有機合成的案例
有機合成雖無捷徑但可少走彎路！
黃憲：新編有機合成化學
6. 李長軒：有機合成設計
前三本書是從機理方面來討論有機合成的，4、5兩本書是從官能團轉變的角度討論有機合成的，第6本書是討論有機合成路線設計的。以上幾本書應該隨時放在自己的身邊，作為案頭書。認真精讀，達到記憶理解，把反應分類記憶理解，這時你可能感覺很枯燥乏味，不要緊，經過一段時間的合成研究再回過頭來閱讀，就會感覺耳目一新，有新的理解。掌握了這幾本書，可以說您已經打下了一定的有機合成基本功，這時你應該最少掌握300個反應了，但并不意味者你已經成為了有機合成高手，接下來你需要做的是將學到的有機合成知識能夠靈活運用，熟練的理解化學反應在什么情況下應用。
下面推薦的幾本雜志，主要是關于如何運用有機化學反應的。
1. Organic synthesis (80vol.)
2. Organic Process Research & Development.
這是美國化學會出版的一本有機合成雜志，主要講述一些化工產品的工藝研究，書中的反應均用在大規模的制備上，對產業化的研究很有幫助，這些反應具有很強的實用性，對理解化學反應的應用很有幫助。
經過以上知識的訓練，你已經具備成為有機合成高手的潛力了，接下來需要做的就是大量的實踐研究了，相信經過自己的努力和多年的實踐，多次的失敗，吃的苦中苦，你就成為有機合成高手了。
03
合成路線的選擇
合成路線的設計與選擇是有機合成中很重要的一個方面，它反映了一個有機合成人員的基本功和知識的豐富性與靈活的頭腦。一般情況下，合成路線的選擇與設計代表了一個人的合成水平和素質。
展開 【合成】活性炭在有機合成中的作用
活性炭是有機合成實驗中常用的物質之一，主要用來給化合物脫色除雜。根據化學基礎實驗書上講，活性炭的標準使用方法是在重結晶前熱濾脫色，其實活性炭還有其它用法，巧妙的利用活性炭的性質，區分其優缺點，將給有機合成實驗帶來許多便利。
活性炭在有機合成中的作用主要有脫色、吸附和助濾，通常在活性炭的一次操作過程中，主要表現其中一個方面，其它方面的作用是次要的。
1. 脫色作用
活性炭最常見的作用是脫色，根據與極性分析，活性炭可以視為非極性物質，可以用來吸附非極性和小極性色素，適合在大極性溶劑中使用。物質中含有的色素大多屬于非極性或小極性色素，所以在常用脫色劑中最常用的就是活性炭，最常用的溶劑是水和醇類。一般在需要脫色時，不需要考慮色素的極性，直接以活性炭脫色，通過觀察溶液在脫色前后的變化來判斷脫色效果。
一般的操作過程如下：
待脫色物質加入到一定量溶劑中，加熱全溶，加入一定量活性炭，攪拌一段時間，熱濾，濾液濃縮。待脫色物質為含有可見色素的固體或液體，以固體居多；溶劑量一般為3-10倍，太少不易操作，在熱濾時損失大；太多成本過高，也沒有必要；溶劑一般為大極性溶劑，甲醇、乙醇和水等，如果脫色后需要結晶，一般需要篩選出最適合的溶劑；活性炭加入量一般為溶質（即待脫色物質）的5-10%，視情況可以增減；攪拌時間一般在30分鐘到2小時不等，視情況可以增減；濾液視情況處理，如果脫色前后外觀顏色變化不大，可以再加活性炭重復脫色；如果需要重結晶，直接冷卻結晶或適當濃縮后冷卻結晶；如果待脫色物質是液體，一般濃縮至干。
2. 除雜
這里的雜質主要指不溶物，如無機鹽、灰塵和物理雜質等，活性炭脫色其實也屬于除雜，只是脫色除的是有機可見光吸收雜質。
展開 有機合成中如何“成氟”
前言
