EJ 科里

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艾里亚斯·詹姆斯·科里 英文名Elias James Corey19287月-,是美国著名有机化学家,有机合成化学领域的一代宗师,也是一个备受争议的人物。1990年诺贝尔化学奖得主,得奖原因是“开发了计算机辅助有机合成的理论和方法”

有机合成化学的宗师级人物。在有机合成发展史上被公认为伍德沃德概念上的学术接班人。他的鼎盛时期被称为有机合成史上的“科里时代”。他的最大贡献在于将“伍德沃德创立的合成艺术变为合成科学,首先提出了系统化的逆合成概念,使得合成设计变成一门可以学习的科学,而不是带有个人色彩的绝学。科里也是一个富有创造性的学者,发明了许许多多的试剂和方法(据统计有50种以上的重要试剂和合成方法)。很多方法已经成为现代有机合成的惯用方法。



科里比较公认的经典合成有如下几个:

长叶烯:从维兰德-米歇尔酮出发,利用分子内麦克尔加成构建分子桥键是为其特色(其构思受Woodward对山道年结构研究工作的启发)

前列腺素:乙烯酮替代物2-氯丙烯腈的发明;用狄尔斯-阿尔德反应构筑五元环及控制环上取代基相对立体化学关系的策略尤为令人称道。

银杏内酯:烯酮参与的分子内[2+2]电环化反应紧接着拜耶尔-魏立格氧化反应来迅捷地构筑银杏内酯三个相邻环系的策略是其最大的亮点。



围绕科里的主要争议有两个。第一是在他的科研组里先后有三个学生自杀,被指对待学生刻薄,给学生施压过度。第二是他在2004年获得普莱斯利奖时公开宣称伍德沃德剽窃了他的思想而创立了“分子轨道对称守恒律”。此外,很多人认为科里的逆合成分析不具有独创性,因为在他之前许多合成家已经在自觉不自觉地使用这种方法设计路线了。

逆合成分析:

也称作逆合成法、反合成分析,是解决有机合成路线的重要方法,也是有机合成路线设计的最简单、最基本的方法。其实质是目标分子的分拆,通过分析目标分子结构,逐步将其拆解为更简单、更容易合成的前体和原料,从而完成路线的设计。艾里亚斯·詹姆斯·科里为逆合成分析法做出很大贡献,著有《化学合成的逻辑》一书,也因此获得了1990年的诺贝尔化学奖。

在从复杂的目标分子出发,逐步推出最佳起始物和合成路线的时候,往往要考虑以下三个因素:

1、要有合适且合理的反应方法和反应机理作保证; 2、原料要简单易得;

3、合成路线尽可能简化,且总产率越高越好。 科里根据他的有机合成经验,将有关有机合成设计的策略分为5个方面,五大策略。即:

1、基于官能团的策略(Functional group-basedstrategies:根据目标分子所含有的官能团,选择恰当的合成路线将分子拆解;

2、立体化学的策略(Stereochemical strategies:在拆解含立体中心的目标分子时,考虑立体的关联性,逐个去除立体中心,并要注意立体选择性反应如克


莱森重排反应和光延反应的使用;

3、基于结构目标的策略(Structural-goal strategies:从目标分子的结构出发,考虑引向有效的前体及起始物,可以比较多条逆合成路线,并从其中选出最佳;也可进行双向探索,即从目标和已有原料同时出发推导某中间体;

4、基于转化方式的策略(Transform-based strategies:尽管转化方式的应用对减小“分子复杂性”十分有效,但复杂分子中有效的转化反合成子十分少见,常需要通过附加步骤来合成它们;

5、拓扑学的策略(Topological strategies:抓住一个或多个关键的键结方式分析,确定较合适的断键位置,且要特别注意任何重排反应的特征。

此外还要注意以下两点: 1、尽量保持环结构;

2、避免大环化合物(大于7元)的合成。

无论是何种策略,Corey在反合成思考中是很重视对目标物“分子复杂度molecular complexity”的逐步减小。

所谓分子复杂度是由分子的大小(molecular size、所有的元素和官能团、环的结构和数量Corey 把这种 cyclic connection 就称为 topology立体中心的数目或密度、化学活泼性与结构稳定性(即动力学和热力学稳定性)等各种因素综合组成的。一个复杂分子的成功的合成就在于对其进行反合成分析时,正确的逻辑推导以逐步减少分子复杂度。



一、基于官能团的策略(Functional group-based strategies

根据目标物分子所有的各官能团选择适当的官能团变化方式。官能团按它们在有机合成中的作用可分成三类:

1)在合成起最重要作用的官能团。常见的有C=CC=OC=CCOH(CO)ONH2NO2CN等;

2)有一些官能团在合成中,其作用要差一些,如—N=N—、—SS—、R3P 等,但在某些场合下仍然起较好作用;

3)有些官能团不在分子的重要部位,而在周围(peripheral,但在合成中起活化或控制作用,因而在目标分子中可能没有,而是在合成过程中再出现的。 HalP、—SO2—、Me3Si—以及各种硼烷等。这些周围的官能团还包括连接在基本基团上的另一些基团,如烯胺、邻二羟基、亚硝基脲、β-羟基-αβ-烯酮、胍等。

二、立体化学的策略(Stereochemical strategies

针对有立体结构的目标物,用立体化学的方法,即考虑到立体的关联性,个地去除(remove)立体中心,在多个立体中心中要选择暂时保留,还是首先去除。

在这一策略中,反合成时要考虑的是:立体复杂性的减小,即通过反合成逐步减小立体中心(注意:这里是立体中心,stereocenter,其含义的包括手性中心、有EZ二式的双键、还有像环己烷一样的立体构象等各种立体关系)的数目和密度,将它们进行选择性的移去。为此目的,就必须考虑立体简化转化方式(stereosimplifyingtransform)的选择,所需反合成子的建立,前体所有的空间环境等。这种前体也就是合成反应时试剂所作用的底物(substracts


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