不对称合成及拆分讲解学习
不对称合成PPT课件

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2
不对称合成的定义
• Morrison和Mosher提出了一个广义的 不对称合成的定义:一类反应,其中底 物分子整体内的非手性单元经过反应剂 作用,不等量地生成立体异构体产物的 手性单元。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。所说的反应剂可以是化学试剂、溶 剂、催化剂或物理力(诸如圆偏振光)。
PhCH2 N
H 1) LDA
OCH3 2)R-X
PhCH2 H
H
N
Li OCH3
RX
H3O+
O R
RX=Me2SO4,e.e.82% RX=n-C3H7I,e.e.95%
.
23
5)手性腙体系
SAMP:
N
OCH3
NH2
RAMP:
N
OCH3
NH2
O
H R
N NH2 OCH3
R' N N
R
H
1) LDA, THF OCH3
第七章 不对称合成
• 不对称合成的重要性 • 不对称合成的定义和分类 ---非对映择向合成 ---对映择向合成 ---双不对称合成 ---绝对不对称合成 • 不对称合成的效率
.
1
不对称合成的定义
• 1894年 Fischer首次使用“不对称合成” 这一术语
• 1904年 Marckwald将其定义为“从对 称构造的化合物产生光学活性物质的反 应,使用光学活性材料作为中间体,但 不包括使用任何分析过程作为手段。
R
R '
H m ain
+ H 3C HR '
R
O H
H m inor
第八章不对称合成反应

① (+)② H2O2/OH-
H Me B
Me P*2 BH
Me
BH
2
HO
H
H
H+
Me
2R-(-)-丁醇
[α]20
D
-11.8 o
过量87%
Me
BH
2
HO
H
H
H+
Me 2R-(-)-丁醇
Me
H
OH
H
H
Me
2S-(+)-丁醇
Me
H
OH
H
H
Me
2S-(+)-丁醇 [α]20 +11.7 o
%O.P =
[α [α
]实测不对称合成产物 ]o纯产物为非对映异构体时,不对称合成反应效率用非对映过量百分率(percent diastereomeric excess,简写为 %d.e)来表示。
%d.e =
[A] - [B] + [A] + [B]
100%
式中[A]和[B]分别为主要非对映体产物的量和次要非对映体产物的量。
%e.e =
[R] - [S] + [R] + [S]
100%
式中[R]和[S]分别为主要对映体产物的量和次要对映体产物的量。如两个对映体 产物的比是95:5,则%e.e是95-5=90(或e.e=90%)
8.1 概 述
8. 1. 3 不对称合成的反应效率
通常情况下,可假定比旋光度与对映体组成具有线性关系,因而在实验 测量误差略而不计时,上述 %e.e即等于下述所谓光学纯度百分率(percent optical purity,简写为 %O.P).
有机合成化学:第七章 不对称合成

H R-C=O
Al(C2H5)2Cl
HO O O
R
NO
CH3
OH和CH3在二侧,反式
第七章 不对称合成
常用的手性辅助试剂还有:
N O S O O CH3
RCHO 3C
H
N
S
CH3 OTBS
OO
N
R
S
O OH
O O 反式,主
Tertbutyldimethylsilyl trifluoromethanesulfonate, TBSOTf
O HN
BuLi C2H5COCl
O O CH3CH2-C N
O
H3C C
OH
H2
HO
H3C *
OH CH2Ph
LDA PhCH2Br
手性辅助剂
O
H
O
H3C
N
PhH2C
O
O
H
H3C
OH + HN
CH2Ph
将手性辅助剂引入分子使得分子具有手性中心。烷基化形成
新手性中心时,新形成的对映体受手性辅助中心的影响,所
体。这样一是产物收率高,二是不需要拆分。
第七章 不对称合成
鉴于此提出了不对称合成的概念。不对称合成是指通过化 学反应将底物分子中非手性单元转变为手性单元,且以不等 量形式形成立体异构体。60年代不对称合成只是被一些好奇 的人研究,结果发展飞快。80年代已成为有机化学中的重要 部分,并很快进入工业生产。2003年日本首次发现不对称合 成现象者获得诺贝尔奖。
H3C O
H
H3C
OH CH3
CH3MgI
H+
HO CH3CH3 H
第七章 不对称合成
不对称合成及拆分

