有機合成新方法

1、摘要：本文先簡單得介紹了有機化學的發(fā)展，然后花大篇幅介紹了有機合成方法的新方法及新進 展。關鍵詞：有機化學 新方法 有機合成淺談有機合成新技術 HYPERLINK /link7url.5v-uy0ZQY5MIx6WlCUPbBrcCMRYFBHW24brQzXYL2T3sna /link7url.5v-uy0ZQY5MIx6WlCUPbBrcCMRYFBHW24brQzXYL2T3snag5iZpfLourdWVmQ5bGJVJo9nkeDWJ2mE0GAq5BCrFd2 dGMZgquMJJfMBnhS現(xiàn)代有機合成的新概念和新方法 HYPERLINK /view/629c946daf1ffc

2、4ffe47acae.html /view/629c946daf1ffc4ffe47acae.html現(xiàn)代有機合成的新方法 HYPERLINK /view/263af7e4524de518964b7de2.html7reEew /view/263af7e4524de518964b7de2.html7reEew有機合成新技術（2011-1） ppt HYPERLINK /link7url.GYIFEUfZw5BmHQ6MThL7k9KnQRNrZXRoSZqAqMX_adW /link7url.GYIFEUfZw5BmHQ6MThL7k9KnQRNrZXRoSZqAqMX adW zdGOCbD

3、dvxsmofJTfPbSqRgeEqXVyJ1l6t1QJVtyV0M9HJy0us-UJv28o2dhxykW TOC o 1-5 h z 、八、e前言：3 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 1有機化學的發(fā)展3 HYPERLINK l bookmark7 o Current Document 2有機合成方法的一些新方法新進展3 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 2.1組合合成4 HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 2.2不對稱合成4 HYPERL

4、INK l bookmark16 o Current Document 2.3綠色合成5 HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 2.4金屬參與的有機合成反應5 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 2.5金參與的有機合成反應5 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 2.6微波技術在液相有機合成中的應用5 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 結語6 HYPERLINK l bookmark31 o Current

5、 Document 參考文獻7前言:隨著人類社會進入二十一世紀，科學技術高速發(fā)展，與此同時，化工合成行業(yè)已經(jīng)形成一個比較 完善，有一定系統(tǒng)的行業(yè)，特別是有機合成的發(fā)展很大程度上促進了人類社會的發(fā)展。隨著人們對 生活質(zhì)量要求的越來越高，有機合成行業(yè)一直在不斷根新，新的合成方法不斷出現(xiàn)。1有機化學的發(fā)展雖然紀年歷法僅是一個人為約定的相對時間標記，但人們還是對紀年中的十、百、千年不惜以 大量的筆墨去回顧和展望。8年前,我們經(jīng)歷了公元紀年的新世紀,正好又是千年的轉換，所以很熱鬧 了一陣。自然科學也正好經(jīng)歷了發(fā)展中最快速的100年,化學及其最豐富多彩的有機化學也同樣經(jīng) 歷了一個日新月異的世紀。因此我們不

6、難在報章雜志上看到眾多名家借此機會總結化學的輝煌百年, 并預言更輝煌的新世紀?，F(xiàn)在，進入新世紀已8年了,8年在歷史長河中只是一個極短暫的瞬間，即使 就近代自然科學的發(fā)展來講也不是一段很長的時間，但人們還是會問這8年中有些什么過去曾預料 到的或者不曾料到的發(fā)展動向和跡象。下面是自己從很小的角度觀察的有機化學的進展以及記錄下 來的一些看法。一段時期以來，有機化學界都注意到了生命科學、材料科學以及環(huán)境科學等是今后有機化學大 有發(fā)展的領域，而這些領域中對有機化學提出的要求又正是有機合成、有機分析和物理有機化學最 具挑戰(zhàn)性的課題。生命科學在這8年中的大事件是完成了人類基因組的測定，從而也開始了后基因組、

