实验六-有机分子催化的不对称环氧化反应
不对称开环反应的研究进展
手性Br?nsted acids催化的环氧/环胺萘的不对称开环反应的研究一．选题的背景及意义 随着人们对手性识别过程和对映体在生物体内不同药理活性的深入研究，对参与生命活动过程的手性化合物，如医药、农药、香料等精细化学品的商品化提出了越来越严格的要求。世界上许多药物分子都是手性化合物。通常只有一个对映体是有效的，而另外的异构体是无效、甚至有毒的。因此，许多药物不允许再以消旋体形式上市，再加上手性药物显著的高附加值，手性药物己经成为制药工业关注的焦点。[1]因此，获得光学纯物质，已经成为当代化学研究人员所面临的最具有挑战性任务之一，并且开发出高效、简洁和绿色的方法制备光学活性化合物引起了很多化学家的兴趣。[2-8]在众多的不对称合成反应中，人们获取具有生物药理活性或其它光学纯化合物最有发展前途的是不对称催化法。不对称催化对映体选择性反应可以通过少量的手性催化剂获取大量光学纯产物。因此，高效不对称催化体系和新型不对称催化反应一直是催化和有机合成领域中最受人们关注的研究方向之一。 环氧化物被公认为有机合成中最重要、应用最广泛的合成中间体之一。此类化合物易于制备、反应活性高；并且在开环反应中有极好的位置选择性和立体选择性。其中立体选择性开环反应因产生两个邻近的手性中心，所以是不对称合成中极为重要的方法之一。由于环氧化物的不对称开环可以使用对称的内消旋环氧/氮化物和非手性亲核试剂在手性催化剂的存在下进行，因而具有很大的实用价值。此外，通过手性Br?nsted acids催化的环氧/环胺萘的不对称开环反应生成的产物核心结构为 和 在自然界中含这两种核心结构的天然产物有很多。比如：……。它们是许多天然药物的重要组成部分，也是合成手性药物的重要组成板块。总之，环氧化合物的开环反应在有机合成以及药物合成等方面表现出了很多的优越性。如:(l)利用其易于制备和开环的特点，用作保护基;(2)利用开环反应的立体、区域选择性高的特点，选择性地合成有机化合物；（3)利用开环反应将其直接转化为带有新官能团的链状化合物；(4)以小分子开环反应为基础，合成具有生物活性的天然物质。 过渡金属不对称催化已经在不对称合成领域取得了很大的成功，传统的不对称开环反应都是在手性过渡金属催化剂的作用下进行的，但是在产品中痕量重金属的存在制约了其在制药工业界的应用。[9]近年来，由于有机小分子催化剂具有普遍无毒或低毒、高效、高选择性、环境友好以及在空气和水相反应条件中的稳定性被广泛应用于不对称合成中，其中应用最广泛的是手性Br?nsted acids。[5, 10, 11]本课题选用手性Br?nsted acids作为催化剂，旨在高效高选择性的作用于内消旋环氧/环胺萘的不对称去对称化反应中，并且得到相应的产物，从而更好地进行下一步的开环产物的研究。 二、国内外不对称开环反应的发展现状与趋势 总结前人的研究，主要是两种不同类型的环氧化合物开环反应。1、手性过渡金属催化剂催化的不对称开环反应；2、手性有机小分子催化的不对称开环反应。 1、过渡金属催化的不对称开环反应
烯烃的不对称环氧化反应
烯烃的不对称环氧化反应 ************* 摘要 本文主要论述了传统的烯烃环氧化反应的不足之处，并简述了Sharpless以及Jacobsen 等人在不对称环氧化反应发面的研究成果及其贡献。并简要讨论了未来的研究方向。 关键词烯烃环氧化手性合成催化剂 前言 手性化合物具有十分重要的应用价值，然而其合成具有很大的难度。因此，目前有机合成化学家们在手性合成这一领域展开了大量的研究工作，新的不对称合成反应和合成路线不断涌现。 在不对称合成中最具有挑战性的是不对称催化反应，它是利用催化剂的不对称中心来诱导产生产物的手性。 研究类容及讨论 通常在没有手性催化剂的条件下，实验室中常用有机过酸作环氧化试剂。环氧化反应是顺势加成，所以环氧化合物的构型与原料烯烃的构型保持一致。因为环氧化反应可以在双键平面的任一侧进行，所以当平面两侧空阻相同，而产物的环碳原子为手性碳原子时，产物是一对外消旋体。当平面两侧的空阻不同时，位阻小的反应快，如此便能得到以某种构型为主的混合产物。 因该方法只能用于大量合成空间位阻较小的产物，并不能满足手性合成的需求，因此化学工作者们作出了进一步探究。其中最著名的是20世纪80年代初Sharpless发展的不对称环氧化。在该反应中D-酒石酸二乙酯作为手性源控制环氧化只从双键平面的一边进行。如果在反应中用L-酒石酸二乙酯，那么环氧化将从双建平面的另一边进行。只需要催化剂量的光学纯酒石酸二乙酯就可以实现高度对映选择性的环氧化。【1】 图2. Sharpless不对称环氧化反应 Sharpless的不对称环氧化适用于双键α位上含羟基的底物——烯丙醇类化合物。20世
