主页

有机反应汇总——偶联反应

前言 偶联反应,又名耦合反应、偶合反应、耦联反应,是有机化学中的一类重要反应。广义的偶联反应是指将两个或以上的有机单位连为一体的反应,按此定义,酯化反应、醚化反应等都可以归为此类。而狭义的偶联反应指有机金属化合物参与或催化的 $C-C$ 或 $C-X$ 成键反应。 可以看出,偶联反应的定义并不十分明确,且与缩合反应的定义由很大的重叠,但我们也必须承认,偶联反应无疑是有机合成中最重要的反应之一,且至今依然活跃。 这篇文章汇总了 $50+$ 个非常重要的偶联反应。由于定义问题,这里只收录了“典型”的偶联反应(主要参考了《$Name~Reactions,J.Jack~Li$》和《基础有机化学》(北大邢其毅版)的意见,这些反应基本都符合狭义定义)。反应按照首字母排序,并标注其发现年份。 ...

阅读更多

化学杂谈:一些具有有趣几何结构的物质及其制备

几何追求的是永恒的知识 . . . 我的朋友啊,几何学将灵魂引向真理,创造哲学的精神,并让那些不幸堕落的精神得以飞升。 (【古希腊】柏拉图 ) 引言 $1964$ 年,两位美国化学家 $Philip~Eaton$ 和 $Thomas~W.~Cole$ 合成了立方烷($\ce{C8H8}$),随即再化学界引发了一波地震。在此之前,人们一度人物其不存在,因为其结构中碳碳键键角均为 $90^{\circ}$,具有很大的张力。不过当此物质被合成出以后,人们就发现它由于极度对称而拥有相当高的动力学惰性,即使生成热很大也仍然可以再常温下基本保持稳定。 (论文链接:Eaton, P. E. et al. JACS 1964, 962.) 这一卓越的成就让人们开始关注这些具有美妙几何结构...

阅读更多

关于河豚毒素全合成的详细解析

1.前情提要 河豚毒素($tetrodotoxin$,简称 $TTX$),是一种最早发现于鲀鱼(动物界,脊索动物门,硬骨鱼纲,辐鳍鱼亚纲,鲀形目,鲀科,东方鲀属)体内的生物碱,也是自然界中所发现的毒性最大的神经毒素之一(注射致死量约 $8μg/kg$)。由于鲀鱼俗称为河豚,故而得名河豚毒素。 下图表示了这种物质的结构: 在公元前 $2500$ 年前的中国和埃及,人们就已知道有些鲀形目鱼类(河豚)是有毒的。在河豚的肝脏、精巢、血液、肾甚至是有些种类的肌肉中都含有这种物质,而织纹螺、纽虫、蝾螈等动物体内同样也有它的身影。总的来说,在漫长的演化中,许多物种都选择了用这种物质来自卫,其研究价值不言而喻。 (上图:现实中的河豚。即使身怀剧毒,也依然在几千年间一直是人类餐桌上的佳肴...

阅读更多

关于伟哥(西地那非)全合成的详细解析

观前提示:西地那非作为一种处方药,请勿滥用;请遵守所在国家或地区的法律法规,不要在非专业实验室中进行文中提及的化学反应! 本文仅作知识传播作用,毕竟西地那非的全合成也是一例经典的药物全合成。若文中有任何错误或疏漏,请务必联系作者或在下方评论区中打出。不胜感谢! Part1:前情提要 西地那非($Sildenafil$),商品名万艾可,一种创造了全球销量神话的药物。或许这两个名字你还不是很熟,那他在中国的俗名——伟哥,可谓是无人不知了。这种治疗男性勃起功能障碍的药物在 $1998$ 年 $3$ 月被获批上市后,创造了第一个星期内产生的新处方数比有史以来的任何其他产品都多的历史记录。据统计,在今天的世界,每秒钟就有四粒“万艾可”被患者服用。 这款药物的发明源于一次失败的尝试。$...

