什么叫做有机合成?

供稿:hz-xin.com     日期:2024-05-07
什么是有机合成化学?

从1853 年贝特罗首次用甘油和脂肪酸合成了天然脂肪(硬脂)的类似物开始,到现在有机合成化学的历史已经有150多年,其发展在当代达到了空前的水平。每约20年,就有新的进展把这一领域推到一个新的水平。在1940 年左右,有机化学的合成活动大多还是按照20世纪初流行方式进行,其主要差别只是研究者的人数大大增加了,合成方法的样式多了,仪器设备得到了改进。解决合成问题主要是以经验为依据,并且目标十分有限,想要进行大步骤合成的人极为罕见。由于需要熟悉大量的特殊化合物和特殊反应,有机化学家们倾向于从事糖化学、生物碱、染料、萜烯、蛋白质、脂肪、甾族化合物或某一类似领域的研究,而极少对整个化学领域感兴趣。
自 1940 年以后,理论原则开始被用来规划合成问题,仪器被用来控制反应历程中的各步反应,这已使合成有机化学的状况发生了巨大变化。有关天然产物的化学在推动这一变化方面起了极为重要的作用。生物化学家们对维生素和酶发生了兴趣,药物工业对抗生素、激素和萝芙藤生物碱等一些天然物质发生了兴趣,这些都刺激了对具有多个反应中心的复杂分子的合成的研究。
有机合成化学的发展,经历了以下几个时期:
早期
像武兹反应、威廉逊反应、帕金反应、罗森反应、霍夫曼反应、斯克劳普反应、弗瑞兰德反应、雅各布森反应、诺尔反应、米切尔反应那样,一些完全确立的“人名”反应继续被广泛地使用着的同时,人们不断提出扩大它们的应用的改进方法。由于新反应的发现使得过去的目的更易于达到,使得新的合成能着手进行,格林亚试剂是1899年被提出的,但直到20世纪它才得到了充分重视。格林亚本人将这个反应扩大到各种化合物的制备方面,而无机化学家们也利用了这个反应。
因为格林亚试剂易与含有可取代的氢或活泼氢的物质反应,比如水、醇、氨、HCl,所以它在分析上被用来测定这种可取代的氢。这一应用是首先由圣彼得堡的 L.丘加也夫(1872—1922年)提出的,后来他的学生采列维季诺夫进一步发展了它。
20世纪初采用的其他反应有布沃尔特的醛合成、布沙尔的酸变胺的反应、乌尔曼的用铜将芳香卤化物转变成烃的反应以及乌尔曼的将简单环连接成更复杂的稠合环的缩合反应。所有这些反应都可用于芳香族化合物,而这些反应反映了人们在20世纪头十年里对染料化学的密切注意。同一时期出现的布沃尔特—勃兰克还原提供了一种将酸转变成相应的醇的方法。这一还原反应是钠和乙醇在该酸的酯存在下发生的还原反应。克莱门生反应则通过使用在酸中的锌汞齐将羰基转变成亚甲基。达金反应使用了碱液中的过氧化氢,从而将芳香醛转变成了酚。
第一次世界大战期间,除了罗森蒙德还原反应外,合成化学领域没有出现什么新活动。在这一还原反应中,酰基是通过将氢引入一个含钯催化剂的溶液里而转变成醛基的。将有机酸链长缩短一个单位的巴比埃—维兰德降解反应是1913年由巴比埃提出,并在1926 年由维兰德加以改进。另一个意义重大的反应是 1928 年,由O.迪尔斯(1876—1934年)和 K.奥尔德(1902—1958年)在基尔发现的。他们观察到,丁烯与马来酸酐剧烈反应,可以定量地得到一种六元环化合物顺-△4-四氢化酞酸酐。
在较早的时候,梅尔魏因是梅尔魏因—庞道尔夫—维尔利还原反应的独立发现者之一,该反应是在烷醇铝存在条件下将羰基化合物还原成醇的反应。这种氧化反应最适合将仲醇转变成酮,尽管它多少也被用在伯醇的氧化上。
