烯烃氧化偶联反应与不对称ene反应研究
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.
有机合成中的不对称催化反应
有机合成中的不对称催化反应在有机化学领域中，不对称催化反应被广泛应用于合成手性化合物的制备。
手性化合物具有两种非对称的立体异构体，它们的生物活性和化学性质可能存在巨大差异。
因此，不对称催化反应的研究和应用对于药物合成、天然产物的合成以及其他有机合成的领域具有重要意义。
一、不对称催化反应的概念和原理不对称催化反应是通过在反应过程中引入手性催化剂来控制反应产物的立体选择性。
催化剂在反应中起到降低活化能、改变反应路径的作用，并且通过催化剂手性结构的引入，使得反应中的手性度选择性增加。
不对称催化反应的原理可以通过三个方面解释：1. 手性诱导机制：手性催化剂的存在导致了反应中的手性诱导，从而使得产物具有特定的手性。
2. 反应底物的手性诱导：反应底物中的手性也可以通过手性催化剂的参与而进行手性诱导，进而获得手性产物。
3. 转化态手性诱导：手性催化剂的手性结构在反应过程中会随着反应的进行而转化，从而使得产物具有特定的手性。
二、不对称催化反应的常见类型1. 不对称氢化反应：通过使用手性催化剂，将不对称的有机物转化为手性的氢化产物。
2. 不对称加成反应：催化剂引发的不对称加成反应可以将一个或多个控制碳原子的键形成或断裂。
3. 不对称苯环改变反应：手性催化剂可引发苯环改变反应，通过改变苯环结构的手性，合成手性产物。
4. 不对称的偶联反应：手性催化剂可以控制偶联反应中碳－碳键的形成，从而合成手性产品。
三、不对称催化反应在合成方面的应用1. 药物合成：手性药物往往具有高选择性和低毒性，而不对称催化反应为药物合成提供了高效、经济的手段。
2. 天然产物合成：不对称催化反应可以合成复杂天然产物的手性骨架，进而合成天然药物或重要生物活性物质。
3. 材料科学领域：手性分子在材料科学中具有重要应用，利用不对称催化反应可合成具有特定手性的材料。
4. 食品添加剂合成：不对称催化反应也逐渐应用于食品添加剂的合成过程中，以提高产品的质量和效果。
有机合成中的不对称催化反应研究
有机合成中的不对称催化反应研究不对称催化反应是有机合成领域中一项重要的研究内容，它可以用来合成具有手性的化合物。
近年来，不对称催化反应的研究取得了显著的进展，成为有机化学中不可忽视的一部分。
本文将探讨不对称催化反应的原理和应用，以及目前的研究热点。
一、不对称催化反应的原理不对称催化反应是在催化剂的作用下，由手性试剂参与反应，生成手性产物的化学反应。
手性催化剂是引起手性诱导的关键因素，它们可以选择性地催化一个手性基团与官能团之间的反应，从而控制产物的手性。
目前常用的催化剂包括金属配合物、酶类、有机催化剂等。
手性催化反应的实质是通过手性催化剂的选择性诱导，使得反应底物只与特定手性的活性位点发生作用，从而选择性地生成手性产物。
二、不对称催化反应的应用1. 药物合成不对称催化反应在药物合成领域中具有重要的应用价值。
由于手性分子对于药物的活性和副作用具有重要影响，因此制备手性药物成为了一个重要的课题。
不对称催化反应可以高效地合成手性分子，从而为药物合成提供了重要的途径。
2. 化学合成不对称催化反应在有机化学中也得到广泛应用。
它可以有效地构建手性中心，合成手性杂环、手性酮、手性醇等化合物。
这些化合物在化学领域中具有广泛的应用，例如合成液晶材料、功能材料等。
三、不对称催化反应的研究热点1. 新型催化剂的设计与合成随着对不对称催化反应的需求不断增加，研究人员致力于开发新型高效的手性催化剂。
