第五章 不对称环氧化
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.
不对称反应
不对称氢化：
PPh2 PPh2 PPh2 PPh2
X X
R2P PR2 (R)-BIPHEMP R=Ph,X=Me (R)-BIPHEP R=c-Hex,X=Me MeOBIPHEP R=Ph,X=OMe
(R)-BINAP
(S)-BINAP
PPh2
Fe
PPh2 (S)-[2,2]PHANEPHOS
3. Widely used in many important reactions and achieved high selecitvity
立体化学控制的总策略
获得单一手性化合物的方法
天然产物 以及手性源合成
手性拆分
不对称合成
辅基或试剂诱导 金属催化 有机催化 酶催化 化学催化 催化不对称合成
1, 底物诱导 2，手性辅基及试剂控制 3，不对称催化
羰基化合物的烷基化反应：
对碱的要求：
1、足够的碱性，以确保反应的彻底性
2、适当的空间位阻，以阻碍碱对羰基碳的进攻
R O H
O B N N
R = Ph, 91 % e.e. R = i-Pr, 83 % e.e. O b C6H5S RCHO C6H5S H O HO H R
SO2Ar Ph
ArSO2
Ph
R = Ph, 95 % e.e. syn/anti = 98.3 : 1.7 R = i-Pr, 97 % e.e. syn/anti = 94.5 : 5.5
46
Enamine Catalysis
List et al Chem. Rev. 2007, 5471
47
Michael Addition
Amination
Hydroxylation：
不对称合成及拆分
R O
(R)-BINAL-H R'
HO
R H
（S）
R’是不饱和基团 （R）
(2) 过渡金属络合物催化的 羰基化合物的氢化
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:
O R NHBoc O
OH
O OC 2H +
B. 配位竞争拆分法: 使含旋光性氨基酸残基的非对称 2+ Cu 离子交换树脂（固定的配位体）与 2+ Ni 或 离子配位，即生成所谓的“配位 体交换树脂”。这种配位体交换树脂的 固定配位体可以部分地和有倾向地与D或L-α氨基酸（活动的配位体）发生配位 体交换作用，于是可以用来拆分DL-α-氨 基酸。
——生成相应的1，3－二醇：
OH
CH2OH
LiCu(CH ) 32 3 HC CH 2OH
O
第二部分：外消旋体的拆分
外消旋体可以分为三类： ——按照分子间的亲和力差异 1. 外消旋化合物：相反的对映体之间 >同种类 分子之间，相反的对映体即将在晶体的晶胞中配对， 从而形成外消旋化合物。 2. 外消旋混合物：当同类分子之间在晶体中有 较大的亲和力时，它们可分别结晶成－（＋）－或 －（－）－对映体的晶体。 3. 外消旋固体溶液: 当一个外消旋体的相同构 型分子和相反构型分子之间的亲和力差别不大时， 其分子排列是混乱的。
不对称合成及拆分
内容简介：
*第一部分：不对称合成 Morrison和Mosher提出了一个广义的定义， 将不对称合成定义为“一个反应，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。 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，使得产生不 等量的立体异构产物”。 *第二部分：外消旋体的拆分 外消旋体的“拆分”是指将一个外消旋体的 两个对映体分开，使之成为纯净的状态。
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
• （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；
19
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
36
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%。
10
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
4
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。
硫醚的不对称氧化反应
3. 8 钾离子通道开放剂
Aprikalim (RP52891) 是一种钾离子通道开放剂，其亚砜中间 体17 的合成与RP73163 采用的催化体系相似，主要不同点在 于所用DET 为L 构型，前手性硫醚16 经钛催化氧化获得 90%—92% ee 的亚砜17，经重结晶ee 值提高到99% ( 式15)。
3. 5 血小板黏附抑制剂
血小板黏附抑制剂OPC-29030 ( 式12) 是1995 年由大冢公司研 究发现的药物，该药物含有手性亚砜结构，亚砜中间体12可以 通过钛催化不对称氧化硫醚11 得到。Matsugi等采用Kagan 催 化体系得到54% ee，而采用(R) -扁桃酸为配体的钛催化体系则 能够获得76% ee。亚砜12 再经过两步反应就可以得到OPC29030 ( 式12)。该方法条件温和，在室温25℃反应，不怕湿气， 且手性配体扁桃酸便宜，容易通过萃取回收使用。
