1990年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)

1、1990年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)伊利亞斯·詹姆士·科里1990年10月17日，瑞典皇家科學(xué)院授予美國(guó)哈佛大學(xué)的有機(jī)化學(xué)家伊利亞斯·詹姆士·科里（Elias James Corey）以1990年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，表彰他在有機(jī)合成的理論和方法學(xué)方面的貢獻(xiàn)?？评飶?0年代后期開始進(jìn)行有機(jī)合成的研究工作，30多年來(lái)他和他的同事們合成了幾百個(gè)重要的天然產(chǎn)物。這些化合物的結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，而且越往后，他合成的目標(biāo)化合物越復(fù)雜，合成的難度也越大。按照科里和他的學(xué)生成學(xué)敏在1989年出版的一本名為化學(xué)合成的邏輯的書分類，他的合成工作主要涉及（1）大環(huán)結(jié)構(gòu)：主要是一些大環(huán)內(nèi)酯和大環(huán)內(nèi)酰

2、胺類的抗菌化合物；（2）雜環(huán)結(jié)構(gòu)：主要是一些生物堿和維生素等；（3）倍半萜類化合物：由3個(gè)異戊二烯結(jié)構(gòu)單位組成分子碳架的各種天然的烴類和其衍生物；（4）多環(huán)異戊二烯類化合物：含有更多異戊二烯結(jié)構(gòu)單位的天然多環(huán)化合物；（5）前列腺素類化合物：一類激素；（6）白三烯類化合物：一類具有很強(qiáng)生物活性的多烯和其衍生物。下面列出科里首先合成的有代表性的幾個(gè)化合物：從這幾個(gè)例子就足以看出，即使他最早期的合成工作（如長(zhǎng)葉烯的合成）也已經(jīng)能夠顯示出他的巨大天才。但是，科里最大的功績(jī)并不在于他的那些艱巨的合成工作，而是在1967年他提出具有嚴(yán)格邏輯性的“逆合成分析原理”，以及有關(guān)在合成過程中，各種功能團(tuán)的轉(zhuǎn)變、加

3、入和消去的一系列系統(tǒng)地修飾分子的原則和方法。逆合成分析原理，簡(jiǎn)單地說，就是確定如何將要合成的目標(biāo)分子按可再結(jié)合的原則在合適的鍵上進(jìn)行分割，使其成為合理的、較簡(jiǎn)單的和較易得的較小起始反應(yīng)物分子；然后，再反過來(lái)將找到的這些小分子或等價(jià)物按一定的順序和立體方式，逐個(gè)地通過合成反應(yīng)再結(jié)合起來(lái)，并經(jīng)過必要的修飾，而得到所要合成的目標(biāo)化合物。所以逆合成分析是決定整個(gè)合成路線的關(guān)鍵，關(guān)系到整個(gè)合成的策略、成敗和評(píng)價(jià)。例如，科里選用的長(zhǎng)葉烯逆合成是：在a鍵處分割長(zhǎng)葉烯是可取的逆合成分析方式之一。因?yàn)檫@樣可以找出比較簡(jiǎn)單的、容易制得的魏蘭德-米歇爾酮（Wieland-Miescher ketone）作為起始反應(yīng)

4、物。從這個(gè)酮經(jīng)過增加2個(gè)碳原子和擴(kuò)環(huán)反應(yīng)，即可得到所需的“順式的二環(huán)中間物”，故科里的長(zhǎng)葉烯全合成即以魏蘭德-米歇爾酮為起始原料，并獲得成功。下面是科里合成長(zhǎng)葉烯的圖示，其各步驟說明列于圖下。（m）脫縮硫酮的沃爾夫-啟須納（Wolff-Kishner）反應(yīng)；（o ）（1）MeLi對(duì)酮加成成為醇的反應(yīng)；（n）醇氧化成酮的反應(yīng)；（2）醇脫水成烯的反應(yīng)。這一合成的中心思想是910之間的反式和順式稠合方式能夠可逆地發(fā)生變化，和10a的分子內(nèi)共軛加成反應(yīng)而得到11，構(gòu)成長(zhǎng)葉烯分子的基本碳架。所以從2為起始物的合成中，應(yīng)按所示的反應(yīng)（a）（g）使A環(huán)擴(kuò)大一個(gè)碳原子，并增加一個(gè)取代的甲基，以得到9和10。由

