第一章有機(jī)合成基礎(chǔ)概念與策略第二章烯烴的合成與轉(zhuǎn)化第三章醇、酚、醚的有機(jī)合成第四章酮、醛、羧酸的合成第五章含硫、含磷有機(jī)化合物的合成第六章有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)實(shí)戰(zhàn)與優(yōu)化01第一章有機(jī)合成基礎(chǔ)概念與策略第1頁(yè)：有機(jī)合成在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用有機(jī)合成在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用極其廣泛，從藥物研發(fā)到材料科學(xué)，再到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，都離不開有機(jī)合成的支持。2023年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)關(guān)于有機(jī)催化烯烴復(fù)分解的突破性進(jìn)展，進(jìn)一步證明了有機(jī)合成在現(xiàn)代化學(xué)中的重要性。例如，藥物瑞戈列酮（一種治療2型糖尿病的藥物）的合成需要經(jīng)過(guò)12步有機(jī)轉(zhuǎn)化，其中5步涉及烯烴復(fù)分解反應(yīng)。這種高效、選擇性的合成方法不僅提高了藥物的純度，還降低了生產(chǎn)成本。在材料科學(xué)中，有機(jī)合成同樣發(fā)揮著關(guān)鍵作用。以全氟己酮（PFOH）為例，這種材料具有優(yōu)異的防水透氣性能，廣泛應(yīng)用于戶外服裝和防水材料中。其市場(chǎng)價(jià)值超過(guò)10億美元/年，充分展示了有機(jī)合成在推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要作用。此外，有機(jī)合成在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用。例如，草甘膦（除草劑）的合成通過(guò)光氣與甘氨酸反應(yīng)起始，這種合成方法高效且成本較低，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)起到了重要的推動(dòng)作用。通過(guò)這些實(shí)例，我們可以看到有機(jī)合成在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用無(wú)處不在，對(duì)現(xiàn)代社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展起到了不可替代的作用。第2頁(yè)：有機(jī)合成的基本原則與策略原子經(jīng)濟(jì)性定義與計(jì)算公式綠色化學(xué)原則Pfahlinger規(guī)則與Grignard試劑的惰性化處理立體控制手性催化劑在合成中的應(yīng)用第3頁(yè)：有機(jī)合成中的關(guān)鍵反應(yīng)類型碳-碳鍵形成反應(yīng)官能團(tuán)轉(zhuǎn)化反應(yīng)環(huán)化反應(yīng)偶聯(lián)反應(yīng)、自由基偶聯(lián)、重排反應(yīng)氧化還原反應(yīng)、保護(hù)基策略Friedel-Crafts反應(yīng)、分子內(nèi)縮合第4頁(yè)：有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)實(shí)例分析目標(biāo)分子分析路線設(shè)計(jì)邏輯實(shí)驗(yàn)參數(shù)優(yōu)化核磁氫譜（1HNMR）解析質(zhì)譜（MS）解析X射線單晶衍射從最復(fù)雜的片段入手逐步構(gòu)建核心骨架通過(guò)Wittig反應(yīng)構(gòu)建雙鍵控制溫度（如-78℃反應(yīng)）溶劑極性（DMFvsTHF）催化劑選擇02第二章烯烴的合成與轉(zhuǎn)化第5頁(yè)：烯烴的工業(yè)合成方法烯烴的工業(yè)合成方法多種多樣，其中蒸汽裂解法和費(fèi)托合成法是最常用的兩種方法。