不对称合成
不对称合成名词解释
不对称合成名词解释
不对称合成是最常用的化学反应之一。
它的反应机理比其他反应更加复杂，可以利用这种反应将两种不同的反应物合成一种新的化合物。
其中一种反应物可能是一种有机物，而另一种可能是一种无机物。
不对称合成的反应比一般的化学反应更复杂，可用于制备一种新的、未曾存在的化合物，这种反应特别适合制备一些非常有用的有机化合物。
它不仅可以用于在实验室制备有机分子，而且还可以用于实际的工业应用，从而提高产品的品质。
不对称合成中最重要的因素是反应介质和反应条件。
反应介质是指合成反应用以完成化学反应所需要的溶剂。
一般来说，反应介质包括水、乙醇、甲醇等，而温度、pH值和溶液浓度也是非常重要的反应条件。
此外，不对称合成还可以利用光照或电催化来完成反应。
这种类型的光照或电催化可以加速合成反应的进行，从而可以提高反应的效率，并且对反应物的改变能够更加明显。
不对称合成也可以利用催化剂来加速反应。
催化剂是指在特定形式或活性位置上加作用，以使反应按预期发生，而不会影响反应物。
常用的催化剂有金属离子、有机催化剂、酶和活性氧等。
最后，不对称合成的反应机理可以用于大规模的生产。
一般来说，不对称合成的反应机制可以在工业生产中应用，可以利用这种反应机理生产出许多有用的有机化合物，从而为工业提供更多的资源。
总之，不对称合成是一种常见的化学反应，能够用来合成新的化
合物，其反应机理比其他反应更加复杂，可以利用不对称合成反应来合成许多非常有用的有机化合物。
它可以利用反应介质、反应条件、光照或电催化和催化剂等技术来完成化学反应，也可以在大规模的工业生产中应用。
有机合成-不对称合成
三、不对称反应的原理和基本方法 一个不对称合成反应中必须至少有一种的不对称因素 存在，这种不对称因素可来自于底物、试剂、催化剂 (化学的或生物的)、溶剂或物理))(光、电磁场)等。根 据不对称因素的来源， 可将不对称反应分为： (1)手性底物控制； (2)手性辅助基团控制； (3)手性试剂控制 (4)手性催化剂控制的四个主要反应类型。
Ph 2P PPh 2
F F O N Me
N COOBu' BiI 3 ( 碘化铋)
F F O NH S Me
Me N
O F N O Me COOH
N
(1) (2) (3) 环状烯胺(1)以(2S,4S)-BPPM与碘化铋(III)催化氢 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。
其中S为含潜手性基团的底物，A*为光学纯的手性辅助试剂， S—A*为连上辅助基团的底物，P*—A*为连着辅助基团的产物， 而P*则为去除辅助基团后的最终产物。其中手性辅助试剂A* 一般可回收再使用。
以(S)—1—氨基—2—甲氧甲基吡咯烷(SAMP，8)为手性辅助基团合 成高光学纯度的食叶蚁警戒 信息素9就是这类不对称反应的一个典型例子
由光学纯1，1‘-联萘-2，2’-二酚
是手性氢负离子还原剂。
(2) 过渡金属络合物催化的 羰基化合物的氢化
Noyori等发现手性联二萘膦（BINAP）与过渡金属 形成配合物还可以还原羰基得到醇。
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:
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。
13第十三章-不对称合成
羰基不对称加成——非螯合加成：
在无手性因素时，普通亲核试剂进攻羰基碳的 Re和Si面的几率相同，产物是一对外消旋体：
与手性碳相邻的羰基碳，由于手性碳的影响使 得Re面与Si面进攻能量存在差别，因此存在非 对映过量（de）
7:4
羰基不对称加成：非螯合加成
Cram（克拉姆）规则：
亲核进攻试剂主要通过位阻最小的一侧进攻
当存在特定金属时，它可与羰基氧及α-C上的 氧结合，这种螯合结构的形成导致亲核进攻试 剂只能通过相反的位置进攻羰基碳：
de>98%
螯合结构导致反应的立体选择性大大提高
手性辅助基团参与的羰基加成
螯合结构使得手性底物与小位阻试剂也能 实现高de值的手性合成
将无手性中心或手性中心不合适的底物引入手 性辅助基团，就能实现高产率的单一手性合成
由于双烯体或亲双烯体上难以存在手性基团， 因此控制不对称环合反应主要有两种方法：
通过在双烯体、亲双烯体上引入手性辅助基团
使用手性催化剂催化环合反应
12.5 不对称氢化与氧化
概述：
氢化反应可以将π键还原为单键而得到新的手 性中心，氧化则通过氧化π键而得到新的手性 中心。他们得到单一手性产物的前提是在手性 因素（如催化剂或试剂）存在下进行反应
e键稳定 含量90%
