合成的有机材料:ItA¢€™s技术和应用程序

描述

有机合成是化学合成的一个子集,用于处理有机化合物的深思熟虑的建设,因为有机分子往往更复杂的比无机化合物,其合成已经演变成有机化学最重要的分支之一。广泛的有机合成领域内,有三个主要研究领域:全合成、半合成、和方法。完整的从简单的化学合成复杂的有机分子,商用石化或自然前体被称为合成。总合成可以在两个方面:完成线性或收敛。线性合成,这通常是足够的简单结构,包括执行几个步骤一个接一个,直到分子完成;在每一步形成的化合物被称为合成中间体。每一步的合成通常指的是一个单独的反应发生修改的起始化合物。对于更复杂的分子,一个收敛的合成方法,包括个人准备的几个“碎片”(关键中间体),然后组合成一个产品,可能会更好。线性合成相比,收敛合成产生更高的收益。

罗伯特·伯恩斯·伍德被认为是现代有机合成之父,在1965年获得了诺贝尔化学奖数总合成(例如,他1954年的马钱子碱的合成。每一步的合成涉及到化学反应,这些反应试剂和条件必须设计来生产足够的纯产品收益率可能同时要求最少的步骤。一个方法让一个早期的合成中间体可能已经存在于文学,和这种方法通常会被使用,而不是试图“重新发明轮子”。Most intermediates, on the other hand, are compounds that have never been made before, and they are typically created using general methods developed by methodology researchers. To be useful, these methods must produce high yields and be consistent across a wide range of substrates. Additional barriers for practical applications include industrial safety and purity standards.

方法研究通常包括三个主要阶段;发现、优化和研究范围和限制。发现需要彻底的了解和经验与化学反应的合适的试剂。优化的过程中开始测试一个或两个化合物的反应在一个广泛的条件如温度、溶剂、反应时间、等等,直到发现产品产量和纯度的最佳条件。最后,研究者尝试将该方法应用到各种不同的起始原料,以确定其范围和局限性。总合成(如上所述)有时被用来展示新的方法和展示他们的效用在实际的应用程序。这些应用程序包括主要行业,特别是聚合物(塑料)。

手性分子的生物活性随最复杂的天然产物的对映体。从历史上看,总合成外消旋混合物,或可能的对映体的混合物,这可以通过手性分离的决议。化学家开始发展的立体选择性催化方法和动力学分辨率在20世纪的下半叶,允许直接反应生产只有一个对映体而不是外消旋混合物。早期的例子包括立体选择性加氢(例如,据威廉·诺尔斯和Ryji Noyori)和夏普等官能团修饰的不对称环氧化作用;这些工人被授予2001年诺贝尔化学奖为这些特定的成就。以前,只有自然原料可以用于这样的反应,给化学家更广泛的光学纯的分子。化学家们成为更有能力的简单分子通过理解更复杂的分子没有多余的racemisation音响控制,允许最终目标分子合成纯对映体,由于技术由罗伯特·b·伍德沃德和开创新合成方法的发展。立体选择性合成是这些技术的名字。

伊莱亚斯詹姆斯·科里在1990年被授予诺贝尔化学奖开发一个更正式的方法来合成设计基于retrosynthetic分析。综合计划向后从产品在这种方法中使用标准的规则。“分解”的步骤父结构可实现的组成部分使用retrosynthetic描绘图形箭头(画,它的意思是“由”)。基于序列的通用计算机程序设计合成“半反应”最近写了更多和更广泛的接受。