蒸汽裂解法是一種通過(guò)高溫將烴類分子裂解成較小分子的方法，常用的原料包括石油烴和天然氣。例如，2023年中國(guó)內(nèi)蒙古鄂爾多斯項(xiàng)目的蒸汽裂解裝置年產(chǎn)能達(dá)500萬(wàn)噸，是全球最大的蒸汽裂解裝置之一。蒸汽裂解法的主要產(chǎn)物包括乙烯、丙烯、丁二烯等烯烴，這些烯烴是重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于塑料、合成橡膠、合成纖維等領(lǐng)域。費(fèi)托合成法是一種通過(guò)CO和H?在催化劑作用下合成烯烴的方法，常用的催化劑包括鐵基和鈷基催化劑。例如，美國(guó)ChevronPhillips公司開發(fā)的費(fèi)托合成工藝，通過(guò)精確控制反應(yīng)器設(shè)計(jì)，可以顯著提高乙烯選擇性至40%以上。費(fèi)托合成法的主要產(chǎn)物包括烯烴和烷烴，這些產(chǎn)物可以用于合成各種化學(xué)品和燃料。第6頁(yè)：烯烴的親電加成反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)機(jī)理氯乙烯（PVC原料）的合成立體化學(xué)反式加成的實(shí)例反應(yīng)控制通過(guò)添加劑調(diào)控反應(yīng)選擇性第7頁(yè)：烯烴的跨環(huán)反應(yīng)與實(shí)例環(huán)氧化反應(yīng)環(huán)異構(gòu)化反應(yīng)實(shí)例酸催化與醇催化反式-2-己烯轉(zhuǎn)化為環(huán)己烯環(huán)氧丙烷的合成及其應(yīng)用第8頁(yè)：烯烴的立體選擇性合成策略手性催化劑配體設(shè)計(jì)實(shí)例鈀基催化劑在不對(duì)稱環(huán)氧化反應(yīng)中的應(yīng)用釕基催化劑在烯烴異構(gòu)化中的應(yīng)用甲基鋁氧烷（MAO）對(duì)烯烴的極化效應(yīng)配體空間位阻控制反應(yīng)選擇性手性烯烴的合成（如（R）-甲基丙烯酸甲酯）03第三章醇、酚、醚的有機(jī)合成第9頁(yè)：醇的合成方法比較醇的合成方法多種多樣，其中還原反應(yīng)、氧化反應(yīng)和威廉姆森醚合成是最常用的三種方法。還原反應(yīng)是一種通過(guò)將醛、酮或酯還原成醇的方法，常用的還原劑包括鈉硼氫化鈉（NaBH?）和氫化鋁鋰（LiAlH?）。例如，藥物瑞戈列酮的合成需要經(jīng)過(guò)12步有機(jī)轉(zhuǎn)化，其中5步涉及還原反應(yīng)。這種高效、選擇性的合成方法不僅提高了藥物的純度，還降低了生產(chǎn)成本。氧化反應(yīng)是一種通過(guò)將醇氧化成醛、酮或羧酸的方法，常用的氧化劑包括高錳酸鉀（KMnO?）和鉻酸（CrO?）。例如，草甘膦的合成通過(guò)光氣與甘氨酸反應(yīng)起始，這種合成方法高效且成本較低，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)起到了重要的推動(dòng)作用。威廉姆森醚合成是一種通過(guò)鹵代烷與醇鈉反應(yīng)合成醚的方法，常用的溶劑包括醇和醚。例如，甲醚的合成通過(guò)碘代甲烷與乙醇反應(yīng)制備，這種合成方法高效且成本較低，對(duì)化工生產(chǎn)起到了重要的推動(dòng)作用。