2. 1 钛/ 酒石酸酯催化体系
• 1984 年，Kagan 及其合作者首次报道了不对称催化硫醚 氧化，他们采用水改性的钛催化体［Ti(O-i-Pr)4 / (R，R) 酒石酸乙酯( 缩写为DET) /H2O= 1∶ 2∶ 1］分别对芳基烷 基硫醚和烷基甲基硫醚进行了考察，以叔丁基过氧化氢( 缩 写为TBHP) 对于芳基烷基硫醚在不对称氧化中获得高达 91%ee 的对映选择性，对于烷基甲基硫醚最高只能取得 71%ee 。式1
3 钛催化不对称硫醚氧化在合成手性药物 中的应用
3. 1 质子泵抑制剂 奥美拉唑( 商品名赛洛克) 是一种新型的抗消化性溃疡药和质子 泵抑制剂，也是世界上第一个应用于临床的质子泵抑制剂。 2000 年Astrazeneca 公司的Cotton 等报道钛催化不对称硫醚7 氧化合成埃索美拉唑的路线，采用改进的Kagan 催化系统来进 行，使用二异丙基乙基胺作添加剂、CHP 作氧化剂和30mol% 的催化剂可以稳定获得91% ee ( 式7)。
sharpless不对称环氧化机理
sharpless不对称环氧化机理
Sharpless不对称环氧化是一种重要的不对称催化反应，它可以用来合成复杂的有机分子。
Sharpless不对称环氧化机理是由美国化学家K. Barry Sharpless在1980年提出的，它是
一种催化反应，可以用来合成复杂的有机分子。
Sharpless不对称环氧化机理的基本原理是，在一个有机反应体系中，一种特定的催化剂（如铂催化剂）可以诱导一种不对称的环
氧化反应，从而产生一种不对称的有机分子。
Sharpless不对称环氧化机理的催化反应可以分为三个步骤：第一步是催化剂的活化，第
二步是环氧化反应，第三步是催化剂的去活化。
在第一步，催化剂（如铂）被活化，从而
使它能够与有机物质发生反应。
在第二步，催化剂诱导有机物质发生环氧化反应，从而产
生不对称的有机分子。
在第三步，催化剂被去活化，从而结束反应。
Sharpless不对称环氧化机理的优点是，它可以用来合成复杂的有机分子，而且反应的速
度很快，可以在短时间内完成反应。
此外，Sharpless不对称环氧化机理的反应产物具有
高度的不对称性，可以用来合成复杂的有机分子。
总之，Sharpless不对称环氧化机理是一种重要的不对称催化反应，它可以用来合成复杂
的有机分子，而且反应的速度很快，可以在短时间内完成反应，反应产物具有高度的不对
称性。
因此，Sharpless不对称环氧化机理在有机合成中具有重要的应用价值。
不对称环氧化
不对称环氧化
不对称环氧化是一种化学反应，其中一个双键被氧化为环氧基团。
这种反应通常需要催化剂的存在，例如马来酸和金属催化剂。
不对称环氧化指的是将不对称的双键转化为环氧基团的反应。
这种化学反应具有广泛的应用价值。
例如，在药物合成中，不对称环氧化可以用于制备具有特定立体化学活性的分子。
在材料科学中，不对称环氧化可以用于制备具有不对称结构的聚合物。
此外，不对称环氧化还可以用于制备具有高度对称性的天然产物，例如类胡萝卜素。
总之，不对称环氧化是一种重要的化学反应，其应用广泛，对于化学和材料科学的发展具有重要意义。
- 1 -。
环氧化反应PPT课件
高效性
环氧化反应具有高度的反应活 性和选择性，能够在温和的条
件下进行。
多样性
环氧化反应可以应用于多种类 型的烯烃，生成具有不同结构
和性质的环氧化物。
广泛应用
环氧化物是重要的有机合成中 间体，可用于合成多种具有生 物活性和特殊功能的化合物。
环氧化剂种类与性质
过氧酸
过氧酸是环氧化反应中常用的氧化剂 ，如过氧乙酸、过氧苯甲酸等。它们 具有较强的氧化性，能够与烯烃发生 加成反应生成环氧化物。
通过核磁共振仪对产物进行氢谱和碳 谱分析，确定产物的具体结构及其立 体构型。
红外光谱
利用红外光谱仪检测产物中的官能团 ，如环氧基、羟基等，进一步确认产 物的结构。
数据处理技巧及图表展示源自数据整理将实验数据进行分类整理，包括 反应条件、原料用量、产物收率
等，以便后续分析。
数据分析
运用统计学方法对实验数据进行 处理，如计算平均值、标准差等 ，评估数据的可靠性和准确性。
实验步骤详解
01
反应完成后，将反应液倒入分液 漏斗中，静置分层。
02
分离出有机层，用无水乙醇洗涤 ，再用饱和食盐水洗涤，最后干 燥。
实验步骤详解
3. 后处理 对干燥后的有机层进行蒸馏，收集目标产物。
对实验数据进行记录和分析，计算产率和选择性等指标。
注意事项及安全防范措施
01
操作过程中需佩戴实验 服、护目镜和手套等防 护用品。
氯醇法
乙烯与氯气、水反应生成氯乙醇，再经碱处理得到环氧乙烷。此方 法原料易得，但存在设备腐蚀和环境污染问题。
氧气直接氧化法
在特定催化剂作用下，乙烯与氧气直接反应生成环氧乙烷。此方法 具有流程简单、无污染等优点，但催化剂活性有待提高。
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)22o70 - 90%OR2R1R3OH >90% eeD-(-)-tartrateL-(+)-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，以及红外光谱和核磁共振谱分析，配合物Ti(O-i-Pr)2(DIPT)2是以二聚体的形式存在的。
