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有機反應與有機合成(第2版) 版權(quán)信息
- ISBN：9787030717726
- 條形碼：9787030717726 ; 978-7-03-071772-6
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
有機反應與有機合成(第2版) 內(nèi)容簡介
本書第二版保持了**版的體系和基本章節(jié)，按由淺入深、循序漸進的原則編寫，內(nèi)容豐富，注重介紹有機反應和有機合成基本方法，并反映當代有機合成新進展。全書共分11章，第1章緒論，第2章和第3章介紹官能團的互相轉(zhuǎn)變，第4章至第6章闡述碳碳鍵的形成，第7章為重排反應，第8章為官能團的保護及多肽和寡核苷酸的合成，第9章為不對稱合成，第10章為有機合成設計，第11章為復雜分子合成實例。本書在各章節(jié)后嵌入思考題，各章末附有一定數(shù)量的習題，書末附有參考答案或提示。 本書適合作為高等院校有機化學、藥物化學、高分子化學、材料化學、農(nóng)林化學、化學生物學、配位化學及精細化工等專業(yè)的碩士研究生和高年級本科生的有機合成課程教材，也適合用作藥物和材料研發(fā)公司的有機合成技術人員的培訓教材或參考書。
有機反應與有機合成(第2版) 目錄
目錄
《現(xiàn)代化學基礎叢書》序
第二版序
第二版前言
**版前言
第1章 緒論 1
1.1 有機合成歷史 1
1.2 有機反應與有機合成 5
1.3 有機反應概覽 10
1.3.1 有機反應機理的類型 10
1.3.2 有機反應的類型 11
1.3.3 親核試劑和親電試劑 13
1.3.4 親核反應和親電反應 18
1.3.5 有機反應的選擇性 21
1.4 有機合成發(fā)展的機遇和挑戰(zhàn) 22
參考文獻 23
第2章 官能團的互相轉(zhuǎn)變—取代、加成和消去反應 26
2.1 飽和碳原子上的親核取代反應 26
2.1.1 親核取代反應底物的離去基 26
2.1.2 烴化試劑的形成 27
2.1.3 飽和碳原子上親核取代反應的產(chǎn)物 29
2.1.4 醚和酯的親核裂解 32
2.1.5 飽和碳原子上的親核氟代反應 34
2.1.6 親核取代反應中的溶劑和相轉(zhuǎn)移催化 36
2.2 酰基碳原子上的親核取代反應 37
2.2.1 羧酸及其衍生物的互相轉(zhuǎn)變和反應機理 37
2.2.2 酰化試劑的形成和合成中的應用 38
2.3 芳環(huán)上官能團的互相轉(zhuǎn)變 44
2.3.1 芳基重氮鹽為合成中間體 44
2.3.2 芳環(huán)上的親核取代反應 47
2.3.3 過渡金屬催化芳環(huán)上的取代反應 48
2.4 碳碳重鍵上的加成反應 51
2.5 通過有機硼中間體的官能團轉(zhuǎn)變 54
2.6 通過消去反應的官能團變換 58
2.6.1 β-消去反應 58
2.6.2 γ-消去反應 63
2.6.3 氧化還原消去反應 64
習題 66
第3章 官能團的互相轉(zhuǎn)變—氧化和還原反應 69
3.1 氧化和還原的概念 69
3.2 氧化反應 71
3.2.1 化學氧化劑氧化 71
3.2.2 催化氧化與催化脫氫 87
3.3 還原反應 91
3.3.1 催化氫化反應 91
3.3.2 化學還原劑還原 97
習題 115
第4章 碳碳鍵的形成—烴化、酰化和縮合反應 118
4.1 有機金屬化合物的反應 119
4.1.1 有機鎂試劑 119
4.1.2 有機鋰試劑 124
4.1.3 有機銅試劑 127
4.1.4 有機鋅試劑 131
4.2 碳氫酸和α-碳負離子 132
4.3 醛酮、羧酸衍生物的烴化、酰化和縮合反應 135
4.3.1 烴化反應 136
4.3.2 酰化反應 140
4.3.3 縮合反應 141
4.3.4 Michael加成和有關的反應 154
4.3.5 Baylis-Hillman反應 156
4.4 活性亞甲基化合物的反應 158
4.4.1 活性亞甲基化合物的烴化反應 158
4.4.2 活性亞甲基化合物的酰化反應 161
4.4.3 活性亞甲基化合物的縮合反應 163
4.4.4 活性亞甲基化合物的Michael加成及相關反應 165
4.5 多組分縮合反應 166
4.5.1 三組分反應 167
4.5.2 四組分反應 170
