不对称催化
课程名称:不对称催化合成
姓名：文霞
学号： 201337120040
专业：化学工程
不对称催化合成试题
1．什么是不对称合成反应？什么是不对称催化合成反应？
答: 不对称合成（Asymmetric 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。按照Morrison和Mosher的定义，不对称合成是“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”。这里，反应剂可以是化学试剂、催化剂、溶剂或物理因素。不对称催化合成反应是通过使用手性催化剂来实现不对称合成反应。
2．命名手性化合物的方法有哪几种？主要用什么来表示手性化合物的光学纯度？测量对映体组成的方法主要有哪几种？
答：手性化合物命名的方法有R/S标记法，D/L标记法，赤式苏式标记法。主要用ee值表示光学纯度，测量对映体组成的方法有测定比旋度、核磁共振法、层析法（气相色谱和液相色谱）、毛细管电泳法、X射线衍射法等。
3．除了不对称碳中心的手性化合物外，还有哪些结构具有手性？
答：轴手性、平面手性、螺手性、八面体结构及其他手性结构体。
4．不对称催化剂的设计主要要考虑哪些因素？为什么说它是一个结构工程，同时又是一个功能工程？
答：手性分子催化剂由活性的金属中心和手性配体构成，金属中心决定催化剂的活性，手性配体则控制立体化学，即对映选择性。不对称催化是一种四维的化学，只有当理想的三维结构（x,y,z）和适当的动力（t）结合在一起时才能达到高效率，此时的催化剂设计不叫考虑其结构，还要使其达到催化的功能。5．不对称氢化反应研究发展过程中具有较大影响的研究有哪些？做出突出贡献的有哪几个研究者？不对称氢化反应的的底物主要哪些，其结构特点是什么，为什么？
答:用过渡金属进行对映性催化氢化的新方法
William S. Knowles 和 Ryoji Noyori
不对称氢化反应的的底物主要：烯烃的不对称氢化，包括N-acyl dehydroaminoacids，特别是Rh的双膦配体催化L-DOPA的商业化生产；Enamides 的不对称氢化反应，烯丙基型的化合物的不对称氢化，高烯丙醇型化合物以及α,
β不饱和羧酸的不对称氢化。酮的不对称氢化其中包括一些简单的酮的不对称氢化。亚胺的不对称氢化，亚胺和酮的不对称氢转移反应。
其结构特点是：这些化合物的碳碳双键含有活化基因便于和催化剂固定，从而实现高选择性反应。
6．不对称环氧化反应主要哪几种方法，其各自的适用反应底物是什么？其中Sharpless环氧法方法，产物的立体构型是怎样来确定的？
答：Sharpless环氧化反应适用反应底物为烯丙醇或高烯丙醇Jacobsen 环氧化反应适用反应底物为非官能化烯烃
AE反应适用反应底物为非官能化烯烃
Sharpless环氧化反应是以四价钛酸酯路易斯酸介导，以过氧化氢衍生物为氧化剂（常为叔丁基过氧化氢），以酒石酸乙酯为立体诱导配体而进行的烯烃环氧化反应。
7．不对称Diels-Alder反应中应用的有机小分子催化剂主要是哪些结构的化合物？其反应机理是什么？手性控制是如何实现的？
答：三氯化铝、四氯化锡、四氯化钦等路易斯酸
反应机理:
△
H
W
H H
手性控制主要通过手性催化剂,手性双烯和手性亲双烯体得以实现。
8．什么是不对称催化反应中的NLE？以醛的烷基化反应为例，说明它是如何实现的？平面化合物的Re面与Si面是如何定义的？
答：不对称催化反应的NLE是指在某些不对称反应中，手性辅助剂或手性配体的ee值与产物ee值之间的非线性关系。
烷基锌与芳香醛的不对称加成反应中手性催化剂（－）-PDB与（＋）-PyDB 生成构型相反的手性仲醇，在溶液中形成的二聚物物种导致了（＋）-NLE。
含有羰基，碳-氮双键或碳碳双键的化合物，双键处的碳原子是平面型的，因此是非手性的，但当双键发生加成时，碳原子变为四面体结构，可能成为新的手性中心，因此双键处的分子平面为前手性面，以乙醛为例，如果观察碳原子所连三个基团为O→CH3→H,是顺时针方向，此观察面称为Pro-R面，也称Re面，
反之另一面称为Pro-S面，即Si面。
9．不对称碳基化反应中催化剂的发展经历了怎样一个发展过程？各个催化剂的优缺点是什么？
答：氢甲酰化反应, 是工业上制备酮和醛的重要的反应。它于上世纪30年代首次发明，在40℃到100℃，10至100个大气压下反应。首先使用不对称甲酰化催化剂是HCo(CO)
4
，它由Otto Roelen合成制得，用于催化后的结果表明tributvlphosphine (PBU3)能够很好地提高反应的选择性。自从70年代以来，不对称甲酰化反应催化剂主要是铑配位的催化剂。后来的研究主要是开发易于溶
解和可回收的催化剂。1982年，Pittman使用PtCl
2[DBP-DIOP(l)]/SnCl
2
用于不
对称甲酰化反应,获得73%的ee，产体选择性还是不高。
1987年，Parrinello,G.等用PtCl
2(BPPM)/SnCl
2
用来进行不对称甲酰化反
应，结果支链产物和直链产物之比不高，选择性仍然很差。1991，Consiglio,G.