5、10a得到11之后，再經(jīng)過（j）（o）的步驟即可得到全合成的（±）-長(zhǎng)葉烯（1）。其實(shí)，在1967年之前，許多其他有機(jī)合成化學(xué)家的成功之作也都必定符合科里的“逆合成分析原理”，但別人都沒有能像科里那樣，將本來(lái)都是靠經(jīng)驗(yàn)和資料的積累為憑據(jù)的合成設(shè)計(jì)，嚴(yán)格地予以系統(tǒng)化，使之成為可以傳授學(xué)習(xí)的、符合邏輯的推理方法。事實(shí)是，學(xué)習(xí)了科里的這一原理之后，許多有機(jī)合成工作者由于能有意識(shí)地運(yùn)用這一科學(xué)方法，而有可能提出很好的合成設(shè)計(jì)方案。例如，后來(lái)在（1978-1984）年間瑞士學(xué)者W.歐波澤（Oppolzer）按如下的逆合成分析設(shè)計(jì)的合成步驟也成功地合成了長(zhǎng)葉烯。其合成步驟如下圖示，圖后列出各步驟

6、說明。（a）烯胺的酰基化反應(yīng)；（b）烯醇的o-酰化反應(yīng)；（c）構(gòu)象改變；（d）2+2光化學(xué)環(huán)加成反應(yīng)；（e）氫解脫芐基反應(yīng)；和隨后的逆羥酮加成反應(yīng)；與科里的合成法比較，歐波澤合成法的起始原料也不難得，總收率可達(dá)24-28，是一個(gè)效率很高的方法，而科里合成法的總收率只有1-2?？梢姡瑲W波澤法更為優(yōu)越，其原因是在單鍵旋轉(zhuǎn)的情況下，2個(gè)C=C雙鍵的2+2環(huán)加成反應(yīng)基本上只按所示的20a21一種可能的方式進(jìn)行，生成的兩個(gè)新的環(huán)一個(gè)為四元環(huán)、一個(gè)為五元環(huán)，而如果按另一種可能的方式進(jìn)行，則新生成的兩個(gè)環(huán)將都是四元環(huán)。由于這種選擇性的緣故，結(jié)果導(dǎo)致關(guān)鍵步驟2021的產(chǎn)率高達(dá)83-92?？评锓ǖ年P(guān)鍵步驟是10

7、11，要求10所含六元環(huán)呈船式構(gòu)象出現(xiàn)，如10a所示，這是很不利的，所以這一步反應(yīng)的產(chǎn)率只達(dá)到10-20。除了這兩個(gè)方法之外，還有一些其他的合成長(zhǎng)葉烯的方法。這些表明通過“逆合成分析”進(jìn)行合成設(shè)計(jì)，可以得到不只是一種合成法，而是多種或很多種方法。這是非常有意義的，因?yàn)槊總€(gè)合成工作者都可以根據(jù)自己的判斷進(jìn)行選擇，經(jīng)實(shí)驗(yàn)之后，對(duì)比得到的各個(gè)不同的結(jié)果，最能揭露內(nèi)在的化學(xué)實(shí)質(zhì)，而提高有關(guān)方面的化學(xué)水平。盡管歐波澤的這個(gè)合成法取得了更好的成果，但這個(gè)成功的合成卻不能不被認(rèn)為是受益于科里的“逆合成分析原理”，因?yàn)檫@個(gè)合成是在科里提出他的這個(gè)原理之后11-17年完成的。這時(shí)已經(jīng)不能不說，這個(gè)原理已為所有的有機(jī)合成化學(xué)家（包括歐波澤）所接受。類似的例子還可以舉出許多，所以說科里的貢獻(xiàn)是偉大的，他促進(jìn)了有機(jī)合成化學(xué)的快速發(fā)展。這是科里獲得崇高榮譽(yù)的一個(gè)最根本的原因。此外，科里還開創(chuàng)了運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)于有機(jī)合成的設(shè)計(jì)。1969年他和他的學(xué)生衛(wèi)普克（Wipke）編制了第一個(gè)計(jì)算機(jī)輔助有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)的程序OCSS（organic chemicalsynthesis simulation，有機(jī)化學(xué)合成模擬），這也是建立在他的逆合成分析原理上的，即將該原理編成程序輸入計(jì)算機(jī)。后來(lái)，世界各地的許多大學(xué)和科研單位都以這個(gè)OCSS程序?yàn)榛?/p>