jacobsen不对称环氧化反应
Jacobsen不对称环氧化反应是有机合成领域中一种重要的反应，它可以有效地将不对称性引入到环氧化合物的合成中。
本文将从反应机理、应用领域和未来发展方向等方面进行详细介绍。
一、反应机理Jacobsen不对称环氧化反应是由美国化学家Jacobsen等人于20世纪90年代初首次提出的。
它的反应机理如下：手性金属配合物与碳碳双键发生配位作用，形成一个活性中间体。
过氧化物与金属配合物发生氧化还原反应，从而实现环氧化合物的合成。
在反应过程中，手性金属配合物起到催化剂的作用，使得环氧化合物具有不对称结构。
二、应用领域Jacobsen不对称环氧化反应在有机合成领域具有广泛的应用。
它可以用于合成医药领域中的药物分子。
由于手性分子在生物活性中起到重要作用，因此能够合成具有不对称结构的环氧化合物对于开发新型药物具有重要的意义。
Jacobsen反应还可以应用于材料领域，合成具有特定空间结构的高分子材料，从而拓展新型功能材料的应用范围。
Jacobsen不对称环氧化反应还在农药合成和天然产物全合成中得到了广泛的应用。
三、未来发展方向随着有机化学合成领域的不断发展，Jacobsen不对称环氧化反应也在不断进行改进和拓展。
未来，可以通过改变金属配合物的结构和配体，提高反应的催化效率和选择性。
另外，还可以探索新的反应底物和反应条件，进一步拓展该反应的应用范围。
结合计算化学和实验方法，研究反应机理，也是未来发展的重要方向之一。
Jacobsen不对称环氧化反应是有机合成领域中一种重要的反应，它可以有效地引入不对称结构，拓展了有机合成的方法和应用领域。
随着有机合成领域的不断发展，相信Jacobsen不对称环氧化反应在未来会有更广阔的应用前景。
四、改进方法为了提高Jacobsen不对称环氧化反应的效率和选择性，研究人员可以通过改进金属配合物的结构和配体，来优化反应条件。
通过设计合适的手性配体，可以提高金属配合物对底物的识别能力，提高反应的立体选择性。
《不对称环氧化》课件
05
不对称环氧化的实验技术与 操作
实验前的准备
实验材料准备
实验设备检查
确保所有实验材料都经过质量检查，并按 照实验要求进行准备。包括但不限于催化 剂、试剂、溶剂、玻璃器皿等。
对实验所需的所有设备进行检查，确保其 正常工作。如搅拌器、温度计、压力计等 。
实验环境准备
实验人员培训
确保实验室环境符合实验要求，如温度、 湿度、清洁度等。
《不对称环氧化》PPT课件
目录 Contents
• 引言 • 不对称环氧化的基础知识 • 不对称环氧化的反应机制 • 不对称环氧化的催化剂研究 • 不对称环氧化的实验技术与操作 • 不对称环氧化的研究进展与展望
01
引言主题介绍对称环氧化一种有机化学反应，涉及环氧基 团在有机分子中的形成。
不对称环氧化
不对称环氧化的原理
总结词
不对称环氧化是指在环氧化反应中，选择性地在一个特定位 置的碳-氢键上发生氧化反应，生成具有手性中心的三元环氧 化物。
详细描述
不对称环氧化的原理基于手性中心的诱导和传递作用。通过 使用手性催化剂，可以控制环氧化反应的立体化学，使得特 定的碳-氢键优先被氧化，生成具有特定构型的不对称环氧化 物。
不对称环氧化的应用
总结词
不对称环氧化在有机合成、药物合成和材料科学等领域具有广泛的应用。
详细描述
不对称环氧化生成的环氧化物可以作为合成其他复杂有机化合物的重要中间体，例如醇、醚、羧酸等。在药物合 成中，不对称环氧化可用于合成具有特定立体构型的药物分子，提高药物的生物活性和选择性。此外，不对称环 氧化在材料科学中也具有应用价值，例如在合成功能性高分子材料和手性功能材料等方面。
考虑催化剂的经济性、可回收利用性 和环境友好性。
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:
13
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。
20
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。
不对称反应
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羰基化合物的烷基化反应：
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对碱的要求：
1、足够的碱性，以确保反应的彻底性 2、适当的空间位阻，以阻碍碱对羰基碳的进攻
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手性传递：
1、环内型 2、环外型 3、配位环内型
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底物诱导：
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第69页/共69页
Br
O HO H
R'
C6H5S
R
R O
R = Ph, 91 % e.e. H
R = i-Pr, 83 % e.e.
