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后基因组时代的科学问题
• • • • • • • • • • ������ ������ ������ ������ ������ ������ ������ ������ ������ ������ 2000年6月，人类基因组计划获得草图； 后基因组时代的任务： 基因产物的功能确定 潜在药物靶点性质的深度研究 有效药物及候选化合物的发现与发展 有机化学的发展机遇： 精细无误的合成方法 高效可重复的化合物获得途径 理论有机化学研究的新领域 学科交叉的新机遇
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理论分子与几何结构分子
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合成化学
• 利用创造性的化学转化实现复杂化学分子 结构的获得.
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合成化学典型的பைடு நூலகம்究领域
• • • • • • ������ ������ ������ ������ ������ ������ 天然产物的全合成. 重要工业化学品. 理论意义的化合物. 化学结构的论证. 新的合成方法学发展. 科学技术领域的其他方面.
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4. 全合成(Total Synthesis)
• Start with readily available materials and build up to the target molecule from simple, common materials.
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5. 半合成(Partial Synthesis)
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Chemical Genetics（化学基因学）
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生命网络中的化学分子
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Smart Molecule Brightening the Bio-Process ---Coupling a natural receptor with an artificial receptor
Hamachi, et al. J. Am. Chem. Soc.2004, 126, 490.
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生命过程的调解与控制
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Characterizing How Ligands Bind to Protein by NMR
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Biosynthesis and Bioinformatics Antimalarialdrugs against P.falciparum.
Jomaa, H., et al. Science1998, 285, 1573. Cane, D. E. Science1999, 287, 818.
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Partial Synthesis (2)
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6. 形式合成(Formal Synthesis)
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全合成vs形式合成
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7. 生源模拟合成(BiomimeticTotal Synthesis)
• It is believed that one can effectively mimic the condition provided by nature, and conduct the same reaction in a flask. • Two important considerations1.The reaction must be capable of occurring.2.The biogenetic process is under a great deal of control (enzymatic) and a similar level of control in lab may be difficult, but necessary.
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•合成策略
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1. 线性合成（Linear Synthesis）
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2. 汇聚式合成(Convergent Synthesis)
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汇聚式合成(Convergent Synthesis)
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3. 发散性合成(Divergent Synthesis)
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发散性合成(Divergent Synthesis)
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5. 评价潜在的合成路线，指出优势 特色
• ������ Excellent knowledge of organic chemistry. • ������ Suspect reactions must be recognized ---only one poor step can ruin the synthesis. • ������ Control of stereochemistry is clear. • ������ Want opportunity for alternative --reactions that look good on paper aren’talways successful in lab. 51
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3. 简化目标分子和目标分子的背景 化学
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Simplification and Background Chemistry (2)
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Simplification and Background Chemistry (3)
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4. 形成合成路线(Retro-synthesis)
• • • • • ������ ������ ������ ������ ������ Transform-based strategies Structure-based strategies Topological strategies Stereochemical strategies Functional group strategies
最近几年（1997-
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万古霉素vancomycin
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重要的工业化学品
������ ������ ������ ������ ������ ������ ������ 高分子聚合物及其单体. 粘结剂、表面涂料. 染料. 香精香料. 药物工业产品. 家用化学品. 农用化学品:杀虫剂、除草剂.
6. 选择特定的反应和试剂
• ������ This also requires an excellent knowledge of organic chemistry. • ������ Check the literature for alternative reagents ---it is wiser to change reagents than to change the entire synthesis if problem arise. • ������ Many reference texts are available. • ������ Larcok, “Comprehensive Organic Transformation” • ������ Fieser and Fieser, “Reagents of Organic Synthesis” • ������ Paquette, “Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis” • ������ Computer Database: Beilstein X’fire.
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有机分子工程的发展历史 ---人类科学追求与奋斗的历史
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有机合成及其相关领域的诺贝尔奖
2010 Heck, Negishi, Suzuki 钯催化的交叉偶联反应 18
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合成方法学的趋势
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创造功能的现代有机合成
• • • • ������ ������ ������ ������ 健康科学 材料科学 环境科学 能源科学
• 1.选择一个科学问题. • 2.选择一个或者一些可以通过合成解决的科学难 题. • 3.目标的简化处理（反合成分析）. • 4.产生一条或多条合成的途径. • 5.评价和选择合成途径(---强调路线的特色). • 6.为每一步的转化选择合适的化学反应和试剂. • 7.进一步选择专一的反应条件，并设计实验. • 8.执行实验操作，分析相应的实验结果.
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生源模拟合成(2)
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逆合成分析 RetrosyntheticAnalysis
• • • • • • • • • ������ ������ ������ ������ ������ ������ ������ ������ ������ 生源分析学说（剑桥学派）---TOS 代表人物：Robinson、Johnson 代表作品：甾体的全合成 反合成分析理论（哈佛学派）---TOS 代表人物：Corey、Stork 代表作品：1965年以后的多数合成 纵向合成分析（哈佛大学）---DOS 代表人物：Schreiber（2000年） 应用：复杂结构的分子多样性问题
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历史回顾（1828-1944） ---天然产物与生命现象
马萘雄甾酮
吡多素
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历史回顾（1945-1990） ---Woodward-Corey 时代
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银杏内酯B
历史回顾（1990-2000） ---Nicolaou等一代合成大师崛起
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胞变霉素
人工完成最复杂的目标 ---海葵毒素（Palytoxin）
• ������ Most difficult and time consuming element of work. • ������ Easy: setting up and conducting the reaction. • ������ Difficult: interpreting the results from the reaction.
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7. 选择反应的条件
• • • • Reaction Temperature.������ Solvent.������ Knowledge of reaction mechanism.������ Consult current and background literature.
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