第10頁(yè)：醇的親核取代反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)機(jī)理乙醛的工業(yè)合成立體化學(xué)SN1與SN2機(jī)理的比較反應(yīng)控制通過(guò)溫度和催化劑調(diào)控反應(yīng)路徑第11頁(yè)：酚類化合物的合成策略傅克?；磻?yīng)格氏反應(yīng)氧化反應(yīng)苯酚與酰氯的反應(yīng)苯酚與甲基格氏試劑的反應(yīng)鄰苯二酚的合成路線第12頁(yè)：醚的環(huán)化反應(yīng)與實(shí)例分子內(nèi)縮合環(huán)化反應(yīng)實(shí)例乙二醇與環(huán)氧乙烷的開環(huán)縮合聚乙二醇（PEG）的合成鄰苯二酚與甲醛的Friedel-Crafts反應(yīng)1,4-二氧六環(huán)的合成茴香腦的合成04第四章酮、醛、羧酸的合成第13頁(yè)：酮的合成方法比較酮的合成方法多種多樣，其中格氏反應(yīng)、羥醛縮合和克萊森縮合是最常用的三種方法。格氏反應(yīng)是一種通過(guò)格氏試劑與羰基化合物反應(yīng)合成酮的方法，常用的格氏試劑包括甲基格氏試劑（CH?MgBr）和苯基格氏試劑（PhMgBr）。例如，藥物瑞戈列酮的合成需要經(jīng)過(guò)12步有機(jī)轉(zhuǎn)化，其中5步涉及格氏反應(yīng)。這種高效、選擇性的合成方法不僅提高了藥物的純度，還降低了生產(chǎn)成本。羥醛縮合是一種通過(guò)醛或酮與醛或酮反應(yīng)合成酮的方法，常用的縮合劑包括氫氰酸（HCN）和羥胺（NH?OH）。例如，草甘膦的合成通過(guò)光氣與甘氨酸反應(yīng)起始，這種合成方法高效且成本較低，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)起到了重要的推動(dòng)作用。克萊森縮合是一種通過(guò)α-β不飽和酮與羰基化合物反應(yīng)合成酮的方法，常用的縮合劑包括丙二酸二乙酯（EthylDiethylMalonate）和草酸（OxalicAcid）。例如，藥物阿德福韋酯的合成通過(guò)克萊森縮合反應(yīng)制備，這種合成方法高效且成本較低，對(duì)藥物生產(chǎn)起到了重要的推動(dòng)作用。第14頁(yè)：醛的合成方法比較羰基化反應(yīng)CO+H?O→HCHO的合成氧化反應(yīng)異丙苯的側(cè)鏈氧化氧化裂解乙酸乙酯的氧化裂解第15頁(yè)：羧酸的合成方法比較氧化反應(yīng)羧基化反應(yīng)歧化反應(yīng)醛的氧化與酮的氧化CO?與格氏試劑的反應(yīng)異丙苯的費(fèi)托歧化第16頁(yè)：羧酸衍生物的合成策略酯化反應(yīng)酰胺化反應(yīng)酰鹵制備羧酸與醇在酸性催化劑作用下的反應(yīng)甲酯的合成羧酸與氨氣的反應(yīng)尿素的合成羧酸與SOCl?的反應(yīng)酰氯的合成05第五章含硫、含磷有機(jī)化合物的合成第17頁(yè)：硫醇與硫醚的合成方法硫醇與硫醚的合成方法多種多樣，其中水解反應(yīng)、還原反應(yīng)和Williamson硫醚合成是最常用的三種方法。水解反應(yīng)是一種通過(guò)二硫化物與水反應(yīng)合成硫醇的方法，常用的二硫化物包括二苯二硫化物和二甲基二硫化物。例如，藥物瑞戈列酮的合成需要經(jīng)過(guò)12步有機(jī)轉(zhuǎn)化，其中5步涉及還原反應(yīng)。這種高效、選擇性的合成方法不僅提高了藥物的純度，還降低了生產(chǎn)成本。還原反應(yīng)是一種通過(guò)將硫氧化物（如SO?）與堿金屬還原合成硫醇的方法，常用的堿金屬包括鈉（Na）和鉀（K）。例如，草甘膦的合成通過(guò)光氣與甘氨酸反應(yīng)起始，這種合成方法高效且成本較低，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)起到了重要的推動(dòng)作用。