用PtCl
2[BCO-DBP]/SnCl
2
对苯乙烯的不对称氢甲酰化反应，获得了86% ee，支链
产物和直链产物达到4:1，并且对加氢反应的活性很差。
1997，Cserepi-Szucs,S.用platinum/bisphosphite/SnCl
2
对苯乙烯的不对称氢甲酰化反应，获得了91% ee，但支链产物和直链产物只达到60:40。
在1993Sakai,N.用Rh(acac)(CO)
2
-BINAPHOS获得了突破，ee高达95%，b/l 最高也有95/5。
10．什么是不对称自催化反应？它是如何实现的？请你构思一类反应，它可以实现不对称自催化反应？
答：不对称自催化是指由不对称反应生成的手性产物自身作为催化剂的反应过程。
在反应中加入少量的手性试剂或催化剂通过催化反应生成的某种产物，由于其同时具备催化作用，因而反应持续进行，并越来越快；反应中不加入手性试剂，利用反应过程中随机产生微小的手性差异就有可能通过不对称自催化的循环得到较高对映选择性的产物。
以d-或l-水晶﹑d-或l-NaClO
3﹑和d-或l-NaBrO
3
，螺旋硅石等无机手性晶
体作为手性引发剂催化醛8d同二烷基锌的对映选择性加成反应，也获得了较为满意的结果。
不对称催化在有机化学中的应用(有机合成作业)
不对称催化在有机化学中的应用 不对称催化反应是使用非外消旋手性催化剂进行反应的，仅用少量手性催化剂，可将大量前手性底物对映选择性地的转化为手性产物，具有催化效率高、选择性高、催化剂用量少、对环境污染小、成本低等优点。经过40年的研究，不对称催化已发展成合成手性物质最经济有效的一种方法。 不对称催化领域最关键的技术是高效手性催化剂的开发，因为手性催化剂是催化反应产生不对称诱导和控制作用的源泉。美国孟山都公司的Knowles和德国的Homer在1968年分别发现了使用手性麟一锗催化剂的不对称催化氢化反应，从此不对称催化反应迅速发展。近几十年来手性配体的开发是不对称催化领域最为关注的焦点，并已合成出上千种手性配体，其中BINAP和(DHQD)2PHAL等已实现工业化应用，对映选择性已达到或接近100％，在氢化、环氧化、环丙烷化、烯烃异构化、氢氰化、氢硅烷化、双烯加成、烯丙基烷基化等几十种反应中取得成功，同时在均相催化剂负载化、水溶性配体固载化等研究中也取得了突出成果。以下是不对称催化研究的一些实例。 一、脯胺酸及其衍生物催化的不对称Michael加成反应 Listd、组在2001年首次用脯氨酸作催化剂研究了不对称Michael成反应。以DMSO为溶剂进行催化反应，获得了较好的收率，但是选择性却很差。这与之前报道的脯氨酸催化的不对称Aldol反应相比，e.e值明显降低。 随后，2002年Endersd、组对该反应进行了进一步的探索。在筛选L．脯氨酸用量时，发现反应中实际起催化作用的是溶解于溶剂DMSO中的L．脯氨酸，为此于体系中加入一定量甲醇或以甲醇为溶剂来增大L．脯氨酸的溶解度，同时加大催化剂的用量，该反应的e．e．能够提高到57％，但是反应时间大大延长。 Leyd小组用脯氨酸衍生的四氮唑为催化剂17进行的不对称Michael反应，不仅克服了脯氨酸需要使用大极性的DMSO溶剂，而且还使e．e．值明显提高。研究表明，四氮唑环上H的酸性和脯氨酸的酸性相当，仍然是一个双功能型的催化剂。
的合成及其不对称催化氢化性能研究
广西师范大学 硕士学位论文 含NH官能团Ni(Ⅱ)配合物的合成及其不对称催化氢化性能研究 姓名：张玉贞 申请学位级别：硕士 专业：无机化学 指导教师：陈自卢;梁福沛 20070501
