精細(xì)有機(jī)合成 01 第一章 總論.ppt

1、CHANGZHOU INSTITUTE OF ENGNEERING TECHNOLOGY,第一章 總 論,CHANGZHOU INSTITUTE OF ENGNEERING TECHNOLOGY,一、有機(jī)合成,有機(jī)合成為人們提供了各種各樣的有機(jī)化學(xué)品，如醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料、表面活性劑、粘合劑等。, 任務(wù),實(shí)現(xiàn)有價(jià)值的已知化合物的高效生產(chǎn)；,創(chuàng)造親新的有價(jià)值的物質(zhì)與材料。,CHANGZHOU INSTITUTE OF ENGNEERING TECHNOLOGY,有機(jī)合成的目的,合成一些特殊的、新的 有機(jī)化合物，探索一些、 的合成路線或研究其他理 論問題，即實(shí)驗(yàn)室合成。為這 一目的所需要的物質(zhì)的量較

2、少， 但純度要求較高。,為了工業(yè)上大量生產(chǎn)，即工業(yè) 化合成。成本問題非常重要。,CHANGZHOU INSTITUTE OF ENGNEERING TECHNOLOGY,有機(jī)合成的發(fā)展,CHANGZHOU INSTITUTE OF ENGNEERING TECHNOLOGY,5,初創(chuàng)期（19世紀(jì)和20世紀(jì)前半葉）,這時(shí)有機(jī)合成的方法大多是偶然或碰巧發(fā)現(xiàn)的。 1828年法國化學(xué)家武勒用氰酸銨的水溶液加熱得到尿素，否定了生命力學(xué)說，肯定了有機(jī)物可以人工合成。 建立了有機(jī)結(jié)構(gòu)理論，包括碳的四價(jià)和成鍵、苯的結(jié)構(gòu)、碳價(jià)鍵的正四面體構(gòu)型三個(gè)中心內(nèi)容。 1856年，18歲的英國學(xué)生Perkin試圖用鉻酸氧化

3、從煤焦油中提取烯丙基對甲苯胺合成抗瘧疾 的藥物奎寧： 2 C10H13N + K2Cr2O7 C20H24N2O2 + H2O 但是沒有成功，卻意外得到了第一個(gè) 人工合成的染料苯胺紫。,CHANGZHOU INSTITUTE OF ENGNEERING TECHNOLOGY,6,初創(chuàng)期（19世紀(jì)和20世紀(jì)前半葉）,今天，我們有了關(guān)于化學(xué)結(jié)構(gòu)的知識(shí)，知道當(dāng)年P(guān)erkin的實(shí)驗(yàn)當(dāng)然不會(huì)成功。 Perkin雖然沒有制造出奎寧來，卻獲得了合成苯胺紫的發(fā)明專利。1857年，Perkin在哈羅建立了世界上第一家生產(chǎn)苯胺紫的合成染料工廠，并因此成為世界巨富。 在Perkin之后，化學(xué)家們紛紛進(jìn)行有意識(shí)地探索

4、和試驗(yàn)，偶氮、菁、靛族、雜環(huán)等等結(jié)構(gòu)的人工合成染料不斷問世。,烯丙基對甲苯胺 奎寧 苯胺紫,CHANGZHOU INSTITUTE OF ENGNEERING TECHNOLOGY,7,藝術(shù)期（20世紀(jì)4060年代）,到了20世紀(jì)上半葉，由于初步確立了化學(xué)結(jié)構(gòu)理論，逐漸建立了通過有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律來進(jìn)行有機(jī)合成的研究。因此合成出了血紅素、顛茄酮（16步法）、馬萘雌酮等。前兩個(gè)化合物的合成者是Nobel化學(xué)獎(jiǎng)的獲得者。 在19451960年，出現(xiàn)了許多復(fù)雜分子的高度精巧的合成方法。如人工合成了維生素B12。 我國化學(xué)家在這個(gè)時(shí)期也對有機(jī)合成做出了貢獻(xiàn)，如黃鳴龍反應(yīng)和牛胰島素的全合成等。 這個(gè)時(shí)期

5、，有機(jī)合成化學(xué)家?guī)缀蹩梢噪S心所欲地合成任何分子。,CHANGZHOU INSTITUTE OF ENGNEERING TECHNOLOGY,8,藝術(shù)期（20世紀(jì)4060年代）,顛茄酮,血紅素,牛胰島素的一級結(jié)構(gòu),CHANGZHOU INSTITUTE OF ENGNEERING TECHNOLOGY,9,科學(xué)和藝術(shù)融合期（20世紀(jì)6090年代）,在完成了大量天然產(chǎn)物分子的全合成后，美國哈佛大學(xué)的E.J.Corey提出了反合成分析概念，即逆向合成法。以后，化學(xué)工作者們利用此方法合成了?？舅?、紫杉醇等藥物，我國化學(xué)工作者合成出了青蒿素等。青蒿素是一種從我國傳統(tǒng)中草藥青蒿中分離得到的一種具有治療瘧

6、疾藥效的化合物，是由我國合成化學(xué)和藥物化學(xué)家自主開發(fā)出的具有高效、快速、低毒和抗耐藥性的抗瘧疾新藥，它對瘧原蟲紅細(xì)胞內(nèi)型無性體具有高效、快速的殺滅作用，目前在國內(nèi)外廣泛地用于瘧疾的治療。,CHANGZHOU INSTITUTE OF ENGNEERING TECHNOLOGY,CHANGZHOU INSTITUTE OF ENGNEERING TECHNOLOGY,科學(xué)和藝術(shù)融合期（20世紀(jì)6090年代）,青蒿素,紫杉醇,CHANGZHOU INSTITUTE OF ENGNEERING TECHNOLOGY,12,科學(xué)和藝術(shù)融合期（20世紀(jì)6090年代）,1972年 Corey (哈佛,科里

