開啟主選單

求真百科

有機合成化學

有機合成化學。原圖鏈接

有機合成化學是化學合成的一個特殊分支,涉及有機化合物的有意構造。[1] 有機分子通常比無機化合物複雜,它們的合成已發展成為有機化學最重要的分支之一。在有機合成化學的一般領域內有幾個主要的研究領域:全合成,半合成和方法學。

目錄

全合成領域

天然前體合成複雜有機分子

有機合成化學的重要研究全合成化學,是從簡單的市售(石油化學)或天然前體完全化學合成複雜的有機分子。可以通過線性或收斂方法完成總合成。在一個線性合成 -通常足夠簡單結構-幾個步驟接連執行的一個直至分子完整;每個步驟中生成的化合物稱為合成中間體。[2]最常見的是,合成中的每個步驟都是指為修飾起始化合物而進行的單獨反應。

關鍵中間體

對於更複雜的分子,會聚的合成該方法可能是優選的,該方法涉及單獨製備幾個「小片」(關鍵中間體),然後將其組合以形成所需的產品。]收斂的合成具有產生更高的產率的優點,相對於線性合成。

現代有機合成之父

羅伯特•伯恩斯•伍德沃德(Robert Burns Woodward)曾因數種全合成技術而獲得1965年諾貝爾化學獎(例如,他於1954年合成的士的寧[3]),被視為現代有機合成之父。一些近代實例包括文德的,[4]霍爾頓的,[5]NICOLAOU的,[6]和Danishefsky的所述的抗癌治療劑的全合成[7],紫杉醇(商品名,紫杉醇)。

方法學

方法學研究通常涉及三個主要階段:發現,優化以及範圍和局限性的研究。該發現需要對適當試劑的化學反應性有廣泛的了解和經驗。優化是一個過程,其中在多種溫度,溶劑,反應時間條件下,對反應中的一種或兩種起始化合物進行測試等,直到找到產品產量和純度的最佳條件為止。最後,研究人員試圖將該方法擴展到各種不同的起始材料,以找到範圍和侷限性。

適用範圍和侷限

總的合成有時用於展示新方法並在實際應用中證明其價值。這些應用涉及主要行業,特別是聚合物(和塑料)和製藥。一些綜合在研究或學術水平上是可行的,但不適用於工業水平的生產。這可能導致該過程的進一步修改。

立體選擇性合成

大多數複雜的天然產物是手性的,並且手性分子的生物活性隨對映異構體而變化。歷史上,總合成的目標是外消旋混合物,即兩種可能的對映異構體的混合物,之後可通過手性拆分分離外消旋混合物。

在二十世紀下半葉,化學家開始開發立體選擇性催化和動力學拆分的方法,據此,反應只能直接產生一種對映異構體,而不是外消旋混合物。早期的例子包括立體選擇性氫化(例如,如所報導的威廉諾爾斯和野依良治,和官能團修飾,如不對稱環氧化的百里夏普勒斯;這些特定的成就,這些工人被授予了2001年諾貝爾化學獎。這樣的反應為化學家提供了更多的對映體純分子選擇的起點,以前只能使用天然的起始原料。

純對映體的形式

使用羅伯特•伍德沃德(Robert B. Woodward)率先的技術和合成方法學的新發展,化學家通過理解立體控制,可以將簡單的分子轉化為更複雜的分子,而不會發生不想要的消旋作用,從而使最終的目標分子以純對映體的形式合成。這樣的技術被稱為立體選擇性合成。

應用

反應的試劑和條件

合成的每個步驟都涉及一個化學反應,並且必須設計用於每個反應的試劑和條件,以盡可能少的步驟得到足夠的純產物收率。文獻中可能已經存在一種用於製造早期合成中間體之一的方法,通常將使用該方法,而不是為了「重新發明輪子」而努力。

但是,大多數中間體是從未有過的化合物,通常使用方法學研究人員開發的一般方法來製備。為了有用,這些方法需要提供高產量,並且對於各種各樣的基材都可靠。對於實際應用,其他障礙包括安全性和純度的工業標準。

綜合設計

逆向合成分析的開發

Elias James Corey在逆向合成分析的基礎上為合成設計帶來了一種更正式的方法,為此他於1990年獲得了諾貝爾化學獎。在這種方法中,使用標準規則從產品中反向計劃合成。以圖形方式顯示了將母體結構「分解」為可實現的組成部分的步驟,該方案使用逆向合成箭頭(繪製為⇒,實際上表示「由...製成」)。[8]

視頻

Organic Synthesis: Introduction
有機合成:簡介
Principles Of Organic Synthesis
有機合成原理
Organic Synthesis Example 1
有機合成實施例1

參考資料

  1. 綜合問題澳大利亞化學雜誌
  2. 全合成經典archive.org/紐約
  3. 士的寧的總合成美國化學學會雜誌
  4. 多功能紫杉烷前體的立體控制合成美國化學學會雜誌
  5. 紫杉醇的第一全合成。B環的功能化美國化學學會雜誌
  6. 紫杉醇的完全合成大自然
  7. 漿果赤黴素III和紫杉醇的完全合成美國化學學會雜誌
  8. 計算機輔助有機合成化學學會評論