催化加氢对合成工作及对解释理论问题都是一门有用的技术。20世纪初,萨巴蒂埃和森德伦斯最早发展了它,不久它就被工业生产上所采用。直到第一次世界大战结束前,需要提供适当高压的要求推迟了氢化技术在有机研究中的广泛应用。到20世纪30年代,它才被应用于许多重要工作。
氢化反应所用的适宜催化剂的发展也很缓慢。帕尔在20世纪初提出了一种制备铂催化剂的方法。其他细粹金属,特别是镍,也被利用上了。不过制备催化剂的方法却没有标准化,故而其结果使人失望。1927 年 M.拉尼获得专利的一种镍-铝合金被广泛用来制备镍催化剂,其中铝是用氢氧化钠将其溶解后分离出去的。伊利诺斯的亚当斯及其同事将金属氧化物还原,以用作催化剂。威斯康星的 H.阿德金斯(1892—1949年)及其同事最先将亚铬酸铜研制成一种有效的催化剂。
中期
有机合成的现代时期开始于20世纪40年代。尽管之前的十年已经完成了某些困难的合成,比如,R.R.威廉斯和 J.K.克莱因完成的硫胺合成;P.卡勒尔和 R.库恩各自独立完成的核黄素合成;S.A.哈里斯和 K.福克斯以及库恩独立完成的吡哆醇合成;T.赖希斯坦和库恩各自独立完成的抗坏血酸合成;三个实验室——卡勒尔实验室、A.托德实验室和L.I.史密斯实验室完成的α-生育酚合成;E.A.多伊西实验室和 L.菲塞尔实验室完成的止血维生素 K 合成;W.巴赫曼、J.W.科尔和 A.L.维尔兹完成的马萘雌酮合成;福克斯及库恩和 H.维兰德完成的泛酸合成,但这些合成与下面的全合成相比,就有些失色了。
这些全合成有R.B.伍德沃德和 W.E.多林成功进行的奎宁的全合成,L.H.萨雷特的可的松合成,伍德沃德的棒曲霉素和马钱子碱合成,M.盖茨和 D.金斯贝格的吗啡合成,福克斯、A.格雷斯纳尔和苏巴罗夫在默克实验室进行的维生素 H 合成,C.W.沃勒的叶酸合成,伍德沃德和 R.鲁宾逊独立完成的胆固醇和维生素 合成,H.英霍芬和卡勒尔的β?胡萝卜素合成,O.艾斯勒的维生素 A 合成,F.桑格的胰岛素合成,以及伍德沃德和马丁·斯特雷尔的叶绿素α合成。
这些合成的显著特点就是它们能在这些化合物的结构确立后不久就迅速完成。这些合成显示了新的观点在有机化学领域所具有的力量。因为在做实验以前,常常要对各步反应进行理论上的设计。这些合成成就反映了20世纪中叶科学的特点——大大依赖于思想观点的交流。狭隘研究专业的时代已经让位于综合研究问题的时代。
一项既在有机研究中,也在工业生产上具有价值的特别重要的合成发展就是对微生物的利用。霉菌和其他生物体被广泛地用来生产抗生素。微生物产生了抗生素,但是关于其中间过程人们却不太了解。然而,微生物已被用于进行一系列合成操作平菇绿霉菌中的某一步反应。它们特别适合于这种应用,因为它们可以进行立体有择反应,若以纯化学合成来反应,则会产生异构体的混合物。维生素C、1?麻黄碱、吡哆醛、吡哆胺、某些蒽醌和某些青霉素已可用适当的微生物来合成了,这种方法在甾族化合物领域中也已被采用了。
近期
具有高水平的有机合成研究小组的数目,和他们所取得的重大发现成果,以及该领域对年轻有为科学家的吸引力,远远超过了20世纪60年代。化学合成方法学包括一些新的合成过程、重大合成战略和有较高选择性的试剂、催化剂。亲和层析和多功能液相色谱等对有机物质分离和纯化方法的改进,这将大大加速有机合成研究,从而可能解决许多更复杂的问题。
物理仪器(X 线晶体衍射、核磁共振、质谱)和计算机等在精确测定结构中的应用,大大加快了新的人工合成的生物活性分子的发现和鉴定,促进了我们对生物活性分子功能的认识。这表明计算机已成为有机合成化学家的重要工具。计算机将不仅仅用于计算,还将用于多种问题的解决和相互教授。用计算机辅助模型对合成进行分析,将成为化学的常规工具。