反应具有立体选择性
a键能量高 含量10%
立体专一性：
不同的立体异构体反应得到不同的单一产物的 反应称为立体专一性反应，如还原反应：
还原产物均为单一纯品，具有立体专一性
还原产物为外消旋体，不具有立体专一性
对映过剩(ee)与非对映过剩(de)：手性合成 效率的标准
对映选择的反应使用ee：
通过特定方式反应，也能生成单一手性产物
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。
不对称合成方法在药物合成中的应用
不对称合成方法在药物合成中的应用药物合成是药物研究的重要环节之一，它能够通过化学手段合成出具有治疗作用的化合物。
而在药物合成中，不对称合成方法是一种重要的手段。
本文将从不对称合成方法的基本概念、不对称合成在药物合成中的应用、及其意义等方面进行探讨。
一、不对称合成方法的基本概念不对称合成是一种将相同官能团的化学物质合成成为且两端官能团不同的手段，主要是指通过不对称催化剂或不对称试剂的作用，使得化学物质官能团的反应性发生差异而导致的化学反应。
不对称合成方法强调的是在反应条件相同的前提下，降低反应的副产物生成，同时提高化学物质的不对称性。
不对称合成方法主要分为三类：一是手性催化剂的使用，如手性配体和手性催化剂等；二是手性试剂的使用，如氧化铝、被动和活性金属等；三是对分子进行合成，如自由基反应和还原反应等。
二、不对称合成在药物合成中的应用不对称合成方法在药物合成中的应用非常广泛。
作为一种化学手段，不对称合成具有降低反应副产物生成，提高化学物质的不对称性等优势，与其他合成方法一样具有其特殊的应用领域。
1. 引入手性在药物合成中，引入手性是一种非常重要的手段。
而不对称合成方法则能够实现手性引入模式的选择性。
药物中的手性最为常见，所以在药物的研究中，不对称合成手段尤为重要。
通过不对称合成方法，也能够制备出促进化学反应的催化剂，为药物合成提供重要的研究手段。
2. 提高合成效率在药物合成中，不对称合成方法则能够提高合成效率。
一般而言，如果使用对映体混合物，这将会增加产品纯度的难度，尤其是当对映体含量较高时。
然而，如果使用不对称合成手段，则能够获得更高的产物纯度和选择性，提高合成效率。
3. 建立生物同质体库不对称合成方法能够建立生物同质体库，这意味着能够完全拟合手性选择性的需要，建立一个手性样品库。
样品库不仅是进行手性分离研究的必须之物，同时也是促进该领域的重要基石。
三、不对称合成的应用价值在当前药物研究领域中，不对称合成方法的应用价值非常高。
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。
不对称合成方法的开发与应用
不对称合成方法的开发与应用不对称合成方法是有机合成中的一种重要策略，它能够通过选用手性配体催化剂，使得反应生成具有手性的化合物。
这种方法在药物合成、天然产物合成等领域具有广泛的应用。
本文将探讨不对称合成方法的开发与应用，并介绍一些成功案例。
一、不对称合成方法的基本原理不对称合成方法是通过引入手性度较高的配体催化剂，使得反应生成具有手性的产物。
其基本原理是利用手性配体与底物或试剂形成不对称催化剂，并在反应中引入对映选择性。
通过合理设计和选择合适的不对称催化剂，可以实现对手性分子的高度控制，合成具有特定立体结构的化合物。
二、不对称合成方法的开发1. 锚定手性方法锚定手性方法是一种常见的不对称合成策略，它通过合成具有手性的锚定基团，使得反应中底物或试剂与手性锚定基团形成手性中间体，并通过手性中间体的控制生成手性产物。
这类方法常用的手性锚定基团有氨基酸、糖基、甘氨酰胺等。
2. 手性催化剂方法手性催化剂方法是一种常用的不对称合成方法，它通过在反应中加入手性配体催化剂，使得反应生成具有手性的产物。
手性催化剂方法可以分为金属有机催化和小分子有机催化两种类型。
常用的手性催化剂包括金属有机配合物、有机小分子等。
三、不对称合成方法的应用不对称合成方法在药物合成、天然产物合成、有机材料合成等领域具有广泛的应用。
1. 药物合成药物合成中的手性合成是一项重要的任务。
通过不对称合成方法，可以控制和调节分子的手性，获得具有理想生物活性的手性药物。
例如，对于某些手性化合物，S-甲基苯丙胺是一种重要的药物中间体，不对称合成方法可以有效合成具有理想手性的S-甲基苯丙胺。
2. 天然产物合成天然产物具有丰富的结构和广泛的生物活性，它们通常是手性化合物。
不对称合成方法可以用于合成具体结构和手性的天然产物，从而研究其生物活性和作用机制。
例如，通过不对称合成方法合成具有天然产物阿基米红结构的化合物，以研究其抗癌活性和免疫调节机制。
