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有机化学主要学科方向简介及前沿进展

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推动有机合成的三件大事:
1、尿素的合成(Wohler) 2、有机化合物结构理论的建立
包括:碳的四价和成键和苯的结构(Kekule) 3、碳价键的正四面体构型(van ‘t Hoff)
Jacobus Henricus van ‘t Hoff (1852-1911)荷兰化学家, 1901年第一位诺贝尔化学奖
柯尔柏(Kolbe, A.W.H 1818-1884)
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• 1856年,W.H.Perkin(英国化学家)合成 苯胺紫,这是第一个人工合成染料,第一 个工业有机合成,是有机合成化学史的一 个里程碑。
苯胺紫
奎宁
珀金(W.H.Perkin 1838—1907)
苯胺紫合成是一个非目标性产物:在合成奎宁(金鸡纳碱,C20H24N2O2— 1820年提取制备,1908年确定结构)时的意外产物。
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有机化学研究新的发展方向和趋势
• 国际上有机化学研究新的发展方向和趋势
1. 包括小分子的活化在内的惰性化学键的活化; 2. 原子经济性的高效率、高选择性合成方法学,特别是不对称催化反应。
强调绿色有机化学反应及过程的研究,从源头减少环境污染。 3. 化学生物学:强调化学与生命科学的结合,研究生命活动中化学过程
吗啡
青霉素
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• 20世纪50-70年代,R.B.Woodward巧妙合成了利血平,胆 甾醇,维生素B12和红霉素(18个手性中心)等许多结构复 杂的天然产物,将有机合成发展到前所未有的水平。
VB12(1977)
95步,512个立体异构体 近百人,耗时15年 R. B. Woodward的名言 “合成对象是不能变动的,既不能单凭勤恳,也不能仅凭灵机一动就 进行工作,而必须按照计划来进行。”
一是许多具有重要药用前景的新化合物相继被发现; 二是许多结构新颖、复杂的海洋天然产物被分离、鉴定 ,成为有机合成的新挑战 ; 三是不对称合成成为合成研究的主流。
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• 1993年, 施雷伯(S.L,Schreiber, 哈弗大学)FK-1012的 全合成。
细胞免疫作用(FK506) 基因开关(FK-1012) 使合成化学家看到了有机合成在生命科学研究领域的 无穷创造力和迷人前景
➢ 科学研究中充满着偶然性,应重视实验中的偶然发现,在此基础上开展系统 的原创性研究。
➢ 重视学科交叉,关注其他科学中存在的基本有机化学问题,在学科交叉领域 做出原创性研究工作。
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一、有机化学主要学科方向
1. 有机合成 2. 金属有机化学 3. 元素有机化学 4. 物理有机化学 5. 天然有机化学 6. 有机催化 7. 理论有机化学 8. 药物化学 9. 生物有机化学 10. 绿色有机化学 11. 有机功能材料
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• 20世纪80年代,B.Merrifield发展了 固相合成技术,获得1984年诺贝尔 奖。
美国生物化学家,最主要的贡献是发明了固 相接肽技术。他因为研究出了制造肽和蛋白 质的方法而获得了1984年的诺贝尔化学奖。 通过开发出一种能够快速大量合成肽链的自 动实验室技术,从而极大地推进了生物化学, 分子生物学,以及药理学等领域的发展。
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有机化学基础研究新的发展战略
• 加强与材料科学、生命科学、能源科学和环境的结合; • 有机化学研究领域的协调均衡发展 • 促进有特色有原始创新的系统研究工作的开展
➢ 从事有机化学基础研究要有敏锐的思维和捕捉前沿的意识和能力,针对有挑 战性的科学问题开展持续的研究。
➢ 选题强调开展有前瞻性的基础研究,针对国家经济建设、社会发展和国防安 全的重大需求开展应用基础研究。
Me
HO
OH
OH
O
HO
N
H
海葵毒素
O Me OH N H OH
Me O
HO OH
OH
OH OH
O HO
OH OH
Me
O Me
OH
OH
Me
O OH
OH HO
OH OH OH
HO OH
OH
OH OH OH
O
OH
OH
HO OH
O HO
OH
OH OH
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• 20世纪90年代,发展了组合化学合成理论和技 术。有机合成将有机合成作为一种艺术展现在世人面前
• 合成时可以设计和选择不同的起始原料,用不同的基本合成 反应,获得同一个复杂有机分子目标物,起到异曲同工的作 用,这在现代有机合成中称为“合成艺术”。
罗伯特·伯恩斯·伍德沃德 (1917–1979) ,美国 有机化学家,现代有机合成之父,对现代有 机合成做出了相当大的贡献,尤其是在合成 和具有复杂结构的天然有机分子结构阐明方 面,获得1965年诺贝尔化学奖。
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有机合成发展史
• 早期的化学家基本上从天然来源的混合物中提取比较纯的 化合物。1806年,瑞典化学家贝采里乌斯(Jons Jakob Berzelius)提出有机化学概念。
植物物质及动物物质的化学,或在生命力 影响下所制成的物质化学。
有机化学之父,生命力学说倡导者。
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• 1828年,德国化学家维勒(F.Wohler)用典型的无机物合 成了尿素,从一定程度上改变了当时流行的“生命力”学
