精細(xì)化學(xué)品合成課件

1、精細(xì)化學(xué)品合成 主講：張成路遼 寧 師 范 大 學(xué)第一章 精細(xì)化學(xué)品合成概論第一章 精細(xì)化學(xué)品合成概論 一、精細(xì)化學(xué)品合成與有機(jī)化學(xué)二、精細(xì)化學(xué)品合成的含義 “一種理想的（最終是實(shí)效的）合成指的是用簡單的、安全的、環(huán)境友好的、資源有效的操作，快速、定量地把價(jià)廉、易得的起始原料轉(zhuǎn)化為天然或設(shè)計(jì)的目標(biāo)分子?！倍⒕?xì)化學(xué)品合成的含義有機(jī)合成正朝著高選擇性，原子經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境保護(hù)型三大趨勢發(fā)展?；瘜W(xué)反應(yīng)的選擇性包括：化學(xué)選擇性，區(qū)域選擇性和立體選擇性?；瘜W(xué)選擇性(chemoselectivity)表示不同官能團(tuán)或處于不同化學(xué)環(huán)境中的相同官能團(tuán),在不利用保護(hù)或活化基團(tuán)時(shí)區(qū)別反應(yīng)的能力,或一個(gè)官能團(tuán)在同一

2、反應(yīng)體系中可能生成不同官能團(tuán)產(chǎn)物的控制情況；區(qū)域選擇性表示在一個(gè)不對(duì)稱的官能團(tuán)（產(chǎn)生兩個(gè)不等同的反應(yīng)部位）的底物上反應(yīng)，試劑進(jìn)攻的兩個(gè)可能部位及生成結(jié)構(gòu)異構(gòu)體的選擇情況；立體選擇性又分成兩類：一是相對(duì)立體化學(xué)或非對(duì)映選擇性（diastereoselectivity）的控制，第二類是絕對(duì)構(gòu)型或?qū)τ尺x擇性（enantioselectivity）的控制。 第一章 緒 論二、精細(xì)化學(xué)品合成的含義 原子經(jīng)濟(jì)性的概念是Trost在1991年提出的概念。 在合成設(shè)計(jì)中，如何經(jīng)濟(jì)地利用原子，避免用保護(hù)基或離去基團(tuán)。 這樣設(shè)計(jì)的合成方法就不會(huì)有廢物而是環(huán)境友好的。 原子經(jīng)濟(jì)型反應(yīng)的兩個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)： 一是最大限度利

3、用原料；二是最大限度減少廢物生成。 四、精細(xì)化學(xué)品合成的發(fā)展 精細(xì)化學(xué)品領(lǐng)域的出現(xiàn)主要起源于20世紀(jì)70年代。1977年及1979年兩次石油危機(jī)的沖擊，造成工業(yè)發(fā)達(dá)國家提出化工產(chǎn)品應(yīng)由通用化學(xué)品轉(zhuǎn)向以技術(shù)密集、產(chǎn)量小、品種多，產(chǎn)品附加值高的精細(xì)化學(xué)品轉(zhuǎn)移其精細(xì)化學(xué)品產(chǎn)值占整體化工產(chǎn)品產(chǎn)值的比率 (即精細(xì)化工率)已達(dá)到55一65%。我國在20世紀(jì)末時(shí)染料產(chǎn)量已居世界第一、農(nóng)藥產(chǎn)量居世界第二、涂料產(chǎn)量居世界第六、配合飼料產(chǎn)量居世界第二。但我國在高新技術(shù)，如信息工程、生命科學(xué)、環(huán)境工程等方面有關(guān)的精細(xì)化學(xué)品的開發(fā)與發(fā)達(dá)國家相比還有很大差距，精細(xì)化工水平仍有待進(jìn)一步提高。五、綠色化學(xué)與精細(xì)化學(xué)品合成

