第一章-有机合成概述(3课时)课件.ppt
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- 第一章 有机合成 概述 课时 课件
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1、有有 机机 合合 成成Organic SynthesisE-mail: Tel: 665827(手机)(手机)主讲:王小霞主讲:王小霞 第一章第一章 绪绪 论论有机合成的发展历史有机合成的定义有机合成的内容和作用常用有机合成术语有机合成路线设计的重要性如何做一个合格的有机合成人才一、有机合成发展历史有机化学的开端始于有机合成。有机化学的开端始于有机合成。有机合成有机合成官能团化官能团化立体化学立体化学价键理论价键理论反应机理反应机理有机波谱有机波谱金属有机化学金属有机化学有机化学有机化学 古老而年轻;古老而年轻;伴随整个有机化学的发展而发展;伴随整个有机化学的发展而发展;合成方法和理论化学的发
2、展导致合成方法和理论化学的发展导致 更高的合成目标;更高的合成目标;新的合成目标导致新反应、新方新的合成目标导致新反应、新方 法和新理论测出现;再提出更有法和新理论测出现;再提出更有 挑战性的合成目标;挑战性的合成目标; 如此周而复始,螺旋式上升。如此周而复始,螺旋式上升。一、有机合成发展历史 NH4Cl+AgOCN=AgCl+NH4OCN(氰酸铵)或2NH3H2O+Pb(OCN)2=Pb(OH)2+2NH4OCNNH4OCN=CO(NH2)2(尿素)第一个人工合成的有机物是尿素第一个人工合成的有机物是尿素茜素alizarin1869靛蓝 indigo1878Graebe and Lieber
3、mannBaeyer目前靛蓝几乎全是由人工合成得到的,而合成方法就是以福莱格的改进法为基础 。Perkin合成奎宁时意外发现:苯胺紫苯胺紫的结构一直到其发现的138年后(1994年)才被确定出来是两个酚嗪化合物的混合物。葡萄糖的合成代表着19世纪未有机合成的最高水平。EFischer由于在 sugar and purine方面的研究,成为继Vantt Hoff后第二位获得诺贝尔化学奖。E. FischerBaeyer的得意门生之一此后,有机合成进入R.B.Woodward时代。Robert Burns WoodwardThe Nobel Prize in Chemistry 1965他完成的全
4、合成有:1.奎宁 (1944年)2.利血平(1956年)3.胆甾醇(1951年)4.马钱子碱(1954年)5.羊毛甾醇(1954年)6.叶绿素(1960年)7.四环素(1963年)8.维生素B12(1973年)9.红霉素(1981年)1944年NHCH2=CHNCHOHHCH3O奎宁奎宁NONO马马钱钱子子碱碱CH3OCH3O1954年1960年1973年Vitamin B12历时15年,一百多人参加1981年18个手性中心,可能的光学异构体218(262144个异构体之一,49人参加)。艾里亞斯艾里亞斯詹姆斯詹姆斯科里科里,。Elias James Corey 完成了一百多种复杂天然产物的全
5、合成,例如:前列腺素,多醚,生物碱,B-内酰胺(重要的抗生素),大环内酯(另外一种重要抗生素),海葵毒素,卟啉、长叶松萜烯(longifolene)等。 有机合成化学的宗师级人物。在有机合成发展史上被公认为伍德沃德伍德沃德概念上的学术接班人。他的鼎盛时期被称为有机合成史上的“科里时代”,把有机合成请下神坛的人物。 他的最大贡献在于将“伍德沃德创立的合成艺术变为合成科学”,归纳并系统化了有机合成方法,提出逆合成分析理论,使得合成设计变成一门可以学习的科学,而不是带有个人色彩的绝学。Elias James Corey TBS保护基PCC/PDC氧化剂二亚胺还原剂二噻烷极性反转技术CBS不对称还原C