3. 有机材料合成不对称合成方法也在有机材料合成中得到广泛应用。
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。
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姚英明
苏州大学材料与化学化工学部
不对称合成化学
自然界的基本现象和定律由手性产生
宇宙是非对称的，如果把构成太阳系的全部物体
置于一面跟随着它们的各种运动而移动的镜子前
面，镜子中的影象不能和实体重合。------生命 由非对称作用所主宰。我能预见，所有生物物种 在结构上、在其外部形态上，究其本源都是宇宙 非对称性的产物。
其拆分，[]D = 24 .3640 (CHCl3)，它只有在熔点(260 oC)以 上才可能发生消旋。
不对称合成化学
对映体与非对映体
和镜像不等同的分子称为手性分子 非等同的镜像彼此称为对映体
具有相同化学组成，但不是镜像，在分子中的一个或者 多个不对称中心具有不同的构型而彼此不同的物质称为 非对映体，它们通过任何操作都无法重合
第三阶段 手性试剂的不对称反应（chiral reagent）
第四阶段 不对称催化反应（chiral catalysis）
注：前三个阶段是化学当量(Stoichiometric)的， 第四个阶段是催化量(catalytic)的反应。
不对称合成化学
手性源的不对称反应
S*
T*
手性源S*经不对称反应进入了新的手性化合物
3、化合物带有三价的不对称原子，原子带有角锥键，与 三个不同的基团相连，未共享的电子对类似于第四基团 ---倒伞效应
不对称合成化学 命名
1、Fischer投影式
H CHO OH CH2OH D-甘油醛
2、Cahn-Ingold-Prelog惯例(CIP惯例)
以顺序规则为基础。键合在手性中心的原子或者基团按如下顺序规则 排序：(1)、有较高原子序数的原子排在前面，同位素中高质量数的排 在前面；(2)、若两个或者多个相同的原子直接连在手性原子上，按相 同规则对侧链原子进行比较；若侧链没有杂原子，烷基的顺序是叔基 >仲基>伯基；(3)、以双键或者三键连接的原子对它所连接的原子作一
致畸剂
沙利度胺（反应停）―人间悲剧
12000 handicapped !!!
不对称合成化学
Williams S. Knowles
Ryoji Noyori
K. Barry Shapless
不对称合成，2001年诺贝尔化学奖获得者
不对称合成化学
2001年诺贝尔奖：不对称催化氢化和氧化
不对称合成化学
光学纯度(%) ＝ []obs / []max
不对称合成化学
获得光学活性手性化合物的一些主要方法
其中手性合成是合成科学中最具挑战性的方向之一
不对称合成化学
不对称反应的发展历程：
第一阶段 手性源的不对称反应（chiral pool） 第二阶段 手性助剂的不对称反应（chiral auxiliary）
次或二次重复；(4)、对取代的烯基，Z构型基团比E构型的优先。
不对称合成化学
中心手性 (central chirality)
x C w z y
xyzw C→w: x → y → z 顺时针 C→w: x → y → z 逆时针 (R) ( S)
a
金刚烷的四个叔碳上连有不同基团时，也是手性分
d c b
不对称合成化学
催化不对称氢化反应的另一个开拓者----野依良治
野依良治于1938年生于日本神户。1967年，他取得日本东 京大学博士学位，并于1972年获得名古屋大学化学教授职
位。早年，他从事催化不对称环丙烷化反应，但没有取得
重大突破。1980年，他与合作者发现一种手性双膦配体 -BINAP，其中任何一个对映体与铑（ I ）的配合物比其它 多种催化不对称氢化反应的催化剂具有明显更强的活性。
不对称合成化学
BINAP Chemistry
Stereo-controlling BINAP ligand Seven-membered chelate rings, sp2 carbon BINAP-Ru catalyst Chirality transmission
[S*S] [S*R] % d.e. = × 100% [S*S] + [S*R]
不对称合成化学
不对称合成化学
手性固定相（色谱柱）
(a) 以氨基酸为基础的肽 、蛋白质类手性固定相 如Chiralsil－Val TM (b) 含有金属络合物的手性 固定相
不对称合成化学 (c) 环糊精类手性固定相 (, , ) 如ASTEC－GTA [R＝trifluoroacetyl]
不对称合成化学
酶催化
甲醇脱氢酶H亚基的 三维结构飘带图
不对称合成化学
