第一章有機(jī)合成基礎(chǔ)與策略第二章官能團(tuán)轉(zhuǎn)化與合成策略第三章常用有機(jī)反應(yīng)類(lèi)型第四章催化化學(xué)在有機(jī)合成中的應(yīng)用第五章復(fù)雜有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)第六章有機(jī)合成前沿技術(shù)01第一章有機(jī)合成基礎(chǔ)與策略有機(jī)合成概述有機(jī)合成的定義與歷史有機(jī)合成是創(chuàng)造具有特定功能的有機(jī)分子的過(guò)程有機(jī)合成的發(fā)展歷程從1828年維勒合成尿素到2022年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)表彰的點(diǎn)擊化學(xué)有機(jī)合成在藥物開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用有機(jī)合成是藥物開(kāi)發(fā)的核心技術(shù)，如抗瘧藥物青蒿素的合成有機(jī)合成在材料科學(xué)中的應(yīng)用有機(jī)合成是材料科學(xué)的核心技術(shù)，如高分子材料、功能材料等有機(jī)合成在農(nóng)業(yè)科學(xué)中的應(yīng)用有機(jī)合成是農(nóng)業(yè)科學(xué)的核心技術(shù)，如農(nóng)藥、化肥等有機(jī)合成在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用有機(jī)合成是環(huán)境科學(xué)的核心技術(shù)，如污染物的檢測(cè)與治理有機(jī)合成的基本原則原子經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)產(chǎn)物中原子利用率應(yīng)>90%，如格氏試劑與羰基化合物的反應(yīng)通常達(dá)到98%以上區(qū)域選擇性控制反應(yīng)發(fā)生在特定位置，如Friedel-Crafts反應(yīng)中苯環(huán)的鄰位/對(duì)位選擇性可通過(guò)催化劑改性實(shí)現(xiàn)立體選擇性控制反應(yīng)的構(gòu)型，如Sharpless不對(duì)稱(chēng)環(huán)氧化可達(dá)>95%ee值綠色化學(xué)優(yōu)先選擇環(huán)境友好試劑，如水相合成、光催化反應(yīng)等多步合成路線設(shè)計(jì)方法逆向合成分析正向合成探索關(guān)鍵中間體設(shè)計(jì)從目標(biāo)分子拆解至簡(jiǎn)單原料如對(duì)羥基苯甲酸乙酯合成需先進(jìn)行酯交換→還原→鄰位羥基化→溴代逆向合成分析需考慮反應(yīng)機(jī)理、立體化學(xué)等因素基于官能團(tuán)轉(zhuǎn)化庫(kù)進(jìn)行探索如構(gòu)建羰基可優(yōu)先考慮格氏反應(yīng)、羥醛縮合等正向合成探索需考慮原料可得性、反應(yīng)條件等因素如合成咖啡因需設(shè)計(jì)N-甲?；h(huán)戊基甲胺（收率78%的關(guān)鍵中間體）關(guān)鍵中間體的選擇對(duì)合成路線的效率有重要影響關(guān)鍵中間體的設(shè)計(jì)需考慮反應(yīng)條件、穩(wěn)定性等因素有機(jī)合成中的計(jì)算策略有機(jī)合成計(jì)算包含產(chǎn)率預(yù)測(cè)、當(dāng)量計(jì)算和動(dòng)力學(xué)調(diào)控三個(gè)方面。產(chǎn)率預(yù)測(cè)通過(guò)Erlenmeyer方程計(jì)算理論產(chǎn)率，如苯甲酰氯與苯胺反應(yīng)理論產(chǎn)率92%；當(dāng)量計(jì)算精確控制反應(yīng)物比例，如Wittig反應(yīng)中膦鹽與羰基化合物的摩爾比必須為1:1；動(dòng)力學(xué)調(diào)控通過(guò)溫度、溶劑等參數(shù)控制反應(yīng)速率，如異丙苯合成中120℃比80℃反應(yīng)速率提高6倍。合成策略的優(yōu)劣不僅體現(xiàn)在反應(yīng)步驟數(shù)量，更體現(xiàn)在量化計(jì)算的精確性上，現(xiàn)代合成路線的評(píng)價(jià)應(yīng)建立'反應(yīng)效率指數(shù)(REI)'體系，REI=產(chǎn)率×選擇性×原子經(jīng)濟(jì)性。