烯烃的不对称环氧化反应
jacobsen 不对称环氧化反应的最新进展
图6 卟啉环的结构图
有效模拟物可在温和的条件下活化分 子氧， 从而实现烯烃的环氧化。 4个 meso和8个β位都可以引入手性 基团，形成手性金属卟啉（图6）。
8
手性salen催化剂的研究进展
• 1990 年, Jacobsen 和 Katsuki报道了含手性碳
jacobsen 不对称环氧 化反应的最新进展
报告人
1
jacobsen 不对称环氧化反应的最新进展
1.生物酶催化的非官能化 烯烃不对称环氧化反应
2.手性salen催化剂的研 究进展
2
生物酶催化的非官能化烯烃不对称环氧化反应
1.氧化酶细胞色素P450
salen络合物是一个与氧化酶细胞色素P450有关的仿生试剂。
图 7 非对称手性 Mn(salen)化合物的催化剂 4
图 8
非对称手性 Mn(salen)化合物的催化剂 5
11
手性salen催化剂的研究进展
1997 年, Hashihayata 用非手性的 salen Mn(Ⅲ)催 化剂(图 9), 加入助催化剂4-PPNO 时催化烯烃环氧 化反应, 得到了较好的产率。
的催化效果及对映选择性。
•
1993 年, Katsuki第二代手性催化剂 (图 6), 催化顺式烯烃时, 取得了 86%~91%的 ee 值。
图 5
Katsuki 催化剂 2
图 6
Katsuki 第二代手性催化剂 3
10
手性salen催化剂的研究进展
20 世纪 90 年代中后期 Kureshy 与Kim报道了一系列的非对称手性 Mn(salen) 化合物的催化剂(图 7、图 8), 并用于烯烃的环氧化反 应.打开了不对称 Schiff 碱化合物合成的新局面. 这种方法很容易获得不同的立体效应与电子效应, 而这 两点是 salen 配合物之所以拥有很好催化性能的重要 因素.
烯烃不对称还原反应
烯烃不对称还原反应是一种重要的有机合成反应，可以实现烯烃官能团的不对称转化，从而合成具有手性中心的有机化合物。
这种反应在医药、农药、香料等领域具有广泛的应用价值。
烯烃不对称还原反应通常需要使用手性催化剂或手性辅剂来控制反应的对映选择性。
其中，手性催化剂可以通过与反应物形成手性中间体，从而诱导反应沿着特定的对映体途径进行。
手性辅剂则可以与反应物形成手性络合物，从而影响反应的立体选择性。
近年来，研究者们不断探索和发展新的烯烃不对称还原反应方法和策略。
例如，通过设计新型的手性催化剂、优化反应条件、利用新的还原剂等手段，可以实现更高效、高选择性的烯烃不对称还原反应。
此外，烯烃不对称还原反应还可以与其他有机合成反应相结合，形成更为复杂的合成路线，从而合成具有更复杂结构和功能的有机化合物。
例如，可以将烯烃不对称还原反应与碳-碳键形成反应、官能团转化反应等相结合，实现多步骤的有机合成。
总之，烯烃不对称还原反应是一种重要的有机合成方法，具有广泛的应用前景和研究价值。
随着科学技术的不断发展和进步，相信这一领域将会取得更多的突破和进展。
烯烃不对称环氧化在药物合成中的应用
O
Ph
图 8 紫杉醇及其侧链的合成 Fig.8 Synthesis of Taxol and Its Side Chain
(2)Cromakalim 是一种新型的钾通道激活剂，具有解痉挛及抗 高血压的作用。Young[29]等人对其进行了全合成的优化，其中就
应用到了烯烃环氧化后再开环加成的反应。(如图 9 所示)
1996 年，Yang 和他的同事设计出一些具有 C2 对称轴的联萘 基手性酮[35](如图 12 酮 5 所示)，其对反式烯烃和三取代烯烃有 较高的选择性，其中对反 1,2-二苯基乙烯环氧化的 ee 值可达 84 %， 对反 1,2-二(4-(-叔丁基))苯乙烯的 ee 值可达 95 %，使酮催化的不 对称环氧化取得新的进展[37]。