7、) 創(chuàng)造了逆合成分析法。他進(jìn) 行復(fù)雜反應(yīng)的創(chuàng)造性合成設(shè)計(jì)。,CHANGZHOU INSTITUTE OF ENGNEERING TECHNOLOGY,13,創(chuàng)造新功能分子時(shí)期(90年代至今）,近幾年來，有機(jī)合成地研究目標(biāo)從天然產(chǎn)物向非天然產(chǎn)物的方向發(fā)展。 生物合成法在有機(jī)合成中的應(yīng)用越來越受重視，另一方面新材料科學(xué)的發(fā)展也較快?，F(xiàn)在還可采用催化劑的合成和組裝出復(fù)雜功能的分子。有機(jī)合成從“認(rèn)識(shí)”更多轉(zhuǎn)向“改造”和“創(chuàng)新”。 2001年Nobel化學(xué)獎(jiǎng)的獲得者野依良治博士說：“有機(jī)合成有兩大任務(wù)，一是實(shí)現(xiàn)有價(jià)值的已知化合物的高效率生產(chǎn)；一是創(chuàng)造新的有價(jià)值的物質(zhì)和材料。有時(shí)需要多個(gè)學(xué)科，例如生物科學(xué)

8、和技術(shù)的合作才能達(dá)到?！?目前有機(jī)合成有兩種發(fā)展方向：一是組合化學(xué)的產(chǎn)生（將幾批合成試劑和中間體分子以不同方式排列組合而一次性獲得成千上萬個(gè)化合物的自動(dòng)化合成方法）；一是利用計(jì)算機(jī)輔助合成設(shè)計(jì)路線，實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)櫥計(jì)算機(jī)三位一體的新實(shí)驗(yàn)室將普及應(yīng)用。 但是，在發(fā)展過程中應(yīng)注意保護(hù)生態(tài)環(huán)境和保持可持續(xù)發(fā)展。因此，我們倡導(dǎo)“綠色有機(jī)合成”，最大程度地降低對環(huán)境的消極影響。,CHANGZHOU INSTITUTE OF ENGNEERING TECHNOLOGY,基本有機(jī)合成 利用化學(xué)的方法將價(jià)廉易得的天然資源(如煤、石油、農(nóng)產(chǎn)品等）及其初步加工產(chǎn)品為原料，經(jīng)過加工成最基本的有機(jī)原料，然后再合成合成為重

9、要的有機(jī)原料。,有機(jī)合成的分類,近年來，隨著精細(xì)化工在化學(xué)工業(yè)中的比重不斷加大，精細(xì)有機(jī)合成技術(shù)也顯得越來越重要。,精細(xì)有機(jī)合成 以通用化學(xué)品用為起始原料，用復(fù)雜的生產(chǎn)工序進(jìn)行深度加工來合成藥物、農(nóng)藥、香料等精細(xì)化學(xué)品。,CHANGZHOU INSTITUTE OF ENGNEERING TECHNOLOGY,精細(xì)有機(jī)合成工作,許多精細(xì)有機(jī)合成工作首先在實(shí)驗(yàn)室里由研究人員做的，有的實(shí)驗(yàn)是在國家級研究所的實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行的，相當(dāng)多的實(shí)驗(yàn)是在許許多多工廠的實(shí)驗(yàn)室里做的。企業(yè)的研究人員在工廠實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)造出新塑料、新染料、新涂料和新殺蟲劑等精細(xì)化學(xué)品，可見在實(shí)驗(yàn)室里的操作是完成精細(xì)合成的第一步工作。,CHA

10、NGZHOU INSTITUTE OF ENGNEERING TECHNOLOGY,二 、衡量有機(jī)合成反應(yīng)的量度指標(biāo),單程轉(zhuǎn)化率（xA）,指反應(yīng)物轉(zhuǎn)化掉的反應(yīng)物A的量占投入的該反應(yīng)物的量的百分比。,xA=,轉(zhuǎn)化掉的反應(yīng)A的量,投入反應(yīng)器的反應(yīng)物A的量,100%,一個(gè)化學(xué)反應(yīng)以不同的反應(yīng)物為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算所得的轉(zhuǎn)化率是不同的，所以轉(zhuǎn)化率的計(jì)算必須指明是何種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。,CHANGZHOU INSTITUTE OF ENGNEERING TECHNOLOGY,理論收率（YP）,是指生成的目的產(chǎn)物的物質(zhì)的量占輸入反應(yīng)物的物質(zhì)的量的百分率。,YP=,生成的目的產(chǎn)物的物質(zhì)的量,投入反應(yīng)器的反應(yīng)物質(zhì)的量,100%,收率是化學(xué)反應(yīng)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。,CHANGZHOU INSTITUTE OF ENGNEERING TECHNOLOGY,選擇性（S）,指某一反應(yīng)物轉(zhuǎn)化成目的產(chǎn)物其理論消耗的物質(zhì)的量占該反應(yīng)物在反應(yīng)中實(shí)際消耗的總物質(zhì)的量的百分率。,S=,轉(zhuǎn)化為目的產(chǎn)物其理論消耗的物質(zhì)的量,該反應(yīng)物在反應(yīng)中實(shí)際消耗的總物質(zhì)的量,100%,選擇性是衡量反應(yīng)質(zhì)量的指標(biāo)。,CHANGZHOU INSTITUTE OF ENGNEERING TECHNOLOGY,轉(zhuǎn)化率、選擇性和理論收率間的關(guān)系,理論收率(Y)=轉(zhuǎn)化率（x）選擇性（S）,CHANGZHOU INSTITUTE OF E