含NH官能团Ni(Ⅱ)配合物的合成及其不对称催化氢化性能研究 中文摘要 2004级无机化学研究生：张玉贞指导教师：陈自卢博士 梁福沛教授 以过渡金属配合物为催化剂催化氢化羰基化合物是近几十年来比较活跃的一个课题。特别是从上世纪90年代以来，对于后过渡金属（如Rh、Ru、Ir）含NH官能团配合物的催化研究更是取得了突破性进步。日本Noyori因在此方面的卓越成就而荣获2001年诺贝尔化学奖。 含NH官能团配合物的催化研究目前主要集中在贵金属（如Rh、Ru、Ir）。而对于3d 金属NH官能团配合物的催化性能研究还非常罕见。本论文合成了一系列Ni(Ⅱ)的NH官能团配合物，对其结构进行了表征，并且选取其中6种配合物检测其催化性能。 1．NiCl2与配体乙二胺（en）、邻苯二胺（opda）和N, N, N’, N’-四甲基乙二胺（tmen）反应得到了三种新配合物：[Ni(en)(2,2′-bipy)(H2O)2]Cl2（1）, [Ni(en)(H2O)2(tmen)]Cl2·2H2O （2）, [Ni(opda)(Phen)Cl2]· CH3OH（3）。配合物（1）属单斜晶系，P21/c空间群，晶胞参数为：a = 14.132(5) ?, b = 8.371(3) ?, c = 15.454(6) ?, β = 115.734(5)°；配合物（2）属正交晶系，P bcn空间群，晶胞参数为：a = 15.005(4) ?, b = 9.591(3) ?, c = 12.505(3) ?；配合物（3）属单斜晶系，C2/c空间群，晶胞参数分别为：a = 13.898(4) ?, b = 18.246(5) ?, c = 10.015(3) ?, β = 126.313(3) °。 2．NiCl2与环己烷乙二胺（dach）和（R, R）-1、2-二苯基乙二胺[(R, R)-dpen] 反应得到了六个新配合物：[Ni(dach)(tmen)(H2O)2]Cl2·2H2O（5），[Ni(dach)(2,2′-bipy)2(Cl)2]·2H2O （6），[Ni2((R, R)-dpen)4(H2O)2Cl2]Cl2·CH3CH2OCH3（8），[Ni((R, R)-dpen)(phen)(CH3OH)2]Cl2（9），[Ni2(dach)2(phen)2 (Cl)2(H2O)2]Cl2（10）, [Ni((R,R)-dpen)(tmen)(H2O)2]Cl2（11）。配合物（5）属正交晶系，I ba2空间群，晶胞参数为：a = 14.160(2) ?, b = 9.8435(14) ?, c = 15.221(2) ?；配合物（6）属单斜晶系，C2/c空间群，晶胞参数为：a = 15.270(15) ?, b =17.732(17) ?, c = 10.244(10) ?, β = 127.535(10)°。配合物（8）属三斜晶系，P1空间群，晶胞参数为：a = 19.738(7) ?, b =10.439(8) ?, c = 16.418(12) ?, α =105.044(11)°，β = 98.591(10)°，γ =90.003(11) °。配合物（9）属单斜晶系，C2/c空间群，晶胞参数为：a = 15.270(15) ?, b = 17.732(17) ?, c = 10.244(10) ?, β = 127.535(10)°，配合物（10）属单斜晶系，P21/n空间群，晶胞参数为：a =12.378(3) ?, b = 13.836(3) ?, c = 21.279(5) ?, β = 101.273(3)°。配合物（11）属三斜晶系，P1空间群，晶胞参数为：a = 9.017(3) ?, b =11.690(4) ?, c = 13.095(5) ?, α = 77.431(4)°，β = 89.984(4) °，γ =69.298(5)°。
芳香杂环化合物不对称催化氢化反应的研究进展
2005年第25卷有机化学V ol. 25, 2005第6期, 634～640 Chinese Journal of Organic Chemistry No. 6, 634～640 ygzhou@https://www.360docs.net/doc/a92809621.html, * E-mail: Received August 2, 2004; revised October 25, 2004; accepted November 23, 2004.