Williamson硫醚合成是一種通過(guò)鹵代烷與硫醇鈉反應(yīng)合成硫醚的方法，常用的溶劑包括醇和醚。例如，甲醚的合成通過(guò)碘代甲烷與乙醇反應(yīng)制備，這種合成方法高效且成本較低，對(duì)化工生產(chǎn)起到了重要的推動(dòng)作用。第18頁(yè)：含硫雜環(huán)化合物的合成策略Friedel-Crafts硫雜環(huán)化噻吩與鹵代烷的反應(yīng)分子內(nèi)縮合2-硫醇與α,β-不飽和醛的反應(yīng)二硫代甲酰胺（DTMA）的合成金屬離子螯合的應(yīng)用第19頁(yè)：膦酸與膦酸的合成方法氧化反應(yīng)水解反應(yīng)膦酸酯制備白磷與空氣氧化膦酸三酯水解羧酸與醇在酸性催化劑作用下的反應(yīng)第20頁(yè)：含磷有機(jī)化合物的應(yīng)用實(shí)例阻燃劑藥物中間體催化劑三甲膦酸酯的磷-氮雜環(huán)結(jié)構(gòu)聚碳酸酯的合成膦酸酯類抗病毒藥物阿德福韋酯的合成膦酸酯類配體在Wacker反應(yīng)中的應(yīng)用有機(jī)合成中的催化實(shí)例06第六章有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)實(shí)戰(zhàn)與優(yōu)化第21頁(yè)：復(fù)雜目標(biāo)分子的結(jié)構(gòu)解析復(fù)雜目標(biāo)分子的結(jié)構(gòu)解析是現(xiàn)代化學(xué)研究的核心內(nèi)容，通過(guò)解析這些分子，可以高效、選擇性地合成目標(biāo)分子。以天然產(chǎn)物紫杉醇的合成路線為例，首先需要通過(guò)核磁氫譜（1HNMR）解析其結(jié)構(gòu)。紫杉醇的核磁氫譜具有復(fù)雜的峰形，需要通過(guò)化學(xué)位移、耦合常數(shù)和積分面積解析其結(jié)構(gòu)。例如，紫杉醇的核磁氫譜顯示有三個(gè)主要的質(zhì)子信號(hào)，分別對(duì)應(yīng)于不同的化學(xué)環(huán)境。通過(guò)這些信息，可以確定紫杉醇的結(jié)構(gòu)，為后續(xù)合成提供基礎(chǔ)。質(zhì)譜（MS）解析紫杉醇的分子量，通過(guò)碎片峰可以進(jìn)一步驗(yàn)證其結(jié)構(gòu)。例如，紫杉醇的質(zhì)譜顯示其分子量為853.9Da，與理論值一致。X射線單晶衍射可以提供紫杉醇的晶體結(jié)構(gòu)，通過(guò)鍵長(zhǎng)和鍵角可以驗(yàn)證其結(jié)構(gòu)。例如，紫杉醇的晶體結(jié)構(gòu)顯示其分子中的雙鍵和環(huán)狀結(jié)構(gòu)，與理論預(yù)測(cè)一致。通過(guò)這些信息，可以確定紫杉醇的結(jié)構(gòu)，為后續(xù)合成提供基礎(chǔ)。第22頁(yè)：有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)策略目標(biāo)分子分析核磁氫譜解析路線設(shè)計(jì)邏輯逐步構(gòu)建核心骨架實(shí)驗(yàn)參數(shù)優(yōu)化控制溫度和溶劑極性第23頁(yè)：有機(jī)合成路線的優(yōu)化方法催化劑優(yōu)化反應(yīng)條件調(diào)整保護(hù)基策略對(duì)比不同手性催化劑的立體選擇性通過(guò)控制溫度和溶劑極性提高產(chǎn)率鄰苯二甲酸酐保護(hù)羥基的穩(wěn)定性第24頁(yè)：有機(jī)合成中的綠色化學(xué)實(shí)踐連續(xù)流反應(yīng)溶劑替代原子經(jīng)濟(jì)性微反應(yīng)器技術(shù)提高反應(yīng)效率Wittig反應(yīng)的實(shí)例超臨界C