十分活跃。 (4)远程区域控制反应 羰基钼与叔丁基过氧化氢只对烯丙醇体系发生烯烃的环氧化反应，因此，对甾族化合 物来说，Mo(C0)6/t-BuO0H不能将分子中双键环氧化，但将其装上末端有羟基的模板 后，在空间上烯烃与该羟基构成类似于烯丙醇的系统，因而能顺利将分子中双键环氧化 (见图0.6)。 - MoCO/-BuCOH 为 -H MolCO)./t-RuOOH 0cH,》 OH ct○ 10 图0.6远程区城控制反应实例 显然，末端模板的大小、方向必须恰好满足使其末端羟基与原分子中末端双键在空间 上构成“烯内醇结构”，所以(19)中，当=2变为(1)时，或(19a)中模板上两个基团不在 对位时，上述远程区域控制反应都不会发生，这种远程区域控制反应的良好选择性来白于 过渡金属的配位作用。这类反应也可以推广到有机合成的其它领域。 3)立体选择性 立体选择性主要包括顺反异构选择性和对映面选择性。 (1)顺反异构选择性 在形成双键的反应（如炔烃还原，羰基化合物的wig反应以及其它多重键的进攻或 加成等反应)中，只要形成的双健碳上所带的基团不同，必然涉及产物的乙式或E式结 钩，近40年来，这方面的研究十分活跃，文献报道也举不胜举 (2)对映面选择性 对映面的选择性是目前极富挑战性的问题，近二十几年来，多种不对称合成反应已经 取得了相当出色的成果，应用不对称合成的工业装置已经建立。如不对称氧化的L- 的手性合成，不对称氢转移反应的，薄荷醇的大规模生产，特别是新、特医药的工业 合成等。可以预测，对映面选择性仍然是今后有机合成的发展方向之一，因为人体本身就 是一个不对称物质的综合体，如人体中葡萄糖均为D型，人体中的乳酸均为左旋，许多治 疗人体疾病的药物也都具有手性等等。 4)反应条件力求温和 在近几十年的有机合成研究中，除满足选择性外，对反应条件的要求越来越趋向温 9
和，温度最好是室温，介质最好是中性水介质，压力最好是常压，也就是说尽可能与生化过 程相贴近。当然，有时为了其它条件，也必须在这方面作些让步。例如，过去利用钴催化 剂的氢甲酰化剂方法，因正异比不理想，继之出现了在过量睽存在下的铑催化方法，但铑 的回收是必须解决的。于是德国Hoechst公司发展了一种利用水溶性膦配体的两相工艺。 他们在三苯膦的苯环上引入磺酸盐基团，水溶性达到1.1gL,如此反应完毕后，铑留在 水中，有机相产物移去后即可继续反应。利用该工艺，鲁尔化工公司建立了一座年产0 万吨，由丙烯制丁醛的工厂，其中丁醛的正异比大于5：5。 5)由化学计最向催化循环反应转换 在大化工产品的生产中，必须实现催化循环，否则催化反应将失去工业意义。钯催化 的乙烯氧化制乙醛，若没有实现铜促进的循环反应，是不可能成为Wakr流程的。今天 对精细化工产品(Fine Chemicals或Pecialify Chemicals)也要力求实现催化循环反应，这对于 降低成本或减少污染是必不可少的。当然，在精细有机合成中，化学计量反应很多，人们 的努力方向则要力求实现催化循环反应。 0.2.3有机合成化学今后的研究热点 1)借助于物理手段进行有机合成反应 这里的物理方法主要指光、电、声、热和微波等对有机合成反应所起的特殊作用，例 如，下列目标化合物是一个具有结构兴趣的非天然化合物，若不借助物理方法是很难获得 的。实际上它的合成十分简单，其反应过程如下 由此可见物理方法的奇待作用。近几十年来，利用物理方法进行有机合成的研究十 分活跃，特别值得一提的是，随者微波加热技术的广泛应用，20世纪80年代开始，人们开 始利用微波炉进行有机合成反应，获得越来越引人注目的成果，从而出现了微波化学。 2)借助催化循环实现有机合成工业化 在催化反应中，特别是金属催化反应中，实现催化循环是降低成本的主要途径。因为 过渡金属（尤其稀有过渡金属）催化剂，往往制备因难，成本较高，若能实现催化循环（如钯 催化乙烯氧化制乙醛工艺中的Wacker流程)，则催化剂仅需要催化量，就能使反应顺利进 行。例如，我国合成工作者首次将g型反应实现催化循环（如图0.7）。 有关催化循环的实例还很多，随自然界的进化与人类对大自然认识过程的不断深化， 那些对人类社会有利的反应，对它们实现催化循环，仍然是摆在广大有机合成工作者面前 的热点问题。 3)借助生物酶实现有机合成 生物酶在有机合成中的独特作用，一直是近二十几年来很受合成工作者重视的热点。 10