6、orey-Kim氧化科里也是一个富有创造性的学者,发明了许许多多的试剂和方法(据统计有50种以上的重要试剂和合成方法)。很多方法已经成为现代有机合成的惯用方法。Elias James Corey Corey开创并倡导了计算机辅助合成设计,与人合作将计算机图形处理技术引入有机化学信息系统管理。后来导致了Chemdraw、Scifinder等的出现。 Elias James Corey K. C. Nicolaou柯柯西西尼古劳尼古劳新的挑战新的挑战 一些更为复杂的大分子也被人工合成出来。 海葵毒素从分离到结构鉴定,历时11年; 从结构确定到完成其全合成,历时7年。OOOH2NOHOHOHOOHO
7、HMeHOOHOHOHOHOHHOOOHOHHOOHOOHOHOHOOHOHMeOHOHHOOHOHOHOOMeMeMeOHOHOHOHHOONHOHHOOHOHOHMeOHOOHNHHOOOH海葵毒素C C129129H H223223N N3 3O O5454, ,分子量分子量26802680,6464个手性中心个手性中心由Harvard大学的Kishi教授课题组完成,它的合成被誉为有机合成的珠穆朗玛峰。有结构兴趣的非天然产物的合成有结构兴趣的非天然产物的合成Synthesis of Anthropomorphic Molecules: The NanoPutiansStephanie H
8、. Chanteau and James M. Tour*Department of Chemistry and Center for Nanoscale Science and Technology, MS 222, Rice University, Houston, Texas 77005 J. Org. Chem., 2003, 68 (23), pp 87508766 例:通过对于糜蛋白酶中羟基与咪唑基等多功能基例:通过对于糜蛋白酶中羟基与咪唑基等多功能基团协同作用的研究,人们合成了相应的模拟酶,其团协同作用的研究,人们合成了相应的模拟酶,其活性比天然糜蛋白酶的活性高活性比天然糜蛋白酶
9、的活性高1010倍。倍。NNH22CHOHCH2CH2COOH生物模拟材料生物模拟材料 已经发现的有机导体中,绝大多数都是杂环化已经发现的有机导体中,绝大多数都是杂环化合物合物 第一个有机导体是四硫代富瓦烯第一个有机导体是四硫代富瓦烯 第一个有机超导材料是四硒化合物第一个有机超导材料是四硒化合物SSSSSeSeSeSePF62有机导体和超导材料有机导体和超导材料 通过某些杂环分子的扩环和缩环反应,将太通过某些杂环分子的扩环和缩环反应,将太阳能储存起来。阳能储存起来。 例:吡唑衍生物在光照下发生缩环反应,生例:吡唑衍生物在光照下发生缩环反应,生成环丙烷取代的重氮化合物,后者可储能成环丙烷取代的重
10、氮化合物,后者可储能832832J J/g/g储能材料储能材料 最早的杂环高聚物:聚酰亚胺最早的杂环高聚物:聚酰亚胺 多种杂环高分子材料具有优良的耐高温、多种杂环高分子材料具有优良的耐高温、耐酸碱、耐氟化物和电绝缘性能耐酸碱、耐氟化物和电绝缘性能 例:例:工程高分子材料工程高分子材料阴丹士林阴丹士林RSNRSNHNNHOOOOBr曙红曙红OCOONaOBrNaOBr合成染料合成染料无机化学无机化学分析化学分析化学物理化学物理化学生物化学生物化学药物化学药物化学高分子化学高分子化学材料化学材料化学生命科学生命科学有机合成向其他化学分支的渗透有机合成向其他化学分支的渗透 有机合成是一个得力的工具。
11、有机合成是一个得力的工具。 有机合成是有机反应及其组合的应用。即利用几步以至是有机反应及其组合的应用。即利用几步以至多步过程从易得原料出发完成某一指定的有理论意义或实多步过程从易得原料出发完成某一指定的有理论意义或实用价值的有机化合物。用价值的有机化合物。三、有机合成研究的内容及作用三、有机合成研究的内容及作用研究的内容研究的内容研究的内容研究的内容a a、 有机合成工业有机合成工业基本有机合成工业:基本有机合成工业:将廉价的天然资源及其初步加工的产品进一步加工成乙醇、乙酸、丙酮等。精细有机合成工业:精细有机合成工业:合成药物、农药、涂料、香料等。任务和作用任务和作用感冒药物感冒药物快克,康泰
