当前课程知识点:简明有机化学(先修课) > 第十四章 有机化学研究前沿 > 14.2 天然产物全合成 > 天然产物全合成
下面我们来讲第二个方面,介绍天然产物的全合成
天然产物,它经过生物体长期的自然选择和优化
往往具有独特的结构,以及特定的靶标互相结合的能力
有的可以直接用于疾病的治疗
我们很多的来自于天然产物的药物,是可以用来治疗疾病的
通过简单易得的原材料,采用化学反应来获得有
用的难以获得的天然产物,我们把它称为天然产物的全合成
比如说有些药物它来自天然产物,但是它的含量比较低
或者是资源受到限制,尽管
它很有用,但是不能满足人们的需要
所以化学家们通过化学的合成而得到
日本名古屋大学后藤俊夫则认为天然产物全合成具有四个目的
第一来确定结构,就是原来你分析这个结构是不是
我通过天然全合成得到的跟它是不是一致的
第二个可以提供样品,因为天然来源是有限的
第三个,合成衍生物
第四个,发展新反应和新的理论
这是我们天然产物全合成的四个目的
那么下面我们就介绍几个
首先我们来介绍青蒿素的全合成
早在1964年,毛主席对越方的求援作出批示
周恩来总理随即下令,以军
工项目的名义紧急研制抗疟疾的新药
1972年,我国著名的科学家、诺贝尔奖获得者屠呦呦
从《肘后备急方》获得灵感,她
从青蒿当中分离得到了抗疟疾的有效单体
1976年用当时最先进的仪器-
X衍射,确定了青蒿素的立体化学结构
1986年,青蒿素获得国家一类新药证书
这就是青蒿素的化学结构式
它的结构特点:它是一个新型的半倍萜内酯结构
氧原子排列在分子的同一侧,有一个过氧基团
大家看这就是过氧基团,过氧基团是抗疟活性所必需的
因为屠呦呦发明了青蒿素,从而获得诺贝尔奖
她与爱尔兰科学家威廉·坎贝尔和日本科
学家大村智共享了2015年诺贝尔生物学和医学奖
这是青蒿素,当时是从青蒿当中提纯到的
1981年,中国科学院上海研究所周维
善经过五年的研究,他解决了架设过氧桥难题
在1986年终于完成了香茅醛到青蒿素的全合成
这也充分说明我们中国科学家在这个里面所占的份额和地位
这就是科学家周维善及其课题小组的青蒿素的全合成路线
我们这里要同学们了解一下就可以了
这是香茅醛,从香茅醛开始,大家看一步
一步一步一步一步合成下去,最后得到了青蒿素
这是一个很了不起的贡献
从香茅醛出发,经过13步以不到
1%的收率实现了青蒿素立体选择性的全合成
这也进一步证实,我国的科学
工作者在这一领域达到了世界先进水平
2012年Cook课题组以环己烯酮为
原料,发展了一条非常简洁的全合成路线
以不对称催化反应为关键步骤,经过五
步反应以高达14%的收率完成了青蒿素的全合成
可放大到几十克的规模,有望实现规模化的生产
这就是以环己烯酮为原料,超过五步的合成而得到了青蒿素
我们再介绍一个比较著名的天
然全合成药物,那就是紫杉醇的全合成
紫杉醇,它是继阿霉素和顺铂之后最热点的抗癌药物
于1992年被美国FDA批准,作为抗晚期癌症的药物
这个图就是红豆杉
那么最早紫杉醇是从红豆杉的树皮当中提取得到的
大家都知道红豆杉它是名贵的树种,在我国主要产于云贵高原
而且从红豆杉树皮上提的,紫杉醇的量很小
这边是紫杉醇的结构
紫杉醇是20世纪70年代初从红豆杉树皮上分离得到的
由于该树是一种生长期非常缓
慢的矮小灌木,紫杉醇主要在其树皮当中
其含量平均为0.015%,提取收
率平均还不到0.01%,所以它是非常稀缺
美国佛罗里达大学Holton教授经过12年
的合成研究,终于于1994年完成了紫杉醇的全合成
大家来看,他以龙脑,我们又把
它叫做冰片,原来在我们中国是做中药的
然后他通过转化氧化绿叶烯,
然后就一步一步一步一步一步一步的合成
刚才合成之后,这又是一步一步一步一步一步的合成
当然这是第三页了,还是一步一步的合成
这是第四页,总共59步
大家来想59步每一步合成出
来要分离提取,然后再合成分离提取