不对称Strecker反应研究进展
不对称Strecker反应研究进展：醛亚胺 xxx（2016211xxx） （西北师范大学化学化工学院，甘肃兰州730070） 摘要：α-氨基睛不但易转化为α-氨基酸，且是合成许多具有生物活性的天然产物和药物的重要中间体。关于醛亚胺的不对称Strecker反应可以作为制备光学活性α-氨基睛的直接而有效的方法之一。我们总结了关于不对称Strecker反应的醛亚胺研究进展。 关键词：不对称催化；Strecker反应；醛亚胺 具有光学活性的α-氨基酸及其衍生物不仅是抗生素药物、农业化学药品及食品添加剂的重要前体，还可以作为一种手性诱导剂被广泛地应用于不对称合成化学中而不对称Strecker反应是合成手性α-氨基酸最经济、最方便、最有效的方法之一。 1996年，LIPTON小组首次报道了手性环二肤催化的N-二苯甲基亚胺与HCN 的不对称Strecker反应。此后，不对称Strecker反应备受一些有机化学家关注。一、醛亚胺的不对称Strecker反应 近年来，醛亚胺的不对称Strecker反应被有机化学家广泛、深入地研究，许多优秀高效的催化剂被报道，大大推动了这一领域的发展。如下： 1. 1手性噁唑硼烷催化剂 2006年，BERKESSEI二小组报道了手性噁唑硼烷1催化的N-苄基亚胺与氢氰酸的不对称Strecker反应(图1)，此反应仅获得中等的e.e.值（39%-71%），而且发现了在利用质子化的噁唑硼烷2催化反应时，获得手性相反的产物. 1.2手性钛配合物催化剂 2003年，VII,AIV AN小组采用N-水杨基β-氨基醇3与Ti(Oi-Pr)4形成的配合物催化醛亚胺的不对称Strecker反应，所得产物的e.e.值最高超过98%，发现手
不对称氧化反应
第五章不对称氧化反应 氧原子直接与不对称碳原子相连的含氧取代基广泛存在于天然产物和药物中，同时也容易被其它基团如氨基，卤原子，硫原子甚至烷基等取代，成为所合成化合物重要的官能部分。不对称氧化反应可以直接在反应物中引入含氧取代基，使所连接的碳原子具有手性，是极其重要的一类反应，对这类反应的研究，已经取得了引人瞩目的发展，但仍然是不对称合成研究的重点。 3.1 烯丙醇烯烃的不对称环氧化 3.1.1 Sharpless反应及特点 烯烃的环氧化最开始使用过酸作氧化剂来完成的，因此很早就有人使用手性的过酸来进行不对称环氧化，但e.e.值一般都低于20％，普遍认为这是由于手性中心离反应中心太远了。后来发现了过渡金属催化的环氧化反应，因此很多手性配体的金属配合物用于不对称环氧化的研究，但结果都不是特别好。Sharpless在经过10年多的潜心研究后，终于在1980年发展了高效的金属钛－酒石酸酯不对称环氧化催化剂，这种催化剂适用于非常广泛的烯丙醇类烯烃，具有能和生物酶比美的高的催化活性和对映体选择性，容易得到，价格便宜，自从发现以来广为人们用于合成手性的烯丙醇的环氧化物。因此，Sharpless 获得了2001年的诺贝尔化学奖。 Sharpless不对称环氧化催化剂使用钛酸异丙酯中的钛作为催化中心，天然或者人工合成的作为手性配体，叔丁基过氧化氢（TBHB）为供氧剂，以无水的二氯甲烷为溶剂，在－20o C下对烯丙醇类烯烃进行环氧化，反应一般在24小时左右完成，产率70－90％，对映体选择性大于90％。 Me COOH, Ti(O-i-Pr) 22 o 70 - 90% O R2R1 R3 OH >90% ee D-(-)-tartrate L-(+)-tartrate 将等摩尔的钛酸异丙酯和酒石酸二异丙酯（DIPT）混合，即释放出2当量的异丙醇，同时生成Ti(O-i-Pr)2(DIPT)2配合物。通过分子量测定，
不对称合成综述