02第二章官能團(tuán)轉(zhuǎn)化與合成策略官能團(tuán)轉(zhuǎn)化基礎(chǔ)官能團(tuán)轉(zhuǎn)化的定義官能團(tuán)轉(zhuǎn)化的本質(zhì)是'電子轉(zhuǎn)移工程'氧化還原轉(zhuǎn)化如伯醇→醛→羧酸可通過(guò)鈀催化氧化實(shí)現(xiàn)（產(chǎn)率83%）酸堿轉(zhuǎn)化如酰胺水解可利用酶催化（>95%轉(zhuǎn)化率，pH=6.5）雜環(huán)轉(zhuǎn)化如吡咯氮原子可通過(guò)Buchwald-Hartwig偶聯(lián)實(shí)現(xiàn)官能團(tuán)轉(zhuǎn)移官能團(tuán)轉(zhuǎn)化在藥物合成中的應(yīng)用如合成抗炎藥需先進(jìn)行羥基化→氧化→酯化等多步轉(zhuǎn)化官能團(tuán)轉(zhuǎn)化在材料合成中的應(yīng)用如合成導(dǎo)電聚合物需進(jìn)行氧化還原轉(zhuǎn)化選擇性控制策略區(qū)域選擇性通過(guò)溶劑極性調(diào)控，如HF-pyridine體系比DMSO體系對(duì)位選擇性提高2倍立體選擇性利用手性催化劑，如Ru-BINAP催化環(huán)氧化反應(yīng)可達(dá)到>99%非對(duì)映選擇性化學(xué)選擇性通過(guò)保護(hù)基策略，如合成β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素時(shí)需先保護(hù)氨基（產(chǎn)率89%）區(qū)域選擇性如烯丙基鹵代烴與氰化物反應(yīng)優(yōu)先發(fā)生SN2進(jìn)攻（熱力學(xué)控制）保護(hù)基策略的應(yīng)用保護(hù)基策略的定義保護(hù)基策略的設(shè)計(jì)原則保護(hù)基策略的應(yīng)用實(shí)例保護(hù)基策略是有機(jī)合成中用于保護(hù)敏感官能團(tuán)的方法保護(hù)基策略的設(shè)計(jì)需考慮反應(yīng)條件、官能團(tuán)性質(zhì)等因素兼容性：保護(hù)基在反應(yīng)條件下應(yīng)能被有效去除選擇性：保護(hù)基應(yīng)與其他官能團(tuán)不發(fā)生反應(yīng)效率：保護(hù)基的引入和去除應(yīng)盡量簡(jiǎn)單高效如合成多肽激素時(shí)，需先保護(hù)氨基，再進(jìn)行肽鍵形成，最后脫保護(hù)保護(hù)基策略的應(yīng)用可顯著提高復(fù)雜合成的成功率保護(hù)基的優(yōu)化實(shí)例保護(hù)基策略是合成路線設(shè)計(jì)的藝術(shù)，優(yōu)秀的設(shè)計(jì)可使復(fù)雜合成總收率提升30-50%，并顯著降低研發(fā)周期。保護(hù)基策略的優(yōu)化應(yīng)建立'保護(hù)基效率指數(shù)(PGE)'評(píng)價(jià)體系，PGE=產(chǎn)率提升率×選擇性控制率×步驟減少率?，F(xiàn)代合成化學(xué)中，保護(hù)基策略的設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合計(jì)算化學(xué)和實(shí)驗(yàn)化學(xué)的方法，通過(guò)分子模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，優(yōu)化保護(hù)基的選擇和反應(yīng)條件，以提高合成效率。03第三章常用有機(jī)反應(yīng)類(lèi)型親核取代反應(yīng)親核取代反應(yīng)的定義親核取代反應(yīng)是有機(jī)反應(yīng)中的一種重要反應(yīng)類(lèi)型，其特點(diǎn)是親核試劑進(jìn)攻缺電子中心SN1機(jī)理如溴代叔丁烷在H?O中反應(yīng)，生成物構(gòu)型分析顯示重排發(fā)生率68%SN2機(jī)理如甲苯在NaOH中的親核取代需>80℃才能顯著反應(yīng)區(qū)域選擇性如烯丙基鹵代烴與氰化物反應(yīng)優(yōu)先發(fā)生SN2進(jìn)攻（熱力學(xué)控制）親核取代反應(yīng)在藥物合成中的應(yīng)用如合成抗炎藥需進(jìn)行親核取代反應(yīng)親核取代反應(yīng)在材料合成中的應(yīng)用如合成導(dǎo)電聚合物需進(jìn)行親核取代反應(yīng)加成反應(yīng)策略親核加成如羥醛縮合反應(yīng)中醛的α位選擇性可達(dá)>90%ee親電加成如反式加成可通過(guò)低溫控制，如丁烯與HBr在-78℃下生成反式產(chǎn)物自由基加成如合成維生素E需控制鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)CTC=1.2親核加成如合成手性藥物中間體消除反應(yīng)與重排反應(yīng)消除反應(yīng)的定義消除反應(yīng)是有機(jī)反應(yīng)中的一種重要反應(yīng)類(lèi)型，其特點(diǎn)是從分子中消除兩個(gè)原子或原子團(tuán)E1機(jī)理如異丙基溴在醇溶液中消除，生成正丙基碳正離子，反應(yīng)速率與濃度平方成正比E2機(jī)理如烯丙基鹵代烴在強(qiáng)堿作用下發(fā)生協(xié)同消除，反應(yīng)速率與濃度成正比區(qū)域選擇性如鄰二醇脫水優(yōu)先發(fā)生鄰位消除（熱力學(xué)控制）消除反應(yīng)與重排反應(yīng)的應(yīng)用消除反應(yīng)和重排反應(yīng)是有機(jī)合成中兩種重要的反應(yīng)類(lèi)型，它們?cè)诤铣蓮?fù)雜分子時(shí)具有獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值。