逆合成

簡述

內(nèi)容簡介

逆合成法，從反應(yīng)產(chǎn)物推導(dǎo)出反應(yīng)物的方法。一種科學(xué)的逆向思維方法--逆合成法。 逆合成法是指:在設(shè)計(jì)合成路線時(shí),"反其道而行之",即由產(chǎn)物逐步逆推到原料。

發(fā)展歷史

1964年Corey創(chuàng)立了逆合成法，有機(jī)合成設(shè)計(jì)這項(xiàng)主要靠經(jīng)驗(yàn)完成的工作，可以通過比較嚴(yán)格的邏輯推理來完成，為有機(jī)化學(xué)工作者進(jìn)行有機(jī)合成的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)非常有用的工具。

作用

這一分析方法的提出，有效促進(jìn)了計(jì)算機(jī)輔助有機(jī)合成的發(fā)展。計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)合成路線與實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)過程正好相反，實(shí)驗(yàn)室合成是從原料到產(chǎn)品，而計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的則是從產(chǎn)品目標(biāo)分子尋找原料合成子稱反向?qū)げ榉?，通過多次的反向?qū)げ檎页鰳?gòu)成的合成子。

方法

逆合成分析法從合成產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)入手，采用"切斷一種化學(xué)鍵"分析法，這種方法就是將分子的一個(gè)鍵切斷，使分子轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N可能得到的的原料的方法。合成子是在切斷化學(xué)鍵時(shí)得到的分子碎片，通常是個(gè)離子。這樣就獲得了不太復(fù)雜的可以在合成過程中加以裝配的結(jié)構(gòu)單元。其中，最主要的便是切斷(Disconnection)和合成子(Sython)兩個(gè)概念。

分子切斷應(yīng)該遵循的原則：

A. 優(yōu)先思考骨架的形成

一般情況下，在設(shè)計(jì)合成路線時(shí)，目標(biāo)分子通常是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的分子，合成的任務(wù)往往包含骨架和官能團(tuán)兩方面的變化。在解決問題時(shí)，應(yīng)該優(yōu)先思考骨架的形成，因?yàn)楣倌軋F(tuán)也是連接在骨架上的。

B.進(jìn)而聯(lián)想官能團(tuán)的形成

由于新骨架的反應(yīng)總是發(fā)生在官能團(tuán)上，或是受官能團(tuán)的影響而產(chǎn)生的活潑部位上，所以在優(yōu)先思考骨架的形成同時(shí)，進(jìn)而要聯(lián)想官能團(tuán)的存在和變化。

C.頭腦清醒，把握重點(diǎn)

無論采取何種方法設(shè)計(jì)合成路線，每前進(jìn)一步，都要清楚地把握重點(diǎn)－反應(yīng)前后結(jié)構(gòu)的變化，較長的路線才不至于混亂。切不可在合成中亂添或亂去碳骨架中的原子。

切斷技巧

在進(jìn)行逆合成分析時(shí)，常常采用四種切斷技巧

1.要在回推的適當(dāng)階段才將分子切斷

首先目標(biāo)分子是由碎片制成了它的“前身”(precursor)，并不是直接由碎片制成。其前身又經(jīng)歷了官能團(tuán)的變化，才成為目標(biāo)分子。所以，在回推時(shí)應(yīng)先將目標(biāo)分子變回那個(gè)前身，然后再進(jìn)行分子的切斷。這個(gè)“前身”就是要推導(dǎo)的那個(gè)“適當(dāng)階段。

2.嘗試在不同部位拆開

對(duì)目標(biāo)分子進(jìn)行逆合成分析時(shí)，有時(shí)看出在分子的多個(gè)部位都可以拆開，經(jīng)過認(rèn)真分析、比較，就會(huì)發(fā)現(xiàn)從分子的某一部位拆開要比其它部位拆開更加優(yōu)越。甚至?xí)龅竭@種情況：合適的拆開部位只有一個(gè)，看似可以在其它部位拆開，但會(huì)導(dǎo)致合成的失敗。

3. 分析問題看整體，處理前步想后步

在判斷分子的拆開部位時(shí)，無論是目標(biāo)分子或中間體，都要從整體和全局來看，每拆開一步，就包括一步反應(yīng)，這步反應(yīng)是否會(huì)引起其它部位的副反應(yīng)？甚至其它部位是否會(huì)遭到破壞？如果發(fā)生，應(yīng)當(dāng)采取什么措施，應(yīng)該如何避免？同時(shí)，拆開前步就應(yīng)想著為下一步奠定拆開的基礎(chǔ)。

4.加入官能團(tuán)幫助拆開

對(duì)于比較復(fù)雜的大分子，應(yīng)當(dāng)廣開思路，探求多種拆開法，以便擇優(yōu)選用。有時(shí)即使是不太復(fù)雜的分子，直接拆開很困難；或者是復(fù)雜分子拆開了幾步后再往下拆開很困難，但是如果在某部位添加一個(gè)適當(dāng)?shù)墓倌軋F(tuán)，就會(huì)有助于順利地往下拆開。