手性药物及其不对称催化合成的研究进展 【摘要】本文介绍了手性药物的重要性和类型;结合实例对不对称催化法合成 手性药物作简要概述，尤其是化学不对称催化技术，包括不对称催化氢化、羰基的不对称催化还原、不对称催化氧化、不对称环丙烷化、不对称催化羰基化及不对称催化加成反应等;展望了不对称催化反应在手性药物合成中的发展方向。 【关键词】手性药物;不对称催化反应;合成 手性是自然界的普遍特征。作为生命活动重要基础的生物大分子，如蛋白质、多糖、核酸和酶等几乎全是手性的。当今世界常用的化学药物中手性药物占据了超过60%的比例，它们的药理作用是通过与体内大分子之间严格手性匹配与分子识别实现的。近年来,世界手性药物的销售总额也在不断增加，据资料统计,1995年为425亿美元，1997年为900亿美元，2000年已超过1200亿美元[1]，2010年可望超过2500亿美元。由于市场巨大，已经引起了学术界和工业界的极大重视，并在国际上兴起手性技术的热潮。 1 手性药物及其药理活性 在生命的产生和演变过程中，自然界往往对一种手性有所偏爱，如自然界存在的糖为D-构型，氨基酸为L-构型，蛋白质和DNA的螺旋构象又都是右旋的。所以，当手性药物、农药等化合物作用于这个不对称的生物界时，由于它们的分子的立体结构在生物体内引起不同的分子识别造成“手性识别”现象，两个异构体在人体内的药理活性、代谢过程及毒性往往存在显著的差异，具体可能存在以下几种情况[2]： 1. 1 一个对映体具有显著的活性，另一对映体活性很低或无此活性例如普萘洛尔(propranolol)的(-阻滞作用中，S-普萘洛尔的活性是其R-普萘洛尔的100倍以上。 1. 2 对映体之间有相同或相近的某一活性例如噻吗洛尔(timolol)两个对映体都具有降低眼压治疗青光眼的作用，其中S-噻吗洛尔为(-阻滞剂，用它制备滴眼液治疗青光眼时，曾引起支气管收缩，使有支气管哮喘史的患者致死，所以仅R-噻吗洛尔治疗青光眼是安全的。因此从全面平衡仍宜选用单一对映体。 1. 3 对映体活性相同，但程度有差异例如S-氯胺酮(ketamine)的麻醉镇痛作用是R-氯胺酮的1/3，但致幻作用较R型强。 1. 4 对映体具有不同性质的药理活性例如(2S,3R)-丙氧芬(右丙氧芬)是止痛药，(2R,3S)-丙氧芬(左丙氧芬)是镇咳药。 1. 5 一个对映体具有疗效，另一对映体产生副作用或毒性-个典型的例子是20世纪50年代末期发生在欧洲的“反应停”事件，孕妇因服用沙利度胺(俗称“反应停”)而导致海豹畸形儿的惨剧。后来研究发现，沙利度胺包含两种不同构型的光学异构体，(R)-对映体具有镇静作用，而(S)-对映体具有强致畸作用。 以前由于对此缺少认识，人类曾经有过惨痛的教训。因此，如何合成手性分子的单一光学异构体就成了化学研究领域的热门话题，同时也是化学家面临的巨大挑战。近年来各大制药公司正在研发的和已上市的药物中，以单一对映异构体上市或研究的药物分别占到相当大比例。由于手性药物市场前景看好，巴斯夫、陶氏化学、罗地亚等国际知名企业均成立了各自的手性中间体开发机构。但是我国手性药物工业与世界发展水平尚有较大差距。
不对称催化环氧化研究进展
第20卷 第4期2005年12月 西 南 科 技 大 学 学 报JOURNAL OF S OUTH W EST UN I V ERSI TY OF SC I E NCE AND TECHNOLOGY Vol .20No .4 Dec .2005 收稿日期:2005-05-09 不对称催化环氧化研究进展 刘思曼 (绵阳师范学院化学系 四川绵阳 621000) 摘要:综述了近年来Ti (O -i -Pr )4-DET 催化体系、手性Salen 催化体系、手性酮催化体系和负载手性催化体系等在不对称催化环氧化应用中的研究进展,并对其催化环氧化的特点进行了比较和讨论。Shar p less 催化体系具有操作简单、催化剂价廉易得、对映体选择性高的优点;Jacobsen 催化剂对双键环氧化有一定通用性,合成相对简单;手性酮催化剂能有效减少重金属污染;负载型催化剂具有催化剂易于回收、产物易于提纯等优点。 关键词:手性 不对称催化 环氧化 对映选择性 中图分类号:O621.3+4 文献标识码:A 文章编号:1671-8755(2005)04-0068-08 D evelop m en t of A sy mm etr i c Ca t a lyz i n g Epox i da ti on L iu Si m an (D epart m ent of Che m istry,M ianyang N or m al U niversity,M ianyang 621000,S ichuan,China ) Abstract:Catalysis syste m s used in asy mmetric catalyzing epoxidati on were revie wed .These syste m s in 2clude Ti (O -i -Pr )4-DET reagent,chiral Salen syste m ,chiral acet one reagent,l oaded chiral catalyst,and s o on .Their p r operties