不对称催化合成试题
不对称催化氢化反应
C=N双键(主要是亚胺)的不对称氢化 反应,不如C=C双键和C=O双键的不对 称氢化反应研究的那样多、那样深入。 原因是对大多数催化体系,前手性亚胺 的不对称氢化反应只给出中等的光学产 率,而且反应的转化率往往也较低。
这是因为亚胺的不对称氢化反应比烯 烃和酮的不对称氢化反应更复杂,除了 催化剂本身的选择性外,还存在着亚胺 Z、E异构化的问题。
近年来,Noyori发现了由Ru-BINAP— 手性二胺-KOH组成的三元催化体系,它对 各种不具官能团的简单酮的不对称氢化反 应有很好的效果。
最近报道了由RuBICP-手性二胺KOH组成的催化体系,它对芳香酮及其 他芳基烷基酮有很好的反应活性和较好 的对映选择性。特别是在2-乙酰基噻吩 及其衍生物的不对称氢化反应中,得到 了93%e.e.的对映选择性。
1、 α-乙酰胺基丙烯酸及其衍生物的不 对称氢化反应:
α- 乙酰胺基丙烯酸 及其衍生物是最早 进行不对称催化氢 化反应并获得成功 R 的烯烃底物。 化学结构见右图:
COOR1
NHAc
(1)基本化学反应:
C O O R 1 H 2 C O O H
R
性 铑 催 化 剂R N H A c 手 — ( 酰 氨 基 ) 丙 烯 酸 衍 生 物 的 不 对 称 氢 化
(2)α-氨基酮的不对称氢化反应:
α-氨基酮的不对称氢化反应生成具有 光学活性的氨基醇。例如:在(R,S)BPPFOH-Rh配合物手性催化剂催化下, 3,4-二羟基苯基-N-甲基甲胺基酮发生不 对称氢化反应,生成肾上腺素,e.e. 达到 95%。
( 3 ) α- 和 β- 羰基羧酸衍生物的不对称氢化 反应:
不对称合成思考题
《不对称合成》课程复习思考题及部分答案1.什么是不对称合成?Morrison和Mosher提出了一个广义的定义:一个反应,其中底物分子整体中的非手性单元由反应试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,并产生不等量的立体异构产物。
也可表述为:不对称合成是指用一个手性诱导试剂使无手性或潜手性的反应物转变成光学活性的产物。
2. 2001年诺贝尔化学奖授予了哪三位科学家,他们是因为什么成就而获奖?2001年10月,美国的威廉·S·诺尔斯(William S. Knowles)、日本的野依良治(Ryoji Noyori)和美国的巴里·夏普雷斯(K. Barry Sharpless)以他们找到了有机合成反应中的高效手性催化剂和立体选择性反应的方法,而获得了当年的诺贝尔化学奖。
诺尔斯和野依良治因发现了高效不对称氢化反应催化剂分享该奖项的一半;夏普雷斯由于发现了高效的烯烃不对称环氧化催化剂以及烯烃的双羟基化催化剂而获得了奖项的另一半。
3.什么是手性分子,举例说明什么是对映体和非对映体?手性术语是由于我们的左手和右手不能重合的事实而来。
有机分子实物和其镜像不能重合的分子称为手性分子,和其镜像能够重合的分子称为非手性分子。
手性分子与其镜像互为对映体;虽然都是手性分子,化学组成也相同,但不为实物和镜像的关系,则互为非对映体。
OHCl ClOHenantiomersdiastereomers4.什么是对映体过量对映体过量用e.e.表示,指在两个对映体的混合物中,一个对映体E1过量的百分数。
e.e.= [(E1-E2) / (E1+E2)]×100%它实际上说明了一个不对称合成反应的对映体选择性。
5.什么是光学活性及光学纯度物质具有旋转偏振光的能力称做光学活性。
光学纯度是指通过测定旋光度,计算得到的两个对映体混合物中一个对映体所占的百分数。
手性有机小分子催化的不对称合成反应精品文档
Thiourea and Urea作为氢键活化的反应
R1
R1
X
R2
NN HH
R2
Etter urea catalyst: R1=NO2, R2=H, X=O Schreiner catalyst: R1=R2=CF3, X=S
OO ON
OO
ON cat.