分析步驟

逆合成分析步驟

1 、根據(jù)分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)某一化學(xué)鍵切斷產(chǎn)生合成子；

2、找出對(duì)應(yīng)于合成子的試劑或合成等效體；

3、按照逆合成分析寫出合成路線及各步的反應(yīng)條件。1

相關(guān)資料

逆合成孔徑雷達(dá)

拿其與合成孔徑雷達(dá)對(duì)比：

首先：“合成孔徑雷達(dá)[Synthetic-Aperture-Radar]”和“逆合成孔徑雷達(dá)[Inverse-Synthetic-Aperture-Radar]”，就是相對(duì)運(yùn)動(dòng)問題，關(guān)鍵在于后期數(shù)據(jù)處理，與雷達(dá)天線本身無關(guān)。

第二、“合成[Synthetic]”就是對(duì)“雷達(dá)波反射情況”進(jìn)行數(shù)據(jù)化，然后進(jìn)行后期計(jì)算，原義是“人工合成”。

第三、“孔徑”就是“雷達(dá)波反射情況”，也就是靜態(tài)情況下，一次反射回來的雷達(dá)電磁波，實(shí)際上就把“雷達(dá)信號(hào)接收天線”比喻稱為“洞、窗口、孔徑[Aperture]”

第四、“合成孔徑”，就是一次接收一個(gè)信號(hào)，每一次都類似“一個(gè)人從圓形洞口看到一個(gè)畫面”，或者“照相機(jī)從一個(gè)圓形鏡頭拍到一個(gè)畫面”，把這些不同“圓形畫面”稱為“孔徑”然后合成計(jì)算成一個(gè)大的“畫面”，這就是“合成孔徑”。

第五，之所以出現(xiàn)一次一個(gè)畫面，然后多次成像，就因?yàn)椤斑\(yùn)動(dòng)”，也是“觀察者”和“被觀察者”之間的“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”。

第六、觀察者，運(yùn)動(dòng)；被觀察者，相對(duì)靜止。就稱“觀察者[雷達(dá)]”為“合成孔徑雷達(dá)”。

第七、觀察者，相對(duì)靜止；被觀察者，運(yùn)動(dòng)。就稱“觀察者[雷達(dá)]”為“逆合成孔徑雷達(dá)”。

第八、所謂“運(yùn)動(dòng)”“靜止”是一次成像的單一狀態(tài)下，雷達(dá)與被觀察者之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

第九、逆合成孔徑雷達(dá)，頂多是原地轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)于某一個(gè)被觀測者，在特定觀測位置，“逆合成孔徑雷達(dá)”還是“相對(duì)靜止”。

第十、合成孔徑的原理，就是利用“電磁波”反射速度相同，反射時(shí)間受到距離的影響，就是被觀察物體的體積形狀的影響變化，這樣可以分辨物體“三維”形狀。

第十一、被觀察的物體，它們的形狀必須大到足以“讓人察覺到不同位置反射波的時(shí)間有區(qū)別”，才可以根據(jù)反射波耗費(fèi)的時(shí)間，推算物體的各點(diǎn)距離角度，知道物體的形狀大小。但是，電磁波的速度是“光速”，一般情況下，物體反射波可以用來比較的“差值”很小，不足以比較出物體的形狀大小。

第十二、如果觀察者、被觀察者都是相對(duì)靜止，距離不變，根本就無法準(zhǔn)確測量“小”物體的大小尺寸形狀，只能測量物體本身的距離。

第十三、如果觀察者、被觀察者之間，有一方運(yùn)動(dòng)、一方靜止，那么可以測量到的“反射波時(shí)間數(shù)據(jù)”每次都不一樣，而且還有“不同角度的數(shù)據(jù)”，可以重復(fù)多次，這樣兩、兩之間數(shù)據(jù)不相同，大量數(shù)據(jù)混合計(jì)算，交叉排除“誤差”，“合成孔徑雷達(dá)”就可以得到極為“精確”的物體影像資料。由于波長不同的電磁波，可以穿入物體，甚至連物體本身的化學(xué)、物質(zhì)成分都可以顯示。

第十四、逆合成孔徑雷達(dá)，與上述一樣，重復(fù)一次，就是“逆合成孔徑雷達(dá)”本身原地不動(dòng)，針對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)物體進(jìn)行觀測。

應(yīng)用

合成孔徑雷達(dá)：用于衛(wèi)星、航空、大洋觀測地形、地貌、地質(zhì)。

逆合成孔徑雷達(dá)，用于氣象、軍事觀測運(yùn)動(dòng)物體，如大氣運(yùn)動(dòng)、云層、飛機(jī)、導(dǎo)彈等等。

在實(shí)際運(yùn)用中，合成孔徑雷達(dá)和逆合成孔徑雷達(dá)，可以通過其他種類的雷達(dá)，進(jìn)行校驗(yàn)，從而達(dá)到自身可以與被觀察物體作“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”或“相向運(yùn)動(dòng)”，但是必須有速度差，換個(gè)說法就是“距離必須有變化”。2