in catalyzing epoxidati on was discussed,t oo .Shar p less is a facile,easy operated and high enanti o -selectivity catalyst;Jacobsen catalyst has p r om ising industrial app licati on;chiral acet one reagent is p r os per ous in decreasing polluti on of heavy metal;l oaded catalyst is easy recycled and purified f or industrial value . Key words:chiral;asy mmetric;epoxidati on;enanti o -selectivity 手性是人类赖以生存的自然属性,人体中起到不同生理作用的酶都具有手性,人体内的各个生理过程均是在高度不对称环境中进行的,因而不同手性的药物将具有不同的药理活性。1960年,作为镇静剂用的“反 应停” (thalidom ide )以外消旋体直接使用,被孕妇服用后发生了多起胎儿致畸事件,直到1965年科学家们才发现只有S -型反应停具有镇静作用,而R -型反应停则有致畸作用。由此,美国药物和食品管理局在1992年3月发布了手性药物的指导原则,并要求在美国上市的手性药物必须进行拆分。 合成手性药物通常有化学合成后手性拆分和不对称催化合成两种手段。前者在合成药物时需消耗等当量的手性拆分剂,在具有几个手性中心的药物合成中,其消耗将成倍增长。后者仅需少量的手性催化剂,就可合成出大量的手性药物,且污染小,是符合环保要求的绿色合成,从而引起了人们的关注,近年来已成为有机化学界的研究热点。 双键的不对称催化氧化反应在手性药物的合成中具有很重要的地位。在这一领域,Shar p less 和Jacobs 2en 做出了突出的贡献[1～4]。
手性联萘酚配合物催化的缺电子烯烃不对称环氧化反应
收稿:2006年6月,收修改稿:2006年8月 3河北省自然科学基金项目(N o.299158)和河北农业大学科研发展基金项目(N o.2005018)资助33通讯联系人 e 2mail :wangc69@https://www.360docs.net/doc/d510911455.html, 手性联萘酚配合物催化的缺电子烯烃 不对称环氧化反应 3 高勇军 马晶军 吴秋华 臧晓欢 王 春 33 (河北农业大学理学院 保定071001) 摘 要 缺电子烯烃的不对称环氧化反应是有机合成领域最具挑战性的课题之一。手性联萘酚配体所 修饰的催化剂是一种很优异的C 2轴对称手性诱导源,可以催化各种α,β2不饱和羰基化合物例如α,β2不饱和酮、α,β2不饱和酰胺,α,β2不饱和羧酸酯等的不对称环氧化反应,具有良好的催化活性和对映选择性。本文对由手性联萘酚类配体所修饰的小分子催化剂、聚合物负载的催化剂和自负载催化剂在不饱和羰基化合物的催化不对称环氧化反应中的应用进行了综述,探讨了催化剂结构、配位金属原子、添加物、氧化剂、溶剂和反应温度等因素对手性联萘酚催化剂催化效能和对映选择性的影响。 关键词 手性联萘酚 不对称环氧化 对映选择性 中图分类号:O62113;O623142+ 5 文献标识码:A 文章编号:10052281X (2007)0520796209 Asymmetric Epoxidation of E lectron 2Deficient Olefins C atalyzed by Coordination Compound Derived from Chiral Binaphthol and Its Derivatives Gao Yongjun Ma Jingjun Wu Qiuhua Zang Xiaohuan Wang Chun 33 (C ollege of Sciences ,Agricultural University of Hebei ,Baoding 071001,China ) Abstract The asymmetric epoxidation of electron 2deficient olefins ,especially α,β2unsaturated carbonyl com pounds ,is one of the m ost challenging fields in m ordern organic synthesis