社会，人们对健康的重视程度日益提高，对药用天然产物的需求也越来越大。
药用天然产物是指从天然植物、动物或微生物中提取的具有药用价值的化合物，其来源自然、含量丰富、效果明显。
然而，由于天然产物的含量一般较低，提取困难，以及在纯度、稳定性和效力方面存在局限性，因此人们对药用天然产物全合成的研究日益增多。
在全合成药用天然产物的研究领域，合成路线的设计和精选显得尤为重要。
合成路线的设计涉及到从简化的原料开始，经过多步反应，最终得到目标化合物的过程。
优秀的合成路线应当具有高效性、高收率、低成本、稳定可控、环境友好等特点。
在选择合成路线时，应当优先考虑以下几个方面：1. 定位于目标化合物的结构特点，以及结构改造的难易程度。
2. 合成途径的可行性和可操作性。
3. 合成途径所需试剂和条件的可获取性和可操作性，是否会引入有毒、难处理的中间体或副产物。
4. 合成途径的收率、原子效率以及废弃物处理。
接下来，我将通过从简化的原料开始，逐步进行深入研究，为您介绍某种主题的合成路线。
第一步：从某种简化的原料出发，进行反应A，得到中间体X。
中间体X具有一定反应活性，容易进行进一步的转化和改造。
第二步：对中间体X进行反应B，得到中间体Y。
在该步骤中，需特别注意反应条件的控制，以避免副反应的发生，并保证高收率。
第三步：对中间体Y进行反应C，得到目标化合物Z。
在该步骤中，可以选择不同的合成途径，以达到最佳的合成效果。
经过以上步骤的设计和优化，得到了一个高效、高收率、低成本的合成路线，从而成功地合成了目标化合物Z。
这种合成路线的设计和精选，将为药用天然产物全合成提供重要的范例和启发。
个人观点和理解：在进行药用天然产物全合成研究时，合成路线的设计和精选非常重要。
合成路线的选择应当以简化的原料为出发点，以高效、高收率、低成本为目标，经过多次反应得到目标化合物。
还应当考虑到合成途径的可行性、可操作性、废弃物处理等方面。
天然产物全合成
天然产物全合成学院:化学化工学院系别：化学系姓名：***学号：**************简介：天然产物全合成是有机化学中最为活跃、最具原动力的研究方向之一。
这方面的研究极大地推动了有机新反应、新方法、新试剂、新理论和新概念的发现和发展。
天然产物全合成也是发现、发展新医药等功能物质的重要途径，在医药健康、生命、材料以及能源等科学领域具有广阔的应用前景。
天然产物全合成是以天然产物(源自植物、动物或微生物的有机化合物)为目标分子，通过设计研究合成策略、路线和方法，从简单原料出发实现其化学合成。
研究内容主要包括：(1)高效、简捷和高选择性合成策略；(2)不对称(特别是催化不对称)合成策略；(3)选择廉价、易得的天然产物为原料，研究简捷、高效的半合成策略；(4)目标分子生物活性、结构多样化导向的合成策略；(5)针对目标分子关键结构(或骨架)的合成方法学研究，实现其形式合成；(6)生物催化和仿生合成。
关键词：天然产物、全合成、前言：天然产物全合成是一项难度大、耗资多、周期长、见效慢的工作，需要科学家集全面而深厚的有机化学知识、坚忍不拔的耐力和良好的综合素质于一身。
只要投入足够的财力和资源，建立客观合理的评价体系，就会有越来越多的学者投身到这项事业，中国的天然产物全合成研究就有可能走在世界的前列，并推动有机化学学科及相关产业的快速发展。
天然产物全合成是有机化学中最为活跃、最具原动力的研究方向之一。
这方面的研究极大地推动了有机新反应、新方法、新试剂、新理论和新概念的发现和发展，并在很大程度上体现了有机化学学科的发展水平和实力。