No. 6 卢胜梅等：芳香杂环化合物不对称催化氢化反应的研究进展 635 坏稠环的芳香性比完全破坏单环的芳香性所需能量低. 另外, 芳香杂环化合物的氢化比非芳香杂环化合物容易, 这一方面因为杂原子对所在的环有活化作用; 另一方面, 杂原子上的孤对电子可参与和催化剂的金属原子配位, 使催化活性中心靠近底物从而发生氢化反应. 所以在芳香稠杂环化合物氢化时, 一般都是含杂原子的环被氢化[5]. 在均相催化体系中, 第一例报道的芳香杂环化合物的氢化是在1987年, Murata 等[8]使用原位产生的(＋)-(DIOP)RhH 作催化剂, 乙醇作溶剂, 室温下对2-位取代的喹喔啉1进行不对称氢化(Eq. 1), 反应需36～72 h, 产物2-甲基-1,2,3,4-四氢喹喔啉只有3%的对映选择性(Table 1, Entry 1). 虽然ee 值很低, 但毕竟实现了对芳香杂环化合物均相不对称氢化, 为后来致力于研究芳香杂环化合物不对称氢化的工作者开辟了道路 . 1998年, Bianchini 研究小组[9]利用邻位金属化铱的二氢复合物fac -exo -(R )-[IrH 2{C 6H 4C*H(Me)N(CH 2CH 2- PPh 2)2}] (L1) 作催化剂, 实现了对2-甲基喹喔啉(1)的高对映选择性氢化, 取得了高达90%的ee 值(Table 1, Entry 2), 但转化率只有54%, 当转化率为97%时, ee 值为73% (Table 1, Entry 3), 反应要在100 ℃进行, 甲醇和异丙醇是最好的溶剂选择. 这是目前对2-甲基喹喔啉氢化取得的最好结果. 同一研究组在2001年又报道了用[(R ,R )-BDPBzPIr(COD)]OTf 和[(R ,R )-BDPBzPRh(NBD)]- OTf 作催化剂, 对2-甲基喹喔啉(1)进行氢化[10], 但ee 值不理想, 分别为23%和11% (Table 1, Entries 4 and 5). 在反应中, 他们发现铑的活性比铱的高, 但对映选择性低. 2003年, Henschke 和Casy 等使用Noyori 的RuCl 2- 氢化为模型反应, 50 ℃, 3.0 MPa 的氢气压力下, 对一系列的手性双磷配体和手性二氨的组合进行了筛选,结果发现(S )-xyl-hexaPHEMP (L3)和(S ,S )-DACH 的组合取得了较好的结果(73% ee ) (Table 1, Entry 6), 所有反应20 h 内转化率都在94%以上, 且S /C 为1000/1[11]. 该催化体系的活性很好, 但对映选择性只是中等. 表1 2-甲基喹喔啉的不对称氢化 Table 1 Asymmetric hydrogenation of 2-methylquinoxaline Entry Catalyst Yield/% ee /% 1 (＋)-(DIOP)RhH 72.0 3 2 L1 53.7 90a 3 L1 96.5 73b 4 [L2Ir(COD)]OTf 40.7 23a 5 [L2Rh(NBD)]OTf 93.2 11a 6 RuCl 2/L3/(S ,S )-DACH 99.0 73c a CH 3OH 作溶剂; b i -PrOH 作溶剂; c t -BuOH 作溶剂. 2000年, Ito 等[12]首次报道了对N -Ac 和Boc 保护的2-位取代吲哚进行不对称催化氢化(Eq. 2), 反应在60 ℃下完成, 取得了最高为95%的ee 值. 他们使用的是一个反式鳌合配位的二茂铁双磷配体L4, 金属前体是[Rh(NBD)2]SbF 6. 这一催化体系对2-位取代的N -Ac 保护的吲哚, 无论是收率或对映选择性都取得了令人满意的结果, 碱碳酸铯的加入是取得高对映选择性所必须的. 对N -Boc 保护的吲哚氢化对映选择性不如N -Ac. 但对于3-位取代的N -Ac 保护的吲哚2在上面标准条件下, 反应不能转化完全, 除了所要的氢化产物3外, 还得到 了N 上Ac 被脱除的产物4 (Eq. 3).
有机小分子催化不对称羟醛缩合反应的研究
有机小分子催化不对称羟醛缩合反应的研究 不对称羟醛缩合反应是有机合成中最有效的碳—碳键形成反应之一。反应产物β-羟基酮的特殊结构，使其在天然产物的合成中占有非常重要的地位[1]。发展不对称羟醛缩合反应成为有机合成化学中的一项热门研究课题。 不对称羟醛缩合反应大体可以分成两类：一类是将底物酮或酯衍生为烯醇的形式进行反应，如Mukaiyama Aldol 反应[2]；另一类是醛与酮之间的直接不对称羟醛缩合反应(Scheme 1)，如有机小分子的不对称催化反应。这类反应因具有操作简单和原子经济性的显著优点而成为化学家们近年来的研究热点。 有机小分子作为不对称催化剂，还具有许多特殊的优点：与过渡金属催化剂相比，无毒无害易得、反应体系无重金属残留、较小的分子量、易于从产物中分离出来重复利用等特点，符合当前大力倡导的环境友好的绿色化学要求。脯氨酸是不对称合成反应中最常用的催化剂[3,4]，其分子中既有羧基又有氨基，反应中生成的亚胺或烯胺中间体结构较为稳定，反应条件易于控制，因此，在不对称羟醛缩合反应中应用广泛。本文将主要讨论脯氨酸催化的不对称羟醛缩合反应予以介绍。 1 非水相中的不对称羟醛缩合反应