in recent years.The catalysts m odified by chiral 1,1′2bi 222naphthol and its derivatives are excellent chiral C 22symmetric inducers which can catalyze the asymmetric epoxidation reaction of electron 2deficient olefins with high catalytic activity and excellent enantioselectivity.The substrates inv olves α,β2unsaturated ketones ,α,β2unsaturated carboxylic acid amides ,α,β2unsaturated esters and s o on.The applications of small m olecular catalysts generated from optically active 1,1′2bi 222naphthol and its derivatives,polymer 2supported catalysts and self 2supported catalysts in the asymmetric epoxidation reaction of α,β2unsaturated carbonyl com pounds are reviewed in this paper.In addition ,the catalytic activity and enantioselectivity in fluenced by the structures of the catalysts derived from chiral binaphthol derivatives ,coordinative metal atoms ,additives ,oxidants ,s olvents and reaction tem perature are als o discussed. K ey w ords chiral binaphthol ;asymmetric epoxidation ;enantioselectivity 1 引言 近年来对于单一手性的医药、农药、香料、香精和食品添加剂等精细化学品以及电子工业对手性液 晶和功能高分子材料的需求,无论在数量上还是种 类上都越来越多,因此手性技术日益兴起。在有机合成领域,由于催化不对称合成反应很容易实现不对称增值,从而成为以化学手段获得光学活性物质 第19卷第5期2007年5月 化 学 进 展 PROG RESS I N CHE MISTRY Vol.19No.5 May ,2007
曼尼希反应及其不对称合成
有人曾今说过这句名言：“宇宙是不对称的，生命世界也是不对称的。”诚然，自然界往往大量存在物质的其中一种手性异构体，例如自然界中存在的氨基酸为L-构型，而蛋白质与DNA又都是右旋的螺旋构象。虽然从分子式上看，这些物质一模一样，化学性质也几乎没有差别，但其空间结构存在差异，构成了实物与镜像的关系，不能重叠。令人类惊醒的是，这些被称为对映异构体的药物等化合物的异构体往往表现出不同甚至相反的生物活性。因而，从事化学制药需要克服的一个困难之一就是如何获得对映体纯的化合物。要想获得对映体纯的化合物，就离不开不对称有机合成。随着科学的不断发展，不对称有机反应在测定手性化合物的相对和绝对构型以及制备光学活性有机化合物等方面都发挥了非常重要的作用，尤其是在制药工业方面。由于不对称有机反应的迅速发展，使得越来越多的药物得到更多的制备。 其中β-氨基酸衍生物是药物中间体的重要组成部分，然而大部分都不是天然就有的。因此，不对称的Mannich反应是合成光学β-氨基酸及其衍生物的重要方法之一。下面介绍满Mannich反应历史及其不对称合成。 Mannich反应的历史及其反应机理 在大约19世纪末的时候就有人利用了以酚作酸组分的曼尼希碱，并且申请了专利。之后，Tollens、L.Henry等人发现了其他类型的曼尼希反应，包括以硝基烷和伯硝胺作酸组分的反应，但均没有意识到其重要意义。直到1912年，曼尼夕用沙利比林和乌洛托品反应，得到一个难溶于水的沉淀。此产物的结构在一年之内得到了解释，促使他对这一类含活泼氢化合物、甲醛和胺之间的反应进行了深入的研究，从而奠定了曼尼夕反应的基础。 说到曼尼夕，就不得不提一下托品酮。