4.6 芳環(huán)的烴化和酰化反應 172
4.6.1 Friedel-Crafts烴化反應 173
4.6.2 Friedel-Crafts酰化反應 174
4.6.3 芳環(huán)上的甲酰化反應 175
習題 177
第5章 碳碳鍵的形成—過渡金屬催化和元素有機化合物在碳碳鍵形成中的應用 181
5.1 有機過渡金屬配合物中的化學鍵和基元反應 181
5.1.1 有機過渡金屬配合物中的化學鍵 181
5.1.2 有機過渡金屬配合物的基元反應 184
5.2 鈀催化的交叉偶聯(lián)反應 190
5.2.1 鈀催化的交叉偶聯(lián)反應概覽 190
5.2.2 鈀催化的交叉偶聯(lián)反應的催化劑 191
5.2.3 鈀催化的交叉偶聯(lián)反應機理 192
5.2.4 鈀催化交叉偶聯(lián)反應的應用 194
5.3 鈀催化碳負離子的芳基化和烯丙基化反應 199
5.3.1 鈀催化碳負離子的芳基化反應 199
5.3.2 鈀催化碳負離子的烯丙基化反應 200
5.4 鈀催化碳氫鍵活化形成碳碳鍵的反應 203
5.4.1 Pd(0)/Pd(Ⅱ)催化循環(huán)的芳基碳氫鍵官能團化（先氧化加成再碳氫鍵活化） 203
5.4.2 Pd(Ⅱ)/Pd(Ⅳ)催化循環(huán)的芳基碳氫鍵官能團化（先碳氫鍵活化再氧化加成） 204
5.4.3 Pd(Ⅱ)/Pd(0)催化循環(huán)的芳基碳氫鍵官能團化（先碳氫鍵活化再轉(zhuǎn)金屬反應） 205
5.5 銅、鎳過渡金屬等催化的碳碳鍵形成的反應 207
5.5.1 銅催化的碳碳鍵形成的反應 207
5.5.2 鎳催化的碳碳鍵形成的反應 208
5.5.3 銅氫、鎳氫和鐵氫催化的偶聯(lián)反應 210
5.6 有機硅試劑在碳碳鍵形成反應中的應用 213
5.6.1 硅的成鍵特點 213
5.6.2 烯醇硅醚 214
5.6.3 硅葉立德和Peterson反應 217
5.6.4 乙烯基硅烷 218
5.6.5 烯丙基硅烷 220
5.7 有機磷試劑在碳碳鍵形成反應中的應用 223
5.7.1 磷的成鍵特點 223
5.7.2 磷葉立德 224
5.7.3 Wittig反應 225
5.7.4 Wittig-Horner反應 227
5.7.5 Horner-Wadsworth-Emmons反應 228
5.7.6 Tebbe試劑成烯反應 229
5.8 有機硫試劑在碳碳鍵形成反應中的應用 231
5.8.1 硫穩(wěn)定的α-碳負離子的反應 231
5.8.2 硫葉立德和氧化硫葉立德 234
5.8.3 不飽和硫醚 236
5.9 有機硼試劑在碳碳鍵形成反應中的應用 238
5.9.1 有機硼試劑的制備方法 238
5.9.2 有機硼化合物的反應 239
習題 244
第6章 碳碳鍵的形成—碳環(huán)和雜環(huán)的形成 248
6.1 分子內(nèi)的親核環(huán)化 248
6.1.1 Baldwin成環(huán)規(guī)則 248
6.1.2 親核反應成環(huán)實例 252
6.2 分子內(nèi)的親電環(huán)化 253
6.3 分子內(nèi)自由基環(huán)化 255
6.3.1 分子內(nèi)自由基還原偶聯(lián)環(huán)化 255
6.3.2 分子內(nèi)自由基加成環(huán)化 256
6.4 過渡金屬催化的分子內(nèi)交叉偶聯(lián)環(huán)化 258
6.5 RCM關環(huán)反應 258
6.6 中環(huán)和大環(huán)的形成 260
6.7 環(huán)加成反應 264
6.7.1 Diels-Alder反應 264
6.7.2 卡賓與烯鍵的加成 268
6.7.3 [2+2]環(huán)加成反應 271
6.8 電環(huán)化反應成環(huán) 272
6.9 開環(huán)反應 274
6.9.1 親核和親電反應開環(huán) 274
6.9.2 氧化還原開環(huán) 276
6.9.3 周環(huán)反應開環(huán) 276
6.9.4 ROM反應開環(huán) 277
6.10 雜環(huán)化合物的合成 278
6.10.1 親核和親電反應成環(huán)合成雜環(huán)化合物 278
6.10.2 環(huán)加成反應合成雜環(huán)化合物 288
習題 292
第7章 重排反應 295
7.1 從碳原子到碳原子的親核重排反應 296
