精细有机合成01第一章总论.ppt

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1、第一章第一章 总总 论论 一、有机合成一、有机合成一、有机合成一、有机合成 有机合成为人们提供了各种各样的有机化学品，如医药、农药、染料、表面活性剂、粘合剂等。任务实现有价值的已知化合物的高效生产；创造亲新的有价值的物质与材料。有机合成的目的合成一些特殊的、新的合成一些特殊的、新的有机化合物，探索一些、有机化合物，探索一些、的合成路线或研究其他理的合成路线或研究其他理论问题，即实验室合成。为这论问题，即实验室合成。为这一目的所需要的物质的量较少，一目的所需要的物质的量较少，但纯度要求较高。但纯度要求较高。为了工业上大量生产，即工业为了工业上大量生产，即工业化合成。成本问题非常重要。化合成。成本

2、问题非常重要。有机合成的发展 有机合成发展时期有机合成发展时期19世纪和世纪和20世世纪前半叶纪前半叶20世纪世纪4060年代年代20世纪世纪6090年代年代90年代至今年代至今初创期初创期艺术期艺术期科学和艺术科学和艺术融合期融合期创造新功能创造新功能分子时期分子时期5初创期初创期（19世纪和20世纪前半叶）这时有机合成的方法大多是偶然或碰巧发现的。这时有机合成的方法大多是偶然或碰巧发现的。1828年年法法国国化化学学家家武武勒勒用用氰氰酸酸铵铵的的水水溶溶液液加加热热得得到到尿尿素素，否否定定了了生生命命力力学学说说，肯肯定定了了有有机机物物可可以以人工合成。人工合成。建建立立了了有有机机

3、结结构构理理论论，包包括括碳碳的的四四价价和和成成键键、苯的结构、碳价键的正四面体构型三个中心内容。苯的结构、碳价键的正四面体构型三个中心内容。1856年年，18岁岁的的英英国国学学生生Perkin试试图图用用铬铬酸酸氧氧化从煤焦油中提取烯丙基对甲苯胺合成抗疟疾化从煤焦油中提取烯丙基对甲苯胺合成抗疟疾 的药物奎宁：的药物奎宁：2 C10H13N +K2Cr2O7 C20H24N2O2 +H2O 但是没有成功，却意外得到了第一个但是没有成功，却意外得到了第一个 人工合成的染料苯胺紫。人工合成的染料苯胺紫。6初创期初创期（19世纪和20世纪前半叶）今天，我们有了关于化学结构的知识，知道当年今天，我

4、们有了关于化学结构的知识，知道当年Perkin的实验当然不会成功。的实验当然不会成功。Perkin虽然没有制造出奎宁来，却获得了合成苯胺紫虽然没有制造出奎宁来，却获得了合成苯胺紫的发明专利。的发明专利。1857年，年，Perkin在哈罗建立了世界上第一在哈罗建立了世界上第一家生产苯胺紫的合成染料工厂，并因此成为世界巨富。家生产苯胺紫的合成染料工厂，并因此成为世界巨富。在在Perkin之后，化学家们纷纷进行有意识地探索和试之后，化学家们纷纷进行有意识地探索和试验，偶氮、菁、靛族、杂环等等结构的人工合成染料不验，偶氮、菁、靛族、杂环等等结构的人工合成染料不断问世。断问世。烯丙基对甲苯胺烯丙基对甲苯

5、胺 奎宁奎宁 苯胺紫苯胺紫7艺术期艺术期（20世纪4060年代）到到了了20世世纪纪上上半半叶叶，由由于于初初步步确确立立了了化化学学结结构构理理论论，逐逐渐渐建建立立了了通通过过有有机机化化学学反反应应的的规规律律来来进进行行有有机机合合成成的的研研究究。因因此此合合成成出出了了血血红红素素、颠颠茄茄酮酮（16步步法法）、马马萘萘雌雌酮酮等等。前前两两个个化化合合物物的的合合成成者者是是Nobel化学奖的获得者。化学奖的获得者。在在19451960年年，出出现现了了许许多多复复杂杂分分子子的的高高度度精巧的合成方法。如人工合成了维生素精巧的合成方法。如人工合成了维生素B12。我我国国化化学学

6、家家在在这这个个时时期期也也对对有有机机合合成成做做出出了了贡贡献，如黄鸣龙反应和牛胰岛素的全合成等。献，如黄鸣龙反应和牛胰岛素的全合成等。这这个个时时期期，有有机机合合成成化化学学家家几几乎乎可可以以随随心心所所欲欲地合成任何分子。地合成任何分子。8艺术期艺术期（20世纪4060年代）颠茄酮颠茄酮血红素血红素牛胰岛素的一级结构牛胰岛素的一级结构9科学和艺术融合期科学和艺术融合期（20世纪6090年代）在在完完成成了了大大量量天天然然产产物物分分子子的的全全合合成成后后，美美国国哈哈佛佛大大学学的的提提出出了了反反合合成成分分析析概概念念，即即逆逆向向合合成成法法。以以后后，化化学学工工作作者