R O
(R)-BINAL-H R'
HO
R 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:
O R NHBoc O
OH
O OC 2H +
B. 配位竞争拆分法: 使含旋光性氨基酸残基的非对称 2+ Cu 离子交换树脂(固定的配位体)与 2+ Ni 或 离子配位,即生成所谓的“配位 体交换树脂”。这种配位体交换树脂的 固定配位体可以部分地和有倾向地与D或L-α氨基酸(活动的配位体)发生配位 体交换作用,于是可以用来拆分DL-α-氨 基酸。
——生成相应的1,3-二醇:
OH
CH2OH
LiCu(CH ) 32 3 HC CH 2OH
O
第二部分:外消旋体的拆分
外消旋体可以分为三类: ——按照分子间的亲和力差异 1. 外消旋化合物:相反的对映体之间 >同种类 分子之间,相反的对映体即将在晶体的晶胞中配对, 从而形成外消旋化合物。 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。
不对称合成及拆分
内容简介:
*第一部分:不对称合成 Morrison和Mosher提出了一个广义的定义, 将不对称合成定义为“一个反应,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。 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”。 *第二部分:外消旋体的拆分 外消旋体的“拆分”是指将一个外消旋体的 两个对映体分开,使之成为纯净的状态。
第九章不对称合成

½¯ÊÏ ´ ß»¯¼Á
COOR1 R3 NHR2
H2 ´ ßቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ¯¼Á R3
*
COOR1 NHR2
H, H 2O R3
+
COOH NH2
c. 酶动力学拆分
• 酶本身是一种手性分子,具有非常好的专一性催 化活性。 • 消旋化氨基酸的-氨基经乙酰化以后,用蛋白水 解酶水解。 • 水解酶只能识别并且水解由L-氨基酸形成酰胺键, 因此可以将L--氨基酸游离出来。 • 蛋白水解酶不能识别 D-氨基酸的酰胺键,因此仍 以乙酰氨基酸形式存在,从而达到分离目的(可 进一步用非酶水解的方法释放氨基酸)。
S A* S A* R *P A* A* P* (15.2)
优点,就是助剂可以回收并循环使用, 缺点:需要两步额外的合成步骤, 一个用于引入助剂;另一个用于脱除之。
1. 手性烯醇的烷基化
• 由缬氨酸衍生的唑啉环作为手性助剂,将烯醇锂 和含锆复杂基团交换更为有利,确保烯醇采取所 示构型11和醛反应得到手性产物12。
H H2N CH(CH3)2 CO2H S-(+)-valine (1) LiAlH4 (2) HCHO , H+ O NH (C2H5O)2O H O N COC2H5 H
(三步反应的总收率为71%)
含锆基团体积更大
O O N H H OH * CHO O N O- +ZrCp2Cl H H 11
H HO H NH2 OH O NH2+ XH HO H N O (1) NaH (2) CH3I (89%) H O H N O (72%)
15
氯霉素 副产物
手性助剂唑啉
CH3COOH +
HCl H2O H O H
有机化学基础知识点有机合成中的不对称合成方法