7、蛋白質(zhì)組 研究的新時期。有機化學家以有機分析,有機小分子的調(diào)控等研究工作正在積極介入到這一領域中。從材料科學來講,2000年聚乙炔有機導體工作獲得Nobel獎標志著有機新材料研究正受到特 別青睞，同時也激發(fā)起更多的有機化學家投入到這一領域。事實上,這幾年來在這方面確實涌現(xiàn)了很 多很好的工作，例如C60衍生物的合成及其在光、電子器件方面的應用探索。近年來已發(fā)展了不少 高產(chǎn)率合成C60有機衍生物的方法，嗎啉在空氣存在下可與C60反應定量生成五嗎啉基的C60單環(huán) 氧化合物，而芳（烯）基銅試劑也可以高產(chǎn)率地生成五芳（烯）基n 52C60金屬絡合物。諸如此類的 C60衍生物的出現(xiàn)開辟了材料學的新天地,也

8、由于C60制備方法的進步，有人預計34年內(nèi)C60的 生產(chǎn)將會達到數(shù)千噸的規(guī)模。由此也給有機化學家展示了一片大可用武之地。有機化學發(fā)展的另一個重要領域是環(huán)境科學,上世紀90年代，有機化學家已經(jīng)對環(huán)境科學給予 了相當?shù)年P注，但現(xiàn)在看來還應該更深更廣地去參與環(huán)境中的有機化學問題，尤其是當今生態(tài)環(huán)境已 成為人類社會可持續(xù)發(fā)展的關鍵問題，所以有機合成的未來已經(jīng)有了很明確的目標，那就是向更優(yōu) 化更環(huán)保的方向發(fā)展。2有機合成方法的一些新方法新進展可以說二十一世紀的有機合成水平已經(jīng)很高，有機合成體系已經(jīng)很完善了，但是社會的進步還在繼 續(xù)，一些新的合成方法仍然不斷出現(xiàn)，他們真在給世界的發(fā)展注入新鮮的血液，無論如

9、何，一種合 成方法要想長久存在下去，它必要達到發(fā)展的要求。2.1組合合成組合合成的概念是在組合化學的基礎上發(fā)展起來的，并開創(chuàng)了新領域。它可以在短時間內(nèi)將不同 結構的模塊以鍵合方式系統(tǒng)地、反復地進行連接，形成大批相關的化合物(亦稱化學庫)。通過對庫 進行快速性能篩選,找出具有最佳目標性能化合物的結構。與傳統(tǒng)化合物的單獨合成及結構性能測 定相比，簡化并縮短了發(fā)現(xiàn)具有目標選擇性能化合物的過程。組合合成反映了化學家在研究觀念上 出現(xiàn)的重大飛躍,它打破了逐一合成、逐一純化、逐一篩選的傳統(tǒng)研究模式，使大規(guī)模化學合成與藥 物快速篩選成為可能。組合合成大大提高了有機合成的目標選擇性和效率，對于有機合成中的催化

10、 合成有重要意義。事實證明組合合成是用于催化合成研究的一種有效手段。組合合成提供了一種迅速達到分子多樣性的捷徑。目前，這方面的發(fā)展速度很快，現(xiàn)已從肽庫發(fā)展 到了有機小分子庫,并已篩選出許多藥物的先導化合物。組合合成在催化反應體系的選擇、藥物化 學中先導化合物的篩選以及材料化學中都顯示了廣闊的前景。當前，組合合成的發(fā)展趨勢是要求高 效，以最少的化合物篩選取得最多的正確信息。固相和液相組合合成以及有效組合合成的介入，對先導化合物篩選和藥物篩選等方面起了積極推 動作用。另外，在組合合成中應用高分子微珠方法，可使每一個高分子珠球含有的450Mmol的分子 進行反應，反應后對其中的10 %進行純化、分析

11、與結構確定，其余的可用于各種靶點的篩選與化合物 庫的建設。組合化學在催化反應中的應用，尤其在不對稱催化反應中的應用已顯示很好的結 果,Mikami等已成功將組合化學用于不對稱催化反應的開發(fā)。另一方面就是應用組合化學合成一系 列化合物，提供多樣性的化合物庫，以展示有機合成方法學的能力及發(fā)展新型先導化合物。雖然絕大 部分組合合成是集中在非手性小分子上，但也有應用組合合成建立不對稱合成的手性化合物庫，用于 藥物篩選的報道。最近，美國的Curran教授等發(fā)展了氟相組合化學以及相應的氟相分離技術,進一步 推動了組合化學特別是液相組合化學的發(fā)展。2.2不對稱合成不對稱合成是研究對映體純和光學純化合物的高選