12、克,白加黑,康必得,速效感冒胶囊,快克,康泰克,白加黑,康必得,速效感冒胶囊,泰诺泰诺主要成份为主要成份为对乙酰氨基酚对乙酰氨基酚OHNHOCH3对乙酰氨基酚对乙酰氨基酚对乙酰氨基酚能抑制前列腺素的合成而产生解热作用能抑制前列腺素的合成而产生解热作用原料药合成原料药合成白加黑白加黑成份成份: 每片含每片含 日用片日用片 夜用片夜用片对乙酰氨基酚对乙酰氨基酚 325mg 325mg 盐酸伪麻黄碱盐酸伪麻黄碱 30mg 30mg无水氢溴酸右美沙芬无水氢溴酸右美沙芬 15mg 15mg盐酸苯海拉明盐酸苯海拉明 - 25mg解热镇痛止咳药解热镇痛止咳药CH3HNOHCH3麻黄碱(麻黄碱(1R, 2S)
13、-用用 途途 中枢兴奋中枢兴奋, 毒性毒性, 抗休克抗休克 伪麻黄碱(伪麻黄碱(1R, 2R)- CH3HNOHCH3【用途用途】减轻感冒、过敏性减轻感冒、过敏性鼻炎、鼻炎及鼻窦炎引起的鼻炎、鼻炎及鼻窦炎引起的鼻充血症状。鼻充血症状。CH3HNOHCH3代表几种化合物?代表几种化合物?药物和生物活性物质的合成和开发药物和生物活性物质的合成和开发阿糖胞苷阿糖胞苷 NNNNNH2OOHHOOOHHONNNH2OOHON3HONNNH2OOOHHONNNH2OSOHONNNH2OOHONNNH2OF3COH三氟胸苷三氟胸苷 齐多夫定齐多夫定 阿糖腺苷阿糖腺苷 拉米夫定拉米夫定 司他夫定司他夫定 抗菌
14、素的一种,是从青霉菌培养液中提制的药抗菌素的一种,是从青霉菌培养液中提制的药物,是第一种能够治疗人类疾病的抗生素物,是第一种能够治疗人类疾病的抗生素 。SNNHCH3CH3OOHHCOOH手性药物手性药物青霉素青霉素第一代头孢第一代头孢 头孢噻吩钠头孢噻吩钠第四代头孢第四代头孢 头孢吡肟头孢吡肟 第二代头孢第二代头孢 头孢克洛头孢克洛 第三代口服头孢第三代口服头孢 头孢克肟头孢克肟 1)耐胃酸适用于口服的头孢菌素种类较多;)耐胃酸适用于口服的头孢菌素种类较多;2)头孢菌素类所致的过敏反应较青霉素类显著降低。)头孢菌素类所致的过敏反应较青霉素类显著降低。头孢类抗生素头孢类抗生素手性手性药物药物1
15、992年,美国年,美国FDA发布了手性药物指导原则。要求所有在美国上发布了手性药物指导原则。要求所有在美国上市的消旋体类新药,生产者均需提供报告,说明药物中所含的对市的消旋体类新药,生产者均需提供报告,说明药物中所含的对映体各自的药理作用、毒性和临床效果。欧共体国家及日本、加映体各自的药理作用、毒性和临床效果。欧共体国家及日本、加拿大等国随后也规定了类似的法规。拿大等国随后也规定了类似的法规。NOONHOOHNOONHOOH*R-R-型(不致畸)型(不致畸)被被“反应停反应停”夺去胳膊的孩子们夺去胳膊的孩子们当一个手性化合物进入当一个手性化合物进入生命体时,它的两个生命体时,它的两个对映异构体
16、通常会表对映异构体通常会表现出不同的生物活性。现出不同的生物活性。对于手性药物,一个对于手性药物,一个异构体可能是有效的,异构体可能是有效的,而另一个异构体可能而另一个异构体可能是无效甚至是有害的。是无效甚至是有害的。 S-S-型(致畸)型(致畸)青蒿素中国唯一一种其分子结构得到国际认可的中药中国唯一一种其分子结构得到国际认可的中药 青蒿素的功用及提取 青蒿素的结构鉴定及人工合成屠呦呦 研究员发现其药效并提取中国科学院上海有机化学研究所的周维善院士主持并参与了青蒿素结构测定和人工全合成。 东晋葛洪肘后备急方中的几句话吸引了她的目光:“青蒿一握,水一升渍,绞取汁服”,可治 “久疟 ”。周维善院士
17、青蒿素的结构鉴定及人工合成为结构改造工作打下了理论基础 还原为“氢化青蒿素”屠呦呦 研究员于2011年获得拉斯克奖-被誉为“诺贝尔奖风向标”的一个奖项。2005年10月禽流感恐慌席卷全球。达菲(奥司他韦)因其达菲(奥司他韦)因其对禽流感的疗效而成为明星药物对禽流感的疗效而成为明星药物 2009年的年的H1N1新流感亦曾经使用奥司他韦作治疗。新流感亦曾经使用奥司他韦作治疗。 Tamiflu or oseltamivir l 2013年年H7N9 型禽流感,型禽流感,可用达菲做早期治疗。可用达菲做早期治疗。达菲的合成生产达菲的主要原料生产达菲的主要原料莽草酸莽草酸,90%来自中国内地。来自中国内地
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