Transition Metals in the Synthesis of Complex Organic Molecules pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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作者:Soderberg, Bjorn C. G.

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页数:459

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价格:$ 92.66

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isbn号码:9781891389597

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• Transition Metals
• Organic Synthesis
• Catalysis
• Organometallic Chemistry
• Cross-Coupling
• C-H Activation
• Asymmetric Synthesis
• Total Synthesis
• Methodology
• Ligands

探索物质转化的艺术：新颖有机化合物的构建之路 本书深入剖析了那些在化学世界中扮演着至关重要角色的元素——过渡金属，以及它们如何成为合成复杂有机分子不可或缺的工具。本书并非简单罗列反应，而是旨在揭示过渡金属催化作用背后的精妙机制，及其在构建具有挑战性有机骨架方面的强大能力。我们不仅会探讨这些催化剂如何加速化学转化，更会深入分析它们如何实现高选择性，精确地引导反应朝着我们期望的方向进行，从而高效地生成目标产物。 本书的关注点在于提供一个全面的视角，理解过渡金属在有机合成领域的多样化应用。我们将从基础的金属催化原理出发，逐步深入到各种复杂的催化循环。重点将围绕以下几个核心方面展开： 一、 过渡金属催化的多样化反应类型： 碳-碳键形成反应： 这是有机合成的基石，而过渡金属催化剂在构建新的碳-碳键方面展现出无与伦比的效率和选择性。本书将详述如Suzuki偶联、Heck反应、Sonogashira偶联、Negishi偶联以及Kumada偶联等经典的钯催化交叉偶联反应。这些反应不仅能够连接简单的烷基或芳基片段，更能灵活地引入官能团，构建复杂的芳香体系、烯烃和炔烃。我们将探讨不同金属（如钯、镍、铜）在这些反应中的作用，以及配体的选择如何影响反应的活性和选择性。此外，交叉偶联反应在构建天然产物、药物分子以及功能材料中的重要性将贯穿全书。 碳-杂原子键形成反应： 随着对具有特定生物活性或功能特性的分子需求的增加，碳-杂原子键（如碳-氮、碳-氧、碳-硫、碳-卤素）的形成变得尤为重要。本书将详细介绍过渡金属催化下实现这些键形成的策略。例如，Buchwald-Hartwig胺化反应和Ullmann反应在构建C-N键中的应用，涉及伯胺、仲胺与芳基或烯基卤化物的高效偶联。C-O键的形成，如Chan-Lam偶联，则为酚类化合物与胺、醇、硫醇的偶联提供了有力工具。此外，过渡金属催化的卤化反应，以及后续的交叉偶联，也是构建复杂分子的关键步骤。 氧化还原反应： 过渡金属在氧化和还原过程中扮演着关键角色，它们能够温和有效地实现官能团的转化。本书将深入研究过渡金属催化的醇、醛、酮的氧化反应，以及烯烃、炔烃、硝基化合物的还原反应。例如，烯烃的环氧化、双羟基化，以及炔烃的氢化，这些反应的选择性和产率往往是传统方法难以企及的。 C-H键活化与官能团化： 这是当前有机合成领域最前沿、也是最具挑战性的研究方向之一。直接对惰性的C-H键进行活化并引入官能团，可以极大地简化合成路线，减少步骤，提高原子经济性。本书将系统介绍过渡金属（尤其是钯、铑、铱）催化的C-H键活化策略，包括定向C-H活化和非定向C-H活化。我们将探讨如何通过导向基团的设计，实现对特定C-H键的选择性活化，以及随后进行的偶联、官能团化反应。这对高效合成具有复杂结构单元的分子具有革命性的意义。 不对称催化： 在药物开发和生命科学领域，分子的手性至关重要。构筑单一对映异构体是合成的关键。本书将重点介绍过渡金属催化的不对称合成策略，包括不对称氢化、不对称氧化、不对称C-C键形成反应等。我们将深入分析手性配体的设计原理，以及它们如何诱导高对映选择性。不对称催化在构建手性中心，合成具有特定立体构型的生物活性分子方面发挥着核心作用。 二、 过渡金属催化机理的深入理解： 理解催化机理是实现高效和选择性合成的关键。本书将深入探讨过渡金属催化反应的通用机理，包括： 氧化加成 (Oxidative Addition)： 催化剂中心金属的氧化态升高，同时与底物（如卤代烃）形成新的键。 配体交换 (Ligand Exchange)： 底物或反应物与金属中心的配体进行交换。 转金属化 (Transmetalation)： 在交叉偶联反应中，有机金属试剂中的有机基团转移到过渡金属催化剂上。 还原消除 (Reductive Elimination)： 催化剂中心金属的氧化态降低，同时形成新的产物键，并释放产物。 插入反应 (Migratory Insertion)： 有机基团插入到金属-配体键中。 本书将通过详实的案例分析，结合计算化学的研究成果，帮助读者建立对这些基本步骤的深刻认识，从而更好地预测反应行为，优化反应条件，并设计新的催化体系。 三、 配体设计与催化剂的创新： 配体在过渡金属催化中扮演着“灵魂伴侣”的角色，它们的结构和电子性质直接影响着催化剂的活性、稳定性和选择性。本书将探讨不同类型配体（如膦配体、氮杂环卡宾配体、氧杂环配体等）的设计原理，以及它们如何调控金属中心的电子密度和空间位阻。我们将介绍如何通过精巧的配体设计，实现对催化剂性能的精准调控，例如提高催化活性、拓展底物范围、实现高立体选择性，甚至实现多相催化或非均相催化。 四、 现代合成策略的应用： 本书还将探讨如何将过渡金属催化与其他现代合成策略相结合，以应对更复杂的合成挑战。这包括： 多组分反应 (Multicomponent Reactions)： 利用过渡金属催化，将三个或更多底物在一个反应容器中高效地连接起来，形成复杂的分子结构，显著提高合成效率。 串联反应/一锅法合成 (Tandem/One-Pot Synthesis)： 将多个反应步骤在一个反应容器中连续进行，避免了中间产物的分离纯化，极大地简化了合成流程，提高了产率和原子经济性。 光氧化还原催化 (Photoredox Catalysis)： 结合光能和过渡金属催化，实现温和条件下的氧化还原转化，开启了新的反应模式。 电催化合成 (Electrocatalysis)： 利用电化学方法驱动过渡金属催化的反应，提供了一种绿色、可控的合成手段。 目标读者： 本书适合于化学、有机化学、药物化学、材料科学等领域的本科生、研究生、博士后研究人员以及相关领域的工业研发人员。它将为读者提供一个坚实的理论基础和丰富的实践指导，帮助他们理解和应用过渡金属催化的强大力量，从而在合成复杂有机分子方面取得突破。 本书旨在激发读者对过渡金属化学的浓厚兴趣，并为其在设计和执行高效、选择性有机合成路线提供宝贵的知识和工具。通过掌握这些原理和技术，读者将能够更自信地应对现代有机合成中的各种挑战，为科学研究和新物质的创造贡献力量。