设计和合成新型催化剂是不对称催化反应研究的一个重要方向。
研究人员通过合理设计催化剂结构，调控其立体化学和反应活性，以提高反应的催化效率和产物的选择性。
2. 机理研究对不对称催化反应机理的研究可以帮助人们更好地理解反应过程和作用机制。
通过探索催化剂与底物之间的相互作用，人们可以了解催化剂的催化机理，并为优化反应条件提供理论指导。
3. 应用拓展寻找新的反应类型和应用领域是不对称催化反应研究的一个重要方向。
目前，研究人员正在努力开发新的催化反应体系，用于合成更加复杂和多样化的手性化合物，并拓展其在药物合成、材料科学等领域的应用。
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）。
烯烃不对称还原反应 -回复
烯烃不对称还原反应-回复烯烃不对称还原反应(Asymmetric Reduction of Alkenes)导言：烯烃是碳原子上具有两个π键的有机分子。
它们是有机合成中相当重要的一类化合物，广泛应用于药物合成、材料科学和化学生物学等领域。
然而，对于一些手性烯烃，传统的对称催化还原反应不再适用。
因此，对于不对称还原烯烃的方法研究具有重要意义，可以制备出具有高立体选择性和优良天然构型的化合物。
第一部分：背景知识1.1 烯烃烯烃是碳原子上具有双键的有机分子。
根据双键的位置不同，可以分为内烯烃和外烯烃。
内烯烃双键紧挨着一个碳原子，外烯烃双键间有一个或多个碳原子。
1.2 不对称催化还原反应对称催化还原反应是指由手性催化剂催化的对称还原反应。
该反应通常可以得到两种对映异构体的产物，但对于手性烯烃而言，只有一种异构体是有意义的。
因此，不对称催化还原反应能够提供一种制备单一立体异构体的有效方法。
第二部分：反应机制不对称催化还原反应涉及到多个步骤，下面将逐步介绍这些步骤：2.1 生成催化剂底物配合物不对称催化还原反应通常需要一种手性催化剂。
首先，手性催化剂与底物中的烯烃发生配位作用，生成催化剂底物配合物。
这一步骤决定了立体选择性。
2.2 不对称还原在催化剂底物配合物存在下，发生不对称还原反应。
这一步骤可以通过多种不同的机制进行，包括氢转移、负性离子协助催化和羰基酯还原等。
2.3 产物分离与纯化完成不对称还原反应后，需要对产生的产物进行分离和纯化。
这一步骤通常采用色谱层析、结晶、萃取等技术，以获得纯净的产物。
第三部分：应用案例3.1 药物合成不对称还原反应在药物合成中特别受到关注。
通过控制烯烃的对称催化还原反应，可以选择性地制备具有高立体选择性的手性药物分子。
例如，利用Rh催化剂对某些手性烯烃进行不对称还原反应，可以合成出治疗乳腺癌的药物Tamoxifen。
3.2 化学生物学不对称还原反应还被广泛应用于化学生物学领域。
有机合成中的不对称催化
有机合成中的不对称催化不对称催化是一种在有机合成中广泛应用的重要方法。
它通过引入手性配体，使得对称的反应转化为具有手性产物的反应。
在这篇文章中，将介绍不对称催化的原理、应用以及发展趋势。
一、不对称催化的原理不对称催化的原理基于手性配体和手性催化剂的应用。
手性配体是具有手性结构的有机化合物，可以与金属离子配位形成手性配位化合物。
这些手性配体能够通过选择性吸附、空间位阻等方式影响反应的立体选择性，从而实现对称反应的不对称性转化。
而手性催化剂则是由手性金属配合物和手性有机分子组成的复合物，能够通过催化作用使反应产生手性产物。
二、不对称催化的应用1. 不对称还原反应不对称还原反应是不对称催化中的一种重要应用。
通过引入手性配体和催化剂，可以实现对不对称有机物的还原，得到具有手性的醇、胺等化合物。