O ON O
OO
ON cat.
Jacobsen’s Thiourea catalysts
Through Iminium strategy
MacMillan, 2019, 123, 4370
List, 2019, 127
93% ee
Works in my group: Asymmetric Direct Vinylogous Michael Addition
NC CN
+R R1 X
280 630
Ar Ar
O
OH
O
OH
Ar Ar
Rawal catalyst: R=naphthyl
T B S O
H R cat.(0.2eq) T B S O O toluene,-40--78oC
R O
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
N
N
A cC l O
R
O
up to 98% ee
Rawal et al, Nature, 2019
Primary amine as iminium catalyst
Ph
NC CN
+R
N H
Ph OH
C
X
O
NR
NC CN
C
H
O
R
H
(-)-Merrilactone A的不对称合成研究
(-)-Merrilactone A的不对称合成研究Merrilactone A是一种源自于满天星科植物的特殊化合物,其具有多种生物活性,被广泛应用于药物研发和农药领域。
然而,由于其天然来源的限制,以及自身复杂的结构,人们对于Merrilactone A的合成研究一直备受关注。
在此背景下,科学家们通过不对称合成方法,克服了合成难题,成功合成了Merrilactone A,为其大规模制备和应用提供了新的途径。
不对称合成是合成有机化合物中的一种重要方法。
它通过在合成过程中引入手性试剂或催化剂,实现对手性中心或键的选择性控制,以合成高度立体选择性的化合物。
在Merrilactone A的合成研究中,科学家们采用了不对称合成的手法,通过一系列反应来合成目标化合物。
合成过程的第一步是选择适当的手性起始物质,并将其经过一系列化学反应转化为目标结构的前体。
这些手性起始物质通常是天然产物或其衍生物,其手性信息将直接影响到整个合成过程的成功与否。
在Merrilactone A的合成研究中,科学家首先选择了一些手性起始物质,并通过引入不对称合成反应,得到了目标结构的前体。
接下来,科学家们开展了一系列的合成反应,以构建目标分子的骨架。
这些反应包括了羰基化合物与亲电试剂的缩合反应、羧基化合物的羧酸衍生物的合成与转化等。
在这一过程中,科学家们不断优化反应条件,以提高反应的效率和选择性。
同时,他们还利用合成有机化学的基本原理和策略,化用一些新颖的反应方法。
通过这些努力,科学家们逐步实现了目标化合物的合成。
然而,Merrilactone A的合成并没有就此结束,它的复杂性和多层次的立体结构要求科学家们继续寻找更加高效和选择性的合成途径。
在此基础上,科学家们将目光投向了催化剂。
催化剂可以以非常低的浓度参与反应,并高效地催化化学反应的进行。
在Merrilactone A的合成研究中,科学家们开展了关于催化剂的设计和研究,以提高目标化合物的合成效率。
曼尼希反应及其不对称合成
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。
托品酮的合成是曼尼⼣反应最经典的例⼦。
托品酮最早的全合成是由德国化学家Willstatter在1902年完成的。
这是⼀项很优秀,很杰出的⼯作,也是当时合成化学的典范。
因此,他在1915年获得了诺贝尔化学奖。
化学合成中的不对称催化
化学合成中的不对称催化化学合成中的不对称催化是一种重要的化学技术,被广泛应用于各个领域,如医药、农药、材料、化妆品等。
不对称催化的主要作用是能够使有机分子的化学反应朝向对映异构体中的一个进行,从而得到具有单一手性的化合物,而非原来的不对称混合物。
不对称催化的发展史早在20世纪50年代,就有科学家开始研究不对称催化反应。