4、綠色化學(xué)品應(yīng)有兩個(gè)特征:(1)產(chǎn)品本身必須不會(huì)引起健康問題和環(huán)境污染，包括不會(huì)對(duì)野生生物、有益昆蟲或植物造成損害;（2）當(dāng)產(chǎn)品被使用完后，應(yīng)該能夠再循環(huán)，或易于在環(huán)境中降解為無害物質(zhì)。 1.選擇無毒無害的化學(xué)原料；2.生物質(zhì)的利用3.注意產(chǎn)品的綠色化六、精細(xì)化學(xué)品合成的任務(wù)2.組合化學(xué)技術(shù)的應(yīng)用 1） Kagan及Mikami等已經(jīng)成功將組合化學(xué)用于不對(duì)稱催化反應(yīng)的開發(fā)；2）應(yīng)用組合化學(xué)合成一系列化合物，提供具有多樣性的化合物庫，以展示有機(jī)合成方法學(xué)的能力及發(fā)展新型先導(dǎo)化合物。 六、精細(xì)化工合成的任務(wù)3.計(jì)算化學(xué)的應(yīng)用（1）LHASA系統(tǒng) 檢索型的合成設(shè)計(jì)(1)簡化目標(biāo)分子的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度;(2

5、)找出合成子;(3)生成等價(jià)合成子;(4)加入控制合成子; (5)切開合成子，生成前級(jí)產(chǎn)物 (前體); (6)找出切開合成子對(duì)應(yīng)的具體反應(yīng); (7)把得到的前體當(dāng)作新的目標(biāo)分子，繼續(xù)重復(fù)上述過程; (8)一直分析到適當(dāng)?shù)脑蠟橹? (9)排除結(jié)構(gòu)不合理的前體; 六、精細(xì)化學(xué)品合成的任務(wù) (10)檢查有沒有遺漏的問題;(11)重復(fù)以上分析步驟，給出所有可能的合成路線 (12)給各條路線評(píng)分。 （2）CICLOPS程序-演繹型的合成設(shè)計(jì)七 精細(xì)化學(xué)品中藥物的篩選 藥物的篩選過程：（1）發(fā)現(xiàn)功能結(jié)構(gòu)（2）設(shè)計(jì)類似結(jié)構(gòu)，合成大量新化合物（3）初步性能實(shí)驗(yàn)，挑出性能最佳化合物（4）毒性實(shí)驗(yàn)。急性、慢性、

6、口服、皮下注射。對(duì) 象：小白鼠、大白鼠；毒性標(biāo)準(zhǔn)DL50；內(nèi)：毒 性、致畸、致癌等（5）放大實(shí)驗(yàn)，臨床（雇傭人）（6）工業(yè)設(shè)計(jì)，流程、成本、污染等。八 基本合成原料及中間體1烷烴，天然氣，焦?fàn)t氣，石油主要做原料、燃料；2烯烴 A. 乙烯 天然氣，石油裂解八 基本合成原料及中間體B. 丙烯 熱裂產(chǎn)物 烯烴位活潑生成CH2=CHCH2BrC. 丁烯 丁二烯 聚合做合成橡膠，氯丁、丁苯、丁氰橡膠D. 異戊二烯 合成固醇類化合物工業(yè)合成：實(shí)驗(yàn)室合成：八 基本合成原料及中間體3. 鹵代烷A. 直接鹵化（自由基反應(yīng)）B. 醇轉(zhuǎn)化氯：對(duì)復(fù)雜的醇，為保證轉(zhuǎn)化率高，用亞硫酰氯八 基本合成原料及中間體B. 醇轉(zhuǎn)化溴：八 基本合成原料及中間體4. 醇A. 乙醇 淀粉發(fā)酵得乙醇，用于配制各種酒；工業(yè)乙醇由乙烯水化制得。B. 丁醇八 基本合成原料及中間體C. 異丙醇 由丙烯水化制得，可用于制丙酮。D. 異辛醇 常用的長鏈醇八 基本合成原料及中間體E. 丙烯醇 聚丙烯醇 粘合劑八 基本合成原料及中間體5醛酮A. 乙醛 （易聚合，40%水合物）C. 丙烯醛八 基本合成原料及中間體D. 丙炔醛E. 乙二醛F. 丁二醛八 基本合成原料及中間體6含氮化合物腈：A. 乙腈B. 丙烯腈八 基本合成原料及中間體D. 胺、酰胺胺： 氮的引入法(1)為得到高純度的伯胺，常用如下方法:例如一些氨基