O HO H
C6H5S
OB H
N ArSO2
C6H5S
R
H
N SO2Ar Ph
Ph
R = Ph, 95 % e.e. syn/anti = 98.3 : 1.7 R = i-Pr, 97 % e.e. syn/anti = 94.5 : 5.5
2.6.1 烯烃的不对称双羟化反应
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第28页/共69页
第29页/共69页
2.7 不对称氨基羟基化反应(AA反应)
β
O
H
OCH3
Ph
α
(DHQD)2PHAL
NHTsO
Ph
OCH3
OH
(DHQ)2PHAL
NHTsO
Ph
OCH3
OH
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第31页/共69页
不对称氢化：
Biocatalysis
Metal catalysis K. C. Nicoloau, 1999
Organocatalysis
第五章氧化反应
SeO2试剂 (shìjì)
(82%)
精品资料
二 羰基 位活性烃基的氧化
1.形成a-羟酮 （1）反应 (fǎnyìng)通式
精品资料
• （2）影响(yǐngxiǎng)因素
加BF3可催化(cuī huà)酮的烯醇化， 从而有利于乙酰化。
精品资料
(86%)
O2氧化(yǎnghuà)
或用Zn/CH3COOH代替 (dàitì)P(OC2H5)3亦可
CH3 CrO3-吡啶 / CH2Cl2
CH3 (68%)
O
氧化时发生(fāshēng)烯丙双键移位。
用铬酸叔丁酯CrO3-t-BuOH也可烯丙位羟基氧化。
OAc
OAc
AcO
CrO3-t-BuOH
AcO
精品资料
(60%) O
3. 用过酸酯氧化 (yǎnghuà)
精品资料
脂肪族烯烃氧化时，发生(fāshēng)异 构化作用
被氧C化H；2CH3
SeO2
CH2CH3 HO
精品资料
⑤末端双键氧化(yǎnghuà)时，发生烯丙位重排， 羟基引入末端
以上(yǐshàng)为Guillemonat规 则(1939)
精品资料
SeO2
•酮
• 烯丙位氧化-双键位置(wèi zhi)氧化，电子云 密度高则易氧化
精品资料
精品资料
2 CrO3-吡啶(bǐdìng)复合物(Collins试剂)
[Ce(NH4)2(NO3)6,CAN]选择性好
• ②铬酰氯为氧化剂
CrO2Cl2
精品资料
• （3）影响(yǐngxiǎng)因素 • ①反应温度
精品资料
• ②电子效应的影响(yǐngxiǎng)
实验六-有机分子催化的不对称环氧化反应
OH
O
OH
HO
OH
OH
MeO
OMe
(CH3)2CO,HClO4
O
O
O
O
OH
O
1
O
O
O
O
OH
O
PCC,3Å MS CH2Cl2
O OO
O
O
O
Oxone-K2CO3,CH3CN 化合物 2 作为催化剂可以用如下的原理来解释：
O
O
O
O
O
O
2
O
3
1
O
O
O
O
O
O
O
HSO5
O
O
O
O
O
O
O
SO42
O
O
O
O O
O O O
五、注意事项：
浓缩 溶液
制备板 纯化
产物3
1、 制备 1 时，70%高氯酸和有机物的反应可能会出现着火甚至爆炸，无水HClO4是威力很 大的爆炸物。操作这种化合物一定要小心。
2、 制备 1 中，搅拌 5h，悬浊液在 1-2h 后会变成澄清清澈的无色溶液。目标化合物是反应 的动力学产物，会很容易异构化为另外一种热力学产物。反应时间控制对减少热力学产 物的生成是很重要的。
四、操作步骤：
1、 目标化合物 1 的制备