随后,不对称催化技术逐渐得到了不断的发展和改进。
1981年,日本的谷口诚一和瑞典的科尔邦发明了贵重金属-Rh和Ru催化剂,为不对称催化反应的研究和应用开辟了新的途径。
此后,不断有新的催化剂被开发出来,如不对称卡莫夫反应(1992年)、亚麻酸钯催化剂不对称加成反应(1998年)等。
不对称催化的应用不对称催化反应可以有效地提高化学反应的选择性和效率,从而在有机合成中发挥着重要的作用。
有机合成中的许多关键步骤都需要使用不对称催化技术,例如不对称环加成、不对称取代反应和不对称氧化反应等。
医药领域在医药领域,不对称催化技术可以用于制备单一手性的关键药物中间体,例如:索拉非尼,这是一种用于肾细胞癌治疗的药物。
该药物分子结构中的单一手性部分就是通过不对称催化来制备的。
农药领域不对称催化技术也被广泛应用于农药领域,可以制备出单一手性的有效农药成分。
例如,过去广泛使用的农药吡啶酰胺,它的生产原料是手性单体。
不对称催化的出现让这一过程大大简化,增加了生产效率和纯度。
材料领域在材料领域,由于单一手性的化合物能够形成特定形状和结构的材料,因此不对称催化技术可以制备具有特殊功能和性质的材料。
例如,通过催化反应制备出的单一手性茂金属化合物、手性聚合物等,可以应用于光学传感器、发光二极管等领域。
化妆品领域不对称催化技术还被应用于化妆品领域。
化妆品中的许多成分都具有单一手性,而多数单一手性成分都是通过不对称催化反应制备而来。
例如,瑞丽雅一款著名的美白祛斑产品就含有一种单一手性成分,它是通过不对称催化反应制备而来的。
生物催化不对称合成!-羟基酸衍生物
[AT] 图 ’ @’羟基丁酸酯的动态动力学拆分
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第 AT 卷
对! !!"、##"、#$"、#%"% 和 #%"&) ’芳基’ ’羟基丙 ! 腈的动力学拆分作用, 发现 !(’# 和 !(’) 具有很高 的 ! 选择性, 可以同时得到光学纯的两个构型产物 (图 *) 。他们还利用所得到的手性! ’羟基’ ’芳基腈 ! 合成了一系列光学活性的 ! ’芳氧基’ ’芳基’ " ’甲基 !
不对称催化氢转移法合成手性平喘药物沙美特罗的开题报告
不对称催化氢转移法合成手性平喘药物沙美特罗的开题报告一、研究背景和意义沙美特罗是一种广泛应用的手性平喘药物,是一种高效的β2受体激动剂,可通过松弛支气管平滑肌来缓解哮喘和慢性阻塞性肺病等呼吸系统疾病。
目前市面上的沙美特罗主要是通过催化剂手性分离、酯化和再分离等工艺制备的。
然而,这种制备方法成本高、返回率低、操作复杂等问题,限制了其大规模生产和应用的发展。
因此,利用催化氢转移法合成手性平喘药物沙美特罗成为了一种高效、可持续和经济的制备方法。
二、研究目的和内容该研究的目的是通过不对称催化氢转移法合成手性平喘药物沙美特罗,该方法采用铰合物和手性配体催化氢气和含有取代基硫醇的双酯化合物的转移,由此获得手性硫醇,进而制备目标产物。
该研究主要包括以下内容:1. 收集国内外不对称催化氢转移法合成手性化合物的研究历史和现状,并分析其优缺点。
2. 设计和合成手性配体,并考察其在催化氢转移反应中的催化性能。
3. 进行催化氢转移反应条件优化,包括反应温度、反应压力、反应时间等因素,并分析其对反应产物的影响。
4. 进行分离纯化和表征分析,通过质谱、核磁共振等手段分析获得的产物的结构、组成和手性。
5. 对获得的产物进行生物活性测试,评估其作为手性平喘药物的活性和药效。
三、研究意义这项研究的意义在于:1. 开发一种新型的可控、可持续和经济的制备手性平喘药物的方法,为今后开发其他手性化合物的方法提供指导。
2. 探究不对称催化氢转移法的反应机理和影响因素,为理解催化氢转移反应的本质和开发更高效的催化剂提供依据。
3. 提高我国化学合成技术的水平,促进我国新药研发和制造产业的发展。
通过研究,可以为制备优质、高效、低成本的手性平喘药物提供科学依据,同时对推动我国药物制造产业的发展具有重要的意义。