1.1 脯氨酸及其衍生物 1.1.1 L-脯氨酸 早在20世纪70年代, Hajos[5a]和Eder[5b]就发现脯氨酸能够催化分子内的羟醛缩合反应, 并具有高度的对映异构体选择性和较高的化学产率。该反应还被人们用来合成许多有用的化合物[6], 特别是用于类固醇和许多天然产物的合成中[7]。后来有关这方面的研究鲜有报道。直到2000年, Barbas和List 等[8]报道了脯氨酸催化的分子间不对称羟醛缩合反应, 并进行了深入的研究(Eq.1),大大拓宽了这一反应的应用前景。 Barbas研究小组[8a]首先以丙酮和对硝基苯甲醛作为反应物，研究了各种氨基酸对此反应的催化能力。研究结果表明：五元环效果最好，四元环次之，六元环活性很低，而非环状结构的普通氨基酸几乎没有催化活性。把羧基变成酰胺也不发生反应，这说明羧基的质子在催化反应中也起了关键作用。 作者由此对脯氨酸催化反应的机理进行了假设(Scheme 2)，认为脯氨酸类似于醛缩酶(micro-aldo-ase)的功能,它不仅提供亲核的氨基基团，而且羧基可作为一种酸/碱助催化剂，可以促进机理中每一个单独步骤,包括：(a)氨基的亲核进攻, (b)醇氨中间体的脱水，(c)亚胺的脱质子化作用，(d)碳—碳键形成, (e, f)亚胺-醛中间物的水解。近年来陆续有文献对此反应机理进行报道[9]，通过计算等多方面研究，证实了这种独特新颖的不对称羟醛缩合反应可能是通过上述烯胺机理进行的。
不对称催化氢化反应中配体研究进展
不对称催化氢化反应中配体研究进展Ξ 乔 振,王 敏 (中国农业大学应用化学系,北京 100094) 摘要:较系统地总结了用于不对称催化氢化反应的各类配体的特点及性能,对于每类配体的最新研究成果进行了较详细的评述。参考文献81篇。 关 键 词:不对称;催化氢化;配体;综述 中图分类号:O463.38,O621.3文献标识码:A文章编号:100521511(2002)012008209 Progress of L igands i n A sy mm etr ic Catalytic Hydrogenation Q I AO Zhen, W AN G M in (D epartm en t of A pp lied Chem istry,Ch ina A gricu ltu ral U n iversity,Beijing100094,Ch ina) Abstract:T he featu res and developm en t of every k ind of ligands in asymm etric catalytic hy2 drogenati on are syo tem atically discu ssed w ith81references. Keywords:asymm etric;catalytic hydrogenati on;ligand;developm en t;review 对潜手性不饱和底物(烯、酮、亚胺等)的不对称催化氢化是合成各种手性物质的重要途径。在过渡金属催化的不对称氢化反应中,手性配体作为手性诱导试剂对产物的光学纯度起着关键性的作用。在过去的30多年中,人们对不对称催化反应的研究取得了巨大的成就(如产物的对映体过量可达100%e.e.),并应用于许多重要药物(如左旋多巴、萘普生、布洛芬)及天然产物(如橙花醇等)的工业合成。但仍有不少具体反应的反应活性及对应选择性不太理想。因此设计及开发新的手性配体一直是不对称合成研究的一个重要和活跃的领域[1]。本文就近几年来出现的用于不对称催化氢化反应的新配体及其相关应用作一概述。 1 阻转异构体配体(A trop is m er ic L igands) 1.1 联萘系列配体 阻转异构体配体的手性由于其分子上基团的位阻作用使分子旋转受阻而产生(ax ial ch irality)。早在1977年,T am ao等[2]利用联萘酚 (1,1′2b is222nap h tho l)合成了第一个用于不对称催化氢化的阻转异构体配体N ap ho s(1),与R h ( )形成的络合物催化氢化乙酰肉桂酸得到54%e.e.的氢化产物,随后Grubb s[3]又合成了(-)21,1′2联萘22,2′2双二苯基膦酸酯(2),在R h ( )催化的脱氢氨基酸的不对称氢化反应中得到76%e.e.的产物;1980年,M iyano[4]合成了1,1′2联萘22,2′2双二苯基膦酰胺(3);接着N oyo ri[5]合成了1,1′2联萘22,2′2双二苯基膦(B I NA P,4) (Chart1),R h-B I NA P在催化氢化苯甲酰基肉桂酸时得到了100%e.e.