金属有机化学 第8章 不对称合成
有机化学 不对称合成
OH O O Ti O O O
CO2R OR O O CO2R Ti O C O OR
Ti O
RO C
OOH
O O Ti O O
O O Ti O O O
O
OH OH
O O Ti O O O
上页 下页 返回 退出
Sharpless反应的优点及缺点 反应的优点及缺点 优点 高光学纯度： 高光学纯度：对于各种结构的烯丙醇,不论是顺式还是反式 的,在绝大多数情况下,都能给出高达90%以上的立体选择性。 可预见性： 可预见性：能预见生成的手性环氧化反合物的绝对构型， 这是其他过渡金属配合物催化剂所不能达到的。 简易普遍性：采用廉价试剂,且已有商业化试剂。并且催 简易普遍性 化剂对底物结构的许多方面都不敏感,故具有极广的用途。 缺点 仅适用于烯丙醇底物。 使用的氧化剂叔丁基过氧化氢(TBHP)不太稳定,从而限制 了这种反应的规模生产。
O R1 Ar
O O AMHP, La-Binol deriv. cat. (1-5%) MS 4 THF rt. R1 Ar
上页 下页 返回 退出
不对称催化还原反应 1968 年美国孟山都化学工业公司的诺尔斯及其研究组发表 了在Rh(I)上引入手性有机膦配体的络合物作为催化剂，用 于还原α-苯基丙烯酸类时，获得产物的光学收率为28%。
上页 下页 返回 退出
sharpless烯烃不对称环氧化反应 烯烃不对称环氧化反应
O O OH
Me3COOH Ti(OPri)4
O O O ： ： ： OH O
O OH O 3 1 90
无酒石酸： 1 （+）-DET, 错配对： 22 （-）DET, 匹配对： 1
上页 下页 返回 退出
不对称合成及拆分讲解学习
CHO + Ph
_ H
ON
COR
N COR
2 CH
H
Ph
O
Ph
Ph
Ph
*
AcOH *
HO 2
_
O
* HC N+
O
CHO O
ROC
*2. 腙烷基化
H
N CHOMe N RCH 2CH
LDA/THF Me O Li
H N
N
R CH=CH
1) R'X
RR'CHCHO
2) O3/CH2Cl2
R=Me,Et,iPr,n-heX R’X=PhCH2Br,MeI, Me2SO4
*5. 通过不对称还原制备氟代化合物
HO C H O CF Si(CH ) (130)
3 33 催化剂
H C F3
手性氟化季胺催化的羰基化合物的 不对称三氟甲基化反应
（二）不对称烷基化反应
利用手性烯胺、腙、亚胺和 酰胺进行烷化，其产物的e.e.值较 高，是制备光学活性化合物较好 的方法。
*1. 烯胺烷基化
2. 外消旋混合物：当同类分子之间在晶体中有 较大的亲和力时，它们可分别结晶成－（＋）－或 －（－）－对映体的晶体。
3. 外消旋固体溶液: 当一个外消旋体的相同构 型分子和相反构型分子之间的亲和力差别不大时， 其分子排列是混乱的。
*区别三者的简便方法：
利用它们的熔点图或溶解度图, 在三者中分 别加一些纯的对映体：
HO H
（S） R’是不饱和基团 （R）
(2) 过渡金属络合物催化的 羰基化合物的氢化
酮的不对称氢化是制备手性醇的一个有效方法， BINAP-Ru (II)催化剂对于官能化酮的不对称氢 化是极为有效的:
不对称合成方法
不对称合成方法
不对称合成方法是一种利用立体选择性反应，使两个对映体中的一个占优势的合成方法。
这种方法又被称为手性合成。
在不对称合成中，至少要有一个化合物是手性化合物，才能使反应中生成的两种过渡态互为非对映关系，它们的活化能差决定了产物产生不等量的对映体。
不对称合成可以通过使用手性试剂、催化剂或者物理方法（如圆偏振光）来进行。
成功的标准通常包括高的对映体过量百分数、手性试剂易得且可循环使用、可以分别制得R与S异构体，以及最好是催化性的合成。
此外，根据手性的来源，不对称合成可以分为普通不对称合成和绝对不对称合成。