1921年,亚当斯决定出版一套有机合成专著,每年一册,刊登由各处挑选的近30种化合物,这些化合物必须在实验室进行重复试验,予以核实后才可选登。这套专著就是现在众所周知的《有机合成》,这套书每年出版一册,后来又改名为《亚当斯年报》,这是一本很有用途的工具书,受到有机化学工作者的高度评价。

有机合成的概念:1828年F.维勒由无机物氰酸铵合成了动物代谢产物尿素,数年之后H.科尔贝又合成了乙酸,从此有机合成化学获得迅速发展。有机合成大致分为两方面:①基本有机合成。包括从煤炭、石油、水和空气等原材料合成重要化学工业原料,如合成纤维、塑料和合成橡胶的原料,溶剂,增塑剂,汽油等,其产量几乎接近于钢铁的数量级。②精细有机合成。包括从较简单的原料合成较复杂分子的化合物,如化学试剂、医药、农药、染料、香料和洗涤剂等。20世纪70年代以后,有机合成的新领域迅速发展,如一些有一定立体构象的天然复杂分子的合成,一些新的理论和方法如反应机理、构象分析、光化学,各种物理方法分析手段的应用等方面的进展,尤其是分子轨道对称守恒原理的提出,对有机合成化学起着极大的推动作用。精细有机合成是指利用有机反应将简单的有机物和无机物作为原料,创造新的、更复杂、更有价值的精细机化合物的过程。人们通过精细机合成,不仅能制造出自然界已有的、甚至非常复杂的物质,而且能制造出自然界尚不存在的、具有各种特殊性能的物质,以适应人类生活、生产和科学研究的需要。
 有机合成有两大任务:一是实现有价值的已知化合物的高效生产;二是创造新的有价值的物质与材料。”
有机合成有两个基本目的。一个是为了合成一些特殊的、新的有机化合物,探索一些新的合成路线或研究其他理论问题,即是实验室合成。为这一目的所需要的量较少,但纯度常常要求较高,而成本在一定范围内不是主要问题。另一个是为了工业上大量生产,即工业合成。为了这一目的,成本问题是非常重要的,即使是收率上的极小变化,或工艺路线或设备的微小改进都会对成本发生很大的影响。
实验室合成是根据一般碳架和官能团的变化规律所研究得出的结论,大多数具有普遍的意义,但并非都适合于工业生产,能适合于工业生产的,只是其中的一部分。但是,由于实验室合成是根据有机化学反应、有机合成的基本规律和实验室反复试验的结果,它是精细有机合成的基础,在这样的基础上再经过严格筛选、改进才可能成为工业生产所适用的合成路线。



我想说的是有机合成还原反应 :

以碘化钐为催化剂,异丙醇为还原剂,可将环己酮衍生物还愿为相应的醇,反应几乎定量,空间位阻影响很小。 当用Noyori试剂或其他对应选择性还原剂不能还原目标分子中的C=O时,可以用氯化双松蒎烯基硼Ipc2BCl进行还原。它可以还原前手性的芳酮或叔丁基酮,ee值很高。用二乙醇胺沉淀法除去反应中生成的硼化物。 羰基生成相应的腙或硫缩醛后更容易生成CH2。