氟被稱為“a small atom with a big ego”，是元素周期表中電負性最大的元素，其與碳形成的C-F鍵比碳與其它元素形成的單鍵都要強，因而C-F鍵很難斷裂，更重要的是，在有機分子中引入氟原子或含氟取代基常常會引起其物理、化學性質以及藥理生理活性的改變，這使得含氟化合物在醫藥、 農藥及功能材料等領域的應用備受關注。但是，盡管氟在地殼中含量豐富（也是含量最豐富的鹵素），天然存在的有機氟化物卻很少，因此，如何高效地將氟引入到有機化合物中已成為目前有機合成的研究熱點之一。
由于C-F鍵鍵能高，加上氟原子半徑小，能夠被碳鏈骨架緊緊包住，起到了良好的屏蔽保護作用，使之不易受其他原子的進攻而發生化學反應，此外，氟元素本身活性高、電負性大，使其在特定的位置上引入氟原子難度增大，所以含氟有機化合物的合成研究具有極大的挑戰性，有機氟化合物的合成在很大程度上是基于氟化試劑和氟烷基化試劑以及相關反應的發展。向有機分子中引入氟原子或含氟基團主要有兩種途徑：一是直接氟化法，即通過親電或親核氟化試劑在非氟底物上直接引入氟；二是含氟砌塊法，即從含氟原料出發，通過官能團的轉換和C-C鍵的形成合成含氟有機分子。親核氟化是合成有機氟化物最有效的方法之一，不僅可以用于合成各種含氟砌塊，包括一些氟烷基化試劑，也可以用于在醫藥和農藥分子中直接引入氟原子。在眾多的親核氟化試劑中，由SF4衍生出來的試劑如DAST和Deoxo-Fluor被廣泛用于醇、醛、酮以及羧酸等的無需預活化的脫氧氟化反應，這種脫氧氟化的驅動力源于硫原子對氧的強親和力。
展開 有機合成中催化劑是如何尋找的？
來源:有機合成
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中科院上海有機所黃曉宇綜述：聚合物分子刷的可控合成及其應用
近期，中國科學院上海有機化學研究所有機功能分子合成與組裝化學重點實驗室黃曉宇研究員受邀在美國化學會創辦的化學類國際頂級期刊Accounts of Chemical Research發表題為《Polymer Brushes:Efficient Synthesis and Applications》的綜述論文(2018, 51,2314-2323. DOI:10.1021/acs.accounts.8b00307)。系統地評述和總結了課題組近些年在發展一維、二維和三維聚合物分子刷高效可控制備策略中取得的成果，并通過相關實例展現了聚合物分子刷基材料在藥物輸送、防污涂料、催化和鋰離子電池等領域的廣闊應用前景。中國科學院上海有機化學研究所是論文唯一署名單位，馮純副研究員為第一作者，黃曉宇研究員為通訊作者。
聚合物分子刷基類材料是黃曉宇研究員的重點研究方向之一。一維聚合物分子刷的高密度側鏈被限定于聚合物主鏈上，由此產生的限域效應使得側鏈功能團的局部濃度大大提高，可被很好地用于抗污涂層的制備，也有望成為制備無機納米線和納米板的模板。二維三維聚合物分子刷由于結合了無機納米基質的功能，如磁性、光學、電子和機械性能以及聚合物的性質，包括刺激響應性、超疏水性和防污性能，具有結構衍生性和協同效應的這類材料具有廣闊的發展前景。雖然活性/可控聚合的出現為各種一維、二維、三維聚合物分子刷的制備提供了更高效的合成手段，但是具有精確組成、結構和功能的聚合物分子刷的高效可控制備仍是該領域的關鍵挑戰之一。
基于此，黃曉宇研究員課題組經過十多年的努力，結合有機化學和高分子化學，開發了基于“三重官能性單體”為核心的高效合成一維聚合物分子刷的策略(Nat. Commun. 2017, 8, 333)。