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响是使用非外消旋手性催化剂进展反响的,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、本钱低等优点。
经过40 年的争辩,不对称催化已进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,由于手性催化剂是催化反响产生不对称诱导和把握作用的源泉。
美国孟山都公司的Knowles 和德国的Homer 在1968年分别觉察了使用手性麟一锗催化剂的不对称催化氢化反响,从今不对称催化反响快速进展。
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,对映选择性已到达或接近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响中取得成功,同时在均相催化剂负载化、水溶性配体固载化等争辩中也取得了突出成果。
以下是不对称催化争辩的一些实例。
一、脯胺酸及其衍生物催化的不对称Michael 加成反响Listd、组在2022 年首次用脯氨酸作催化剂争辩了不对称Michael 成反响。
以DMSO为溶剂进展催化反响,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 反响相比,e.e 值明显降低。
随后,2022 年Endersd、组对该反响进展了进一步的探究。
在筛选L.脯氨酸用量时,觉察反响中实际起催化作用的是溶解于溶剂DMSO 中的L.脯氨酸,为此于体系中参加肯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,该反响的e.e.能够提高到57%,但是反响时间大大延长。
Leyd 小组用脯氨酸衍生的四氮唑为催化剂17 进展的不对称Michael 反响,不仅抑制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。
3-取代吲哚衍生物的不对称催化合成
摘 要 :作为生物活性分子的有效组成部分,3 一 取代手性吲哚衍生物在有机合成中具有广泛的应用 , 其不对称合成方法的
研究格外令人注 目。近年来 ,由吲哚及其类似物一步合成 3一 取代 手性吲 哚衍生物 的报道剧增 。根 据合成过 程 中所用 手性催化 剂 的种类 ,综述 了近几年来 由吲哚及其类似物为原料一步构建 3一 取代手性 吲哚衍生物 的研究进展 。
的意义 。
映体 的代谢负担 ,对药物动力学及剂量有更 好 的控制 ,提高药 物 的专一性 。因而 具有 十分 广 阔的市 场前 景 和 巨大 的经济 价 值 。在制备光学活性产物 的诸多方法 中,最理 想的是催 化不对 称 合成 ,它 具 有 手 性 增 殖 、高 对 映选 择 性 、经 济 ,易 于 实 现 工
( 1 y s e r g i d s ) 是 己知 药 力 最 强 的 迷 幻 剂 ;长 春 新 碱 是 一 种 二 聚 的
叫噪生物碱 ,在白血病 的治疗 中非 常有用 。它们 ( S e c h e m e 1 ) 是合成许多生物活性化 合物 和天然产物 的重要 结构单元 ,因此 在不对称合成 3一取代 吲哚及其衍 生物方 面开展研究 具有 重要
手 性 是 自然 界 的 本 质 属 性 之 一 。对 于手 性 药 物 ,两 个 对 映 体 往 往 具 有 不 同 的生 物 学 活 性 、毒 性 ,反 应 停 就 是 最 典 型 的 例 子 。直接利用光学纯的手性药物不仅可 以排 除由于无效或 不 良 对 映体所 引起 的毒副作用 ,还能减少药剂量 和生 物体对无 效对
第4 1 卷 第 7期 2 0 1 3年 4月
广
州
脯氨酸不对称催化
脯氨酸不对称催化一、脯氨酸不对称催化是什么呢?哎呀,脯氨酸不对称催化这个东西啊,听起来就很厉害的样子。