然后再合成分离提取,而且里面含
有若干个手性碳原子,所以还要手性来合成
总共经过了59步,大家来想想59
步每一步的产率到最后它的总收率只有0.3%
可想它的合成难度有多大
紫杉醇今天仍然是我们临床上用
于治疗癌症,尤其是妇科肿瘤的最好药物
由于它资源短缺,加上目前合成的步骤比
较多,产率比较低,所以这个药物临床上是相当昂贵
我们希望有志的同学们,我们应该在这个领域做出我们的贡献
-1.1 有机化合物和有机化学
-1.1 有机化合物和有机化学
-1.2 有机化合物的特点及与其它学科的关系
-1.2 有机化合物的特点及与其它学科的关系
-1.3 有机化合物的结构
--2. 碳的杂化
-1.3 有机化合物的结构
-1.4 有机化合物的分类,有机反应类型及条件
--绪论
-1.4 有机化合物的分类,有机反应类型及条件
-1.5 酸碱的概念以及有机化合物结构的确定
-1.5 酸碱的概念以及有机化合物结构的确定--作业
-本章习题
--本章习题--作业
--第一章绪论
--第一章绪论
-2.1 烷烃的命名
-2.1 烷烃的命名--作业
-2.2 烷烃的结构和构象异构
-2.2 烷烃的结构和构象异构--作业
-2.3 烷烃的物理性质
--烷烃的物理性质
-2.3 烷烃的物理性质--作业
-2.4 烷烃的化学性质
--1. 烷烃的稳定性、氧化反应和燃烧、裂化反应、卤代方应及机理
-2.4 烷烃的化学性质--作业
-2.5 环烷烃的分类和命名
-2.5 环烷烃的分类和命名--作业
-2.6 环烷烃的顺反异构和构象异构
-2.6 环烷烃的顺反异构和构象异构--作业
-2.7 环烷烃的化学性质
--环烷烃的化学性质
-2.7 环烷烃的化学性质--作业
-本章习题
--本章习题--作业
-3.1 烯烃的结构和命名、烯烃的顺反异构和构型标记
-3.2 烯烃的亲电加成反应
-3.3 诱导效应和共轭效应
--1. 诱导效应
--2. 共轭效应
-3.4 自由基加成反应、硼氢化-氧化反应和烯烃的氧化反应
-3.5 共轭二烯烃的结构及反应
--2. 共振轮
-3.6 烯烃复分解反应简介
-3.7 炔烃的结构和命名
--炔烃的结构及命名
-3.8 炔烃的亲电加成反应和氧化反应
-基本操作演示
--基本操作
-4.1 芳香烃的分类及命名
-4.1 芳香烃的分类及命名--作业
-4.2 苯的结构及其物理性质
-4.2 苯的结构及其物理性质--作业
-4.3 苯的亲电取代反应
--2. 苯的傅-克反应、布兰克氯甲基化反应及加特曼-科赫反应
-4.3 苯的亲电取代反应--作业
-4.4 苯环上亲电取代反应的定位效应
--2. 二取代苯的定位效应及定位效应的应用、苯环侧链的取代及氧化反应
-4.4 苯环上亲电取代反应的定位效应--作业
-4.5 稠环芳香烃
--稠环芳香烃
-4.5 稠环芳香烃--作业
-4.6 芳香性及休克尔规则
-4.6 芳香性及休克尔规则--作业
-本章习题
--本章习题--作业
-5.1 旋光异构的基本概念
-5.1 旋光异构的基本概念--作业
-5.2 对映异构与手性分子
-5.2 对映异构与手性分子--作业
-5.3 含有一个手性原子的化合物
-5.3 含有一个手性原子的化合物--作业
-5.4 具有两个手性中心的化合物
-5.4 具有两个手性中心的化合物--作业
-5.5 无手性碳原子的手性分子
-5.5 无手性碳原子的手性分子--作业
-5.6 对映异构体的不同生物活性
-5.6 对映异构体的不同生物活性--作业
-5.7 手性化合物的获取方法
-5.7 手性化合物的获取方法--作业
-本章习题
--本章习题--作业
-6.1 卤代烃的分类与命名
-6.2 卤代烷的结构及其亲核取代反应
-6.3 不饱和卤代烃的亲核取代反应
-6.4 卤代烷的消除反应
--卤代烷的消除反应
-6.5 消除反应与亲核取代反应的竞争和卤代烷与金属镁的反应
-实验演示