如果在DMSO中使用叔丁醇钾,则可以避免原来的Wolff-Kishner法还原腙时的苛刻条件。另一种可行的方法是使用含有易离去的基团(如Ts)的腙的衍生物。用氢化物还原这些腙衍生物可以脱去N2.α,β-不饱和羰基化合物经腙的还原可以生成重排的烯烃产物。用Raney镍还原硫缩醛或硫缩酮可脱去分子中的硫。α,β-不饱和酮中的羰基可以直接还原为CH2。



下面我来简单介绍一下有机合成的分析法

(1)有机合成的方法包括正向合成分析法和逆向合成分析法。

(2)正向合成分析法是从已知原料入手,找出合成所需的直接或间接的中间体,逐步推向合成的目标有机物。

基础原料→中间体→中间体→……→目标化合物

(3)逆向合成分析法是设计复杂化合物的常用方法。它是将目标化合物倒退一步寻找上一步反应的中间体,而这个中间体,又可由上一步的中间体得到,以此类推,最后确定最适合的基础原料和最终的合成路线。

目标化合物→中间体→中间体→……→基础原料



什么是有机合成
答:就是利用简单的有机物通过一系列反应变成所需要的复杂的有机物

什么是有机合成材料
答:有机合成材料,也称有机合成聚合物,指的是以化学合成的方式制备的大分子材料。这些材料和传统材料(如金属、陶瓷)相比,具有更高的柔韧性和可塑性,可以制备出各种形状和结构的材料,例如薄膜、纤维、泡沫等。有机合成材料...

有机合成的概念
答:有机合成大致分为两方面:①基本有机合成。包括从煤炭、石油、水和空气等原材料合成重要化学工业原料,如合成纤维、塑料和合成橡胶的原料,溶剂,增塑剂,汽油等,其产量几乎接近于钢铁的数量级。②精细有机合成。包括从较简单...

什么是有机合成材料初中化学
答:用有机高分子化合物制成的材料就是有机高分子材料,简称"有机合成材料"。1、有机合成材料成分 有机合成材料不是纯净物,而是混合物,主要原因是有机物在发生聚合反应时,一些分子链较长的分子往往会被拉断,从而形成结构...

有机合成材料是指什么
答:有机合成材料主要是指通过化学合成将小分子有机物如烯烃等合成大分子聚合物。棉花、羊毛和天然橡胶等都属于天然有机高分子材料。有机合成材料在生活中用的最多的是塑料。有机合成材料在日常生活,农业、工业生产中具有重要...

有机化学中的合成是什么意思
答:就是不同的物质经过化学反应变成其他的东西,在有机中一般是由两种物质反应变成一种物质,所以叫合成

什么是有机合成化学?
答:有机合成化学是一种化学分支,专注于通过化学反应将简单的有机分子转化为复杂的有机分子。这种转化通常涉及碳、氢、氧、氮等元素,并可以创造出具有特定功能或性质的新化合物。有机合成化学的核心在于设计和控制化学反应。这...

什么是有机合成化学?
答:解决合成问题主要是以经验为依据,并且目标十分有限,想要进行大步骤合成的人极为罕见。由于需要熟悉大量的特殊化合物和特殊反应,有机化学家们倾向于从事糖化学、生物碱、染料、萜烯、蛋白质、脂肪、甾族化合物或某一类似领域的研究,而极少...

什么是有化工和无机化工
答:1.有机化工是有机化学工业的简称,又称有机合成工业。是以石油、天然气、煤等为基础原料,主要生产各种有机原料的工业。基本有机化工的直接原料包括氢气、一氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔、丙烯、碳四以上脂肪烃、苯、甲苯、二...

什么是有机合成材料。什么是有机物什么是无机物
答:有机合成材料包括棉花、羊毛和天然橡胶等。有机物包括脂肪、氨基酸、蛋白质、糖、血红素、叶绿素、酶、激素等。无机物指不含碳元素的化合物,但包括碳的氧化物、碳酸盐、氰化物等。常考这些,记住这些就行了。