展開 精細有機合成化學及工藝學PPT
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做合成必懂的20個有機反應機理
反應機理
??? 首先是a-鹵代酸酯和鋅反應生成中間體有機鋅試劑，然后有機鋅試劑與醛酮的羰基進行加成，再水解：
反應實例
Reimer-Tiemann反應
酚與氯仿在堿性溶液中加熱生成鄰位及對位羥基苯甲酸。含有羥基的喹啉、吡咯、茚等雜環化合物也能進行此反應。
常用的堿溶液是氫氧化鈉、碳酸鉀、碳酸鈉水溶液，產物一般以鄰位為主，少量為對位產物。如果兩個鄰位都被占據則進入對位。不能在水中起反應的化合物可吡啶中進行，此時只得鄰位產物。
反應機理
首先氯仿在堿溶液中形成二氯卡賓，它是一個缺電子的親電試劑，與酚的負離子(Ⅱ)發生親電取代形成中間體(Ⅲ)，(Ⅲ)從溶劑或反應體系中獲得一個質子，同時羰基的α-氫離開形成(Ⅳ)或(Ⅴ)，(Ⅴ)經水解得到醛。
展開 有機合成中的氧化反應類型總結
有機合成中的氧化反應類型總結
做合成必懂的20個有機反應機理
反應機理
??? 首先是a-鹵代酸酯和鋅反應生成中間體有機鋅試劑，然后有機鋅試劑與醛酮的羰基進行加成，再水解：
反應實例
Reimer-Tiemann反應
酚與氯仿在堿性溶液中加熱生成鄰位及對位羥基苯甲酸。含有羥基的喹啉、吡咯、茚等雜環化合物也能進行此反應。
常用的堿溶液是氫氧化鈉、碳酸鉀、碳酸鈉水溶液，產物一般以鄰位為主，少量為對位產物。如果兩個鄰位都被占據則進入對位。不能在水中起反應的化合物可吡啶中進行，此時只得鄰位產物。
反應機理
首先氯仿在堿溶液中形成二氯卡賓，它是一個缺電子的親電試劑，與酚的負離子(Ⅱ)發生親電取代形成中間體(Ⅲ)，(Ⅲ)從溶劑或反應體系中獲得一個質子，同時羰基的α-氫離開形成(Ⅳ)或(Ⅴ)，(Ⅴ)經水解得到醛。
展開 上海有機所唐勇/王曉艷團隊在超支化聚合物的高效合成與應用探索方面取得新進展
在超支化聚合物的多種合成方法中，乙烯基單體與少量二乙烯基或多乙烯基支化劑（Strathclyde路線）的共聚很有吸引力，因為它可以使用便宜、易得的單體和支化劑來合成結構豐富的超支化聚合物，在大規模生產方面有很好的前景。而原子轉移自由基共聚 (ATRcP) 的假活性特性為通過Strathclyde路線合成超支化聚合物提供了一些優勢，如易于控制的聚合物鏈長度和相對較低的分散性。這意味著由少量較長鏈的交聯所引起的凝膠化的概率顯著降低。據所知，迄今為止，還沒有關于通過乙烯基單體和二乙烯基支化劑的ATRcP合成高油溶性超支化聚甲基丙烯酸酯的專門報道。支化劑對超支化聚甲基丙烯酸酯的支化程度和支化結構的影響尚未引起足夠的重視，更不用說支化劑對其應用性能的影響。因此，采用ATRcP合成線型成分可忽略不計的高油溶性超支化聚甲基丙烯酸酯具有重要意義，此外，建立支化劑反應性與聚合物結構、聚合物結構與其性能之間的關系是非常重要的。
在國家自然科學基金委、中科院青促會以及上海市科委的資助下，上海有機所唐勇/王曉艷團隊近年來致力于新型過渡金屬催化劑的設計合成及其在可控自由基聚合中的應用（ACS Catal., 2020, 10, 14127-14134; ACS Catal., 2017, 7, 4692-4696; Macromolecules, 2019, 52, 9792?9798; Polym. Chem., 2018, 9, 4711-4715; Polym. Chem., 2018, 9, 4309-4315; Polymer, 2019, 178, 121630）。