图 1 烯烃环氧化反应制备环氧烷 Fig.1 Preparation of alkylene oxide by olefin epoxidation
经过几十年发展，目前已有多种制备手性环氧化合物的方法 和体系[11]，其中烯烃的不对称环氧化反应[12-16]是合成环氧烷的重 要途径之一。主要包括 Sharpless 催化体系，手性 Salen 催化体系 以及小分子手性酮催化体系。下面分别介绍上述三种比较经典的 催化体系以及其在药物合成中的应用。
图 11 手性酮催化环氧化反应 Fig.11 Chiral Ketone Catalyzed Epoxidation Reaction
目前已报道的手性酮主要有手性环己酮衍生物、含杂原子的 双环酮、C2 对称的联萘基及其衍生的酮以及由糖所衍生的手性酮 等。这其中关注较高的是由 Yang[35]等首先报道的 C2 对称的手性 酮和 Shi 小组[36]报道的由糖衍生的手性酮。 3.2 C2 对称轴及其衍生的酮 3.2.1 介绍
夏普莱斯不对称环氧化反应
夏普莱斯不对称环氧化反应一、简介夏普莱斯不对称环氧化反应（Sharpless Asymmetric Epoxidation，SAE）是一种通过手性催化剂促进的不对称环氧化反应。
该反应由美国化学家K. Barry Sharpless于1980年代初发明，被认为是合成手性分子的重要方法之一。
该反应可以用于合成具有生物活性的天然产物和药物分子。
二、反应机理夏普莱斯不对称环氧化反应的催化剂通常是含有钼或钨等过渡金属离子的配合物。
以钼为例，其配合物通常是Mo（O2CCH3）4或Mo （O2CCH3）6等。
这些配合物可以与氢氧化钠和季铵盐（如TBHP）一起作为反应体系中的催化剂。
在反应中，烯丙醇首先被氧化成α-羟基醛，然后与季铵盐发生亲核加成生成间隔式亚胺中间体。
接着，在催化剂的作用下，亚胺中间体发生环氧化反应生成手性环氧体。
最后，通过水解得到手性1,2-二醇产物。
三、影响因素1. 催化剂的选择：不同的过渡金属催化剂对反应的效果有所不同，Mo （O2CCH3）4和Mo（O2CCH3）6等配合物通常具有较好的催化活性。
2. 反应溶剂：反应中需要使用极性溶剂，如乙醇、二甲基甲酰胺等。
3. 温度：反应通常在0℃至-78℃的低温下进行。
4. 季铵盐用量：过多的季铵盐可能会导致副反应，而过少则会降低反应速率和产率。
四、优点与局限夏普莱斯不对称环氧化反应具有以下优点：1. 可以合成手性环氧体，是制备手性分子的有效方法之一。
2. 该反应操作简单、产率高、对环境友好。
然而，该反应也存在一些局限：1. 该反应只适用于含有α,β-不饱和键的烯丙醇类化合物。
2. 反应体系中需要使用季铵盐等高价催化剂，成本较高。
五、总结夏普莱斯不对称环氧化反应是一种通过手性催化剂促进的不对称环氧化反应，可以用于合成具有生物活性的天然产物和药物分子。
该反应具有操作简单、产率高、对环境友好等优点，但也存在一些局限。
随着化学合成技术的不断发展，夏普莱斯不对称环氧化反应在有机合成领域中仍具有广泛的应用前景。
烯烃的不对称环氧化反应评述
烯烃的不对称环氧化反应评述
耿小兰;程丽
【期刊名称】《江苏建筑职业技术学院学报》
【年(卷),期】2005(005)004
【摘要】对Sharpless不对称环氧化反应、手性Salen-Mn(Ⅲ)络合物、手性金属卟啉、手性酮催化的非官能化等成功的不对称环氧化方法进行了评述;介绍了手性亚胺盐、聚氨基酸为催化剂的新型有机催化反应.对烯烃不对称环氧化研究的发展方向提出了见解.
【总页数】4页(P17-20)
【作者】耿小兰;程丽
【作者单位】徐州医药高等职业学校,制药工程系,江苏,徐州,221116;徐州建筑职业技术学院,土木工程系,江苏,徐州,221008
【正文语种】中文
【中图分类】O621.3
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1.脯氨酸衍生的胺基吡啶四氮锰配合物催化双氧水参与的烯烃不对称环氧化反应[J], 王文芳;孙强盛;夏春谷;孙伟
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4.手性锰配合物仿生催化烯烃的不对称环氧化反应研究——有机化学综合实验设计及教学 [J], 吴梅;努尔古丽·拉提莆;宋琪
5.大位阻手性吡咯烷(salen)Mn(Ⅲ)配合物在
烯烃不对称环氧化反应中的应用 [J], 姚美任;王康军;张雅静;王东平
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烯烃的不对称氧化反应
• （2）可靠性：
虽然大的R取代基是不利的，但对于 大多数烯丙醇，反应都能成功；
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Sharpless环氧化反应的特点：
• （3）高光学纯度：
一般>90% d.e.，通常 > 95% d.e. ； • （4）对底物中的手性中心相对不敏感： 在已带有手性中心的烯丙醇底物中，手 性钛—酒石酸酯催化剂具有足够强的非对映 面优先性，能够克服手性烯烃底物所固有的 非对映面优先性的影响。
B,C均为抗高血压药
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手性酮催化烯烃不对称环氧化——Shi 不对称环氧反应
自Cusci报道二氧杂环丙烷可以快速的对烯烃发生不对称环氧化后， 该领域研究倍受重视。大约2000年时，Shi等报道了基于D-果糖的 手性酮A用于非官能团化烯烃的不对称氧化。使得在该领域的研究 有了真正意义上的突破。于是该类反应也被称为Shi不对称环氧化。
•
应用过氧叔丁醇（t-BuOOH，TBHP） 为氧供体，四乙氧基钛 [Ti(OPri)4] 和酒石 酸二烷基酯（ DET ，常用的是酒石酸二 乙酯）为催化剂，使各种烯丙伯醇衍生 物发生不对称过氧化。
•
化学产 率 为 70-90% ，光 学产 率 大于 90%。
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Sharpless环氧化反应机理
11
3
烯烃与过氧酸反应中的立体化学
环氧化反应是顺式加成，所以所得产物构型与原料一致
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烯烃与过氧酸反应中的立体化学
由于甲基有位阻，所以位阻小的反应快，大的反应慢。
5
Sharpless环氧化反应
•
烯丙醇及其衍生物在钛酸酯参与下的 不对称环氧化反应称为Sharpless环氧化 反应，简称为AE反应(asymmetric epoxidation) 。 1980年，由Sharpless K.B. 等研究发 现。
烯烃不对称环氧化在药物合成中的应用
烯烃不对称环氧化在药物合成中的应用摘要：对于环氧烷而言，是一种在当下合成领域当中十分重要的中间体，目前已经广泛应用在了药物和工业化学品的合成领域。
在本文的分析中，就主要基于烯烃不对称环氧化在药物合成中具体应用，进行详细的分析，以此为相关领域的工作人员，提供一定的参考。
关键字：烯烃不对称环氧化；药物合成；环氧烷；紫杉醇引言：烯烃在经过环氧化反应之后，就可以得到环氧烷。
以此，对于烯烃而言，就可以有效的当做底物，实现环氧烷的催化。
另外，对于烯烃的环氧化反应，在当下的药物合成过程中，已经得到较为广泛的应用，在下文的分析中，主要就基于这个观点，实现详细的分析。
1环氧烷对于环氧烷而言，是一种有效的利用烯烃的不对称环氧化反应，所形成的一种物质成分，并具有着较大的三元环张力。
之后，再选择性的进行开环，或者进行官能团的转化之后，就能够形成更多价值性较高的化合物。
尤其是使用一些具有着较高光学活性的环氧化物，就可以让烯烃当中的不对称环氧化反应，受到更加广泛的关注。
例如，在当地下的实际应用中，就成功的应用在了治疗心率不齐的药物之上。
而在合成的过程中，通过Sharpless催化体系，就可以得到手性较为稳定的环氧烷中间体。
这样的反应原理，可以很好的对产物的手性选择，起到了决定性的作用。
另外，在当下对于治疗肺动脉高压药物的合成中，其中间体也起到了十分重要的作用，并成为一种环氧烷化合物。
因此，这种手性环氧化合物，在当下的药物合成过程中，起到了十分重要的地位。
在长期的研究过程中，经过几十年的发展，使得医疗领域提出了多种进行手性环氧化合物的制备方式，并形成各自不同的合成体系。
其中使用烯烃所发生的不对称环氧化反应，就是一种进行环氧烷合成的重要方式。
其中Sharpless催化体系，就是其中十分重要的合成体系。
并且，还出现了手性Salen崔怀体系，以及小分子手性酮催化体系。
以此，本文就针对这三种经典的催化体系，以及在药物的合成当中的实际应用进行详细的分析。
烯烃不对称还原反应
烯烃不对称还原反应烯烃是一种具有双键结构的碳氢化合物。
在有机合成中，烯烃常被用作重要的中间体，可以通过不对称还原反应将其还原为不对称的醇或醛。
这种反应能够有效地构建手性碳原子，产生具有手性的有机分子，对于制备手性药物和天然产物具有重要意义。
不对称还原反应是利用手性催化剂催化的还原反应，其中某些手性催化剂能够高选择性地将一个立体异构体转化为另一种立体异构体。
在烯烃不对称还原反应中，常用的手性催化剂有金属配合物、有机催化剂和酶等。
金属配合物催化的烯烃不对称还原反应是一种常见的方法。
以铑配合物和钌配合物为代表的过渡金属催化剂，能够将烯烃还原为不对称的醇或醛。
这种催化剂具有良好的催化活性和高选择性，可以选择性地将一个立体异构体还原为另一种立体异构体。
金属配合物催化的烯烃不对称还原反应在有机合成中有着广泛的应用，为合成手性药物和天然产物提供了重要的手段。
有机催化剂也是实现烯烃不对称还原的重要手段。
以有机亚胺催化剂为代表，这类催化剂能够通过形成协同作用的氢键和π-π相互作用，使烯烃发生不对称还原反应。
这种催化剂具有手性结构，能够识别并选择性地催化醛或酮的还原反应，从而合成具有手性的醇或醛。
有机催化剂催化的烯烃不对称还原反应在有机合成中具有广泛的应用潜力。
酶是自然界中存在的生物催化剂。
在酶催化的烯烃不对称还原反应中，通过利用酶的手性结构，能够对烯烃进行高选择性的还原。
酶催化的烯烃不对称还原反应具有良好的立体选择性和活性，能够在温和的条件下进行。
酶催化的烯烃不对称还原反应在生物合成和药物合成中具有重要的应用价值。
总的来说，烯烃不对称还原反应是合成手性化合物的重要手段之一。
通过不对称还原反应，可以有效地构建手性碳原子，合成具有手性的有机分子。
金属配合物催化、有机催化剂和酶催化是常见的烯烃不对称还原反应方法。
这些方法在有机合成中具有重要的应用价值，为制备手性药物和天然产物提供了关键的合成途径。
随着催化剂的不断发展和优化，研究人员将进一步拓展烯烃不对称还原反应的应用范围，并为有机合成领域带来更多的机会和挑战。
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世纪90年代初，Jacobsen开发了一类含C2对称轴的手性配体，这些配体与Mn(Ⅲ)形成的络合物可以高度对映选择性地催化非烯丙醇类烯烃双键的环氧化。
该反应迅速得到了广泛应用。
图4. Jacobsen不对称环氧化反应反应最常用的氧化剂为亚碘酰苯（用于有机溶剂）或次氯酸钠水溶液（用于水介质）。
烯烃的不对称氧化反应
作者：刘江
1
目录
•烯烃与过氧酸反应生成的环氧化物 •Sharpless不对称环氧环反应 •Jacobsen不对称环氧环反应 •Shi不对称环氧环反应
2
烯烃与过氧酸反应生成的环氧化物机理
从机理上可以看出，过酸上的正电性越高反应越易进行， 如F3COOOH就比CH3COOOH易进行。双键上电子云密度越高 越易进行。
手性酮A的制作方法
37
Shi 不对称环氧反应基本过程
Oxone (商品名): 过氧硫酸氢钾制剂（2KHSO5 K2SO4） A: 二氧杂环丙烷 (dioxirane)为催化剂
38
Shi 不对称环氧反应机理
催化循环
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Shi 不对称环氧反应机理
以丙酮为例，从丙 酮开始到终产物
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Shi 不对称环氧反应机理
• （2）可靠性：
虽然大的R取代基是不利的，但对于 大多数烯丙醇，反应都能成功；
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Sharpless环氧化反应的特点： • （1）简易性： 所有的反应组份都是廉价的，并且 是商品化的；
• （2）可靠性：
虽然大的R取代基是不利的，但对于 大多数烯丙醇，反应都能成功；
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Sharpless环氧化反应举例
20
Sharpless环氧化反应的特点：
• （5）产物的绝对构型可以预见：
对潜手性烯丙醇衍生物而言，迄今对 于图所示的规律尚未见有例外。 • （6）2,3-环氧醇作为中间体的多用性： 新的选择性转化扩大了该反应的实用 性和意义。
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Sharpless环氧化反应的特点： • （1）简易性： 所有的反应组份都是廉价的，并且 是商品化的；
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Sharpless环氧化反应举例
烯烃环氧化研究背景
烯烃环氧化研究背景烯烃环氧化是一种重要的有机合成反应，也是有机化学领域中的研究热点之一。
烯烃是一类含有碳-碳双键的有机分子，而环氧化则是将烯烃中的双键与氧原子反应生成环氧化合物的过程。
烯烃环氧化反应在有机合成中具有广泛的应用，可以制备多种功能性化合物，包括药物、农药、香料等。
烯烃环氧化反应的机理通常涉及过渡态的形成和破裂，其中氧原子与烯烃双键发生加成反应，形成环氧化合物。
这一反应通常需要催化剂的参与，常见的催化剂包括金属离子、过渡金属配合物等。
催化剂的选择对反应的速率和选择性都有重要影响，因此研究催化剂的设计和合成对于优化烯烃环氧化反应至关重要。
烯烃环氧化反应的研究可以追溯到上个世纪，最早的研究集中在对称烯烃的环氧化反应上。
随着有机合成领域的发展，研究者们开始关注不对称烯烃的环氧化反应，以制备手性化合物。
不对称烯烃的环氧化反应通常需要手性催化剂的参与，这为烯烃环氧化反应的研究带来了新的挑战和机遇。
近年来，研究者们在烯烃环氧化领域取得了许多重要进展。
通过结构设计和催化剂优化，已经实现了对多种烯烃的高效环氧化反应，产率和选择性得到显著提高。
同时，一些新型催化剂的开发也为烯烃环氧化反应带来了新的可能性，例如金属有机框架等材料的应用。
除了传统的金属催化剂，还有一些非金属催化剂在烯烃环氧化反应中显示出潜力。
例如，氧化石墨烯等碳基材料具有良好的催化活性，可以作为环氧化反应的催化剂。
这些新型催化剂的使用不仅可以提高反应的效率，还有助于减少对于稀有金属等资源的依赖，具有重要的环境和经济效益。
总的来说，烯烃环氧化是一项重要的有机合成反应，具有广泛的应用前景。
随着催化剂设计和合成方法的不断改进，烯烃环氧化反应的效率和选择性将得到进一步提高，为有机合成化学提供更多可能性。
未来的研究方向包括发展更高效的催化剂、探索新型反应条件、拓展反应底物范围等，这将进一步推动烯烃环氧化反应的发展，为有机合成领域的研究和应用带来新的机遇和挑战。
不对称烯烃的环氧化反应
10
不同金属卟啉催化剂在相同条件下催化苯乙烯环氧 化反应检测结果如表：
11
可见,卟啉化合物中苯环上的取代基对金属卟啉催 化剂的催化性能影响很大 , 随着取代基的变化 , 催 化活性依次增强。通过考察这些基团的电子效应, 当它们连于苯环时,其供电子能力从1到5依次增强。
因此, 可以得出这样的结论 : 随着卟啉苯环上取代 基供电子能力的增强,金属卟啉化合物的催化活性 逐渐减弱,这一规律通过对金属卟啉催化烯烃的环 氧化反应的催化机理可得到较满意的解释。
12
在此催化过程中,金属卟啉化合物首先与吡啶形成配 合物,然后与ClO-结合,进而生成催化反应的关键中 间体a,图示如下:
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手性过渡金属-Salen锰配合物
手性过渡金属 -Sciffoase( 希夫碱 ) 配合物作环氧 化催化剂的研究只对 Mn(Ⅲ)配合物作了大量报道。
相对于手性过渡金属卟啉配合物来说手性过渡金 属 -Salen 配合物的合成简单 , 易控制配体的电子 , 立体因素 , 不对称中心更易于接近金属中心 , 在环 氧化的立体控制上有更好的效果。
不对称烯烃的环氧化反应
目录
第一 过渡金属配合物催化烯烃不对称环氧化 反应 第二 手性酮催化的烯烃不对称环氧化反应
2
第一 过渡金属配合物催化烯烃不 对称环氧化反应
对于顺式烯烃、三取代烯烃和四取代烯烃，以过 渡金属为络合中心的配合物催化剂都可以进行有 效的对映体选择性催化环氧，这类催化反应称之 为过渡金属催化不对称环氧化。其中包括：Salen 锰、金属卟啉，以及手性钼等的催化体系。
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手性酮与KHSO5可原位产生手性二氧杂环丙烷
后者无论是对富电子烯烃还是贫电子烯烃都是 一种很有效的有机氧化剂,它能快速实现反应并 且后处理简单。
烯烃的不对称环氧化
1 前言
• 环氧化合物是一类用途极广的有机化工原料和 中间体.由不对称环氧化反应合成具有光学活性的 环氧化反合物,在合成食品添加剂,药物,杀虫剂和 昆虫信息素等方面得到了广泛应用.制备环氧化反 合物特别是具有光学活性的环氧化反合物一直是 有机化学重要的研究课题. 工业中最主要的环氧化物是环氧乙烷和环氧丙 烷，它们每年分别的产量分别约为1500万和300 万吨。
1 Sharpless不对称环氧化反应
Sharpless不对称环氧化反应是一种不对称选 择的化学反应，可以用来从一级或者二级烯丙醇 制备2,3-环氧醇。Sharpless 不对称环氧化是指在 具有手性的酒石酸酯存在下，用烷氧化钛作催化 剂、烷基过氧化氢作氧化剂，对具有前手性或者 手性的烯丙醇类化合物的环氧化反应。
• 1980 年，K. B. Sharpless 和 T. Katsuki报道的第一篇实用的不对称环 氧化反应。他们发现把钛酸四异丙酯、具有光学活性的酒石酸二乙酯 和叔丁基过氧化氢混合起来，能够环氧化各种各样的烯丙醇类化合物， 并且收率和对映选择性过量也很高(ee>90%).反应式如
Sharpless 不对称环氧化反应合成番荔枝内酯
手性Salen-Mn(Ⅲ)络合物合成环氧化物的特点
• Salen-Mn(Ⅲ)配合物催化顺式烯烃的环氧化,特别 是当这些烯烃与乙炔或苯基共轭时,具有较高的 e.e.%值(>80%),而对反式烯烃的对映选择性较差.
无机氧化剂进行的烯烃环氧化反应
• 烯烃可与次卤酸发生加成,生成卤代醇,后者再发生消除反 应生成环氧化物。氧化苯乙烯是一种重要制药中间体,它 可通过苯乙烯先与次卤酸加成后消除的方法以87%的产率 得到。
2 使用手性Salen-Mn(Ⅲ)络合物对非官能化烯 烃的Jacobsen AE反应 Jacobsen和Katsuki 采用Naclo和锰的 Salen配合物为催化剂 对无官能团烯烃实现 了不对称环氧化,e.e.% 高达90%以上。这是 因为Sharpless钛催化 剂依赖于羟基基配位 的次级作用力,所以只 适用于烯丙醇底物。
果糖衍生手性酮催化烯烃不对称环氧化反应的研究进展
２０ ０ ７年第 １ ５卷
第 １期 ，１ ６ —
合 成 化 学
Ｃ ｉｅｅＪｕｎ ｌｏ ｙ ｔｅ ｃＣｈ ｍｉｔ ｈｎ ｓ ｏ ｒ ａ ｆＳ ｎｈ ｔ ｅ ｓｒ ｉ ｙ
Ｖｏ ． ５，２ ０ １１ ０７
Ｎｏ １，１— ６ ． ｇａ Ｉｓｔｔ ｒ ｉ ｏｉ ｌ ｃｅｃｓ ｈｎ ｅＡ ａｅ ｙｏ ｉｎｅ ， ｈ ｇ ａ ２ １０ ， ｈｎ ） ｈ ｈ ｔｕｅ ｆ ｏ ｇ ａ Ｓｉ ｅ，Ｃ ｅ ｃｄｍ ｆ ｅｃｓ Ｓ ａｈ ｉ ０ ２ ３ Ｃ ａ ｎ ｉ ｎ ｉ ｓｏ Ｂ ｌ ｃ ｎ ｉｓ ｃ Ｓ ｎ ｉ
ＸＩ ＡＯ ｕ Ｋ ｎ， Ｌ ｎ， Ｓ Ｎ Ｊｎ － ａ ｇ ＩＸｉ ＨＥ ｉｇ ｋ ｎ
（ｔｔ Ｋ ｙＬｂ ｒｔ ｙｏ ｒｇＲ ｓａｃ ，Ｓａｇ ａ Ｉｓｔｔ ｆ ｔｒ ｄｃ ， Ｓａｅ ｅ ａ ｏａ ｒ ｆ ｕ ｅｅｒｈ ｈｎｈｉ ｎｔｕｅｏ ｅｉ Ｍｅｉａ ｏ Ｄ ｉ Ｍａ ａ
突出成 就 国际上 也 常 把 Ｃ Ｋ催 化 剂 称 为 Ｓｉ 化 ｈ催 剂 ， 应称 为 Ｓｉ 应 ¨ 。 反 ｈ反 。。本 文 拟就 近 年 来 发展 起来的 Ｃ Ｋ催化烯 烃 不对 称 环 氧化 反应 及 应用 进
行 综述 。
烯烃不对称催化合成手性环氧化物的研究在 １８ 年取得突破 ， ９０ Ｊ多种类 型的烯烃手性催化合 成 环氧化 物 的 方 法 随 后 迅 速 发 展 起 来 【７； 而 ６ 然 ． 对非烯丙醇类反式烯烃底物 的不对称环氧化在较
有 重 要 生 理 功 能 的 药 物 和 天 然 产 物 的 特 征 结 构 Ｊ 。因此 ， 索 手 性 环 氧 化 物 的 合 成 方 法 一 探 直 是 有机化 学研 究 的重 点 。近 几 十年来 手性 催化 烯烃 不 对 称 合 成 环 氧 化 物 取 得 了 重 大 进 展 ， Ｓ ａ ｌｓ等 也 因 为在 这方 面所 做 的 巨大贡 献荣 ｈｒ ｅｓ ｐ 获 了 ２０ ０ １年诺 贝 尔化 学奖 。
金属卟啉催化烯烃不对称环氧化反应的研究
金属卟啉 CH2 Cl2 H2 O
结果比较 不同金属卟啉催化剂在相同条件下催化苯乙 烯环氧化反应检测结果如表 1。
表 1 卟啉催化剂的苯环上取代基对转化率 的影响
卟啉催化剂 ( 苯环上取代基 ) 1( ∀ NO 2) 2( ∀ Cl ) 3( ∀ H) 4( ∀ OCH3 ) 5( ∀ N ( CH 3) 2 ) 51( 20) 52 8( 30) 28 8( 30) 21 4( 30) 16 4( 30) 转化率 / % ( 时间 / min) 88( 60) 79( 60) 59( 60) 33( 60) 24( 60) 94( 80) 87( 80) 84( 120) 52( 120) 41( 120) 96( 90) 92 8( 100) 92( 150) 71( 240) 58( 240)
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1 3 1 2 色谱条件 色谱柱: 2m 不锈钢柱, 内径 4mm; 担体: 白色 担体; 固定液 : SE 30; 液担比: 20% ; 柱温 98 ; 气 化室温度 250 量。 1 3 2 外加手性相转移催化剂催化烯烃不对称 环氧化反应 1 3 2 1 外加手性 相转移催化剂烯烃环氧化反 应步骤 按1 3 1 1的反应步骤, 在用不同金属卟啉锰 进行催化烯烃环氧化反应时, 分别加入手性相转 移催化剂氯化苄基奎宁 0 25mmol, 其他试剂用量 和条件不变。用 103 型气相色谱仪检测到环氧化 产物不再随时间改变时停止反应, 静置 , 用分液漏 斗分离, 收集下层有机层 , 常压蒸出溶剂后改用减 压蒸馏 , 蒸出环氧 化产物, 岛津 14A 气相色谱检 测环氧化产品。 1 3 2 2 色谱条件 色谱柱 : 柱长 25m, 0 22mm 内径 CYDEX 手 性柱 ; 柱温 : 100 ; 载 气: 高 纯 N2 ; 气 化 室温 度 250 ; 检测器温度 280 ; 柱压: 80kPa; 进样方式: 分流进样 ; 分流比: 1 80; 进样量为 0 14 L。 1 3 2 3 对映体过量百分数的计算[ 7]
烯烃以糖衍生的手性酮为催化剂的 有机催化不对称环氧化
由 L2山梨糖衍生的手性酮糖 7 的催化活性和立 体选择性也较高 (表 1 :17) ,其合成方法如图 9[24] 。
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化 学 进 展
第 18 卷
渡态 (spiro) 和平面过渡态 (planar) (图 10) ,经由两种 过渡态生成的环氧化产物互为对映体 ,故影响这两 种过渡态稳定性的因素会直接影响不对称环氧化反 应的立体选择性[28] 。
2 各种手性酮糖的合成
211 由果糖衍生的手性酮糖 1996 年 ,美国科罗拉多州立大学的 Shi 等[11] 首
次报道了用廉价的 D2果糖得到的手性酮糖 1 进行 二氧杂环丙烷参与的烯烃有机催化不对称环氧化 , 发现手性酮糖 1 对反式烯烃和三取代烯烃的有机催 化不对称环氧化反应是非常有效的催化剂 ,且有较 高 的 对 映 选 择 性 ( 表 1 : 1 —3 ) 。其 合 成 方 法 如图 2[16] 。
图 4 由 D2葡萄糖衍生的手性酮糖 2 的合成[18] Fig. 4 Synthesis of the D2glucose2derived chiral uloses 2[18]
3 ,合成方法如图 5 ,它催化的烯烃不对称环氧化反 应只有较低到中等程度的对映选择性 。 213 由树胶醛糖衍生的手性酮糖 4 的合成 21311 由 L2树胶醛糖衍生的手性酮糖 4 的合成
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烯烃的不对称环氧化反应
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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
纪90年代初，Jacobsen开发了一类含C2对称轴的手性配体，这些配体与Mn(Ⅲ)形成的络合物可以高度对映选择性地催化非烯丙醇类烯烃双键的环氧化。
该反应迅速得到了广泛应用。
图4. Jacobsen不对称环氧化反应
反应最常用的氧化剂为亚碘酰苯（用于有机溶剂）或次氯酸钠水溶液（用于水介质）。
salen络合物是一个与氧化酶细胞色素P450有关的仿生试剂。
由氧合锰中间体向烯烃发生氧的转移。
对映选择性的原因可用底物向活性的氧合锰(Ⅴ)中间体的侧向接近来解释。
一
般salen络合物的C-3 和C-3' 位上有必要由占据较大空间的叔丁基来取代以保证反应的高对映选择性。
它与Sharpless 环氧化反应的不同之处在于这个反应不依赖于烯丙醇底物的识别，因
此从原则上讲是一个更为通用的过程。
这个反应对于顺式二取代烯烃最为有效，后来应用范围也拓展至反式二取代、三取代、某些单取代以及四取代烯烃的环氧化中。
【2】
结论
在烯烃的不对称环氧化反应这一方面，Jacobsen等人的工作较Sharpless等人有较大的进步。
然而，仅是如此还是不够的。
他们研究的不对称环氧化反应对底物烯烃的结构要求都比较多，显然，需要人们做出更深入的研究来进行突破。
参考文献
【1】王剑波. 手性有机化合物与不对称合成[ J] . 大学化学, 2000, 4: 6～12.
【2】Jacobsen, E. N; Zhang, W; Muci, A. R; Ecker, J. R; Deng, L. Highly enantioselective epoxidation catalysts derived from 1,2-diaminocyclohexane. J. Am. Chem. Soc.1991, 113: 7063–7064. doi:10.1021/ja00018a068.。