阅读更多

化学杂谈:有机化学的前世今生

前言:何为“有机” “有机”一词,原本意为“有生机的,有生命的”。古早的哲学家们认为,生命有一种神秘的力量,可以制造一些专属于它的物质,即所谓生命力说。那自然,这些物质也有“神秘的力量”蕴含于其中。这个说法现在看来很荒谬,但在古代,它确实能够解释人们的一些疑惑。 早在 $1$ 万年前,人们就初步学会了发酵工艺,进而发明了“酒”,这种可以给人类带来醉意的神奇饮料。在大约 $3500$ 年前,古埃及人会将柳树的木头煎熬成药膏来疗伤,而在千里之外的中国,“药”的起源则更早。 自然,使人沉醉的酒和治愈疾病的药对当时的人们来说是一种神秘的存在,“生命力说”就是基于以上的认知提出的。作为有机化学历史上的第一个重要理论,生命力说的出现被看作有机化学的开端,即使这个理论在近代被彻底推翻。之后...

阅读更多

硝苯地平——常用药背后的有机化学

硝苯地平($nifedipine$),一种著名的降压药、抗心绞痛药。$1975$ 年,德国拜尔公司开发了这种药物,并很快向意、英、法、德、日、巴西等国的市场出售。$1991$ 年,硝苯地平控释制剂在中国被批准生产。 (上图:硝苯地平片。此处仅作示意,并没有推销该品牌的意思) 它的化学结构如下。其结构包含一个二氢吡啶环,这是作为二氢吡啶类钙拮抗剂的特征性结构;包含一个与苯环相连的硝基,对应其抗心绞痛的功能。 作为一种钙拮抗剂,硝苯地平通过与钙离子通道上的某些蛋白结合,导致钙离子通道的构象发生变化,从而阻止钙离子进入细胞内。随后,细胞内的钙离子浓度降低,钙离子参与的生理反应随之停止。血管平滑肌细胞内钙离子浓度降低,其结果就是降低了血管平滑肌的张力,使外周血管扩张,从而起到降低...

阅读更多

化学杂谈:高分子化学100年

谨以此文,纪念天然橡胶真实结构被人类破译100年;纪念酚醛树脂工业化先驱,美国杰出的化学家贝克兰逝世80周年。 几年前,英国皇家化学学会评选在过去 $1$ 个世纪中“改变世界的5项化学发明”,最后上榜的是青霉素类药物、合成氨、聚乙烯、孕酮和液晶显示。其中,聚乙烯($-[CH_{2}-CH_{2}]-_{n}$)作为塑料的主力之一,在今天的生活中早已不可或缺,也是高分子化学对人类的重要贡献。 (上图:改变世界的 $5$ 项化学发明,来自英国皇家化学学会) 高分子化学,自诞生以来不过 $100$ 年,但其发展之快令其他几乎所有学科都望尘莫及,各种高分子材料令人目不暇接,已然成为现代社会不可或缺的部分。所谓高分子,即是由很多重复结构单元通过共价键结合而成的大分子。巨大的分子量使得高...

阅读更多

奈非那韦——现代分子结构设计的力量

引入 奈非那韦($Nelfinavir$),一种用于治疗艾滋病等严重疾病的上市药物,它和它的甲磺酸盐都是目前人类对抗 $HIV$ 的重要武器。其化学结构如下图所示: 人们提到它时,通常都会感叹其药效之神奇与强大,就连艾滋病这样的“不治之症”都败倒在它手下。但很少有人知道的是,奈非那韦是最早的被人类设计出来的药物之一,它让人类真正体会到了分子设计的力量。 现在,就让我们去看看这个药物是如何被一步步“设计”出来的,去领略分子设计这门学科中壮丽的风景。 正文 1.药物分子设计简介 传统的药物设计从总体上来讲,缺乏成熟完善的发现途径,具有很大的盲目性。比如各种中药,便是在“神农尝百草”中发现的;著名消炎药阿司匹林也是将天然产物水杨酸乙酰化后得到的,如下图: 这种方法有一个...

阅读更多