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地中海槽沟海葵中的一类有 毒多肽,可引起神经和心脏 中毒,并可抑制蛋白水解酶 活性。海葵能镇静、止咳、 降压、抗凝、抗菌、抗癌、 兴奋平滑肌等作用
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H2N O
OO
OH
OH
C129H223N3O54, 分子量2680,64个手性中心,7
OH HO
O
OH
个骨架内双键,100多个官能团, 可能的异构体是271
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有机反应
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有机化学的学科分支
• 有机化学的迅速发展产生了不少分支学科
➢ 有机合成(Organic Synthesis) ➢ 金属有机(Organometallic) ➢ 元素有机(Elemental Organic) ➢ 物理有机(Physical organic ) ➢ 天然有机(Natural Organic ) ➢ 有机催化(Organic Catalysis) ➢ 有机分析(Organic Analysis) ➢ 绿色有机(Green Organic) ➢ 有机功能材料(Organic Functional Materials)
胆固醇、可的松、士的宁、利血平、叶绿素、四环素、维生素12等都是伍德 沃德的杰作。
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• 20世纪70年代,Corey发展了手性合 成理论和方法,并系统建立了逆合成 分析方法,并荣获1990年诺贝尔化学 奖。 成功地合成50多种药剂和百 余种天然化合物
有机合成化学的宗师级人物。在有机合成发展史上被公认为 伍德沃德概念上的学术接班人。他的鼎盛时期被称为有机合 成史上的“科里时代”。
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• 1902年,德国化学家韦尔施泰特(Willstatter)首次实 现了托品酮的全合成。1915年获Nobel 化学奖。
Richard Martin Willstätter (Germany, 1872 - 942) “for his researches on plant pigments, especially chlorophyll”. (叶绿素)
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1. 有机合成
• 有机合成:通过一系列有机反应,将易得的、廉价的原料 (单质、简单的无机物和有机物)制备成结构复杂的化合物 的过程。
Ryoji Noyori曾提出:“化 学是一门中心学科,而有 机合成又在在化学学科中 扮演着重要角色”。
• 有机化学中最重要的基础学科之一,它是创造新有机分子的 主要手段和工具,发现新反应、新试剂、新方法和新理论是 有机合成的创新所在。
学习有机化学有哪些用途?
熔喷层主要以聚丙烯为原材料制成的熔喷布为主,除此之外传统原料还有聚酯 (PET)、聚酰胺(PA)、聚乙烯(PE)、聚氨酯(PU)等。
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学习有机化学有哪些用途?
• 为什么消毒要用75%的酒精,不用95%的酒精?
乙醇是化工、聚合物、制药和能源领域的重要化合物,2019年全球产量9000万t。
• 有机合成化学是化学学科的核心,是改造世界、创造社会最 有利的手段。
• 有机合成化学总是处于科技前沿。
➢ 1900-2000年的100年间,合成和分离了2285万种化合物,95%以上为 有机化合物及其衍生物。
• 有机合成是表现有机化学家非凡创造力的舞台。
黄明龙
蒋明谦
袁翰青
邢其毅
毅然回国的留美博士,奔赴学科前线,编纂“邢大本”名震学海
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• 2001年,W. S. Knowles、R. Noyori和B. M. Sharpless因 在催化不对称合成方面的杰出成就而共享2001年诺贝尔 化学奖。
这三位化学家的成就在于找到了有机合成反应中的高效手性 催化剂和立体选择性反应的方法,可以高效方便地合成手性 分子的单一异构体,促进了化学工业和制药工业的发展。
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化学的核心是合成化学
--徐光宪(中国科学院院士,北京大学 教授,中国化学会理事长)
徐光宪,著名物理化学家,无机化学家,教育 家,中国科学院院士。获得多项学术大奖,被誉 为中国“稀土之父” 。著作有《物质结构》、 《稀土的溶剂萃取》等
有机合成化学是有机化学中最富有活力的分支学科
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有机合成与创新精神的培养
14 steps, overall yield 0.75% 多步全合成的诞生。
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• 1917年,R.Robinson合成了托品酮。 开创了系统的有机合成方法,反应 机制和化学结构关系等的研究。并 第一次开设了有机合成课程。
R.Robinson获得1947年诺贝尔化学奖
曼尼希反应
Sir Robert Robinson (Great Britain, 1886 - 1975) "for his investigations on plant products of biological importance, especially the alkaloids".
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