展開 全合成的意義是什么？
所以，全合成盡管也是耗時耗力的過程，但是相比之下其合成通量還是更大的，所以這里也就引出了當下有機合成所需要達到或者不斷優化的目標——發展新型高效的合成方法學，實現天然產物的簡潔(concise)與大量制備(scalable)。這一點上我覺得Scripps的合成大牛Phil Baran教授就主要在這一領域做貢獻。所以在這一層次來看，全合成的意義也是為新型合成方法學提供實踐和檢驗的平臺，一個方法學是否簡潔高效還能用于大量制備，試試天然產物也就一清二楚了。
好，簡單總結一下，所以我要說的就兩點：
1. 全合成高活性高價值的天然產物，并用于化學生物學研究
2. 全合成為高效合成方法學提供了實踐和檢驗的平臺
下面對這兩點簡單談談我的看法。
1. 化學生物學
我就說我們院的一個人——雷曉光博士：Dr.LEI | THE LEI GROUP
他的研究興趣主要是重要活性小分子天然產物全合成及其化學生物學研究。
小分子影響了許多重要的生物過程，因此它們可以被認為是生物中心法則的另一個重要的組成成分。具有生物活性的小分子可以是通過自然進化選擇的天然產物，也可以是通過有機合成制造的藥物分子和化學探針。我們課題組致力于應用新穎的活性小分子和化學手段去系統深入地研究重要生命過程，闡明生物信號傳導通路中新的分子作用機制，去驗證全新的藥物靶點從而幫助解決重大醫學難題。
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浙江大學王立教授/俞豪杰副教授團隊Coordin Chem Rev：含二茂鐵基團金屬有機框架：從合成到應用
該文章根據二茂鐵（Fc）基團與金屬有機框架（MOFs）之間的相互作用和Fc及其衍生物在MOFs中的角色，將Fc-contained MOFs材料分為四類：
（1）Fc作為客體分子被包覆于MOFs空腔中，與MOFs之間通過僅存在分子間作用力或π-π堆積作用；
（2）Fc通過共價作用修飾于MOFs配體上；
（3）Fc衍生物直接作為配體與金屬中心配位形成MOFs；
（4）Fc衍生物作為分子調節器控制MOFs最終的形貌與結構。
該文章分別對這四類Fc-contained MOFs材料的制備方法進行了梳理和歸納，并且討論了Fc-contained MOFs材料的相關應用，包括氣體分離、污水處理、催化、傳感、生物醫療等領域。同時對以Fc-contained MOFs材料為模板獲得的衍生多孔碳材料的制備方法和應用進行了總結。最后，文章對Fc-contained MOFs材料目前存在的問題和發展前景進行了討論，這對有機金屬研究和MOFs材料的制備與應用具有指導意義。
該論文第一作者為浙江大學化學工程與生物工程學院2019級博士生黃志坤，通訊作者為俞豪杰副教授，該研究得到了國家自然科學基金等項目的支持。
論文信息：
Zhikun Huang, Haojie Yu*, Li Wang, et al. Ferrocene-contained metal organic frameworks: From synthesis to applications. Coordination Chemistry Reviews, 2021, 430, 213737.