消除反應(yīng)通過(guò)分子內(nèi)或分子間消除反應(yīng)，可以構(gòu)建碳-碳雙鍵、三鍵等不飽和結(jié)構(gòu)，如合成聚酯樹(shù)脂中的酯鍵形成。重排反應(yīng)則通過(guò)分子重排，可以改變分子的結(jié)構(gòu)，如合成藥物分子時(shí)的構(gòu)型轉(zhuǎn)換。消除反應(yīng)和重排反應(yīng)的優(yōu)化需要考慮反應(yīng)條件、催化劑選擇、反應(yīng)機(jī)理等因素，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算化學(xué)的方法，可以顯著提高反應(yīng)效率和產(chǎn)物選擇性。04第四章催化化學(xué)在有機(jī)合成中的應(yīng)用均相催化策略均相催化的定義均相催化是有機(jī)反應(yīng)中的一種重要催化策略，其特點(diǎn)是催化劑與反應(yīng)物處于同一相態(tài)均相催化的類(lèi)型如金屬有機(jī)催化、酶催化等均相催化的應(yīng)用實(shí)例如合成藥物中間體時(shí)，采用均相催化可顯著提高反應(yīng)效率均相催化的優(yōu)缺點(diǎn)均相催化的優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)效率高，選擇性好；均相催化的缺點(diǎn)：催化劑難以分離回收，成本較高固相催化策略固相催化的定義固相催化是有機(jī)反應(yīng)中的一種重要催化策略，其特點(diǎn)是催化劑以固體形式存在固相催化的類(lèi)型如負(fù)載型催化劑、多相催化劑等固相催化的應(yīng)用實(shí)例如合成藥物中間體時(shí)，采用固相催化可顯著提高反應(yīng)效率酶催化策略酶催化的定義酶催化的類(lèi)型酶催化的應(yīng)用實(shí)例酶催化是有機(jī)反應(yīng)中的一種重要催化策略，其特點(diǎn)是以酶作為催化劑如脂肪酶、淀粉酶等如合成藥物中間體時(shí)，采用酶催化可顯著提高反應(yīng)效率催化系統(tǒng)的優(yōu)化實(shí)例催化系統(tǒng)優(yōu)化是有機(jī)合成中提高反應(yīng)效率的重要手段，通過(guò)優(yōu)化催化劑種類(lèi)、反應(yīng)條件、反應(yīng)機(jī)理等因素，可以顯著提高反應(yīng)效率和產(chǎn)物選擇性。催化系統(tǒng)優(yōu)化的方法包括：改變催化劑種類(lèi)、調(diào)整反應(yīng)條件、優(yōu)化反應(yīng)機(jī)理等。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算化學(xué)的方法，可以顯著提高催化效率。05第五章復(fù)雜有機(jī)合成路線設(shè)計(jì)天然產(chǎn)物合成策略天然產(chǎn)物合成的定義天然產(chǎn)物合成的類(lèi)型天然產(chǎn)物合成的應(yīng)用實(shí)例天然產(chǎn)物合成是有機(jī)合成中的一種重要策略，其特點(diǎn)是以天然產(chǎn)物為目標(biāo)分子如全合成、半合成等如合成紫杉醇藥物分子合成路線設(shè)計(jì)藥物分子合成的定義藥物分子合成是有機(jī)合成中的一種重要策略，其特點(diǎn)是以藥物分子為目標(biāo)分子藥物分子合成的類(lèi)型如全合成、半合成等藥物分子合成的應(yīng)用實(shí)例如合成抗炎藥高分子合成策略高分子合成的定義高分子合成是有機(jī)合成中的一種重要策略，其特點(diǎn)是以高分子為目標(biāo)分子合成路線的未來(lái)發(fā)展有機(jī)合成作為化學(xué)的核心領(lǐng)域，其發(fā)展將深刻影響醫(yī)藥、材料等產(chǎn)業(yè)，前沿技術(shù)的創(chuàng)新將推動(dòng)合成化學(xué)進(jìn)入'智能合成'時(shí)代。06第六章有機(jī)合成前沿技術(shù)點(diǎn)擊化學(xué)與生物正交化學(xué)點(diǎn)擊化學(xué)的定義點(diǎn)擊化學(xué)是有機(jī)合成中的一種重要策略，其特點(diǎn)是以點(diǎn)擊反應(yīng)為核心生物正交化學(xué)生物正交化學(xué)是有機(jī)合成中的