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我花了相当一段时间来浏览这本书的章节结构和目录安排。坦率地说，其逻辑的严密性和覆盖面的广度令人惊叹。它似乎不仅仅停留在对已知过渡金属催化体系的简单罗列，而是尝试构建一个有机的知识体系，从基础的配位化学原理出发，逐步深入到手性诱导、C-H活化等前沿领域。特别吸引我的是其中关于“反应性预测与催化剂理性设计”的部分，这部分内容明显超越了许多入门级或综述性的书籍，它似乎在引导读者如何从第一性原理出发，去“设计”新的催化剂，而非仅仅是“发现”或“使用”现有的它们。这种自上而下的组织方式，极大地提升了阅读的连贯性和理论的深度，让人感觉这不是一堆孤立的实验记录的堆砌，而是一套系统的、可推广的化学思维框架的构建。

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初次试读其中关于钯催化交叉偶联反应的章节时，我立刻感受到作者在阐述复杂机理时的清晰度。很多教科书在讨论氧化加成、还原消除这些关键步骤时，往往陷入过于简化的模型，或者反过来，充斥着晦涩难懂的符号。但这本书似乎找到了一个极佳的平衡点。它用非常细腻的笔触，描述了不同配体环境如何微妙地调控中间体的稳定性、反应能垒，甚至对立体化学产物的选择性产生了决定性的影响。阅读过程中，我仿佛能跟上作者的思路，沿着电子流动的轨迹一步步推演。这种将理论化学的硬核知识与实际有机合成的精妙控制力完美结合的叙事方式，对于我这样需要将理论应用于解决实际合成难题的研究者来说，简直是如获至宝，它提供的洞察力远超标准教材的描述。

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这本书的深度和专业性，使得它注定不是一本可以轻松“扫读”的书籍。我发现自己不得不频繁地停下来，查阅一些更基础的物理化学背景知识，以便更好地理解作者是如何从热力学和动力学的角度来论证特定催化体系的优越性的。例如，在讨论高价态金属中间体的稳定性时，作者引用了大量的计算化学数据和精细的谱学证据来支撑观点，这使得结论具备了无可辩驳的严谨性。这种对细节的执着和对证据链的完整性要求，让这本书的学术价值倍增，但也意味着它对读者的基础储备提出了相当高的要求。它更像是一本“参考手册”与“深度教材”的结合体，适合已经掌握了基础有机金属化学，并希望向更高层次的催化剂设计和反应机理研究迈进的学者。

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从一个纯粹的“使用者”角度来看，这本书在“实际应用指导”方面的呈现方式，也显得非常高明。它并没有止步于纯粹的理论推导，而是穿插了大量“案例分析”和“合成实例”。这些实例的选择并非随机的教科书示例，而是似乎经过精心挑选，旨在展示某一类催化反应在面对实际合成挑战（如官能团耐受性、低负载量催化）时的表现。我特别留意了关于惰性键活化的部分，作者对反应条件的精细调控以及如何克服电子效应和空间位阻的描述，提供了非常具体的操作性见解。这种将理论深度、案例精选和操作细节融为一体的编排，使得这本书不仅是理论的殿堂，更是实验室里能随时翻阅、解决实际问题的强大工具。

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这本书的封面设计和装帧质感给我留下了极为深刻的印象。拿到手里时，那种沉甸甸的、略带粗砺的纸张触感，立刻预示着这是一本内容扎实、面向专业人士的深度著作。我尤其欣赏它在视觉上传达出的严肃性和学术性，没有太多花哨的图示或夸张的色彩，而是选择了一种内敛而经典的学术书籍配色，这在我繁忙的研究生涯中，无疑是一种视觉上的“定心丸”。它告诉我，这本书不会在那些浮于表面的概述上浪费时间，而是直接切入核心。书脊上的字体选择也颇为考究，兼顾了易读性和传统化学书籍的美感，即便是摆在书架上，也显得颇具分量，散发着一种经得起时间考验的专业气息。我期待着翻开它，看到那些严谨的分子结构图和详尽的反应机理描述，相信这种高品质的物理呈现，定能匹配其内容的深度。

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