D-果糖（0.9g，5mmol）、2,2-二甲氧基丙烷（0.4ml，3.1mol）和丙酮 15ml 加入一个 50ml 圆底烧瓶，加磁子。烧瓶在冰浴中冷却 15min，然后一次加入 0.2ml 70%高氯酸。 所得悬浮物在 0℃下搅拌 5h。然后加 0.25ml浓氨水将酸中和，再保持于 25℃下旋转蒸发除 去溶剂，得到白色固体。将固体溶在 10ml二氯甲烷中，并用饱和氯化钠溶液洗涤，加无水 Na2SO4干燥，过滤，再旋蒸发浓缩成固体。加入 5ml沸腾的石油醚和 2ml二氯甲烷，然后烧 瓶自然冷却到室温，可看到产物析出。继续冷却到-25℃放 4h可以结晶出第二批晶体。抽滤 分出固体，用冷却的石油醚洗涤，得到 0.326g目标化合物很好的白色针状晶体。
不对称环氧化
不对称环氧化：
S h a r pless体系（仅对烯丙醇类底物有效）
分子筛存在下，钛酸四异丙酯（Ti(OiPr)4）：酒石酸二乙酯（DET）（D或L）用量，，TBHP(叔丁基过氧化氢)。
手性Salen催化体系(催化顺式烯烃环氧化较高选择性)：Salen-Mn(III)催化剂，NaClO水溶液、H2O2，亚碘酰苯，
Jacobsen 催化剂
Katsuki 催化剂
手性酮催化体系:
KHSO5为氧化剂，与手性酮原位生成dioxirane,后者可进行不对成环氧化烯烃，
手性金属卟啉催化体系：
负载手性催化体系：
不成熟方法：
手性亚胺盐催化剂
聚氨基酸催化剂
手性季铵盐催化剂
唐除痴周正洪《不对称反应概论》
《不对称催化反应.。
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5.1.3 烯丙醇的不对称环氧化反应
各种结构的烯丙醇所进行的AE反应在 绝大多数情况下都能给出90 %以上的对映 选择性。见P141，表5-1。
5.1.4 烯丙仲醇的动力学拆分
H HO
(S )
H T i(O -i-P r)4/T B H P /(+ )-D IP T
H
反应速度快
HO
H+
H
OH2
O
外消旋环氧化物的动力学拆分
O
R
(±)
OH
O
催 化 剂 (0.5~ 2 m ol% )
+
OH
50~55% H 2O , rt
R
R
40~49% 96 ~9 9% e.e.
40~49% 9 6~ 99 % e.e.
H
H
N
N
Co
t-B u
O OAc O
t-B u
t-B u
t-B u
催化剂
J. Org. Chem., 1999, 64, 2164
5.1.2.5 催化剂的制备与老化
烷氧基钛（IV）和酒石酸酯在-20oC与 溶剂混合(一般用CH2Cl2 作溶剂)，在此温 度下老化20-30 min，然后加入TBHP和烯 丙醇。
老化催化体系是反应成功的保证。
5.1.2.6 酒石酸配体
光学活性的酒石酸酯是Sharpless AE 反应的手性源。 DMT—酒石酸二甲酯 DET—酒石酸二乙酯 DIPT—酒石酸二异丙酯
烯丙仲醇的动力学拆分
光学活性的酒石酸酯是Sharpless AE 反应的手性源。 就动力学拆分而言， DIPT—酒石酸二异丙酯 是一个好的手性助剂，比DMT—酒石酸二 甲酯或DET—酒石酸二乙酯好的多。 在外消旋烯丙仲醇的动力学拆分相对速度 分别为19，36，104。
5.2 Jacobsen非官能团化烯烃的环 氧化反应
烯丙醇 ROH
k2'
烯丙醇
ROHLeabharlann k2T i(O R )(烯 丙 醇 )(D E T ) k 1 k 2 = k 1 'k 2 '
TBH P
ROH k1'
T i(T B H P )(烯 丙 醇 )(D E T )
T i(O -t-B u )( 环 氧 醇 ） (D E T )
Ti的二聚体是起催化作用的活性中间体
第五章 不对称环氧化(AE)反应
• 5.1 Sharpless不对称环氧化反应 • 5.2 Jacobsen非官能团化烯烃的环氧化反应 • 5.3 手性金属卟啉催化的非官能团化烯烃的
环氧化反应 • 5.4 手性酮催化的非官能团化反式烯烃的环
氧化反应 • 5.5 环氧化物在有机合成中的应用
5.1 Sharpless不对称环氧化(AE)反应 (Asymmetric Epoxydation)
