精細(xì)化學(xué)品合成

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〔最終是實效的〕合成指的是用簡單的、平安的、環(huán)境友好的、資源有效的操作，快速、定量地把價廉、易得的起始原料轉(zhuǎn)化為天然或設(shè)計的目標(biāo)分子。〞二、精細(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)型三大趨勢開展?；瘜W(xué)反響的選擇性包括：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)時區(qū)別反響的能力,或一個官能團(tuán)在同一反響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不對稱的官能團(tuán)〔產(chǎn)生兩個不等同的反響部位〕的底物上反響，試劑進(jìn)攻的兩個可能部位及生成結(jié)構(gòu)異構(gòu)體的選擇情況；立體選擇性又分成兩類：一是相對立體化學(xué)或非對映選擇性〔diastereoselectivity〕的控制，第二類是絕對構(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)計中，如何經(jīng)濟(jì)地利用原子，防止用保護(hù)基或離去基團(tuán)。這樣設(shè)計的合成方法就不會有廢物而是環(huán)境友好的。原子經(jīng)濟(jì)型反響的兩個顯著優(yōu)點：

一是最大限度利用原料；二是最大限度減少廢物生成。

第一章緒論三、精細(xì)化學(xué)品的分類歐美將專用化學(xué)品按其使用性能分為三大類:(1)準(zhǔn)商用(通用)化學(xué)品;(2)多功能、多用途化學(xué)品;(3)最終用途化學(xué)品或直接上市化學(xué)品?！奥?lián)合國經(jīng)濟(jì)合作及開展組織〞將專用化學(xué)品細(xì)分為47類。日本“化學(xué)工業(yè)統(tǒng)計月報〞和“工業(yè)統(tǒng)計表〞，1993年將精細(xì)化學(xué)品分為32個門類。中國原化學(xué)工業(yè)部1986年將精細(xì)化工產(chǎn)品劃分為11個產(chǎn)品類別：(1)農(nóng)藥;(2)染料;(3)涂料(包括油漆和油墨);(4)顏料;(5)試劑和高純物;(6)信息用化學(xué)品(包括感光材料、磁性材料等能接受電磁波的化學(xué)品);(7)食品和飼料添加劑;(8)粘合劑;(9)催化劑和各種助劑;(10)(化工系統(tǒng)生產(chǎn)的)化學(xué)藥品(原料藥)和日用化學(xué)品;(11)(高分子聚合物中的)功能高分子材料(包括功能膜、偏光材料等)。四、精細(xì)化學(xué)品合成的開展精細(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)興旺國家提出化工產(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)已到達(dá)55一65%。我國在20世紀(jì)末時染料產(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)與興旺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

綠色化學(xué)品應(yīng)有兩個特征:(1)產(chǎn)品本身必須不會引起健康問題和環(huán)境污染，包括不會對野生生物、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)

1.合成方法學(xué)研究。包括從化學(xué)原理入手，開展新概念、新反響、新試劑、新方法，開展高選擇性、高效、高原子經(jīng)濟(jì)型反響、以及環(huán)境友好介質(zhì)中的、實用的、“理想的〞合成方法。1〕采用多位點反響2)利用新型金屬參與的反響3)利用有機(jī)催化劑催化的反響4)采用水相或離子液作為反響介質(zhì)進(jìn)行反響六、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)用于不對稱催化反響的開發(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)的能力及開展新型先導(dǎo)化合物。六、精細(xì)化工合成的任務(wù)3.計算化學(xué)的應(yīng)用〔1〕LHASA系統(tǒng)檢索型的合成設(shè)計(1)簡化目標(biāo)分子的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度;(2)找出合成子;(3)生成等價合成子;(4)參加控制合成子;(5)切開合成子，生成前級產(chǎn)物(前體);(6)找出切開合成子對應(yīng)的具體反響;(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)給各條路線評分?！?〕CICLOPS程序--演繹型的合成設(shè)計六、精細(xì)化工合成的任務(wù)4.為合成理論合成:5.為應(yīng)用合成七精細(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)計類似結(jié)構(gòu)，合成大量新化合物〔3〕初步性能實驗，挑出性能最正確化合物〔4〕毒性實驗。急性、慢性、口服、皮下注射。對象：小白鼠、大白鼠；毒性標(biāo)準(zhǔn)DL50；內(nèi)：毒性、致畸、致癌等〔5〕放大實驗，臨床〔雇傭人〕〔6〕工業(yè)設(shè)計，流程、本錢、污染等。八根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，石油裂解八根本合成原料及中間體八根本合成原料及中間體B.丙烯熱裂產(chǎn)物烯烴α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：實驗室合成：八根本合成原料及中間體3.鹵代烷A.直接鹵化〔自由基反響〕B.醇轉(zhuǎn)化氯：對復(fù)雜的醇，為保證轉(zhuǎn)化率高，用亞硫酰氯八根本合成原料及中間體B.醇轉(zhuǎn)化溴：八根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.丁醇八根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根本合成原料及中間體E.丙烯醇聚丙烯醇粘合劑八根本合成原料及中間體F.丙炔醇E.乙二醇可聚合為醚〔防凍劑〕〔外表活性劑〕八根本合成原料及中間體5．醛酮A.乙醛〔易聚合，40%水合物〕C.丙烯醛八根本合成原料及中間體D.丙炔醛E.乙二醛F.丁二醛八根本合成原料及中間體G糠醛八根本合成原料及中間體6．含氮化合物腈：A.乙腈B.丙烯腈八根本合成原料及中間體D.胺、酰胺胺：氮的引入法(1