7、者们们利利用用此此方方法法合合成成了了海海葵葵毒毒素素、紫紫杉杉醇醇等等药药物物，我我国国化化学学工工作作者者合合成成出出了了青青蒿蒿素素等等。青青蒿蒿素素是是一一种种从从我我国国传传统统中中草草药药青青蒿蒿中中分分离离得得到到的的一一种种具具有有治治疗疗疟疟疾疾药药效效的的化化合合物物，是是由由我我国国合合成成化化学学和和药药物物化化学学家家自自主主开开发发出出的的具具有有高高效效、快快速速、低低毒毒和和抗抗耐耐药药性性的的抗抗疟疟疾疾新新药药，它它对对疟疟原原虫虫红红细细胞胞内内型型无无性性体体具具有有高高效效、快快速速的的杀杀灭灭作作用用，目目前前在在国国内内外外广广泛泛地地用用于于疟疟

8、疾的治疗。疾的治疗。科学和艺术融合期科学和艺术融合期（20世纪6090年代）青蒿素青蒿素紫杉醇紫杉醇12科学和艺术融合期科学和艺术融合期（20世纪6090年代）1972年年 Corey(哈佛哈佛,科里科里)创造了逆合成分析法。他进创造了逆合成分析法。他进行复杂反应的创造性合成设计。行复杂反应的创造性合成设计。13创造新功能分子时期创造新功能分子时期(90年代至今）近近几几年年来来，有有机机合合成成地地研研究究目目标标从从天天然然产产物物向向非非天天然然产产物物的的方方向向发展。发展。生生物物合合成成法法在在有有机机合合成成中中的的应应用用越越来来越越受受重重视视，另另一一方方面面新新材材料料科

9、科学学的的发发展展也也较较快快。现现在在还还可可采采用用催催化化剂剂的的合合成成和和组组装装出出复复杂杂功功能能的的分子。有机合成从分子。有机合成从“认识认识”更多转向更多转向“改造改造”和和“创新创新”。2001年年Nobel化化学学奖奖的的获获得得者者野野依依良良治治博博士士说说：“有有机机合合成成有有两两大大任任务务，一一是是实实现现有有价价值值的的已已知知化化合合物物的的高高效效率率生生产产；一一是是创创造造新新的的有有价价值值的的物物质质和和材材料料。有有时时需需要要多多个个学学科科，例例如如生生物物科科学学和和技技术术的的合合作作才能达到。才能达到。”目目前前有有机机合合成成有有两

10、两种种发发展展方方向向：一一是是组组合合化化学学的的产产生生（将将几几批批合合成成试试剂剂和和中中间间体体分分子子以以不不同同方方式式排排列列组组合合而而一一次次性性获获得得成成千千上上万万个个化化合合物物的的自自动动化化合合成成方方法法）；一一是是利利用用计计算算机机辅辅助助合合成成设设计计路路线线，实实验验室室通风橱通风橱计算机三位一体的新实验室将普及应用。计算机三位一体的新实验室将普及应用。但但是是，在在发发展展过过程程中中应应注注意意保保护护生生态态环环境境和和保保持持可可持持续续发发展展。因因此，我们倡导此，我们倡导“绿色有机合成绿色有机合成”，最大程度地降低对环境的消极影响。，最大

11、程度地降低对环境的消极影响。基本有机合成 利用化学的方法将价廉易得的天然资源(如煤、石油、农产品等）及其初步加工产品为原料，经过加工成最基本的有机原料，然后再合成合成为重要的有机原料。有机合成的分类 近年来，随着精细化工在化学工业中的比重不断加大，精细有机合成技术也显得越来越重要。精细有机合成 以通用化学品用为起始原料，用复杂的生产工序进行深度加工来合成药物、农药、香料等精细化学品。精细有机合成工作 许多精细有机合成工作首先在实验室里由研究人员做的，有的实验是在国家级研究所的实验室里进行的，相当多的实验是在许许多多工厂的实验室里做的。企业的研究人员在工厂实验室创造出新塑料、新染料、新涂料和新杀

12、虫剂等精细化学品，可见在实验室里的操作是完成精细合成的第一步工作。二二二二 、衡量有机合成反应的量度指标、衡量有机合成反应的量度指标、衡量有机合成反应的量度指标、衡量有机合成反应的量度指标单程转化率（xA）指反应物转化掉的反应物A的量占投入的该反应物的量的百分比。xA=转化掉的反应A的量投入反应器的反应物A的量100%一个化学反应以不同的反应物为基准进行计算所得的转化率一个化学反应以不同的反应物为基准进行计算所得的转化率是不同的，所以转化率的计算必须指明是何种反应物的转化是不同的，所以转化率的计算必须指明是何种反应物的转化率。率。理论收率（YP）是指生成的目的产物的物质的量占输入反应物的物质的

13、量的百分率。YP=生成的目的产物的物质的量投入反应器的反应物质的量100%收率是化学反应的经济指标。选择性（S）指某一反应物转化成目的产物其理论消耗的物质的量占该反应物在反应中实际消耗的总物质的量的百分率。S=转化为目的产物其理论消耗的物质的量该反应物在反应中实际消耗的总物质的量100%选择性是衡量反应质量的指标。转化率、选择性和理论收率间的关系理论收率理论收率(Y)=(Y)=转化率（转化率（x x）选择性（选择性（S S）精细有机合成技术是精细化学品生产技术专业学生必修的一门专业课程。本课程通过对重要的单元反应原理（如磺化、硝化、卤化、烷化、酰化等）及反应技术的介绍，使学生获得精细有机合成反应的一些基本理论知识及反应控制、操作技能，为今后从事精细化学品的生产、开发、工艺控制等打下基础。三、课程性质、任务和主要内容三、课程性质、任务和主要内容三、课程性质、任务和主要内容三、课程性质、任务和主要内容