RCHO+B-CHX)PRCH-CHX+(PO)PO THF/CH.CN (PhO)PO -BU:As 一BrClIX (PhO)P- n-BuAs-CH:X Br -Bu,As0 RCH-CHX- n-Bu:AS-CHX KBr+H.O+CO RCHO 图0.7g型反应的催化键环 特别是酶在一些手性合成子的制备上显示出其无与伦比的熏要性。在过去已有的研究 中，酶以其高选择性实现了用其它物理或化学方法根本无法实现的反应。例如直链淀粉 链上，2-3-与6-位羟基的定向反应正是借助酶来实现的。众所周知，一个酶体系 般仅催化一种类型的有机合成反应，在其优异的化学选择性之外，其区域、立体等选择性 亦是极好的。例如酶可以只和一对外消旋体中的一个异构体（左旋体或右旋体）进行反 应。酶还能以极好的对陕面选择性问一个手性的化合物进行反应。由此可见，利用酶来 实现有机合成，仍旧是新世纪有机合成化学的热点之一。 4)选择生命科学中重要的物质作为合成对象 科学发展不仅使人们对生命现象的秘密有所了解，而且在实验室合成出许多具有生 理活性的物质。但人们对生命现象的认识还有待进一步发展，选择生命科学中的重要物 质，例如，由基因芯片测DA分子序列用的荧光标记分子等作为合成对象，对人类进一步 揭示生命现象有一定的指导意义。近二十几年来，随着人类回归大自然的要求呼声增高 由自然界中最丰富的糖类物质合成人类社会的必需品亦将成为新世纪的另一个研究热 点。 5)催化性抗体酶 酶的位置专一性的诱变已是人的能动性的很好表现，而催化性抗体酶则是这一能动 性的更好表现，催化性抗体酶实际上是酶学、免疫学与有机合成化学密切结合的产物。合 成具有预定专一性的催化剂，一直是对有机合成工作者最富挑战性的课题。因为酶与抗 体酶羌别在于：醇选择性地与反应过渡态相结合，而抗体酶则是与基态分子相结合。合成 催化性抗体酶显然需要很好的生物技术与有机合成手段，这必将是新世纪研究的热点之 一。待别是单克隆技术的发展，对抗体酶制备、筛选优化起到一定的促进作用。 6)与有机导体有关的新材料有机合成 聚乙块类物质作为有机导体的研究受到很大重视，人们发现环辛四烯聚合后，可得到 聚乙炔。 11
TMS MS 聚乙炔相对分子质量可达1370，用碘掺杂后导电率为： 顺式<105n-1cm 反式0.20l.cml 由于聚乙炔路于苯、四氯化碳，因而使于加工。我国有机合成工作者，利用有机铬指 化剂，使全氟丁块-2案合，在渗杂后得到稳定的，导电率达4.8×108n-1·cml的聚乙 炔衍生物材料。 7)与微电子技术有关的有机合成 在微电子学进人分子器件水平之后，兴起了一种称为纳米技术或纳米材料的研究： 有机合成化学家通过一系列的专一性反应，合成了在纳米尺度上的分子线或分子尺以及 分子马达。特别是分子马达的出现，有可能与人类延长寿命有关。因此，它必将成为新 世纪研究的热点。 8)利用超临界C02技术进行有机合成 自美国北卡大学Je·Desimone在1992年利用超临界CO2技术合成了含氧聚合物后， 超临界C02技术成为近几年合成化学家关注的焦点之·。因为这一技术最大的优势就在 于它使用超临界C02作反应介质（或称为溶剂）反应后不仅产物纯净，而且没有任何污染 (环境友好)。