12、擇性合成,已成為現(xiàn)代有機合成中最受重視的 領域之一。不對稱合成尤其是過渡金屬催化的不對稱合成是合成手性藥物的有效手段。因為不對稱 合成必須有手性源才能完成，在化學計量的不對稱反應中必須有化學計量的手性源。而用于手性源 的化合物非常昂貴，故在生產(chǎn)中用化學計量的手性源化合物是不合算的。獲得單一手性分子的一個 重要途徑是外消旋體的拆分，但原子經(jīng)濟性較差，最大產(chǎn)率也只有50 %。而催化的不對稱合成利用催 化量的過渡金屬絡合物，用很少量的手性配體可合成大量的手性化合物，有很好的原子經(jīng)濟性。因此, 合成單一手性分子,催化的不對稱合成應該是首選的。經(jīng)過近十多年的飛速發(fā)展,催化的不對稱合成取得了很大進展。其中

13、，不對稱氫化反應研究得較深 入。據(jù)估計在已工業(yè)化的所有不對稱合成反應中有70 %的反應屬于不對稱氫化反應。目前,由于出 現(xiàn)了一系列新配體，不對稱氫化反應正向常溫、常壓和高選擇性、高反應速率、可重復使用和更具 環(huán)保意識的方向發(fā)展;同時，反應底物的范圍也在不斷擴大。一個進展就是已解決了 C = C雙鍵和C =0雙鍵的選擇性氫化問題。Noyori在乙二胺和氫氧化鉀共存下，用RuCl2 ( Ph3 P) 3為催化劑可以 在C = C鍵存在下選擇性地氫化C=O鍵,從而實現(xiàn)了高選擇性的氫化反應。對碳-雜原子連接的重 鍵的不對稱氫化反應的研究還處在初級階段，但對于難于氫化的C =N鍵的不對稱氫化已取得了成

14、功。Buchwald等用C =N鍵插入Ti - H鍵而形成Ti - N鍵的立體環(huán)境，從而實現(xiàn)了對C =N鍵的不對 稱氫化。另一方面,手性中毒(不對稱活化)概念的產(chǎn)生和發(fā)展,使催化不對稱合成中手性配體昂貴的 問題有了解決方法。利用配位化合物的手性識別原理，使廉價的對映純的非活性配體和外消旋的活 性配體相互作用，拆分了外消旋的活性配體,從而起到不對稱催化的作用。這是不對稱催化發(fā)展的一 個方向。下面是手性中毒的原理示意：(R, S) - L - M + L*(R) - L - Ml* + ( S) - L - M手性中毒 活性催化劑除此之外,還發(fā)展了不對稱放大，去對稱化反應等新概念、新方法和新技術，

15、大大促進了不對稱合成反 應的發(fā)展。不對稱合成的發(fā)展，不僅在醫(yī)藥上得到應用,并且推動了有機合成、配位化學、分析分離 技術和高分子材料等領域的發(fā)展。2.3綠色合成1995年3月16日，美國宣布“總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)計劃”，提出了 “綠色化學”的概念。十幾年來，綠 色化學的概念、目標、基本原理和研究領域等已經(jīng)逐步明確，初步形成了一個多學科交叉的新的研 究領域。綠色合成是綠色化學的一個方面，其以綠色化學的基本理論和目標為指導，以“環(huán)境友好” 為基礎和出發(fā)點。綠色合成采用綠色環(huán)保型的合成路線和工藝,避免使用對環(huán)境有害的溶劑、原料 和催化劑，消除或盡可能地減少有毒產(chǎn)物的生成，實現(xiàn)整個合成過程對環(huán)境的友好性。當

16、前，實現(xiàn)有機 合成的綠色化，一般從以下方面進行考慮:開發(fā)、選用對環(huán)境無污染的原料、溶劑、催化劑采用電化 學合成技術;盡量利用高效的催化合成,提高選擇性和原子經(jīng)濟性,減少副產(chǎn)物的生成;設計新型合成 方法和新的合成路線，簡化合成步驟;開發(fā)環(huán)保型的綠色產(chǎn)品;發(fā)展應用無危險性的化學藥品等2.4金屬參與的有機合成反應大致上從上世紀80年代以來，金屬參與的有機合成反應就一直是有機合成新反應發(fā)現(xiàn)的一個主要 源泉。過渡金屬，尤其鈀催化的碳2碳鍵形成新反應是這方面突出的例子。鈀催化的反應也在天然 產(chǎn)物復雜分子的合成中得到了廣泛的應用,更進一步說明了金屬參與的有機反應的作用和影響。最 近新的、受到更多關注的反應方