因此，一方面，天然产物全合成在有机化学的发展中仍将发挥无可替代的作用，具有更加辉煌的发展前景；另一方面，天然产物全合成也是发现和发展新医药等功能物质的重要途径，其所建立的方法同样也适用于其他有机物的制备，例如有机光电磁材料、高分子单体、组装体基元、有机探针分子、染料敏化剂。
因此，天然产物的化学合成研究在医药健康、生命、材料、能源等科学领域具有广阔的应用前景。
天然产物全合成(共10张精选PPT)
有机合成化学与路线设计
第六章 天然产物全合成实例
7
紫杉醇(Taxol)于1992年被美国FDA批准作为抗晚期癌症治
疗的新药，它是治疗乳腺癌和卵巢癌的特效药。
紫杉醇
(Taxol )
有机合成化学与路线设计
第六章 天然产物全合成实例
9
西加毒素(Ciguatoxin)是一种神经毒素，由剧毒纲比甲藻产生 , 通过食物链传递而蓄积于各种珊瑚鱼体内。人类误食了含有西加毒素 的珊瑚鱼即引起中毒。中毒后会出现头晕、恶心、呕吐、腹痛、腹泻 等症状，严重者可导致脱水休克 。
KC.Nicolaou教授等人 历经12年完成了它的合成
有机合成化学与路线设计
第六章 天然产物全合成实例
5
马钱子碱(Strychnine )是从马钱子科植物番木鳖的种子中提 取的一种生物碱，可引起中枢神经系统的兴奋。主要用于风湿顽 痹，麻木瘫痪，跌扑损伤，痈疽肿痛；小儿麻痹后遗症，类风湿 性关节痛 。
中毒后麻会出萨现诸头晕塞、州恶心C、ap呕e吐C、o腹d痛湾、腹一泻等次症赤状，潮严重使者1可4导条致脱鲸水鱼休死克 亡。 ，许多人得病 。
小儿麻痹后遗症，类风湿性关节痛 。
例如，1987年麻萨诸塞州Cape Cod湾一次赤潮使14条鲸鱼死亡，许多人得病 。
赤潮是由于海洋局部富营养化后藻类大量繁殖形成的生态破坏现象，可使赤潮区域海水呈红色、棕色或绿色。
马钱子碱 (Strychnine )
(Strychnine )取的一种生物碱，可引起中枢神经系统的兴奋。
赤潮神经毒素Brevetoxin B 是一些藻类产生的,它和其他一些毒素被认为是大量鱼死亡的原 因，人食用这类鱼后也会中毒。
有机合成化学与路线设计
紫杉醇(Taxol)于1992年被美国FDA批准作为抗晚期癌症治疗的新药，它是治疗乳腺癌和卵巢癌的特效药。
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得紫杉醇1kg。
(3). 解决自然界没有的衍生物；
天然产物为先导，经结构修饰和改造，进而开发活性更强、 毒性更低、理化性质更优越、成本更低廉的天然产物的衍生 物或合成代用品。红霉素→罗红霉素、阿奇霉素、克拉红霉 素，可的松→醋酸氢化可的松、地塞米松、倍他米松、氟轻
1975年，Corey E.J.等人首次以3,4-呋喃二甲酸为起 始原料，合成了具有光学活性的天然喜树碱。喜树碱是我 国特有植物喜树中发现的具有抗癌活性的成分。1966年 Wall首先报道从喜树杆中分离得到喜树碱，继Corey E. J. 等人之后，1978年我国科学家合成了消旋的喜树碱。
1978年，我国学者蔡俊超等的合成路线如下：
对喜树碱进行结构修饰合成其衍生物具有重要主义，目 前用于临床的喜树碱衍生物如拓扑泰康（topotecan），已 被美国FDA于1996年批准上市，由Smithk-line-Beecham （现为GSK）公司生产。 Topotecan已被广泛用于治疗卵巢
癌与小细胞肺癌。
c. ①Br2; ②NaOH, MeOH. d. NBS(aq)·H2SO4, 30℃.
e. ①CrO3/HOAc; ② Zn/HOAc。
f.①CH2N2; ②Ac2O; ③OsO4, NaClO3, H2O.
g. ①HIO4; ②CH2N2. h. PhH.
i. NaBH4/MeOH. j. ①POCl3; ②NaBH4.