的产物(Schem e1)。随后人们[6]对B I NA P的应用展开了广泛而深入的研究,证明B I NA P与R h( ),R u( )等过渡金属的络合物对不饱和键(C=C,C=O)的催化氢化具有高度的反应活性及对映选择性,并应用于其它催化领域(如氢硅烷化、烯胺异构化等)。B I2 NA P还成功地用于医药(如萘普生、布洛芬等)及天然产物(如香叶醇)的工业合成,大大降低了工业成本。B I NA P的开发成功并广泛应用,使人们对阻转异构体的的研究异常活跃起来。 — 8 — 合成化学 Ch inese Jou rnal of Syn thetic Chem istry Ξ收稿日期:2000212224 作者简介:乔振,男,汉族,山东省农药研究所高级工程师,现为中国农业大学农药学专业博士。 通讯联系人:王敏,男,回族,教授,博士生导师,主要从事不对称合成研究。E2m ail:w angm in@m https://www.360docs.net/doc/a92809621.html,
钌系催化剂在不对称催化氢化反应中的应用
钌系催化剂在不对称催化氢化反应中的应用 何伟平20083310 应化08-1班 摘要：潜手性酮不对称加氢生成的手性仲醇是合成手性药物和精细化学品的重要中间体，钌催化剂对催化无论是简单酮还是β-酮酸酯的不对称加氢反应具有显著的优越性。 关键字：不对称氢化、钌、酮、β-酮酸酯。 不对称催化反应作为一个手性增量过程已成为人工合成旋光性产物最有效的手段之一。其中不对称氢化反应发展较快,是研究得较多的一类反应。不对称催化具有容量大、产率高、反应速度快、产物分离相对容易、催化剂的手性易于通过改变配体来修饰等优点，使该领域成为国际化学家研究的热点。酮的不对称催化加氢已成为合成手性醇最重要的方法之一，而钌催化剂对催化酮的不对称加氢反应具有的高活性和高对映选择，使它一直被各国化学家所关注。本文对钌系催化剂不对称催化氢化简单酮和β-酮酸酯的最新进展进行综述。 1 简单酮的不对称氢化 对不含官能团的简单芳香酮来说，由于除酮羰基外不具有与催化剂中心金属进行配位的辅助功能基团, 因此导致钌-膦配合物催化剂对这类酮加氢的对映选择性不高。直到1995年Noyori发现Ru(Ⅱ) –BINAP-diam ineKOH催化体系后，才使得简单芳香酮的不对称催化加氢在催化活性和对映选择性上有了突破性的进展。此后，膦配体、钌、手性二胺形成的三元配合物常用作简单酮进行不对称催化氢化反应的催化剂。图1 可能的过渡态机理研究表明，手性双胺双膦钌催化剂之所以获 得很高的催化活性和对映选择性. 一个可能的原因 是：在反应过程中，上述催化剂可与反应底物酮生成 催化活性的六元环过渡态。首先，手性胺膦钌络合物 在碱的作用下生成Ru-H 络合物，红外光谱已证实了 该结构的存在。此外，手性配体中的“NH”官能团， 在催化反应过程中，通过形成氢—氧键，可能生成电 荷交替的六元环过渡态（图1）。 同时，催化剂各配体的存在使底物酮只能沿着特 定的反应通道与催化剂络合，从而有利于单一对映体产物的生成。 厦门大学李岩云等根据金属原子簇络合物含有多个金属中心，可望发挥多个金属原子间的协同作用，参与对底物的有效络合与活化的依据，成功设计并合成了用羰基钌原子簇 Ru 3(CO) 12 作为催化剂的前体，分别与手性双胺双膦配体组合的手性原子簇催化体系。相对 于单核钌催化剂，其转化率和ee值均有大幅提高（表 1）。 表 1 原子簇/手性胺膦配体混和体系催化芳香酮的不对称转移氢化 酮手性催化剂产率 (%) ee (%) 1 苯乙酮 Ru3(CO)12/5 91 81 2 苯乙酮 Ru3(CO)12/1 11 83
不对称催化在有机化学中的应用
不对称催化在有机化学中的应用 1110712 胡景皓 不对称催化反应是使用非外消旋手性催化剂进行反应的，仅用少量手性催化剂，可将大量前手性底物对映选择性地的转化为手性产物，具有催化效率高、选择性高、催化剂用量少、对环境污染小、成本低等优点。经过40年的研究，不对称催化已发展成合成手性物质最经济有效的一种方法。 不对称催化领域最关键的技术是高效手性催化剂的开发，因为手性催化剂是催化反应产生不对称诱导和控制作用的源泉。美国孟山都公司的Knowles和德国的Homer在1968年分别发现了使用手性麟一锗催化剂的不对称催化氢化反应，从此不对称催化反应迅速发展。近几十年来手性配体的开发是不对称催化领域最为关注的焦点，并已合成出上千种手性配体，其中BINAP和(DHQD)2PHAL等已实现工业化应用，对映选择性已达到或接近100％，在氢化、环氧化、环丙烷化、烯烃异构化、氢氰化、氢硅烷化、双烯加成、烯丙基烷基化等几十种反应中取得成功，同时在均相催化剂负载化、水溶性配体固载化等研究中也取得了突出成果。以下是不对称催化研究的一些实例。 一、脯胺酸及其衍生物催化的不对称Michael加成反应 Listd、组在2001年首次用脯氨酸作催化剂研究了不对称Michael成反应。以DMSO为溶剂进行催化反应，获得了较好的收率，但是选择性却很差。这与之前报道的脯氨酸催化的不对称Aldol反应相比，e.e值明显降低。 随后，2002年Endersd、组对该反应进行了进一步的探索。在筛选L．脯氨酸用量时，发现反应中实际起催化作用的是溶解于溶剂DMSO中的L．脯氨酸，为此于体系中加入一定量甲醇或以甲醇为溶剂来增大L．脯氨酸的溶解度，同时加大催化剂的用量，该反应的e．e．能够提高到57％，但是反应时间大大延长。