17、法也許是烯烴復分解反應和金參與的有機合成反應。2.5金參與的有機合成反應金（黃金）和其化合物用于有機合成反應是近年的事，對此曾略有介紹。2005年Hashmi對2004年 前后的報道也作了簡單的回顧，而麻生明等則在2006年對金催化烯炔底物的環(huán)化作了專門介紹。但 這兩年又有不少很有意義的工作，顯示出它們在一些反應中有著很高的效率和獨特的選擇性。C orma 等最近報道負載于TiO2上的納米金能選擇氫化還原硝基,而不影響分子內(nèi)其它部位的雙鍵、羰基、 氤基等，優(yōu)于相應的鈀、鉑類催化劑2.6微波技術在液相有機合成中的應用利用微波技術進行的液相反應也稱為“濕”反應中，選擇合適的溶劑作為反應介質(zhì)是反應成

18、功與 否的關鍵因素之一。在微波作用下，溶劑的過熱現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)，選擇適當高沸點的溶劑，可以防止 溶劑的大量揮發(fā)，這對于敞口反應器進行的反應尤為重要。甲酞胺、低碳醇類、水等都是常用的溶 劑。有的反應物本身就是一種良好的溶劑。在微波輻射和相轉移催化劑聯(lián)合作用下合成了種,1，3- 雙苯硫基-2-丙醇，產(chǎn)率為80%-90%。實驗發(fā)現(xiàn),peg-400是最有效的相轉移催化劑，為良好的反應溶 劑，反應時間為8分鐘。其反應機理是PEG首先與NaOH形成離子對，由水相轉人有機相，然后，與 苯硫負離子以形成和離子，后者與環(huán)氧氯丙烷發(fā)生取代、開環(huán)反應得到，1，3 一雙苯硫基一 2 一丙 醇和PEGNaNU-,在堿中形

19、成PEGNANU使催化反應繼續(xù)進行。微波輻射的主要作用是加快反 應速度，縮短反應時間，提高產(chǎn)品收率。結語現(xiàn)代有機合成正朝著高選擇性、原子經(jīng)濟化和環(huán)境保護型三大趨勢發(fā)展。重點在于開發(fā)綠色合成 路線及新的合成工藝，尋找高選擇性、高效的催化劑,簡化反應步驟，開發(fā)和應用環(huán)境友好介質(zhì)，包括 水、超臨界流體、離子液體、氟碳相等,以代替?zhèn)鹘y(tǒng)反應介質(zhì)，減少污染。合成方法學研究成為有機 合成的研究熱點,成為從化學原理入手發(fā)展新概念、新反應、新方法的突破口,重點是對立體可控制 的自由基反應的研究及組合化學在有機合成方法學發(fā)展中的應用。合成具有獨特功能的分子，包括 具有特殊性能的材料、生理活性分子和天然產(chǎn)物,尤其對

20、海洋生物源中新生物活性物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)與合 成成為有機合成在新世紀的重要發(fā)展方向。目前，不對稱合成的研究雖然取得了很大的進展,今后仍 舊是有機合成研究的熱點問題之一，尤其對催化的不對稱合成反應的研究，研制和發(fā)現(xiàn)新配體及手性 催化劑是研究催化不對稱合成的重要方面。另外，分子器件、分子識別、分子組裝等概念的提出和 化學生物學、合成生物學、化學材料學的出現(xiàn)和發(fā)展將更進一步推進有機合成的發(fā)展,使其融入國 際科技飛速發(fā)展的潮流。發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展是當今世界最優(yōu)先考慮的問題。用發(fā)展的眼光可以清楚地看到有機化學正在接 受可持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn)，正在與時俱進,迎接新的輝煌百年。參123456789101112131415考文獻戴立信，陳耀全.化學學報,2000 ,58:1陳長謙.有機化學,1999,19 :330Hall N. The New Chemis