有机化学基础知识点有机合成中的不对称合成方法有机化学基础知识点:不对称合成方法不对称合成是有机化学中一种重要的合成策略,用于制备具有高立体选择性的有机分子。
本文将介绍不对称合成的基本原理和常用方法。
1. 不对称合成的原理不对称合成是在化学反应中控制立体选择性的方法。
通常情况下,有机分子具有手性,即它们可以存在两种依据空间构型的镜像异构体。
对于手性化合物的合成,通常需要选择性地生成一种手性异构体而不生成另一种。
不对称合成通过引入手性诱导剂或催化剂,以及具有手性中心的原料分子,来实现选择性合成手性分子的目的。
2. 常用的不对称合成方法2.1 催化不对称合成催化不对称合成是一种利用手性催化剂来控制反应立体选择性的方法,常用的手性催化剂包括金属配合物、有机小分子等。
例如,铑催化的酮还原反应、钯催化的Suzuki偶联反应等都是常见的不对称催化合成方法。
2.2 手性试剂参与的不对称合成手性试剂通常是指具有手性中心的化合物,它们可以作为手性源与底物反应,从而导致产物的手性选择性。
典型的手性试剂包括手性醇、手性酸等。
例如,进行不对称亲核取代反应时,可以使用手性的亲核试剂与底物反应来实现不对称合成。
2.3 手性配体参与的不对称合成手性配体在金属催化反应中起到了关键作用。
配体的选择可以导致反应的选择性以及对映选择性。
通常,配位基团与金属离子形成配合物,在反应过程中通过改变立体构型来控制手性产物的生成。
常用的手性配体包括膦配体、氨配体等。
2.4 手性溶剂参与的不对称合成手性溶剂是一种可以通过溶解性质改变反应体系手性选择性的方法。
在不对称合成过程中,手性溶剂可以与底物或催化剂形成氢键或其他作用力,从而促使产物的手性选择性。
手性溶剂的选择需要考虑溶解性、选择性和化学稳定性等因素。
3. 应用案例不对称合成方法在有机化学领域有着广泛的应用。
例如,药物合成中常使用不对称合成方法来合成药物的对映异构体,从而提高药物的效果和减少副作用。
第八章不对称合成资料讲解