7.1.1 Wagner-Meerwein重排 296
7.1.2 Demjanov重排 298
7.1.3 頻吶醇重排 298
7.1.4 雙烯酮-苯酚重排 301
7.1.5 二芳羥乙酸重排 301
7.1.6 Wolff重排 302
7.2 從碳原子到雜原子（N，O）的親核重排 303
7.2.1 氮賓的重排 303
7.2.2 Beckmann重排 304
7.2.3 Baeyer-Villiger重排 306
7.2.4 1， 2-親核重排的立體化學 307
7.3 親電重排反應 308
7.3.1 Favorskii重排 308
7.3.2 Stevens重排 310
7.3.3 Wittig重排 311
7.4 σ鍵遷移重排反應 312
7.4.1 σ鍵遷移重排 312
7.4.2 Cope重排 314
7.4.3 Claisen重排 316
7.5 芳環(huán)上的重排反應 321
7.5.1 從氮原子到芳環(huán)的重排 321
7.5.2 從氧原子到芳環(huán)的重排 324
7.5.3 Smiles重排 324
習題 325
第8章 官能團的保護及多肽和寡核苷酸的合成 328
8.1 官能團的保護 328
8.1.1 羥基的保護 328
8.1.2 1， 2-和1， 3-二羥基的保護 333
8.1.3 醛酮羰基的保護 335
8.1.4 羧基的保護 337
8.1.5 氨基的保護 339
8.1.6 含氮芳雜環(huán)的保護 343
8.1.7 活潑碳氫鍵和碳碳雙鍵的保護 344
8.2 多肽的合成 345
8.2.1 多肽的液相合成 345
8.2.2 多肽的固相合成 347
8.3 寡核苷酸的合成 351
8.3.1 寡核苷酸的液相合成 351
8.3.2 寡核苷酸的固相合成 353
習題 354
第9章 不對稱合成 357
9.1 不對稱合成的基本概念 357
9.1.1 手性的意義 357
9.1.2 手性分類 358
9.1.3 對映選擇性和非對映選擇性 359
9.1.4 對映異構(gòu)體組成的分析測定 362
9.2 不對稱合成反應分類 363
9.2.1 手性底物控制的不對稱合成方法 363
9.2.2 手性輔基控制的不對稱合成方法 364
9.2.3 手性試劑控制的不對稱合成方法 370
9.2.4 手性催化劑控制的不對稱合成方法 372
9.2.5 雙不對稱合成方法 373
9.3 碳碳雙鍵的立體選擇性反應 374
9.3.1 不對稱催化氫化反應 374
9.3.2 不對稱環(huán)氧化反應 378
9.3.3 不對稱雙羥基化和不對稱氨基羥基化反應 381
9.3.4 不對稱雙胺化反應 384
9.3.5 不對稱環(huán)丙烷化反應 384
9.3.6 不對稱氮雜環(huán)丙烷化反應 386
9.3.7 不對稱Diels-Alder反應 387
9.3.8 不對稱ene反應 391
9.4 羰基、亞胺化合物的立體選擇性反應 394
9.4.1 羰基化合物的不對稱親核加成反應 394
9.4.2 不對稱烯丙基化反應 400
9.4.3 羰基化合物的不對稱α-烴化 403
9.4.4 不對稱Aldol反應 405
9.4.5 不對稱共軛加成反應 414
9.4.6 亞胺的不對稱烷（芳）基化反應 416
9.5 手性有機小分子催化的不對稱合成 418
9.6 動力學拆分 425
9.7 生物酶催化的不對稱合成 427
習題 430
第10章 有機合成設計 435
10.1 逆向合成分析的基本概念 436
10.1.1 分子骨架的逆向變換 436
10.1.2
《現(xiàn)代化學基礎叢書》序
第二版序
第二版前言
**版前言
第1章 緒論 1
1.1 有機合成歷史 1
1.2 有機反應與有機合成 5
1.3 有機反應概覽 10
1.3.1 有機反應機理的類型 10
1.3.2 有機反應的類型 11
1.3.3 親核試劑和親電試劑 13
1.3.4 親核反應和親電反應 18
1.3.5 有機反應的選擇性 21
1.4 有機合成發(fā)展的機遇和挑戰(zhàn) 22
參考文獻 23
第2章 官能團的互相轉(zhuǎn)變—取代、加成和消去反應 26
2.1 飽和碳原子上的親核取代反應 26
2.1.1 親核取代反應底物的離去基 26
2.1.2 烴化試劑的形成 27
2.1.3 飽和碳原子上親核取代反應的產(chǎn)物 29
2.1.4 醚和酯的親核裂解 32
2.1.5 飽和碳原子上的親核氟代反應 34