--Video
-7.1 醇的结构、分类及命名
-7.2 醇的物理性质和化学性质
--2. 醇的脱水
-7.3 酚的结构、分类、命名及物理性质
-7.4 酚的化学性质
--1. 酚的酸性
-7.5 醚的结构、分类、命名及物理性质
-7.6 醚的化学性质
--醚的化学性质
-8.1 醛酮的分类、命名及结构
-8.1 醛酮的分类、命名及结构--作业
-8.2 醛酮的亲核加成反应
-8.2 醛酮的亲核加成反应--作业
-8.3 羰基的还原和与氨的加成
-8.3 羰基的还原和与氨的加成--作业
-8.4 醛的特殊反应
--醛的特殊反应
-8.4 醛的特殊反应--作业
-8.5 醌
--醌
-8.5 醌--作业
-9.1 羧酸的分类、命名及结构
-9.1 羧酸的分类、命名及结构--作业
-9.2 羧酸的酸性及脱羧反应
-9.2 羧酸的酸性及脱羧反应--作业
-9.3 羧酸α-H的卤代反应及羧酸衍生物的生成
-9.3 羧酸α-H的卤代反应及羧酸衍生物的生成--作业
-9.4 酯化反应
--酯化反应
-9.4 酯化反应--作业
-9.5 Claisen酯缩合反应
-9.5 Claisen酯缩合反应--作业
-9.6 羧酸衍生物的亲核取代反应
-9.6 羧酸衍生物的亲核取代反应--作业
-9.7 羧酸衍生物的还原反应及其与金属化合物的反应
-9.7 羧酸衍生物的还原反应及其与金属化合物的反应--作业
-本章习题
--本章习题--作业
-实验演示
--薄层色谱
-10.1 硝基化合物
--硝基化合物
-10.1 硝基化合物--作业
-10.2 胺的分类和命名
--1. 胺的分类
--2. 胺的命名
-10.2 胺的分类和命名--作业
-10.3 胺的结构
--胺的结构
-10.3 胺的结构--作业
-10.4 胺的性质
-10.4 胺的性质--作业
-10.5 芳香重氮盐的性质
--芳香重氮盐的性质
-10.5 芳香重氮盐的性质--作业
-10.6 杂环的分类、命名及结构
-10.6 杂环的分类、命名及结构--作业
-10.7 杂环化合物的性质、含两个N原子的杂环化合物以及稠环化合物
--杂环化合物的性质、含两个N原子的杂环化合物以及稠环化合物
-10.7 杂环化合物的性质、含两个N原子的杂环化合物以及稠环化合物--作业
-本章习题
--本章习题--作业
-11.1 氨基酸
--氨基酸
-11.1 氨基酸--作业
-11.2 肽和蛋白质
--肽和蛋白质
-11.2 肽和蛋白质--作业
-本章习题
--本章习题--作业
-实验演示
--甲基橙的制备
-12.1 糖的定义、分类和命名
-12.1 糖的定义、分类和命名--作业
-12.2 单糖的结构及表示方法
-12.2 单糖的结构及表示方法--作业
-12.3 单糖的理化性质
--单糖的理化性质
-12.3 单糖的理化性质--作业
-12.4 二糖
--二糖
-12.4 二糖--作业
-12.5 多糖
--多糖
-12.5 多糖--作业
-本章习题
--本章习题--作业
-13.1 高分子科学发展简史
-13.1 高分子科学发展简史--作业
-13.2 高分子化合物的基本概念
-13.2 高分子化合物的基本概念--作业
-13.3 高分子化合物的结构和性能
-13.3 高分子化合物的结构和性能--作业
-13.4 高分子化合物的应用和展望
-13.4 高分子化合物的应用和展望--作业
-本章习题
--本章习题--作业
-14.1 钯催化交叉偶联
--钯催化交叉偶联
-14.2 天然产物全合成
--天然产物全合成
-14.3 药物中的有机化学
--药物中的有机化学
-14.4 自修复高分子
--自修复高分子
-14.5 有机化学合成中的新型固体催化剂
-14.6 有机光电功能材料
--有机光电功能材料
-14.7 绿色有机合成化学-光催化的有机新反应
-本章习题
--本章习题--作业
-有机实验室安全事项