[科普中國]-逆合成

逆合成是一個物理名詞。逆合成分析，也稱作逆合成法、反合成分析，是解決有機合成路線的重要方法，也是有機合成路線設(shè)計的最簡單、最基本的方法。

簡述概述逆合成法，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)計合成路線時,"反其道而行之",即由產(chǎn)物逐步逆推到原料。

歷史1964年Corey創(chuàng)立了逆合成法，有機合成設(shè)計這項主要靠經(jīng)驗完成的工作，可以通過比較嚴(yán)格的邏輯推理來完成，為有機化學(xué)工作者進(jìn)行有機合成的設(shè)計提供了一個非常有用的工具。

作用這一分析方法的提出，有效促進(jìn)了計算機輔助有機合成的發(fā)展。計算機設(shè)計合成路線與實驗室的實驗過程正好相反，實驗室合成是從原料到產(chǎn)品，而計算機設(shè)計的則是從產(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)鍵時得到的分子碎片，通常是個離子。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)計合成路線時，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兩方面的變化。在解決問題時，應(yīng)該優(yōu)先思考骨架的形成，因為官能團也是連接在骨架上的。

B.進(jìn)而聯(lián)想官能團的形成

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

C.頭腦清醒，把握重點

無論采取何種方法設(shè)計合成路線，每前進(jìn)一步，都要清楚地把握重點－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，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)歷了官能團的變化，才成為目標(biāo)分子。所以，在回推時應(yīng)先將目標(biāo)分子變回那個前身，然后再進(jìn)行分子的切斷。這個“前身”就是要推導(dǎo)的那個“適當(dāng)階段。

2.嘗試在不同部位拆開

對目標(biāo)分子進(jìn)行逆合成分析時，有時看出在分子的多個部位都可以拆開，經(jīng)過認(rèn)真分析、比較，就會發(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，看似可以在其它部位拆開，但會導(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，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)是否會引起其它部位的副反應(yīng)？甚至其它部位是否會遭到破壞？如果發(fā)生，應(yīng)當(dāng)采取什么措施，應(yīng)該如何避免？同時，拆開前步就應(yīng)想著為下一步奠定拆開的基礎(chǔ)。

4.加入官能團幫助拆開

對于比較復(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適當(dāng)?shù)墓倌軋F，就會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)特點對某一化學(xué)鍵切斷產(chǎn)生合成子；

2、找出對應(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]”，就是相對運動問題，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“雷達(dá)波反射情況”進(jìn)行數(shù)據(jù)化，然后進(jìn)行后期計算，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，實際上就把“雷達(dá)信號接收天線”比喻稱為“洞、窗口、孔徑[Aperture]”
第四、“合成孔徑”，就是一次接收一個信號，每一次都類似“一個人從圓形洞口看到一個畫面”，或者“照相機從一個圓形鏡頭拍到一個畫面”，把這些不同“圓形畫面”稱為“孔徑”然后合成計算成一個大的“畫面”，這就是“合成孔徑”。
第五，之所以出現(xiàn)一次一個畫面，然后多次成像，就因為“運動”，也是“觀察者”和“被觀察者”之間的“相對運動”。
第六、觀察者，運動；被觀察者，相對靜止。就稱“觀察者[雷達(dá)]”為“合成孔徑雷達(dá)”。
第七、觀察者，相對靜止；被觀察者，運動。就稱“觀察者[雷達(dá)]”為“逆合成孔徑雷達(dá)”。
第八、所謂“運動”“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運動。
第九、逆合成孔徑雷達(dá)，頂多是原地轉(zhuǎn)動，對于某一個被觀測者，在特定觀測位置，“逆合成孔徑雷達(dá)”還是“相對靜止”。
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間有區(qū)別”，才可以根據(jù)反射波耗費的時間，推算物體的各點距離角度，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，有一方運動、一方靜止，那么可以測量到的“反射波時間數(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，針對相對運動物體進(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、軍事觀測運動物體，如大氣運動、云層、飛機、導(dǎo)彈等等。

在實際運用中，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，從而達(dá)到自身可以與被觀察物體作“相對運動”或“相向運動”，但是必須有速度差，換個說法就是“距離必須有變化”。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王強 - 副教授 - 西南大學(xué)