其实啊,它就像是在化学这个大舞台上的一个超级小助手,但作用可大着呢。
你看啊,脯氨酸是一种氨基酸,就像我们身体里那些构建蛋白质的小积木一样。
但在不对称催化这个神奇的化学魔法里,它就有了不一样的使命。
在很多化学反应中啊,我们想要得到特定形状或者说构型的产物,就像我们想要拼出特定形状的乐高积木一样。
脯氨酸不对称催化呢,就像是那个特别聪明的小工匠,它可以引导化学反应朝着产生我们想要的那种构型的产物的方向进行。
比如说,在合成一些药物分子的时候啊。
药物分子的形状就很重要呢,如果形状不对,可能就没办法很好地和身体里的那些靶点结合,就像钥匙和锁不匹配一样,那药就没效果啦。
脯氨酸不对称催化就能帮我们精准地合成出那些形状正确的药物分子,这样我们的药才能更好地治病救人呢。
再说说在一些香料的合成里吧。
我们闻到的那些美妙的香味,其实是因为香料分子有特定的结构和形状。
脯氨酸不对称催化就能让那些反应乖乖听话,产生出有正确结构和香味的香料分子。
这样我们才能闻到那些迷人的香水味,或者是蛋糕店里那些香喷喷的味道呀。
而且啊,这个脯氨酸不对称催化在科研的世界里也是超级热门的研究对象呢。
好多科学家都围着它转,想要把它的原理弄得更清楚,这样就能更好地利用它啦。
他们会做各种各样的实验,改变不同的反应条件,就像在探索一个神秘的宝藏一样,一点点挖掘出脯氨酸不对称催化更多的秘密。
我有时候就在想啊,如果把化学世界比作一个超级大的游乐场,那脯氨酸不对称催化就是那个藏在角落里的神秘小机关,一旦找到它,就能开启好多好多好玩的化学游戏呢。
它就像是化学世界里的一个小精灵,虽然很小,但是能量巨大。
在那些复杂的化学反应里,悄悄地施展着它的魔法,让一切都变得更有秩序,更符合我们的期望。
我真的觉得这个脯氨酸不对称催化是化学里一个超级有趣又超级重要的东西呢。
酶催化反应的不对称合成
酶催化反应的不对称合成
酶催化反应已经成为了很多化学领域的主流技术之一,尤其在不对称合成的研究中,其应用更加广泛。
不对称合成在化学领域有着重要的意义,因为它可以合成出具有特异性的立体异构体,对于制药、化工、生物医学等领域都有着重要的意义。
酶催化反应的不对称合成技术可以广泛应用于手性官能团的合成,例如糖、氨基酸和其他天然产物等。
这种技术在水相和非水相条件下均有广泛应用,特别是在微生物的生物合成过程中,也有着重要的意义。
此外,酶催化反应的不对称合成也有着广泛的应用,包括合成新型药物、精细化工和生物技术等领域。
许多酶催化反应的研究正朝着更加高效、环保和经济的方向发展。
不对称合成技术的突破之一就是利用酶作为催化剂,而不是使用化学试剂。
这种方法更加温和,几乎没有副反应,最重要的是可以在选择性合成中提供高的立体选择性。
此外,酶催化反应也具有高效、节能和可重复的特点,比传统的化学方法更加优越。
然而,酶催化反应的不对称合成技术也存在一些局限,例如催化剂的稳定性、酶的纯化和活性等问题。
此外,酶催化反应生产的产物也可能具有某种化学敏感性,需要一些特殊的处理方法。
总的来说,酶催化反应的不对称合成是一个蓬勃发展的研究领域,它将成为未来合成化学、生物医学和精细化工等领域的一个重要组成部分。
未来的研究重点将集中在合成新型酶、改进已有酶的性质和新型底物的使用等方面。
通过这些努力,将更好地了解和应用酶催化反应的不对称合成技术。
不对称合成
13,4-二氢嘧啶酮类化合物的合成1893年,意大利化学家Pietro.Biginelli首次报道了用苯甲醛、乙酰乙酸乙酯和尿素在浓盐酸催化条件下于乙醇中加热回流18h缩合得到了3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮(DHPM ),合成路线如图所示,后来人们将这一经典的化学反应称为Biginelli反应。
该反应的最大优点是操作简便,“一锅法”即可得到产物,但缺点是收率很低(20%-50%)。
此后,该反应一直被忽视,直到20 世纪80年代,人们通过大量研究发现该类化合物具有与1.4-二氢吡啶衍生物相似的药理活性,可以用作钙拮抗剂、降压剂、抗癌剂,除此之外还可作为研制抗癌药物的先导物及海洋生物碱的中间体。