普通不对称合成是指依靠直接或间接由天然获得的手性化合物衍生的基团诱导产生手性化合物的合成。
而绝对不对称合成是指绝对脱离天然产物来源，通过物理方法（如通过圆偏光的照射）诱导产生手性的合成。
不对称合成在合成某些药物、香料、氨基酸及具有生物活性的化合物等方面具有很重要的意义。
有机合成中的不对称合成方法
有机合成中的不对称合成方法在有机合成领域中，不对称合成方法是一种应用广泛且具有重要意义的合成策略。
通过不对称合成，可以合成具有高立体选择性的有机分子，从而为药物研发、功能材料制备等领域提供了重要的工具和手段。
一、不对称合成方法的简介不对称合成方法是指在有机合成中，通过引入手性诱导剂或催化剂，使得反应产物中的手性中心具有高立体选择性。
常用的不对称合成方法主要包括催化不对称合成、反应不对称合成和拆分还原法等。
二、催化不对称合成催化不对称合成是一种常用的不对称合成方法，通过引入手性催化剂，控制反应过程中的立体选择性。
常见的手性催化剂包括金属有机催化剂、酶和有机小分子催化剂等。
例如，铑催化的不对称羟醛加成反应、铑催化的不对称氢化反应等都是催化不对称合成的典型例子。
三、反应不对称合成反应不对称合成是指通过对称的反应物进行反应，然后在反应后期引入手性诱导剂，实现对产物的手性控制。
常见的反应不对称合成方法包括不对称氢化反应、不对称环氧化反应和不对称亲核加成反应等。
通过合理选择反应物和手性诱导剂，可以有效地得到具有高立体选择性的产物。
四、拆分还原法拆分还原法是一种利用手性单体进行不对称合成的方法。
通过将手性单体进行反应得到手性中间体，然后通过还原、拆分等操作，最终得到目标产物。
拆分还原法具有操作简单、适用范围广的特点，常用于合成手性药物和天然产物等。
五、不对称合成的应用不对称合成方法在药物研发、功能材料制备以及天然产物合成等领域都有广泛的应用。
通过不对称合成可以合成具有特定立体结构和生物活性的分子，为新药物的设计和合成提供了重要的手段。
同时，不对称合成还可以合成具有特殊功能的材料，如手性催化剂、手性液晶等。
六、不对称合成的挑战与展望尽管不对称合成方法在有机合成领域取得了巨大的进展，但仍然面临着一些挑战。
例如，如何提高手性诱导剂的效率和选择性，如何降低催化剂的成本等都是当前亟待解决的问题。
未来，随着催化剂的发展和合成方法的创新，不对称合成方法将得到进一步的完善和拓展，为有机合成领域的发展提供更多可能性。
化学合成中的不对称合成技术
化学合成中的不对称合成技术在有机化学领域中，合成手段的发展一直是研究的重要方向之一。
不对称合成技术是一种能够合成具有立体异构体的有机分子的方法，被广泛应用于药物、农药、天然产物合成等领域。
本文将探讨不对称合成技术的原理、应用以及未来的发展方向。
一、不对称合成技术的原理不对称合成技术是指通过引入具有手性性质的试剂或催化剂，使得反应只生成一种立体异构体的合成方法。
其中，手性试剂或催化剂是实现不对称合成的关键。
这些手性试剂或催化剂能够选择性地与底物发生反应，产生具有特定立体结构的产物。
主要的不对称合成技术包括手性配体催化、手性分子催化、手性荧光探针和手性相系统。
手性配体催化是最常见的不对称合成技术之一，其中金属催化剂与手性配体配对，通过底物与催化剂之间的相互作用，实现对立体构型的选择性催化。
手性分子催化是一种最近兴起的不对称合成技术，它利用手性有机小分子作为催化剂，实现对底物的不对称催化。
手性荧光探针和手性相系统则利用手性小分子的发光性质或手性结构对底物进行选择性响应，实现不对称合成。
二、不对称合成技术的应用不对称合成技术在有机合成中有着广泛的应用。
它不仅可以用于合成具有特定立体构型的有机分子，还可以用于解决合成中的对映体纯度和产物选择性的问题。
在药物合成中，不对称合成技术被广泛应用于合成具有药效活性的手性药物。
通过选择合适的手性试剂或催化剂，可以选择性地合成单一对映体，从而提高药物的治疗效果和减少副作用。
