《有机合成原理》课件

有机合成原理探索分子构建的艺术与科学揭示现代有机合成的核心原理和应用有机合成的历史与发展早期里程碑1沃勒尿素合成经典合成时期2维氏反应发现现代突破3金属催化交叉偶联有机合成的基本概念分析化学合成化学分解已知结构构建目标分子结构决定功能分子设计与应用有机分子的分类与命名命名规则IUPAC体系官能团分类结构特征识别碳骨架类型链状、环状结构有机合成路线设计简介线性合成收敛式合成路线优化步步递进片段组装提高效率反应类型总览取代反应加成反应基团交换加入新基团重排反应消除反应骨架变化脱去小分子有机合成中的基本理论化学键本质反应能垒电子云重叠形成共价键决定反应速率的障碍过渡态理论反应路径中能量最高点立体化学基础构型构象手性分子分子空间排布单键旋转产生不可重叠镜像体R/S构型标记能量差异存在生物活性差异反应动力学与热力学热力学控制最稳定产物形成动力学控制反应速率决定产物平衡原理自由能变化驱动反应有机反应机理探究方法中间体捕获稳定并分离关键中间产物同位素标记追踪原子在反应中迁移路径计算化学模拟反应能量曲线亲核取代反应机理机理机理SN2SN1后进攻前离开先离开后进攻构型翻转碳正离子中间体一步完成消旋可能卤代烃的合成与应用醇卤化SOCl2或PBr3处理烯烃加成HX或X2加成自由基卤化光引发卤代烷烃反应消除反应机理E1碳正离子中间体，与溶剂极性相关E2协同过程，需反周位质子竞争关系温度、浓度、位阻影响烯烃的合成方法醇脱水卤代烃消除12酸催化β-消除强碱处理脱HX威廉姆逊反应维蒂希反应34季铵盐热分解磷叶立德与羰基加成烯烃的反应卤素加成加成环氧化HX形成卤代烷马氏规则指导过氧酸处理芳香化合物的合成与官能化43位阻影响定位基邻位取代难度大邻对位导向基π芳环本质π电子云稳定性羰基化合物反应性亲核加成反应详解格氏试剂加成有机镁试剂与羰基反应水合作用醛酮加水形成水合物醇加成形成半缩醛和缩醛缩合反应与重排反应醛醇缩合克莱森缩合α-碳亲核进攻酯与酯间反应平诺尔重排安息香缩合α,β-不饱和酮重排芳香族酮与酯缩合羧酸及其衍生物的合成原料类型反应条件产物伯醇强氧化剂羧酸醛温和氧化羧酸格氏试剂CO2处理羧酸酯水解羧酸腈酸/碱水解羧酸单官能团转化实例卤素醇醇醛酮羰基羧酸→→/→水解或银盐处理PCC或IBX氧化银镜反应或氧化多步合成与保护基策略保护基原理选择性反应控制羟基保护TMS、TBS、醚类氨基保护Boc、Cbz、Fmoc羧基保护酯化、叔丁酯常用保护基及其去除保护保护TBDMS Boc引入TBDMSCl/咪唑引入Boc2O/DMAP去除TBAF或稀酸去除TFA处理保护Fmoc引入FmocCl/碱去除哌啶/DMF有机金属试剂在合成中的作用格氏试剂有机锂试剂有机铜试剂亲核性碳负离子高活性碳亲核试剂温和亲核加成钯催化剂交叉偶联反应核心重要的过渡金属催化耦合反应铃木偶联硼酸与卤代物黑克偶联烯烃与卤代物宋小野偶联-末端炔与卤代物根岸偶联有机锌与卤代物卡宾、自由基及其反应卡宾生成自由基生成重氮化合物分解光引发均裂α-卤代醚分解过氧化物引发电子转移选择性问题区域、立体、化学选择性区域选择性立体选择性反应位点控制空间构型控制控制方法化学选择性温度、溶剂、催化剂官能团优先性不对称有机合成导论手性池策略利用天然手性源外消旋体拆分物理或动力学拆分不对称催化手性催化剂传递手性手性辅基可拆卸手性诱导基团典型的不对称催化反应Sharpless环氧化二乙基酒石酸与过氧叔丁醇野依氢化BINAP-Ru催化剂有机小分子催化脯氨酸衍生物生物有机合成简介酶催化特点仿生合成高区域选择性模拟生物过程高立体选择性级联反应温和条件一锅法合成现代有机合成策略（）I目标分子分析识别关键结构特征逆合成断键确定合成子连接方式合成等价物选择现实反应的实际试剂路线评估考虑步骤、产率、成本现代有机合成策略（）II键断分析碳-碳键形成策略官能团互变FGI策略规划合成路线图多路线对比选择复杂分子合成设计案例

（一）紫杉醇合成路线关键步骤多手性中心控制收敛策略应用环化反应构建骨架复杂分子合成设计案例

（二）总步骤数总收率%计算机辅助有机合成规划逆合成软件工具AI自动路线生成IBM RXN基于规则预测ChematicaAiZynthFinder流程化学与自动化合成x1099%反应速率转化率传热效率提升精确控制停留时间1g样品用量微流控通道减少消耗绿色有机合成理念原子经济性绿色溶剂减少废弃物生成水相反应或无溶剂可再生原料能源效率生物质来源起始物降低能耗光催化与电化学合成光催化类型电化学合成特点金属配合物光敏剂电子作为绿色试剂有机染料光敏剂精确氧化还原控制半导体光催化剂高选择性转化典型应用碳-碳偶联环加成反应官能团转化超分子化学与有机合成主客体识别应用领域-氢键、π-π堆积分子封装催化疏水作用力空间选择性控制自组装合成多元反应反应反应反应Ugi PasseriniBiginelli四组分一步合成三组分一步合成二酮、醛、尿素缩合固体支持有机合成载体种类1聚苯乙烯树脂连接方式2可断裂连接臂合成周期3偶联-洗脱-脱保护循环最终切割4酸性条件释放产物有机合成中的危害与安全个人防护实验室防护装备物质危害腐蚀、爆炸、致癌废物处理分类收集与无害化标准操作规程危险反应特殊处理有机合成实验仪器与代表性操作精馏装置萃取操作柱层析溶剂纯化与产物分离液-液分配纯化混合物组分分离旋转蒸发浓缩与溶剂回收合成产物的纯化与表征初步纯化重结晶或萃取色谱分离TLC筛选展开剂结构表征核磁共振确认结构质量确认质谱确定分子量有机合成文献检索与路线优化数据库资源路线优化SciFinder精确子结构搜索平行反应筛选条件Reaxys反应条件筛选设计正交实验DoE有机合成在药物开发中的应用先导化合物发现1大量筛选或理性设计结构优化修饰提高活性/靶向性工艺合成放大生产与成本控制有机合成在材料科学中的应用材料设计关注分子排列与微观结构光电功能与分子结构密切相关高分子合成注重单体纯度与聚合度控制有机合成面临的未来挑战反应效率提高原子经济性降低能源消耗选择性控制精确构建复杂立体中心远程官能团化绿色转型减少溶剂使用可再生资源利用复杂天然产物高效全合成策略生物合成与化学合成结合重要有机合成论文与书籍推荐经典教材《现代有机合成》沃伦顶级期刊JACS、Angew Chem综述文章Chemical Reviews在线资源名校公开课程视频课程总结与展望基础原理掌握合成工具箱反应机理理解官能团转化方法创新与应用合成策略思维探索未知领域逆合成分析能力。