2.1.6 親核取代反應中的溶劑和相轉(zhuǎn)移催化 36
2.2 酰基碳原子上的親核取代反應 37
2.2.1 羧酸及其衍生物的互相轉(zhuǎn)變和反應機理 37
2.2.2 酰化試劑的形成和合成中的應用 38
2.3 芳環(huán)上官能團的互相轉(zhuǎn)變 44
2.3.1 芳基重氮鹽為合成中間體 44
2.3.2 芳環(huán)上的親核取代反應 47
2.3.3 過渡金屬催化芳環(huán)上的取代反應 48
2.4 碳碳重鍵上的加成反應 51
2.5 通過有機硼中間體的官能團轉(zhuǎn)變 54
2.6 通過消去反應的官能團變換 58
2.6.1 β-消去反應 58
2.6.2 γ-消去反應 63
2.6.3 氧化還原消去反應 64
習題 66
第3章 官能團的互相轉(zhuǎn)變—氧化和還原反應 69
3.1 氧化和還原的概念 69
3.2 氧化反應 71
3.2.1 化學氧化劑氧化 71
3.2.2 催化氧化與催化脫氫 87
3.3 還原反應 91
3.3.1 催化氫化反應 91
3.3.2 化學還原劑還原 97
習題 115
第4章 碳碳鍵的形成—烴化、酰化和縮合反應 118
4.1 有機金屬化合物的反應 119
4.1.1 有機鎂試劑 119
4.1.2 有機鋰試劑 124
4.1.3 有機銅試劑 127
4.1.4 有機鋅試劑 131
4.2 碳氫酸和α-碳負離子 132
4.3 醛酮、羧酸衍生物的烴化、酰化和縮合反應 135
4.3.1 烴化反應 136
4.3.2 酰化反應 140
4.3.3 縮合反應 141
4.3.4 Michael加成和有關的反應 154
4.3.5 Baylis-Hillman反應 156
4.4 活性亞甲基化合物的反應 158
4.4.1 活性亞甲基化合物的烴化反應 158
4.4.2 活性亞甲基化合物的酰化反應 161
4.4.3 活性亞甲基化合物的縮合反應 163
4.4.4 活性亞甲基化合物的Michael加成及相關反應 165
4.5 多組分縮合反應 166
4.5.1 三組分反應 167
4.5.2 四組分反應 170
4.6 芳環(huán)的烴化和酰化反應 172
4.6.1 Friedel-Crafts烴化反應 173
4.6.2 Friedel-Crafts酰化反應 174
4.6.3 芳環(huán)上的甲酰化反應 175
習題 177
第5章 碳碳鍵的形成—過渡金屬催化和元素有機化合物在碳碳鍵形成中的應用 181
5.1 有機過渡金屬配合物中的化學鍵和基元反應 181
5.1.1 有機過渡金屬配合物中的化學鍵 181
5.1.2 有機過渡金屬配合物的基元反應 184
5.2 鈀催化的交叉偶聯(lián)反應 190
5.2.1 鈀催化的交叉偶聯(lián)反應概覽 190
5.2.2 鈀催化的交叉偶聯(lián)反應的催化劑 191
5.2.3 鈀催化的交叉偶聯(lián)反應機理 192
5.2.4 鈀催化交叉偶聯(lián)反應的應用 194
5.3 鈀催化碳負離子的芳基化和烯丙基化反應 199
5.3.1 鈀催化碳負離子的芳基化反應 199
5.3.2 鈀催化碳負離子的烯丙基化反應 200
5.4 鈀催化碳氫鍵活化形成碳碳鍵的反應 203
5.4.1 Pd(0)/Pd(Ⅱ)催化循環(huán)的芳基碳氫鍵官能團化（先氧化加成再碳氫鍵活化） 203
5.4.2 Pd(Ⅱ)/Pd(Ⅳ)催化循環(huán)的芳基碳氫鍵官能團化（先碳氫鍵活化再氧化加成） 204
5.4.3 Pd(Ⅱ)/Pd(0)催化循環(huán)的芳基碳氫鍵官能團化（先碳氫鍵活化再轉(zhuǎn)金屬反應） 205
5.5 銅、鎳過渡金屬等催化的碳碳鍵形成的反應 207
5.5.1 銅催化的碳碳鍵形成的反應 207
5.5.2 鎳催化的碳碳鍵形成的反應 208
5.5.3 銅氫、鎳氫和鐵氫催化的偶聯(lián)反應 210
5.6 有機硅試劑在碳碳鍵形成反應中的應用 213
5.6.1 硅的成鍵特點 213
5.6.2 烯醇硅醚 214
5.6.3 硅葉立德和Peterson反應 217
5.6.4 乙烯基硅烷 218
5.6.5 烯丙基硅烷 220
5.7 有機磷試劑在碳碳鍵形成反應中的應用 223
5.7.1 磷的成鍵特點 223
5.7.2 磷葉立德 224
5.7.3 Wittig反應 225
5.7.4 Wittig-Horner反應 227
5.7.5 Horner-Wadsworth-Emmons反應 228