素B12的人工合成。复杂结构天然产物全合成 。
Corey (1990年诺贝尔化学奖)：逆合成分析法和合成子 概念，为现代合成化学理论和方法的理性化认识和天然产 物化学合成的广泛、深入开展奠定了基础。
R. B. Woodward的贡献: (1). 将物理方法用到有机化学：UV，IR，x-Ray (2). 将反应机理的电子理论用于解决结构和合成。 (3). 全合成工作：
第3章 天然产物的全合成
一.天然产物全合成的意义 二.天然产物全合成发展过程 三.天然产物全合成实例
一．天然产物全合成的意义
全合成是确定复杂天然产物精确化学结构的直接和有力 的方法。全合成的意义：
(1). 由合成决定结构；
早期研究工作所需，对所推测结构验证。
(2). 突破天然材料的限制； 例如：可的松，需用2万只牛的肾上腺作原料才可分
H OCOMe
OMe
MeO
i
MeO
MeO
N HO N
j
H
H
MeO2C
OAc
OMe
N
H
N
H3
H
k
H
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OCOMe
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N
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l
N
N
HH
H
H
O O OMe
MeO
m
N
N
HH
H
O H
MeO2C
O OMe
MeO
OMe
OMe
a.PhH, 回流. b. Al(Oi-Pr)3,i-PrOH.
(A). 能判断一项任务是否能实现，有细致周到的计划。 (B). 将合成目的放在研究新反应之前。 (C). 先形成一个环状体系，以确定功能团的位置和立 体化学。
(D). 常选择一个由天然有机物降解而成的中间物作为 合成路线的中间体。
半个世纪以来，有机合 成在路线设计、方法和试 剂等各方面都取得了巨大 的进展。
在上述合成路线中，B、C、D环的形成都很简洁，合成 的中心工作是围绕E环而展开的，其中形成化合物I是该路 线的关键所在，这一步使得20-位碳原子活化，使后面的反 应能顺利地进行，从而形成20-位的季碳。这条路线的另一 个特点是所用的试剂都很简单，合成中的分离方法主要是 重结晶，几乎不用柱层析，共总产率高达18%。
马钱子碱：
N H
H
H
O
NH
H
O
1954年，28步，总产率0.00006% (Woodward)； 1994 年，15步，总产率10%(Rawal)。
天然产物的种类繁多，化学结构极其多样、复杂，其
合成研究是一项极富挑战性和探索性的工作，也是最能 体现化学家创造性和智慧、灵感的研究领域。
三.合成实例
1.Woodward的利血平（reserpine）合成路线：
a. K2CO3, DMF, 丙烯酸甲酯; b. HCl, HAc; c. (CH2OH)2; d. (EtO)2CO, NaH, PhCH3; e. C2H5I, NaH, DMF; f. HCl-HAc; g. Ac2O-HAc, [H]; h. NaNO2; i. CuCl2, DMF, [O].
松等。
(4). 期待发现新反应，新理论。
Woodward在维生素B12的人工合成过程中，发现和总结了 协同反应过程中的轨道对称守恒原则，这一规律的揭示对有 机化学理论的发展起了推动作用，对合成有机化学的理论和 方法具有深远的指导意义。
二. 全合成发展过程（四位化学家）：
Wohler：1827年尿素的人工合成。合成的历史开端。
Robinson (1947年诺贝尔化学奖)：有机结构电子理论的 发展和逐步完善。1917年脱品酮(tropanone)全合成。全合 成的开始。
Woodward (1965年诺贝尔化学奖)：1944年合成了奎宁 (quinine)，1954年全合成马钱子碱(strychnine)，两项工作 是重要里程碑，1973年又与Eschenmoser合作实现了维生
O
+ MeOOC
O
a
O H
MeOOC H
O H
b
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O
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H
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H OH
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O
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65 H
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d
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O
H
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f
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OCOMe
H
OMe
OH
O
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g
H
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OCOMe
H
OMe
MeOOC
H MeOOC
CHO
H
+ MeO
OCOMe OMe
NH2
h
N H
MeO
N N H MeOOC H MeOOC
k. ①KOH/MeOH; ②HCl; ③DCC/Py.
l. t-BuCO2H, 二甲苯.
m. ①NaOMe, MeOH, 回流; ②3,4,5(MeO)3C6H2COCl, 吡啶.
共十三步
2.喜树碱（Camptothecin）的合成
喜树碱（Camptothecin，CPT）是从我国特有栱桐科 植物喜树中分离得到的一种天然生物碱。CPT及其衍生物 由于具有独特的作用机制已经成为近20年来抗肿瘤药物研 究的热点之一。目前已有3个喜树碱类衍生物应用于临床， 并有多个衍生物处于临床研究阶段。