这是一个羧肽酶的 结构模型，羧肽酶 是一个含金属离子 锌的酶。
不对称合成化学
不对称合成化学
有机小分子催化
不对称合成化学
不对称合成化学
不对称合成化学
金属有机化合物催化不对称反应机理
coordination
organic ligand
不对称合成化学
BINAP, a beautiful chiral molecule
PPh2 PPh2
Ph2P Ph2P
(R)-BINAP
(S)-BINAP
BINAP: [2,2'-bis(diphenylphosphino)-1,1'-binaphthyl],
axially dissymmetric novel C2 chiral diphosphine
不对称合成化学
手性是自然界的普遍特征！
Mirror Image
Mirror Image
Building blocks of life ------protein, amino acids, sugars, enzyme
不对称合成化学
不对称合成化学 产生手性的条件 1、化合物带有不对称碳原子(既非必要条件，也非充分条 件) 2、化合物带有其它四价共价键联的不对称原子，四个价 键指向四面体的四个角，且四个基团不相同
不对称合成化学 命名规则
(1) 加上“前面的基团总是优先于后面的基团”这条限定，可以用
CIP 规则(Cahn-Ingold-Prelog)对轴向手性化合物进行命名，用
aR 和aS 表示，其中a为axis 的缩写。只考虑大基团。 (2) 不同于Fisher 投影式，没有横键、竖键之分。
(3) 无论从分子的哪一端看，结果相同。
catalytic cycle
reaction
molecular catalyst
R or S
elimination M=metal atom A,B=reaction Molecule
不对称合成化学
不对称合成化学
(S)-(+)-thalidomide
Байду номын сангаас
镇静剂和止吐剂
(R)-(+)-thalidomide
子。当a>b>c>d时，构型为(R)
不对称合成化学
轴手性 (axial chirality)
OH OH
PPh2 PPh2
(R)-BINOL
(R)-BINAP
C 2轴
不对称合成化学
轴向手性化合物的命名
对于四个基团分两对围绕一个轴排列在平面之外所构成的体系，当每对 基团不同时，该体系可能是不对称的，这样的体系称为轴手性体系。
Fe
1）选择手性平面；
2）选择优先边，选择导向原子（分别标记为1号，2号，3号）；
3）从上往下看，1-2-3是顺时针还是逆时针； 1→2 →3 顺时针 1→2 →3 逆时针 Rp√ Sp
不对称合成化学
不对称合成化学
螺旋手性 (helical chirality) 采用右手螺旋P (plus) 和左手螺旋M (Minus) 命名
(4) 用螺旋手性命名时，前面大基团到后面大基团的指向为顺时针 为P，指向为逆时针为M。（aS 通常对应P，aR 通常对应M，但
不总是如此。）
(5) F 类型的螺环化合物按中心手性处理更方便，原则是：同样基 团前面的优先。
不对称合成化学
不对称合成化学
不对称合成化学
2
1 4
O
3
O
3
1
O
2
O
4
旧的命名法则，(R)构型
催化不对称氢化反应的“拓荒者”----威廉·诺尔斯
威廉· 诺尔斯于1917年生于美国。1942年，他获得美国哥伦 比亚大学博士学位。1966年，威尔金森等人发现了可用于 均相催化氢化的威尔金森催化剂---三（三苯基膦）氯化铑。 在此前后，霍勒等人先后发现了手性膦的制备方法。在此 基础上，1968年，当时在孟山都公司（圣路易斯）工作的 诺尔斯用（-）-甲基正丙基苯基膦替代威尔金森催化剂中 的三苯基膦，并以此为催化剂催化α-苯基丙烯酸，得到一 种对映体过量15%的氢化产物。虽然对映体过量相对于目 前水平还较低，但在此方向上却是突破性的进展。
(d) 纤维素类手性固定相
如DAICEL－CHIRALCEL
HPLC COLUMN
不对称合成化学
NMR应用手性位移试剂(CSR): Eu(hfc)3
不对称合成化学
Specific rotatory power: []D20
[α]D20 = α L (dm)×c (g/100ml) × 100
为测定的旋光 L 为样品池光路长度 c 为浓度 D 为用于测定的光波长D线 20 为温度 (℃)
不对称合成化学
e.e 和 d.e.
对映体 (enantiomers) 对映体过量 (enantiomeric excess) e.e. 对映体选择性 (enantioselectivity)
非对映体 (diastereoisomers)