5.1.1 原理和反应历程 5.1.2 与反应相关的因素 5.1.3 烯丙醇的不对称环氧化反应 5.1.4 烯丙仲醇的动力学拆分
5.1.1 原理和反应历程
R2
D -(-)-D E T （ 非 天 然 的 ）
O
R2
R1
T i(O -i-P r)4 TBHP
R3
OH
C H 2C l2, -2 0 oC
Jacobsen 催化剂的制备
R
R
R
R
N
N
N
N
Mn(OAC)2 4H2O/LiCl
Mn
R2
OH HO
R2
EtOH 回流
R2
O Cl O
R2
R1
R1
R1
R1
Jacobsen催化剂
Ph
Me
Ph
Me Jacobsen催化剂
NaOCl水溶液 73%
O
81-92%e.e.
J. Am. Chem. Soc., 1990, 112, 2801
N
N
OH HO
Salen A
R
R
N
N
Mn
R2
OX O
R1
R1
Jacobsen催 化 剂
N
N
OH HO
Salen B
R2
Jacobsen (Salen) 配体的制备
R
R
OH
R
R
R1
CHO
N
N
H2N
+2
NH2
EtOH/H2O
回流
R2
OH HO
R2
R2
R1
R1
J. Am. Chem. Soc., 1990, 112, 2801
R2
R3
L -(+ )-D E T （ 天 然 的 ） R3
DET—酒石酸二乙酯
R1 OH
R1
O
OH
在AE催化循环过程中钛络合物配体的交换
T i(O R )4 + D E T
2R O H
T i(O R )2(D E T )
TBH P
ROH k1
T i(O R )(T B H P )(D E T )
5.3 手性金属卟啉催化的非官能团化 烯烃的环氧化反应
N H N N H N
卟 啉 ( P o r p h y r i n )
Groves手性卟啉络合物催化剂AE反应
O
I= O
I
催化剂
+
+
Cl
甲 苯 0 oC Cl
5 1 % e .e .
J. Am. Chem. Soc., 1983, 105, 5791
5.1.2.6 酒石酸配体
酒石酸酰胺也可作为AE反应的手性配体。
O
HO R1
R2 HO
O
a: R 1= R 2= N H C H 2P h b: R 1= N H C H 2P h, R 2= N c: R 1= R 2= N
d: R 1= R 2= N H C H 2C H 2C H 3
立 体 选 择 性 ： b>a>d>c
R2
R1
E
O
OR RO
O
Ti E
HO
O
R'
O
Ti
E
O
O
O
RO
t-Bu E = COOR
5.1.2 与反应相关的因素
5.1.2.1 氧化剂---TBHP或三苯甲基过氧氢 5.1.2.2 水---绝对无水 5.1.2.3 分子筛---使AE反应成为催化反应 5.1.2.4 氢化钙和硅胶---大大缩短反应时间 5.1.2.5 催化剂的制备与老化 5.1.2.6 酒石酸配体
4 0 -4 5 % , > 9 9 % e .e .
用动力学拆分同时得到对映提纯烯的丙醇和环氧醇
J. Chem. Soc., Chem. Commum., 1986, 1323 Tedrahedron, 1988, 44, 4073 Chem, Lett., 1989, 2163 Tedrahedron Lett., 1987, 28, 6351 J. Org. Chem., 1982, 47, 1371
O
H
H
98
:
2
HO (R )
H T i(O -i-P r)4/T B H P/(+ )-D IPT
HO
反应速度慢
H
H
H
O+
HO H
H H
O
38
:
62
J. Am. Chem. Soc., 1980, 102, 5974
5.1.4 烯丙仲醇的动力学拆分
R2 OH
R2
H
R2
OH +
O
OH
R1
R1
R1
4 0 -4 5 % , > 9 9 % e .e .