不对称催化
课程名称:不对称催化合成 姓名：文霞 学号： 201337120040 专业：化学工程
不对称催化合成试题 1．什么是不对称合成反应？什么是不对称催化合成反应？ 答: 不对称合成（Asymmetric 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。按照Morrison和Mosher的定义，不对称合成是“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”。这里，反应剂可以是化学试剂、催化剂、溶剂或物理因素。不对称催化合成反应是通过使用手性催化剂来实现不对称合成反应。 2．命名手性化合物的方法有哪几种？主要用什么来表示手性化合物的光学纯度？测量对映体组成的方法主要有哪几种？ 答：手性化合物命名的方法有R/S标记法，D/L标记法，赤式苏式标记法。主要用ee值表示光学纯度，测量对映体组成的方法有测定比旋度、核磁共振法、层析法（气相色谱和液相色谱）、毛细管电泳法、X射线衍射法等。 3．除了不对称碳中心的手性化合物外，还有哪些结构具有手性？ 答：轴手性、平面手性、螺手性、八面体结构及其他手性结构体。 4．不对称催化剂的设计主要要考虑哪些因素？为什么说它是一个结构工程，同时又是一个功能工程？ 答：手性分子催化剂由活性的金属中心和手性配体构成，金属中心决定催化剂的活性，手性配体则控制立体化学，即对映选择性。不对称催化是一种四维的化学，只有当理想的三维结构（x,y,z）和适当的动力（t）结合在一起时才能达到高效率，此时的催化剂设计不叫考虑其结构，还要使其达到催化的功能。5．不对称氢化反应研究发展过程中具有较大影响的研究有哪些？做出突出贡献的有哪几个研究者？不对称氢化反应的的底物主要哪些，其结构特点是什么，为什么？ 答:用过渡金属进行对映性催化氢化的新方法 William S. Knowles 和 Ryoji Noyori 不对称氢化反应的的底物主要：烯烃的不对称氢化，包括N-acyl dehydroaminoacids，特别是Rh的双膦配体催化L-DOPA的商业化生产；Enamides 的不对称氢化反应，烯丙基型的化合物的不对称氢化，高烯丙醇型化合物以及α,
不对称氢化
摘要：不对称催化反应作为一个手性增量过程已成为人工合成旋光性产物最有效的手段之一。其中不对称氢化反应发展较快,是研究得较多的一类反应。不对称催化具有容量大、产率高、反应速度快、产物分离相对容易、催化剂的手性易于通过改变配体来修饰等优点，使该领域成为国际化学家研究的热点。 关键字:不对称氢化、钌、酮、β-酮酸酯。 随着科学技术的发展和人类生活质量的提高，人类对生命的重视和对药物的要求亦越来越高。近30年来，特别是最近10年来手性药物的合成已经成为世界各国十分重视的一个领域。20世纪60年代欧洲曾出现过以外消旋体形式出售的药物“反应停”造成的悲剧，因为其Ｒ构型异构体是一种镇静剂，而构型异构体却会导致胎儿的畸型，当外消旋的反应停”作为药物用来治疗妊娠反应时，导致了数以千计的胎儿畸型。为了不使这类悲剧重演，1992年美国食品和药物管理局（FDA）公布了一系列准则以指导这类药物的开发，规定对外消旋药物，必须对其进行拆分并证明其无毒副作用。欧共体也有类似的规定。 最新统计结果表明，1999年世界药品销售总额约3600亿美元，其中手性药物约1177亿美元，占药品总额的32.7%；2000年世界药品销售总额约3900 亿美元，其中手性药物约1325亿美元，比1999年约增加13.9%；预计到2005年手性药物的销售总额将达到约１718亿美元。北美、日本和欧共体都将在今后几年里上市一大批单一对映体的手性药物。所以，获得光学纯物质，已经成为当代化学家所面临的最具挑战性的任务之一。 长期以来，人们只能从天然产物中提取单一对映体药物，或用生物酶催化方法合成。如用一般的化学方法合成得到的是外消旋体，还需经过繁琐的化学拆分。不对称合成开辟了从非手性物质人工合成手性产物的新途径，而在众多的不对称合成反应中，在手性药物工业制备中最有发展前途的是不对称催化法。它具有手性增殖、高立体选择性和经济性等优点。 不对称催化反应体系包括均相不对称催化和多相不对称催化体系。近年来研究得较多的不对称催化反应包括不对称催化氢化、不对称催化环氧化、不对称催化氢甲酰化等。均相不对称催化体系自从20世纪60年代Ｋｎｏｗｅｌｓ发现了手性铑一膦配体的不对称催化氢化反应以来，Ｎｏｙｏｒｉ又成功地合成了BINAP等手性配体，并将其用于不对称催化氢化反应，得到了很好的光学选择