因此，进一步实现超临界C02技术的丁业化也会成为新世纪有机合成的热 点之 9)有机合成化学将更加紧密与物理有机化学相结合 有机合成化学从来就是与物理有机化学紧密相连的，无论是早期的罗宾逊还是后来 的伍德沃德，还是近几年来诺贝尔奖的获得者C0©y,他们都在研究有机合成的同时，又发 展了合成理论，在某种程度上，可以说第一流的有机合成化学家也必然是第一流物理有机 化学家。过去的有机合成的许多技术如基团选择、软硬酸碱应用、反应条件、介质、极性反 转等概念的出现，都与物理有机化学有关。因此，新世纪内，有机合成的发展也必将与物 理有机的研究更为密切地相结合。 综上所述，有机合成化学不论在天然产物或非天然产物合成中都获得了十分辉煌的 成就。但自然界与人类本身认识的发展必然会不断向有机合成化学家提出吏新、更严峻 ·12
的挑战，从日益发展的精细化工产品的需求来看，必然会要求更加理想的高选择性反应， 更加温和的反应条件，同时又是环境友好的有机合成。 0.3高分子合成化学 0.3.1高分子合成化学的发展史 高分子合成化学始于有机化学，由于对大分子化合物特殊性质的兴趣，运用有机化学 的知识探讨高分子化合物的合成及合成方法，逐渐形成了一门新的学科一高分子合成 化学，简称高分子化学。高分子化学是研究高分子化合物的合成原理、聚合反应与聚合物 的相对分子质量和相对分子质量分布，以及聚合物性质与结构之间关系的一门学科。 白古以来，人类就与高分子密切相关，食物中的蛋白质和淀粉就是高分子。远在孔干 年以前，人类就使用天然的高分子材料，如用植物中的棉、麻、树木、植物纤维做衣服、鞋 帽、住房、工具等，用动物的皮革、毛、丝等做成各类革制品的材料。纤维造纸、皮革鞣制 天然胶和油漆的应用是天然高分子早期的化学加工。 高分子化学的开始是在19世纪中期。1838年利用光化学第一次使氯乙烯聚合。 1839年合成聚苯乙烯，同年英国Montosh,Hancock和美闰Goodyear发明了天然橡胶的硫 化，用于制作轮胎和防雨布。868年，yat发明了硝基纤维素，1870年进行了商业化生 产，出现了各种赛路珞制品，推动了塑料工业的发展。83年到1898年英国开始了人造 丝生产。20世纪初合成了苯乙烯和双烯类共聚物。1907年德国开发出第一种合成 树脂一一酚醛树脂，199年工业化。第一次世界大战期间，出现了丁钠橡胶。20年代，醇 酸树脂、醋酸纤维、脉醛树脂相继投入生产。 由于高分子工业的蓬勃发展，刺激了高分子化学的研究工作。原先对淀粉、橡胶和 白质等一类物质具有高的相对分子质量的结论并不被学术界承认，认为是高分子缔合的 结果。180年到1919年间，Email和iher研究蛋白质的结构时，开始提出了高分子结构 的论据。这个概念得到公认是在1920年以后。Studinger提出了高分子的概念，如聚苯乙 烯是由苯乙烯结构单元通过共价键连接的大分子。这个概念经过10年的争论到1930年 才普遍接受。1929年，Dupont公司的Carothers开始从特定结构的低分子化合物进行高分 子合成，尤其对缩聚反应进行了系统研究，他的研究成果进一步验证和发展了大分子理 论，同时开发了聚酯和聚酰胺的合成，1938年尼龙-66工业化生产。30年代，工业化了 系列烯类低聚物，如1931年出规了聚甲基丙烯酸甲酯，1936年用醋酸乙烯酯做安全玻璃 的夹层，1937年法国开始生产聚苯乙烯，1939年开发生产聚氯乙烯和聚乙烯等。这些聚 合物都是通过自由基聚合制成的。自由基聚合已经突破了经典的有机化学范围，成为这 一时期的熏点，此时，高分子合成反应及方法已建立起一定的理论基础，由此形成了高分 子链式自由基聚合反应理论，这一理论极大地推动了高分子合成工业的发展。与此同时， 缩聚反应理论也在研究聚酰胺和聚酯的合成反应中建立起来。因此，缩聚反应理论和自 由聚合理论奠定了高分子化学学科发展的基础。而高分子溶液理论和相对分子质童测定 ·13