例如，利巴韦林和普鲁卡因就是应用不对称合成技术合成的手性药物。
在农药合成中，不对称合成技术可以用于合成具有高效杀虫活性的手性农药。
不对称催化反应和手性分子催化反应是常用的合成手段。
利用不对称合成技术，可以合成出对映体纯度高的农药，提高农作物保护的效果。
在天然产物合成领域，不对称合成技术可以用于合成复杂天然产物的手性中间体。
许多天然产物具有复杂的结构和多种生物活性，合成难度很大。
不对称合成技术的应用可以大大提高合成效率，并获得对映体纯度高的天然产物。
不对称合成名词解释
不对称合成名词解释不对称合成是化学中一个重要的概念，它是指反应产物中碳原子的排列不对称或不饱和，可以通过精确的合成来做出精确的产物。
不对称合成非常重要，因为它可以让化学家们控制结构，例如控制碳原子的排列顺序，从而创造出更高级的材料和制剂，用于药物研究、纳米技术等领域。
不对称合成最常用的方法是以多种不同的有机物质为原料，通过反应得到不对称的产物。
有了不对称合成，化学家们可以实现精确控制，有助于研究出新的有效材料，以满足特定的应用场景要求。
不对称合成的方法很多，常用的有金属配位盐催化、酸催化、光催化和水溶性催化等，它们都有其自身的特点和应用。
金属配位盐催化是一种最常用也最受欢迎的方式，一般通过加入活性金属与有机物质发生反应，从而形成不对称的产物，可以使不对称产物的排列更加精确。
酸催化法也是一种简单而有效的方式，可以使不对称产物的形成更加清晰和精确。
它通过加入酸来促进有机物质中发生的反应，从而产生不对称的产物。
光催化和水溶性催化是近年来得到广泛应用的两种方法，在光催化中经由发射和吸收光来产生不对称的产物，而水溶性催化则是在水溶液中添加催化剂，通过光照来促进有机物质中发生反应，从而产生不对称的产物。
不对称合成技术在21世纪被广泛应用，它已经成为化学领域中的一种重要工具，在制药、材料研究和纳米技术等领域都发挥着重要作用。
例如，不对称合成技术可以用来提高药物的活性，使原料的利用更加高效；它也可以用来研究各种新型材料，为社会和工业生产提供更好的材料；它还可以用来控制纳米材料的结构，从而提高纳米材料的性能。
总而言之，不对称合成是一种重要的化学合成技术，可以有效地提高药物的活性、研究新型材料和提高纳米材料的性能。
它也可以至关重要地帮助化学家们精确控制反应中的碳原子排列，从而实现复杂的反应产物结构。
因此，不对称合成技术在未来将发挥更重要的作用，将成为药物研究、材料研究和纳米技术等领域的有力工具。
它将为世界上的科学家和工程师提供更多的可能性，用于创造出更多的新材料和药物，改善人类的生活环境。
有机化学中的不对称合成
有机化学中的不对称合成在有机化学领域中，不对称合成是一项重要的研究领域，它可以有效地合成具有手性的有机分子。
手性分子在药物合成、天然产物合成以及材料科学等领域中具有重要的应用价值。
本文将探讨不对称合成的基本概念、方法和应用，并介绍一些常见的不对称合成反应。
一、不对称合成的基本概念不对称合成是指通过使用手性起始原料或手性催化剂，合成出具有手性的有机分子的化学合成方法。
在不对称合成中，合成的产物具有不对称的结构或旋光性。
与对称合成相比，不对称合成可以得到具有更高的立体选择性和手性纯度的产物。
不对称合成的基本原理是利用手性诱导或手性催化剂来选择性地激活反应物中的一个面或一个手性中心，从而控制反应的立体选择性。
手性诱导合成方法包括拆分法、不对称催化、酶催化和手性助剂等。
其中，不对称催化是最为常见的方法，它通过使用手性催化剂，使化学反应以特定的立体选择性进行。
二、不对称合成的方法1. 手性诱导合成手性诱导合成是通过使用手性起始原料或手性诱导剂来进行的合成方法。
手性诱导合成包括手性拆分法和手性诱导剂法。
手性拆分法是通过将手性分子与反应物进行化学或物理上的拆分，使得反应物在反应过程中保持立体选择性。
手性拆分法包括光学拆分法、金属配合物拆分法和手性分子的稳定性拆分法等。