不对称催化反应在手性物质合成中的应用
不对称催化反应在手性物质合成中的应用 班级：应用化学08—2班学号：2008302052 姓名：殷金昌摘要：概述了应用不对称催化技术在各类手性有机物合成反应中表现的立 体化学特性及优势，因具有催化效率高、选择性高、催化剂用量少、对环境污染小、成本低等优点，不对称催化将发展成合成手性物质最经济有效的一种方法。另外介绍了不对称催化技术在几种手性物质合成反应中的应用举例，包括：脯胺酸及其衍生物催化的不对称Michael加成反应、由甲基酮不对称催化合成非环状脂肪族光学活性胺的合成反应、由樟脑不对称催化合成莰胺这三个有机合成反应，展现出不对称催化合成技术在合成复杂有机化合物中表现的明显优势。最后，对不对称催化合成的应用前景作出展望，这种高催化性、高选择性的手性合成技术将会为全世界带来巨大的经济效益和社会效益。 关键词：不对称催化、手性物质、有机合成、应用 1．概述 不对称催化反应[1-3]的发现与发展是上个世纪化学界乃至整个自然科学领域取得的重要成就之一。2001年，Knowles、Noyori和Sharpless三位化学家基于他们在不对称氢化反应和不对称氧化反应中的杰出贡献而获得了诺贝尔化学奖，显示该研究领域取得了重大的进展，但是不对催化研究还面临诸多挑战，依然是目前化学学科，乃至药物和材料领域的前沿和研究热点。我们国家对不对称催化的研究虽然起步较晚，但近十年来，随着国家对手性科学与技术的日益重视，目前我国科学家不仅在基础理论研究方面，诸如具有完全知识产权手性配体及催化剂的制备；新的不对称反应的建立；新概念与新方法的创立；以及手性识别、放大与传递、催化机理等研究方面取得了长足的进展，已在某些方面占据了国际领先的水平，而且在手性技术的开发和手性药物的制备等方面也显示了很好的发展前景。 不对称催化反应是使用非外消旋手性催化剂进行反应的，仅用少量手性催化剂，可将大量前手性底物对映选择性地的转化为手性产物，具有催化效率高、选择性高、催化剂用量少、对环境污染小、成本低等优点。经过40年的研究，不对称催化已发展成合成手性物质最经济有效的一种方法。 不对称催化领域最关键的技术是高效手性催化剂的开发，因为手性催化剂是催化反应产生不对称诱导和控制作用的源泉。美国孟山都公司的Knowles
轴不安定手性配体的开发及其在不对称催化反应中的应用
轴不安定手性配体的开发及其在不对称催化反应中 的应用 戴轶俊，杨国强，张勇健，王飞军，张万斌* 上海交通大学化学化工学院有机化学系，上海（200240) E-mail：wanbin@https://www.360docs.net/doc/a92809621.html, 摘要：轴不安定配体应用于不对称催化有其独到的特点，不同于传统的轴安定手性配体。本文综述了轴不安定的噁唑啉、双膦、单膦、双羟基及N-O等配体的开发及其在不对称催化中的应用。 关键词：轴手性；轴不安定配体；不对称催化 1. 引言 60年代后期出现的手性过渡金属配合物催化的不对称合成，明显优于化学计量不对称合成：它仅用少量手性催化剂，可将大量前手性底物对映选择性地转化为手性产物。不对称催化具有催化效率高，选择性高，催化剂用量少，对环境污染小，成本低等优点，因而对其的研究引起了众多有机化学家的兴趣[1]。经过近40年的研究，不对称催化已发展成合成手性物质最经济有效的一种方法。不对称催化领域最关键的技术是高效手性催化剂的开发[2a-e]，因为手性催化剂是催化反应产生不对称诱导和控制作用的源泉[2f]。近几十年来手性配体的开发是不对称催化领域最为关注的焦点，并已合成出上千种手性配体，其中BINAP 和(DHQD)2PHAL等已实现工业化应用，对映选择性已达到或接近100%，在氢化、环氧化、环丙烷化、烯烃异构化、氢氰化、氢硅烷化、双烯加成、烯丙基烷基化等几十种反应中取得成功[3]，同时在均相催化剂负载化、水溶性配体固载化等研究中也取得了突出成果。 类似于BINAP，绕轴旋转受阻的联苯分子称为轴安定（Atropos）的分子，即具有固定的轴手性；而能绕轴自由旋转的分子，则称为轴不安定（Tropos）的分子，分子的轴手性可以在a R和a S之间转换。 早在20世纪20年代人们就获得了拆分后的轴对映异构体2,2’-二硝基-6,6’-联苯二酸（Scheme1）。从图中可看出，若R’与R之间的立体空间位阻够大，联苯的绕轴旋转就将受到阻碍（如图中的R=NO2，R’=CO2H），从而在室温下就以一对轴对映异构体的形式稳定存在，为Atropos分子；反之，若不能产生足够大的空间位阻（如图中的R=H，R’=CO2H），则绕轴旋转只受到很小的阻碍，这一对对映异构体可通过旋转互相转换，不能分离得到，为Tropos分子。 不可翻转 Atropos 可翻转 Scheme 1