有机合成
从远古时代起，人类一直靠自然界的资源生存。
在实践中，人类逐渐学会了对自然资源进行加工和转化。
例如，通过酿酒、制药等以满足人类生活的需要。
但自然资源是有限的，而且有时天然物质及其加工产品的性能也不尽人意。
19世纪20年代人类开始进行有机合成的研究以来，有机化学家们不断地合成出功能各异、性能卓越的各种有机物。
通过有机合成不仅可以制备天然有机物，以弥补资源资源的不足，还可以对天然有机物进行局部的结构改造和修饰，使其性能更加完美，甚至可以合成具有特定性质的、自然界并不存在的有机物，以满足人类的特殊需要。
有机合成化学的迅速反正，使以染料合成和药物合成为重点的有机合成化学工业得以兴起，煤焦油和石油天然资源的综合利用得到了迅猛的发展。
一、 有机合成的过程
以有机反应为基础的有机合成，是有机化学的一个重
要内容。
它是利用简单、易得的原料，通过有机反应，生 成具有特定结构和功能的有机化合物。
有机合成的任务包 括目标化合物分子骨架的构建和官能团的转化，其过程就 像建筑师建造一座大厦，从基础开始一层一层地向上构 建。
如图3-23所示，利用简单的试剂作为基础原料，通 过有机反应连上一个官能团或一段碳链，得到一个中间 体；在此基础上利用中间体上的官能团，加上辅助原料， 进行第二部反应，合成出第二个中间体……经过多步反 应，按照目标化合物的要求，合成具有一定碳原子数目、 一定结构的目标化合物。
图3-23有机合成反应的一种装置
图3-23有机合成过程示意图
思考与交流
有机合成的思路就是通过有机反应构建目标化合物的分子骨架，并引人或转化所需的官能团。
你能利用所学的有机反应，列出下列官能团的引人或转化方法吗?
基础原料 中间体 中间体 副产物
副产物
辅助原料
辅助原料
目标化合物
辅助原料
有机合成 organic synthesis
1. 引入碳碳双键的三种方法是(1)卤代烃的消去反应； (2)醇的消去反应； (3)炔烃不完全加成。
2. 引人卤原子的三种方法是(1)醇（或酚）的取代 ；(2)烯烃（或炔烃）的加成；(3)烷烃（或苯及苯的同系物）的取代。
3.引人羟基的四种方法是(1)烯烃与水加成 ；(2)醛的还原 ；(3)卤代烃的水解； (4)酯的水解。
二、逆合成分析法
逆合成分析法是在设计复杂化合物的合成路线时常用的方法，它是将目标化合物倒退一步寻找上一步反应的中间体，该中间体同辅助原料反应可以得到目标化合物。
而这个中间体的合成与目标化合物的合成一样，是从更上一步的中间体得来的。
依次倒推，最后确定最适宜的基础原料和最终的合成路线。
所确定的合成路线的各步其反应条件必修比较温和，并具有较高的产率，所使用的基础原料和辅助原料应该是低毒性、低污染、易得和廉价的。
图3-24逆合成分析法示意图
资料卡片
学与问
卡托普利（Captopril ）为血管紧张素抑制剂，临床上用于治疗高血压和充血性心力衰竭。
文献共报道了10条合成该物质的路线，其中最有价值的是以2-甲基丙烯酸为原料，通过4步反应得到目标化合物。
各步反应的产率如下：
CH 2
C
CH 3
COOH
93.8%
A
B
81.7%
85.6%
C
90.0%
HSCH 2CHCO COOH
CH3N
请计算一下该合成路线的总产率是多少？
中间体
中间体
基础原料
科里出生于美国，1945年进入麻省理工学院学习，1951 年获得硕士学位，现任哈佛大学教授。
他于1967年提出了“
逆分析原理”
，将有机合成路线设计技巧艺术地变成了有严格 思维逻辑的科学，并利用电子计算机来设计有机合成路线，开 创了计算机辅助有机合成的新纪元。
他所提出的有机合成理论 及方法，促进了有机合成化学的飞速发展，因而获得了1990年 诺贝尔化学奖。
图3-25 伊莱亚斯·詹姆斯·科里
（Elias James Corey ，1928-）
目标化合物
下面我们以草酸二乙酯的合成为例，说明“逆合成分析法”在有机合成中的应用。
(1) 草酸二乙酯分子中含有两个酯基，按照酯化反应的规律我们将酯基断开，
可以得到草酸（乙二酸）和两分子的乙醇。
说明目标化合物可由两分子的乙醇和草酸通过酯化反应得到。
C O
C
OC 2
H 52H 5C O C
OH +
2C 2H 5OH
草酸二乙酯
(2) 根据我们学过的知识，羧酸可以由醇氧化得到，草酸的前一步的中间体
应该是乙二醇。
C O C
OH OH
OH H 2C H 2
C
(3) 乙二醇的前一步中间体是1，2-二氯乙烷，1，2-二氯乙烷则可以通过乙烯
的加成反应而得到。
OH
OH CH
2CH 2
CH 2CH 2
Cl
Cl CH 2CH 2
(4) 乙醇可以通过乙烯与水的加成得到。
根据以上逆合成分析，可以确定合成草酸二乙酯的基础原料为乙烯，通过以下五步反应合成： 1．
CH 2
CH 2
+
H 2O
浓硫酸
3CH 2OH
2．
CH 2CH 2CH 2
CH 2
+
Cl 2
Cl
3．
OH
CH 2CH 22CH 2
CH 2+Cl 2NaOH
+2NaCl
4．OH
CH 2
CH 2O
HO OH
C
O
5
．
OH2
HO OH
C
O
+2CH 3CH 2OH
C 2H 5O
C C
O
OC 2H 5
+
2H 2O
练习
2.二乙酸-1，4环己二醇可通过下列路线合成：
(1)光照
(2)乙醇
Cl 2
(4)
(5)
(6)H 2
催化剂
(7)23
3
3
请你写出各步反应的化学方程式，并指出其反应类型。
（提示：路线找那个
（5）的反应可利用1，3-环己二烯与Br 2的1，4-加成反应） 【答案】
+
Cl 2
HCl
+(1)
取代反应
+
(5)
Br 2
催化剂
加成反应
+(6)催化剂
H 2
加成反应
+
(7)
H 2O
2NaBr
+ 取代
反应
+(8)+
2CH 3COOH
24
3
3
2H 2O
取代
反应。