手性诱导剂法是通过使用手性诱导剂来引发反应中的手性识别过程，从而控制反应的立体选择性。
手性诱导剂法包括非手性基团诱导和手性感受性诱导。
2. 不对称催化合成不对称催化合成是通过使用手性催化剂来实现的合成方法。
手性催化剂能够选择性地提供一个特定的反应路径，从而控制反应的立体选择性。
不对称催化合成通常包括氢化、氧化、醇缩合、酯化、醚化等反应。
不对称催化合成中最有代表性的方法是手性配体催化法。
手性配体催化法通过使用手性配体配位于金属催化剂上，使催化剂具有手性识别能力，从而实现对反应物的选择性激活。
3. 酶催化合成酶催化合成是通过使用天然酶或人工改造酶来进行的合成方法。
有机合成中的不对称合成方法
有机合成中的不对称合成方法有机合成是化学领域中的一项重要研究领域，它涉及到合成有机化合物的方法和技术。
其中，不对称合成方法是一种重要的合成策略，它能够有效地合成具有手性的有机分子。
本文将介绍几种常见的不对称合成方法，并探讨其在有机合成中的应用。
一、不对称合成方法的概述不对称合成方法是指在有机合成中，通过使用手性试剂或催化剂，将对称的起始物转化为手性产物的合成方法。
这种方法能够有效地合成具有手性的有机分子，具有广泛的应用前景。
二、手性试剂法手性试剂法是一种常见的不对称合成方法，它通过使用手性试剂将对称的起始物转化为手性产物。
手性试剂可以是手性草酸、手性胺等，它们能够与起始物发生反应，形成手性产物。
这种方法具有反应条件温和、操作简单等优点，广泛应用于不对称合成中。
三、催化剂法催化剂法是一种重要的不对称合成方法，它通过使用手性催化剂将对称的起始物转化为手性产物。
手性催化剂可以是金属配合物、有机小分子等，它们能够催化起始物的反应，形成手性产物。
这种方法具有反应条件温和、产物选择性高等优点，被广泛应用于不对称合成中。
四、不对称合成方法的应用不对称合成方法在有机合成中具有广泛的应用。
首先，不对称合成方法可以用于合成手性药物。
手性药物具有较高的生物活性和选择性，能够更好地与生物体发生相互作用，因此在制药领域中具有重要的应用价值。
其次，不对称合成方法可以用于合成手性农药。
手性农药具有良好的杀虫、杀菌活性，能够更好地保护农作物，提高农业产量。
此外，不对称合成方法还可以用于合成手性材料、手性催化剂等，具有广泛的应用前景。
五、不对称合成方法的发展趋势随着科学技术的不断发展，不对称合成方法也在不断创新和改进。
一方面，研究人员不断寻找新的手性试剂和催化剂，提高不对称合成的效率和选择性。
另一方面，研究人员也在探索新的反应体系和反应条件，拓宽不对称合成的应用范围。
未来，不对称合成方法将继续发展，为有机合成提供更多的选择和可能性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
在大多数情况下，使用外消旋混合物药物、农药、香 料香精等，会使无效成分在人体或环境中积累，造成危害 和污染。从经济上来说，使用消旋混合物中的无效成分也 是一种浪费。针对外消旋化学品潜在的危险性，美国食品 与药品管理局（FDA）在1992年5月颁布新的法案，严格限 制外消旋化学品的使用。现在，药物中至少有50％以上为 单一旋光体出售，而且这个比例将会不断提高。这就对手 性化合物的制备提出了迫切的要求。
BINAP
R O
(R)-BINAL-H R'
HO
R
R H
BINAL-H（一种联萘酚修饰的氢化铝试剂）
手性催化剂
• 手性催化的对映体选择性来源于催化剂的不对称诱导力， 因此要求作为催化剂的过渡金属络合物本身具有手性。 • 原则上讲不对称中心可以在金属原子上，也可以在配位原 子上，或在配位原子的取代基上。实验证明，合成手性过 渡金属配合物要比合成手性配体难得多。因此人们主要致 力于合成高光学选择性的手性配体。因为催化剂的选择性 主要取决于手性配体，可以说制备高选择性催化剂主要就 是设计、合成高选择性手性配体。这就要求手性配体不仅 要有适当的配位能力，而且必须具有手征性，如手性中心， 或手性轴、手性面，同时要有适当的取代基，以便赋予其 空间差异性和对映体识别能力。