5.7.6 Tebbe試劑成烯反應 229
5.8 有機硫試劑在碳碳鍵形成反應中的應用 231
5.8.1 硫穩(wěn)定的α-碳負離子的反應 231
5.8.2 硫葉立德和氧化硫葉立德 234
5.8.3 不飽和硫醚 236
5.9 有機硼試劑在碳碳鍵形成反應中的應用 238
5.9.1 有機硼試劑的制備方法 238
5.9.2 有機硼化合物的反應 239
習題 244
第6章 碳碳鍵的形成—碳環(huán)和雜環(huán)的形成 248
6.1 分子內(nèi)的親核環(huán)化 248
6.1.1 Baldwin成環(huán)規(guī)則 248
6.1.2 親核反應成環(huán)實例 252
6.2 分子內(nèi)的親電環(huán)化 253
6.3 分子內(nèi)自由基環(huán)化 255
6.3.1 分子內(nèi)自由基還原偶聯(lián)環(huán)化 255
6.3.2 分子內(nèi)自由基加成環(huán)化 256
6.4 過渡金屬催化的分子內(nèi)交叉偶聯(lián)環(huán)化 258
6.5 RCM關環(huán)反應 258
6.6 中環(huán)和大環(huán)的形成 260
6.7 環(huán)加成反應 264
6.7.1 Diels-Alder反應 264
6.7.2 卡賓與烯鍵的加成 268
6.7.3 [2+2]環(huán)加成反應 271
6.8 電環(huán)化反應成環(huán) 272
6.9 開環(huán)反應 274
6.9.1 親核和親電反應開環(huán) 274
6.9.2 氧化還原開環(huán) 276
6.9.3 周環(huán)反應開環(huán) 276
6.9.4 ROM反應開環(huán) 277
6.10 雜環(huán)化合物的合成 278
6.10.1 親核和親電反應成環(huán)合成雜環(huán)化合物 278
6.10.2 環(huán)加成反應合成雜環(huán)化合物 288
習題 292
第7章 重排反應 295
7.1 從碳原子到碳原子的親核重排反應 296
7.1.1 Wagner-Meerwein重排 296
7.1.2 Demjanov重排 298
7.1.3 頻吶醇重排 298
7.1.4 雙烯酮-苯酚重排 301
7.1.5 二芳羥乙酸重排 301
7.1.6 Wolff重排 302
7.2 從碳原子到雜原子（N，O）的親核重排 303
7.2.1 氮賓的重排 303
7.2.2 Beckmann重排 304
7.2.3 Baeyer-Villiger重排 306
7.2.4 1， 2-親核重排的立體化學 307
7.3 親電重排反應 308
7.3.1 Favorskii重排 308
7.3.2 Stevens重排 310
7.3.3 Wittig重排 311
7.4 σ鍵遷移重排反應 312
7.4.1 σ鍵遷移重排 312
7.4.2 Cope重排 314
7.4.3 Claisen重排 316
7.5 芳環(huán)上的重排反應 321
7.5.1 從氮原子到芳環(huán)的重排 321
7.5.2 從氧原子到芳環(huán)的重排 324
7.5.3 Smiles重排 324
習題 325
第8章 官能團的保護及多肽和寡核苷酸的合成 328
8.1 官能團的保護 328
8.1.1 羥基的保護 328
8.1.2 1， 2-和1， 3-二羥基的保護 333
8.1.3 醛酮羰基的保護 335
8.1.4 羧基的保護 337
8.1.5 氨基的保護 339
8.1.6 含氮芳雜環(huán)的保護 343
8.1.7 活潑碳氫鍵和碳碳雙鍵的保護 344
8.2 多肽的合成 345
8.2.1 多肽的液相合成 345
8.2.2 多肽的固相合成 347
8.3 寡核苷酸的合成 351
8.3.1 寡核苷酸的液相合成 351
8.3.2 寡核苷酸的固相合成 353
習題 354
第9章 不對稱合成 357
9.1 不對稱合成的基本概念 357
9.1.1 手性的意義 357
9.1.2 手性分類 358
9.1.3 對映選擇性和非對映選擇性 359
9.1.4 對映異構(gòu)體組成的分析測定 362
9.2 不對稱合成反應分類 363
9.2.1 手性底物控制的不對稱合成方法 363
9.2.2 手性輔基控制的不對稱合成方法 364
9.2.3 手性試劑控制的不對稱合成方法 370
9.2.4 手性催化劑控制的不對稱合成方法 372
9.2.5 雙不對稱合成方法 373
9.3 碳碳雙鍵的立體選擇性反應 374
9.3.1 不對稱催化氫化反應 374
9.3.2 不對稱環(huán)氧化反應 378
9.3.3 不對稱雙羥基化和不對稱氨基羥基化反應 381
9.3.4 不對稱雙胺化反應 384
9.3.5 不對稱環(huán)丙烷化反應 384
9.3.6 不對稱氮雜環(huán)丙烷化反應 386
9.3.7 不對稱Diels-Alder反應 387
9.3.8 不對稱ene反應 391
9.4 羰基、亞胺化合物的立體選擇性反應 394
9.4.1 羰基化合物的不對稱親核加成反應 394
9.4.2 不對稱烯丙基化反應 400
9.4.3 羰基化合物的不對稱α-烴化 403
9.4.4 不對稱Aldol反應 405
9.4.5 不對稱共軛加成反應 414
9.4.6 亞胺的不對稱烷（芳）基化反應 416
9.5 手性有機小分子催化的不對稱合成 418
9.6 動力學拆分 425
9.7 生物酶催化的不對稱合成 427
習題 430
第10章 有機合成設計 435
10.1 逆向合成分析的基本概念 436
10.1.1 分子骨架的逆向變換 436
10.1.2
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有機反應與有機合成(第2版) 節(jié)選
第1章 緒論 有機合成是通過形成共價鍵和官能團變換從簡單易得的小分子化合物制備較復雜的有機化合物的過程，是創(chuàng)造有機新物質(zhì)的過程。自1828年德國化學家維勒（W？hler）由氰酸銨成功合成尿素以來，合成化學家已經(jīng)合成了數(shù)千萬種有機化合物，在自然界物質(zhì)世界外建造了一個豐富多彩的人工合成物質(zhì)世界。有機合成創(chuàng)造了難以計數(shù)的合成藥物、農(nóng)用化學品、光電功能材料、化纖和染料、日用化學品和食品添加劑等。有機合成的創(chuàng)造性對守護人類健康、護航糧食豐產(chǎn)、保障能源供給、維護通信信息、呵護美化環(huán)境作出了卓越貢獻，不斷滿足人類追求美好生活的需求，促進了人類物質(zhì)文明的不斷繁榮和進步。 1.1 有機合成歷史 有機合成已發(fā)展了近200年。有機合成發(fā)展的初期主要是以煤焦油為原料的染料和藥物的合成。例如，英國化學家珀金（Perkin）合成了**個人工染料苯胺紫（1856年），德國化學家格雷貝（Graebe）合成了茜紅（1869年），拜耳（Baeyer）合成了靛藍（1878年），德國化學家霍夫曼（Hofmann）合成了**個合成藥物阿司匹林（1889年），1890年費歇爾（E. Fisher）合成糖類并確定了糖的相對構(gòu)型（1902年諾貝爾化學獎）。 20世紀初期，石油化學工業(yè)逐漸興起，合成化學家在石油裂解產(chǎn)生的烯烴和重整得到的芳烴分子中導入官能團和通過官能團互變建立了基本有機原料工業(yè)。同時合成化學家創(chuàng)建了系統(tǒng)的有機合成方法，形成了被稱為“石油樹”（petroleum tree）的密集的有機合成網(wǎng)絡，人工合成的有機化合物數(shù)目迅猛增長，有機合成進入蓬勃發(fā)展時期。 合成化學家向自然學習，特別重視生命活性物質(zhì)的研究，合成了許多結(jié)構(gòu)相當復雜的天然產(chǎn)物。例如，文道斯（Windaus）合成了維生素D（1928年諾貝爾化學獎）。費歇爾合成了血紅素（1930年諾貝爾化學獎）。哈沃斯（Haworth）合成了維生素C并確定了碳水化合物的環(huán)狀結(jié)構(gòu)（1937年諾貝爾化學獎）。庫恩（Kuhn）合成了維生素A1和維生素B2（1938年諾貝爾化學獎）。羅賓遜（Robinson）發(fā)明了成環(huán)反應并用于構(gòu)建立體構(gòu)型的甾核，合成了膽固醇及生物堿嗎啡等（1947年諾貝爾化學獎）。迪維尼奧（du Vigneaud）合成了多肽催產(chǎn)激素（1953年諾貝爾化學獎）。尤其是20世紀中葉，美國化學家有機合成大師伍德沃德（Woodward，1965年諾貝爾化學獎）完成了復雜分子生物堿馬錢子堿（1954年）、麥角新堿（1956年）、利血平（1956年）、甾族化合物羊毛甾醇（1957年）、葉綠素（1960年）、抗生素四環(huán)素（1962年）、青霉素（1965年）、黃體酮（1971年）和維生素B12（1973年）等的全合成。特別是維生素B12（圖1.1），含有9個手性碳原子，是一項高難度的有機合成，Woodward組織了一百多位合成工作者花費15年時間完成其全合成[1]。在這一合成工作中，他和Hofmann共同提出了分子軌道對稱守恒原理。分子軌道對稱守恒原理和福井謙一提出的前線軌道理論（1981年諾貝爾化學獎）標志著有機合成走向理論研究和實驗科學的融合。隨后科里（Corey，1990年諾貝爾化學獎）在完成復雜分子銀杏內(nèi)酯、白三烯、前列腺素等的合成過程中，提出了逆向合成分析的基本原理[2]，為有機合成的邏輯設計奠定了理論基礎。 圖1.1 羊毛甾醇、利血平、維生素B12的結(jié)構(gòu) 20世紀90年代以來，有機合成又進入嶄新的時代。其代表性的成果當屬海洋天然產(chǎn)物軟海綿素B（halichondrin B）化合物的全合成。軟海綿素B是聚醚大環(huán)內(nèi)酯類化合物，分子內(nèi)有32個手性中心、14個醚環(huán)橋聯(lián)和螺聯(lián)結(jié)構(gòu)（圖1.2），其合成的難度可想而知。1992年，Kishi等[3]完成了軟海綿素B的全合成。在研究軟海綿素B的中間體時發(fā)現(xiàn)，右側(cè)結(jié)構(gòu)的大環(huán)中間體的抗癌活性非常高。通過一系列的結(jié)構(gòu)改進和研究，抗癌藥艾日布林（Eribulin）作為治療轉(zhuǎn)移性乳腺癌的藥物已成功上市。與軟海綿素B相比，艾日布林的結(jié)構(gòu)相對簡單，但仍有19個手性中心，艾日布林的*終商業(yè)合成路線長達62步，這是迄今采用純化學合成方法生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)*為復雜、合成路線*長的非肽類藥物[4a]。*近軟海綿素類化合物的合成又取得重大進展，Kishi等[4b]以92步實現(xiàn)了軟海綿素B胺halichondrin B amine（E7130）的全合成，其中關鍵的四步都采用過渡金屬Ni/Cr催化的不對稱催化反應[4c]。軟海綿素類化合物等極為復雜分子的合成標志著有機合成進入了一個不對稱催化的新時期。 圖1.2 軟海綿素B和艾日布林的結(jié)構(gòu) 我國化學家在天然產(chǎn)物合成方面也作出了重要貢獻。早在20世紀60～80年代就成功人工全合成了由51個氨基酸組成的結(jié)晶牛胰島素和76個核苷酸（其中9個為稀有核苷酸）組成的酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸。我國化學家從植物和中草藥中分離純化并結(jié)構(gòu)鑒定、全合成的青蒿素（抗瘧藥）、喜樹堿（抗癌藥）、石杉堿甲（治療阿爾茨海默病藥物）、亮菌甲素（治療膽囊炎藥）等（圖1.3）都是經(jīng)久不衰的臨床治療藥物。近20年來我國化學家已成功全合成如(+)-plumisclerin A[5a]、schindilactone A[5b]、didemnaketal A[5c]等多環(huán)、多手性中心和官能團密集的復雜分子天然產(chǎn)物（圖1.3），其合成策略和方法都頗具特色。 圖1.3 中國化學家合成的代表性的天然產(chǎn)物 除了復雜的天然產(chǎn)物外，合成化學家也合成了許多結(jié)構(gòu)獨*的分子，如十字烯、IUPAC會標烷、屋烷、鳥籠烷、梯形烷衍生物[6a]、釋迦牟尼分子以及近年合成的含全sp雜化碳原子的環(huán)[18]碳炔[6b]（圖1.4），充分顯示出有機合成已達到前所未有的藝術和科學的統(tǒng)一。 圖1.4 一些人工合成的藝術分子的結(jié)構(gòu) 1.2 有機反應與有機合成 有機化合物尤其是結(jié)構(gòu)較復雜分子的合成是通過一系列的有機反應實現(xiàn)的。因此，有機反應是有機合成的基礎，是合成中形成碳碳鍵和碳-雜原子鍵等構(gòu)建有機分子骨架和實現(xiàn)官能團互相轉(zhuǎn)化的根本手段。有機化學家已發(fā)明并應用數(shù)目眾多的有機反應，其中人名反應600多種。這些反應大多是在有機化合物的反應性研究和一定結(jié)構(gòu)的化合物的合成過程中發(fā)現(xiàn)的。與此同時，新反應、新試劑的發(fā)現(xiàn)和應用又促進了有機合成的發(fā)展。例如，熟知的格利雅（Grignard）試劑及其反應（1912年諾貝爾化學獎）一直是形成碳碳鍵的*基本方法。薩巴蒂埃（Sabatier）發(fā)明的過渡金屬催化加氫和氫解反應始終是還原不飽和鍵和脫芐、脫鹵等高效而潔凈的反應（與Grignard共享1912年諾貝爾化學獎）。第爾斯-阿爾德（Diels-Alder）反應（1950年諾貝爾化學獎）廣泛應用于六元碳環(huán)的合成。威爾金森（Wilkinson）發(fā)明的均相加氫催化劑[Rh(PPh3)3Cl]以及二茂鐵合成（1973年諾貝爾化學獎）奠定了金屬有機化學的基礎。布朗（Brown）發(fā)現(xiàn)的有機硼試劑及其反應（1979 年諾貝爾化學獎），維蒂希（Wittig）發(fā)現(xiàn)的維蒂希試劑和維蒂希反應（1979年諾貝爾化學獎）為元素有機化合物在有機合成中官能團轉(zhuǎn)化和碳碳鍵的形成提供了多種手段。梅里菲爾德（Merrifield）發(fā)明的負載固相合成法為多肽、核酸等大分子的自動化合成及隨后發(fā)展的組合化學提供了基礎方法（1984年諾貝爾化學獎）。 由于手性藥物合成的需求，20世紀80年代以來立體選擇性已引起廣泛的重視，尤其是發(fā)展具有高對映選擇性和非對映選擇性的不對稱合成方法一直是研究的前沿熱點。除了傳統(tǒng)的手性源途徑和手性輔基導向的不對稱合成外，不對稱催化領域發(fā)展迅速。借助少量手性催化劑將大量潛手性底物轉(zhuǎn)化為具有特定構(gòu)型的旋光純產(chǎn)物，具有很高的原子經(jīng)濟性。20世紀下半葉，夏普萊斯（Sharpless）發(fā)現(xiàn)酒石酸酯/異丙基鈦手性催化劑催化碳碳雙鍵的不對稱環(huán)氧化、不對稱雙羥基化等反應并應用于復雜分子的合成，諾爾斯（Knowles）和野依良治（Noyori）用手性雙膦銠催化劑等實現(xiàn)了不對稱催化氫化反應并應用于藥物L-多巴和香料(-)-薄荷醇的合成且實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。由于在不對稱催化有機反應方面的開創(chuàng)性工作，他們被授予2001年諾貝爾化學獎[7]。21世紀初，利斯特（List）和麥克米倫（MacMillan）分別以有機小分子為催化劑，高效催化Aldol、Diels-Alder、Mannich、Michael、Friedel-Crafts反應等多種反應，并實現(xiàn)高度對映選擇性，驅(qū)動和引領了不對稱有機催化(asymmetric organocatalysis)的迅速發(fā)展[8]。有機小分子催化劑（如脯氨酸）無毒、價廉、設計靈活，同時反應時無需嚴格的無氧無水條件，操作簡便，使有機合成過程更安全、更綠色環(huán)保。由于在不對稱有機催化方面的貢獻，利斯特和麥克米倫被授予2021年諾貝爾化學獎。不對稱催化技術已廣泛用于手性藥物、手性農(nóng)藥、手性香料等有機產(chǎn)品的工業(yè)化生產(chǎn)中，代表性的產(chǎn)品如治療阿爾茨海默病的藥物L-多巴、鎮(zhèn)痛消炎藥(S)-布洛芬、抗風濕藥(S)-萘普生、抗菌藥左氧氟沙星、香料L-薄荷醇和除草劑(S)-金都爾等（圖1.5）。 圖1.5 過渡金屬不對稱催化合成的代表性手性藥物、手性農(nóng)藥和手性香料 烯烴復分解反應（olefin metathesis）是在釕、銠等過渡金屬的卡賓配合物催化下，高效實現(xiàn)兩個烯鍵間的sp2雜化碳原子的重新組合而獲得新的烯烴的方法，目前已廣泛用于藥物和天然產(chǎn)物復雜分子的合成中[9]。例如，天然產(chǎn)物(+)-asteriscanolide合成中關鍵的關環(huán)一步就是采用了烯烴復分解反應。由于化學家肖萬（Chauvin）、格拉布（Grubbs）和施羅克（Schrock）對烯烴和炔烴的復分解反應的杰出貢獻，他們被授予2005年諾貝爾化學獎。 過渡金屬催化的碳碳單鍵形成的赫克（Heck）反應、根岸（Negishi）反應和鈴木（Suzuki）反應的發(fā)現(xiàn)提供了芳環(huán)/芳環(huán)/烯鍵間（ 偶聯(lián)）交叉偶聯(lián)的有力工具。由于Heck、Negishi和Suzuki對過渡金屬催化的交叉偶聯(lián)反應的杰出貢獻，被授予2010年諾貝爾化學獎。這些反應不僅官能團兼容性好，并且區(qū)域和
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