一个好的不对称合成反应首先应具有好的立体选择性,
即高的对映或非对映过量。此外,温和的反应条件、高 的收率、两种立体异构体合成的通用性、原料经济性等 亦是衡量其优劣的指标。
2. 反应面: 在不对称合成中,为了能方便地表述反应发生的方向, 对像苯乙酮这样的潜手性分子的两个反应面作了定义。 按广义的CIP(Cahn—Ingold—Prelog)规则,常见的含双 键的平面型潜手性基团的反应面按如下方式定义:
若潜手性分子某一反应面上的基团按优先次序 (L>M>S)排列的顺序为顺时针,则该反应面称为Re面( 拉丁文rectus);而若排列的顺序为逆时针则称为Si面(拉 丁文sinister)。
氢负离子作用于苯乙酮羰基的两个反应面得到
一对对映体。
反应中氢负离子进攻苯乙酮羰基的Si面得到(R)—构型 的1—苯基乙醇;而进攻其Re面则得到(S)—构型的1— 苯基乙醇,而进攻其Re面则得到(S)构型的1—苯基 乙醇。
(3)可以制备到R和S两种构型;
(4)最好是催化性的合成。
* 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。
底物分子本身则可以是非手性的或手性的。 在一个不对称反应中,若底物经转化后形成不等量的 一对对映异构体,则该反应称为“对映选择反应”。 如非手性的苯乙酮在手性硼噁唑烷1催化下由硼烷还 原后形成(S)—对映体为主的1—苯基乙醇就是一个对 映选择反应 .
3. 手性辅助基团控制的不对称反应具有如下特点:
(1)具有比手性底物控制的反应更为广泛的应用范围。 前者只是单一底物控制的反应,而后者则可通过与一系 列不同的潜手性底物(一般为含同一官能团的化合物)相 连而实现不对称诱导。如(R)—和(5)—1—氨基—2—甲 氧甲基吡咯烷(RAMP)和(SAMP)既可用于各种酮,也可 用于醛o—位的不对称烷基化,形成各种不同类型的产 物,显示了手性辅助基团在不对称合成应用中的灵活性
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。
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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:
O R
NHBoc
O
OH
OC
BN I AP-Ru 2H5 H
R
NHBoc
O OC2H
OH
+R
NHBoc
不对称合成及拆分
第一部分:不对称合成
*一个成功的不对称合成的标准: (1)高的对映体过量(e.e.); 对映体过量:在二个对映体的混合物中,
一个对映体过量的百分数。 e.e.=[( E 1-E 2 )/( E 1 +E 2 )]×100% (2)手性辅剂易于制备并能循环利用; (3)可以制备到R和S两种构型; (4)最好是催化性的合成。
O OC 2H 5
R=(CH3)2CHCH2- 苏式(主要产物) 赤式
*3. 亚胺的不对称还原
Ph 2P
P Ph 2
F
N
F
C OOBu'
O
F
COOH
F
N
BiI 3 (碘化铋) F
NH
N
N
O Me
O
S
Me
N Me
O Me
(1)
(2)
(3)
环状烯胺(1)以(2S,4S)-BPPM与碘化铋(III)催化氢
* 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。
R A 2 C l l
H C
OR N
OO
C a S -i面
M e
R
RO -
O O + A O l R A 2 C ll2 endo,Ca-Si面 进 攻 M e
N
C O X v
O
R
O OO
H
O
O
N COOH H
O
OH + O
(四) 不对称Diels-Alder反应
手性亲二烯体构成不对称Diels-Alder反应的例子
的大部分。
O
O
O
作为最常用的手性亲二烯
R'
O
体, 由三种类型: I型是手性
R'
NR *
2
丙烯酸酯, 异简单直接的方 I
II
III
式与手性基团结合;II型与I型比较,其手性基团与双
* 外消旋化合物:混和熔点下降 *外消旋混合物:混和熔点上升 *外消旋固体溶液: 熔点不起明显 的变
化以96%产率得到(2)。 从(2)很容易经六步反应制 备到(3)左氟砂星。
*4. 不对称氢转移反应
带2-氮杂降冰片基甲醇手性配体的钌络合物 是芳族酮对映选择性转氢化的有效催化剂:
O R1 R2
NH
OH
OH
0 2..2 55 m m 2 o (p o l -l% c % yR m 1R i-RP e u 2 n C rO e
*1. C=C双键的不对称催化氢化 例: 烯酰胺的不对称氢化
CO2H
H2
* CO 2H R
R
NHAc 手性铑催化剂
NHAc
*2. 羰基化合物的不对称还原
(1) 用BINAL-H(一种联萘酚修饰 的氢化铝试剂)型还原
R'
R (S)-BN IAL-H R '
R (R)-BINAL-HR' R
H OH
O
键更靠近一个原子,合成较难,且手性基团的循环使
用也麻烦;III型是丙烯酰胺,活性高。
例如:
O OO
TiCl (O-P-2r'0'C) ,
CO2R*
在Lewis酸催化剂存在下,手性亲二烯体 1-4发生Diels-Alder反应,立体选择性有的 高达100 : 1以上。
(五)不对称环氧化
烯丙醇的不对称环氧化在有机合 成化学中曾经是一个前导领域。这里 也只以它为基础。在环氧化中存在开 环,而开环要求立体和区域的选择性。
C a -R e 面
M e
1 .L iO B n 2 .H 2 ,P d /C
C O O H
M e C O X v
不对称合成的几个主要反应:
• 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
• 下面对以上各个方面加以介绍:
(一)不对称催化氢化及其他还原反应
O
开环
OH
3 21
R
NOHLeabharlann *(3) 有机金属化合物的开环:
——生成相应的1,3-二醇:
CH O 2H O
LiCu3(2CH ) 3 HC
OH CH2 OH
第二部分:外消旋体的拆分
外消旋体可以分为三类: ——按照分子间的亲和力差异 1. 外消旋化合物:相反的对映体之间 >同种类
分子之间,相反的对映体即将在晶体的晶胞中配对, 从而形成外消旋化合物。
下面是手性2,3-环氧醇的立体 和区域选择性开环的方法:
*(1) 邻近基团参与的开环反应:
O
CH
C H3 65
O H
O N=C H C 3 B F =E 3 O tO 2 O C O N H C6 H 5
HO CH3 H
OO
O
*(2) 碱性催化重排的反应:
O R 3 2 1 OH
OH N
3 21 R
(三)醛醇缩合
醛醇反应,即亲核试剂与亲电的羰基 基团(及类似基团)的缩合反应,是构建不 对称C-C键的最简单的,同时能满足不 对称有机合成方法学的最严格要求的一类 化学转化。
在有机合成和天然产物化学中醛醇缩 合是最重要的反应之一。特别适用于环化 反应。
例如: 用催化量的(S)-(-)-脯氨酸可以使对 称二酮化合物(1)产生醇醛缩合,化学产率 100%,光学产率93%: