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北京大学有机化学课件有机合成

目录contents有机合成基本概念与原理碳碳键形成反应及其在合成中应用官能团转化与保护策略立体选择性合成策略及实例分析复杂天然产物全合成案例剖析绿色化学在有机合成中应用前景展望

01有机合成基本概念与原理

有机合成定义及意义有机合成定义通过一定的化学反应，将简单的有机化合物转化为复杂的有机化合物的过程。有机合成意义创造新物质、探索新反应、研究反应机理、推动有机化学及相关学科发展。

加成反应、消除反应、取代反应、重排反应等。包括链锁反应机理、自由基反应机理、离子型反应机理等。有机反应类型与机理有机反应机理有机反应类型

逆合成分析原则简洁性原则原子经济性原则绿色化学原则有机合成路线设计原则从目标分子出发，逆向分析，逐步拆解成简单的起始原料。尽量提高原料的利用率，减少废物的生成。尽量选择步骤少、条件温和、收率高的合成路线。尽量选择环保、无毒无害的合成方法和试剂。

02碳碳键形成反应及其在合成中应用

烯烃在亲电试剂（如卤素、卤化氢、水等）作用下，双键打开并与之加成，生成相应的加成产物。亲电加成在自由基引发剂作用下，烯烃双键被打开，与自由基发生加成反应。自由基加成在催化剂（如铂、钯等）存在下，烯烃与氢气发生加成反应，生成饱和烃。催化加氢烯烃加成反应

与烯烃相似，炔烃也可与亲电试剂发生加成反应，但反应活性较烯烃低。亲电加成炔烃在自由基引发剂作用下，可与自由基发生加成反应。自由基加成在催化剂存在下，炔烃可与氢气发生加成反应，生成烯烃或饱和烃。催化加氢炔烃加成反应

硝化反应芳香族化合物在浓硝酸和浓硫酸的混合酸作用下，发生硝化反应，生成硝基化合物。芳香族化合物在浓硫酸作用下，发生磺化反应，生成磺酸或磺酸盐。芳香族化合物在卤素或卤化氢作用下，发生卤化反应，生成卤代芳香族化合物。芳香族化合物在AlCl3等催化剂作用下，可与酰氯、酸酐等发生Friedel-Crafts酰基化或烷基化反应，生成相应的芳香酮或芳香烃。磺化反应卤化反应Friedel-Crafts反应芳香族化合物亲电取代反应

03官能团转化与保护策略

羟基保护通过酯化、醚化、硅醚化等方法将羟基转化为易于操作和稳定的官能团，如酯、醚、硅醚等。羟基去保护酯基可通过酸性或碱性水解、还原等方法去除；醚基可通过酸性断裂、氧化等方法去除；硅醚基可通过氟化物处理等方法去除。羟基保护与去保护方法

通过形成缩醛、缩酮、半缩醛、半缩酮等结构，将羰基转化为稳定的官能团。羰基保护缩醛、缩酮等结构可通过酸性水解等方法去除；半缩醛、半缩酮等结构可通过氧化等方法去除。羰基去保护羰基保护与去保护方法

氨基保护通过酰胺化、氨甲酰化、磺酰化等方法将氨基转化为稳定的官能团，如酰胺、氨甲酰胺、磺酰胺等。氨基去保护酰胺基可通过酸性或碱性水解、还原等方法去除；氨甲酰胺基可通过酸性或碱性水解等方法去除；磺酰胺基可通过还原或亲核取代等方法去除。氨基保护与去保护方法

04立体选择性合成策略及实例分析

VS利用手性试剂将外消旋体拆分为两个对映异构体，常用方法有结晶法、色谱法等。手性辅助剂法通过引入手性辅助剂，与外消旋体形成非对映异构体，利用物理或化学性质差异进行分离。手性拆分手性拆分和手性辅助剂法

针对特定底物设计手性催化剂，实现不对称氢化反应。催化剂设计通过调整反应温度、压力、溶剂等条件，提高催化效率和立体选择性。反应条件优化不对称催化氢化法

选用具有立体选择性的生物酶作为催化剂，如脂肪酶、蛋白酶等。酶的选择反应条件控制酶的固定化与改造优化反应条件如温度、pH值、底物浓度等，提高酶催化效率和立体选择性。通过酶的固定化技术提高酶的稳定性和重复使用性，或通过基因工程技术改造酶，提高其催化性能。030201生物酶催化法

05复杂天然产物全合成案例剖析

紫杉醇的结构特点01紫杉醇是一种具有复杂四环结构的二萜类化合物，具有多个手性中心和官能团。合成路线概述02紫杉醇的全合成路线主要包括原料的选择、关键中间体的合成、以及最终产物的合成等步骤。其中，关键中间体的合成涉及到多种有机反应，如烯烃复分解反应、不对称氢化反应等。合成挑战与策略03紫杉醇的全合成面临着选择性控制、反应条件优化等挑战。针对这些挑战，可以采取合理的合成策略，如利用手性辅助剂或手性催化剂控制选择性，优化反应条件提高产率等。紫杉醇全合成路线简介

青蒿素的结构特点青蒿素是一种具有过氧桥键的倍半萜内酯类化合物，具有独特的抗疟活性。合成路线概述青蒿素的全合成路线主要包括原料的选择、关键中间体的合成、以及最终产物的合成等步骤。其中，关键中间体的合成涉及到多种有机反应，如环化反应、氧化反应等。合成挑战与策略青蒿素的全合成面临着过氧桥键的形成、手性控制等挑战。针对这些挑战，可以采取合理的合成策略，如利用金属有机催化剂促进过氧桥键的形成，利用手性辅助剂或手性催化剂控制选择