因此,在近十几年里对Biginelli反应的研究是一个热点。
除了对其反应机理的探讨外,研究者们还将重点放在了对该反应条件的探索、改进以及产物多样性的选择上,各种各样的催化剂和促进剂被不断地应用于该反应中。
Biginelli反应的机理在Biginelli反应中,酸性催化剂是关键。
如果没有酸性催化剂,第一步芳香醛与脲素的缩合反应几乎不能进行。
这是因为脲素中-NH2的亲核性(碱性)很弱(与羰基共轭),而芳香醛中羰基碳的亲电性(酸性)也不强,所以二者的反应性很弱。
但是酸性催化剂可激活芳醛中的羰基,使羰基碳的亲电性增强,从而使醛可以与脲素反应。
因此选择高活性的酸性催化剂是提高该反应收率的重要手段。
彭家建等发现芳醛中环上取代基的电子效应对反应收率有很大影响,供电基团(如一0CH3)使反应易于进行,收率增加;而吸电基团(如-N02)则使产物收率降低。
这可能是由于芳环上的供电基使中间体(c)和(c)中的正电荷分散而稳定,使(c)易于生成而有利于反应进行。
人们更多地将研究重点放在对该反应条件的探索、改进以及合成范围的扩展之上。
各种各样的催化剂不断地应用于此反应,扩大了芳香醛、尿素和β-酮酸酯这三种代表性反应原料的范围,得到大量多官能化的嘧啶酮衍生物.许多Lewis 酸催化剂或促进剂被应用于Biginelli 反应中,同时固相合成法、微波促进法以及使用离子液体等多种合成方法也被应用于该反应中,并合成了大量的多功能的3, 4-二氢嘧啶-2-酮类衍生物。
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。
托品酮的合成是曼尼夕反应最经典的例子。
托品酮最早的全合成是由德国化学家Willstatter在1902年完成的。
这是一项很优秀,很杰出的工作,也是当时合成化学的典范。
因此,他在1915年获得了诺贝尔化学奖。
Willstatter以环庚酮作为起始原料,尽管路线每一步的产率都不低,但由于步骤较多,使得总产率大大降低,只有可怜的0.75%。
不对称催化合成相关问题
不对称催化合成相关问题不对称催化合成是有机化学领域中的重要研究方向,它利用手性催化剂将非对称合成反应中产生的对映异构体选择性地生成所需的手性产物,具有高效、高选择性和环境友好等优点。
本文将对不对称催化合成的原理、方法和应用进行阐述。
一、不对称催化合成的原理不对称催化合成的原理是利用手性催化剂调控化学反应中的立体选择性。
催化剂是一种在反应过程中能够降低活化能并提高反应速率的物质。
而手性催化剂则具有对映异构体选择性,通过调控反应中的立体各异性,将产物选择性地生成所需的手性异构体。
具体来说,不对称催化合成可分为配位催化和有机催化两种方法。
配位催化中,手性配体与金属离子形成配合物,通过配合物的形成与断裂来控制反应的立体选择性。
而有机催化则是通过有机化合物作为催化剂,调控反应中的立体化学。
二、不对称催化合成的方法1.配位催化法配位催化法是不对称催化合成的最早方法,广泛应用于不对称氢化、不对称加成和不对称烷基化等反应中。
以铱、钯、钌、铑等金属为催化剂,常用的手性配体有Phosphine、BINAP、BINAPTH等。
通过设计合适的手性配体结构,可以实现对反应产物的高度对映选择性。
2.铜催化法铜催化法是一种重要的有机催化方法,广泛应用于不对称烯烃化合物的合成中。
以铜为催化剂,通过配体与铜离子的配位来实现对反应产物的不对称选择性。
常见的手性配体有BOX、PHOX、OMePhos等。
铜催化合成可以高效地构建C-C和C-X键的不对称连接,具有广泛的应用前景。
3.手性有机催化法手性有机催化是一种不需要金属催化剂的方法,通过有机小分子催化剂实现不对称催化反应。
常见的手性有机催化剂有小分子有机大分子等。
手性有机催化法主要应用于亲核加成、生成用于碳碳键形成的胺催化剂等反应中。
由于手性有机催化剂不需要金属离子,因此反应条件相对温和,环境友好。