展開 Angewandte Chemie：河北工業大學徐庶課題組報道水相合成有機-無機雜化鈣鈦礦納米材料
【前言】
有機-無機雜化鈣鈦礦材料在分子水平上實現了有機基團在無機晶格里的嵌入雜化，具有高載流子遷移率、禁帶寬度可調和溶液加工成本低等優點，在光電領域展現出極大的應用潛力，但同時也存在穩定性差的核心問題。鈣鈦礦材料屬于離子型半導體材料，目前的研究表面水、醇等極性溶劑會引起鈣鈦礦分解，是降低材料穩定性的重要因素，因此無水無氧是鈣鈦礦應用的必要條件。傳統認知更認為鈣鈦礦無法在水中穩定存在。這些問題極大限制了鈣鈦礦材料的應用領域和應用環境。
【 成果簡介】
近日，河北工業大學徐庶教授課題組研究發現有機無機雜化鈣鈦礦在水中的解離不僅和其離子結構和表面態相關，更取決于其所處的離子環境。在富鹵素和有機胺配體的環境下，鈣鈦礦納米粒子的表面會形成穩定的有機胺-鹵素離子對，顯示正電性，有助于緩解鈣鈦礦在水中的解離。基于此發現，研究人員提出了鈣鈦礦在離子溶液中的反應機制，并首次實現了CH3NH3PbX3 (X=Br, Cl) 有機無機雜化鈣鈦礦納米粒子的水相合成。更為重要的是，水相合成的鈣鈦礦具有在水中保持穩定性的先天優勢。研究發現實現鈣鈦礦水相合成并保持高穩定性的條件包括鉛鹵配體前體、低pH值反應體系和有機胺配體。通過進一步表面修飾氨基酸等水溶性有機胺配體，合成出的鈣鈦礦納米粒子發光效率和穩定性有了進一步提高。合成的鈣鈦礦水溶液在持續激發狀態下的熒光穩定性超過了250小時。成果以“Aqueous Synthesis of Methylammonium Lead Halide Perovskite Nanocrystals”為題發表在Angewandte Chemie Int.
展開 雙組分有機催化劑用于高活性和選擇性合成具有高分子量的線性聚（γ-丁內酯）
（a）γ-BL/ P4/ TU-3/ BnOH = 300/ 1/ 1/ 1（Mn：3.5 kg/ mol，GPC），（b）γ-BL/ P4合成的PγBLs的MALDI-TOF MS譜/ BnOH = 300/ 1/ 1（Mn：3.8 kg/ mol，GPC）。
圖六、為了證明PγBLs的MWs對力學性能的影響，比較研究了不同MWs的PγBLs的應力-應變行為。Figure 4所示，Mn為42.5 kg/mol的PγBL的極限拉伸強度在室溫下的斷裂伸長率為183.5％，拉伸強度為16.3 MPa，而Mn為18.5 kg / mol的PγBL表現出來。失效應變僅為8.5％，抗拉強度為8.6 MPa。
Figure 4. 在室溫下，50 mm/min，Mn為18.5 kg/mol（藍線）和42.5 kg/mol（紅線）的PγBLs的應力-應變曲線。合成條件與entries 2和Table 2中的條件相同。重復熱處理降低了純PγBLs的Mn。
【小結】
通過研究已經證明了使用商業上可獲得的P4和各種給電子基團取代的（硫）脲，可以實現γ-BL的高活性和選擇性ROP用于合成高MW線性PγBLs。這是一種不含金屬的聚合方法，即使在P4的低負載下也具有高活性和選擇性。高MW的PγBLs表現出極大改進的機械性能。通過（硫）脲與P4的相互作用產生有機酸堿調控體系，可以調控生長的陰離子并在氫鍵作用下活化γBL。雙組分有機催化劑完美地反映了陰陽哲學原理（限制和促進彼此平衡的兩個因素）。
展開 有機材料指哪些物質..復合材料指哪些物質
其實在初中化學里，材料一般分為四類：金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料、復合材料。金屬材料包括純金屬和合金，如，鐵、 鋼 、生鐵、青銅 、黃銅 等等；無機非金屬材料指的是除金屬材料以外的其它無機材料，如玻璃 、陶瓷 等等 ；有機高分子材料包括兩部分：天然有機高分子材料和有機合成材料，天然有機高分子材料指的是棉花、羊毛、蠶絲等等；有機合成材料指的是塑料、合成纖維、合成橡膠（ 通俗一點說就是人造材料） ，比如 尼龍 、滌綸 等等；復合材料是將兩種或兩種以上的材料復合成一體形成的材料。鍛壓模具比如常見的 ：鋼筋混凝土 、玻璃鋼、新型納米材料等等 。常應用于機動車輪胎、 飛機的機翼、 火箭的錐頭
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