第八章 不对称催化概论
手性识别
人们已证实，一些手性药物对映体有不同的药理活性。 这些不同手性药物对映体药理活性差异的主要原因是：生 命机体本身就是由具有高度不对称性的生物大分子组成。 这种不对称性赋予生物大分子受体（酶、血浆蛋白及组织 蛋白）通过一定的信息去识别不同的对映体。与之契合者， 才能发生相互作用，从而产生生理活性。这种对映选择性 的生物作用现象是自然界的一种普遍现象，在农药和香料 等方面也同样存在。
• 一个成功的不对称合成的标准:
(1)高的对映体过量百分数（e.e.）; (2)手性辅剂易于制备并能循环利用； (3)可以分别得到R和S两种构型的产物； (4)最好是催化型的合成。 • 迄今，能完成最好的不对称合成的，无疑应首推自然 界中的酶。发展像酶催化体系一样有效的化学体系是 对人类智慧的挑战。 •针对手性的来源，有人把不对称合成分为普通不对称合成 和绝对不对称合成。普通不对称合成是指依靠直接或间接 由天然获得的手性化合物衍生的基团诱导产生手性化合物 的合成。绝对不对称合成是指绝对脱离天然产物来源而通 过物理方法（比如通过圆偏光的照射）诱导产生手性的合 成，目前只有非常有限的几个反应能做到绝对不对称合成。
萘普生(甲氧萘丙酸, 一种抗炎、解热、镇痛药)
Sharpless不对称环氧化反应
左旋多巴
HO
HO
NH2
dopamine
多巴胺
不对称催化氢化及其他还原反应
* C=C双键的不对称催化氢化
CO 2H R NHAc
H2
R
* CO 2H
NHAc
手性铑催化剂
羰基化合物的不对称还原
R' H
S
R OH
(S)-BINAL-H R'
手性化合物的制备
单一手性物质的获得方法有三种： 1)外消旋体拆分法：在手性助剂的作用下，将外消旋体拆分为纯对映体， 这种方法已被广泛使用。外消旋体拆分方法有：1)化学拆分法：与纯手 性物质形成非对映体盐或共价衍生物，然后利用非对映体的性质差异进 行分离(如分级结晶)，再将衍生物还原为纯对映体。2)酶或微生物法： 利用酶或微生物对对映体具有专一识别能力的性质，消耗掉一种对映体 而得到另一种对映体。3)色谱拆分法：色谱拆分法可分为气相色谱法和 液相色谱法。 2)手性源合成法：以手性物质为原料合成其它手性化合物。 3)不对称合成法：在催化剂或酶的作用下合成得到以某一对映体为主的化 学的或生物的不对称合成法，近年来取得了长足进步，并且已开始进入 工业化生产。
生物催化的不对称合成
不对称还 原反应 （酵母）
水解反应
H
OVER
不对称合成的几个主要反应：
诺尔斯发展
不对称催化氢化反应 不对称催化反应
（合成手性物质） 拓展
野依良治发展 不对称环氧化反应 不对称双羟基化反应
夏普雷斯发现并发展 •不对称催化氢化及其他还原反应 •不对称烷基化 •醛醇缩合 •不对称Diels-Alder反应 •不对称环氧化
手性化合物的不对称合成法
○
化学计量的不对称反应 需要化学计量的手性试剂 对环境污染大
○ 酶法
○ 不对称催化反应 仅需催化剂量的手性试剂 反应条件温和 立体选择性好 绿色合etric synthesis），也称手性合 成、立体选择性合成、对映选择性合成，是研究向反应 物引入一个或多个具手性元素的化学反应的有机合成分 支。 • Morrison和Mosher提出了一个广义的定义，将不对称合 成定义为“一个有机反应，其中底物分子整体中的非手 性单元由反应剂以不等量地生成立体异构产物的途径转 化为手性单元。反应剂可以是化学试剂、催化剂、溶剂 或物理因素。也就是说，不对称合成是这样一个过程， 它将潜手性单元转化为手性单元，使得产生不等量的立 体异构产物”。 • 潜手性化合物：本身不是手性的，但进行一次不对称合 成即可转变成手性化合物。