三、不对称催化合成的应用不对称催化合成在有机合成领域有着广泛的应用。
首先,不对称催化合成能够高选择性地产生手性化合物,这对于药物合成、农药合成等领域非常重要。
有机小分子不对称催化
有机小分子不对称催化是一种化学反应过程,主要涉及有机小分子作为催化剂,驱动不对称合成反应。
这种催化方式在药物合成、手性分子的合成等领域有着广泛的应用。
不对称合成旨在生成具有特定立体构型的化合物,即手性化合物。
手性化合物具有两种互为镜像的构造,类似于我们的左右手,只有其中一种构型是有活性的。
这就需要使用不对称合成方法来得到单一构型的手性化合物。
有机小分子催化剂,尤其是第三类手性催化剂,因为能够发挥不对称催化作用,被广泛用于手性化合物的合成。
这些有机小分子催化剂通常具有独特的化学结构和反应性质,能够选择性地进行反应,只生成一种构型的手性化合物。
此外,有机小分子不对称催化不仅简化了化学合成过程,降低了能源消耗,而且使化学合成更环保、经济。
这种催化方式为化学合成带来了革新,推动了药物研发和其他化学工业的发展。
有机合成新技术与新方法试题考核试卷
11. ABC
12. ABCD
13. ABCD
14. ABCD
15. ABCD
16. ABCD
17. AB
18. ABCD
19. ABC
20. ABC
三、填空题
1.硅烷基团
2.配合物
3.二苯甲酮
4.反应流体
5.蛋白质
6. 1H-NMR
7.硼氢化钠
8.不对称催化
9.催化剂的立体化学
10.氮气保护
19.以下哪个不是常用的有机合成溶剂?()
A.水
B.二氯甲烷
C.乙腈
D.硅油
20.在不对称合成中,以下哪个因素对产物的手性有重要影响?()
A.反应温度
B.溶剂的选择
C.催化剂的活性
D.以上都是
二、多选题(本题共20小题,每小题1.5分,共30分,在每小题给出的四个选项中,至少有一项是符合题目要求的)
7.在微波辅助合成中,微波可以直接加热反应物。()
8.傅克烷基化反应通常需要无水无氧条件。()
9.有机合成中,所有的还原反应都是通过加氢反应实现的。()
10.在不对称合成中,产物的ee值只能通过使用手性催化剂来控制。()
五、主观题(本题共4小题,每题10分,共40分)
1.请简述不对称催化在有机合成中的应用,并给出至少两个具体的不对称催化反应例子。
13.以下哪些方法可以用于有机合成中的分析?()
A. NMR
B. IR
C. MS
D. HPLC
14.有机合成中,哪些因素可能导致副反应的发生?()
A.过量的反应物
B.不适宜的反应条件
C.催化剂的杂质
D.溶剂的杂质
15.以下哪些溶剂常用于有机合成反应?()
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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?
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?
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?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?
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?
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?
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?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?
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?
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?。