这种方法在医药、农药、香料等领域中有广泛的应用。
2. 不对称氧化反应不对称氧化反应是不对称催化的另一种重要应用。
通过引入手性配体和催化剂，可以使对称的氧化反应转化为不对称的氧化反应，得到手性醛、酮等化合物。
这种方法在合成有机中间体和天然产物的过程中起着重要的作用。
3. 不对称烯烃化反应不对称烯烃化反应是一种在不对称催化中较具挑战性的应用。
通过引入手性配体和催化剂，可以实现对不对称烯烃化反应的控制，得到具有手性的烯醇、烯醛等化合物。
这种方法在生物活性分子的合成中具有广阔的应用前景。
三、不对称催化的发展趋势随着合成化学的发展，不对称催化在有机合成中的应用越来越重要。
未来，不对称催化的发展趋势主要体现在以下几个方面：1. 发展更多的手性配体和催化剂为了提高不对称催化的效率和选择性，需要开发更多的手性配体和催化剂。
这些新型配体和催化剂能够应对更广泛的反应类型，提高催化剂的稳定性和反应活性。
2. 开发新的反应类型目前，大多数不对称催化反应都是针对特定的反应类型。
未来，需要发展更多新的反应类型，探索更广泛的不对称催化反应。
这将有助于拓宽不对称催化的应用范围，并提供更多的合成路线。
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。
有机合成中的不对称催化方法
有机合成中的不对称催化方法不对称合成方法是有机合成领域中的重要研究方向之一。
在有机合成过程中，不对称催化方法能够有效地构建手性分子，为合成具有生物活性的化合物提供了重要的途径。
本文将对不对称催化方法在有机合成中的应用进行探讨。
一、不对称催化方法概述不对称合成是指利用手性催化剂，在化学反应中控制手性的生成。
目前，广泛应用的不对称催化方法包括手性配体催化、酶催化和有机小分子催化等。
手性配体催化是最常见的不对称催化方法之一。
手性配体与金属催化剂形成配合物，通过控制手性环境，实现对反应中的手性诱导。
这种方法应用广泛，不仅适用于碳碳键的构建，还适用于不对称氢化、不对称氧化和不对称复分解等反应。
酶催化是生物催化中一种重要的不对称合成方法。
酶具有高催化活性和良好的立体选择性，对于合成手性分子具有独特的优势。
目前，已经发现了许多催化活性高且具有不对称催化作用的酶。
有机小分子催化是近年来崛起的一种不对称催化方法。
有机小分子催化剂通过与底物形成非共价作用，实现对手性分子的合成。
这种方法不依赖于金属催化剂，具有较高的催化活性和立体选择性。
二、不对称催化方法的应用1. 酮的不对称加成反应不对称酮的加成反应是不对称合成中一类重要的反应。
利用手性配体催化剂，可以将有机酮与亲核试剂反应，构建手性α-羟基酮化合物。
这种反应广泛应用于天然产物的合成和药物合成中。
2. 不对称氢化反应不对称氢化反应是一种高效的不对称催化方法。
通过合成具有手性配体的均相催化剂，可以将不对称双键氢化为手性化合物。
此反应广泛应用于制药工业和天然产物的合成中。
3. 不对称烯烃复分解反应不对称烯烃复分解反应是一类重要的不对称合成方法。
通过合成具有手性配体的金属催化剂，可以将烯烃分解成手性化合物。
这种方法可以构建具有多个手性中心的化合物，是不对称合成中的关键方法。
4. 不对称氧化反应不对称氧化反应是一种重要的不对称合成方法。
通过合成具有手性配体的金属催化剂，可以将有机化合物氧化为手性化合物。
不对称反应及应用—手性合成前沿研究
不对称反应及应用—手性合成前沿研究不对称合成是有机化学领域中一种重要的合成方法，通过该方法可以制备手性分子，即具有手性空间结构的有机分子。
手性分子在药物、农药、材料等领域具有广泛的应用价值，因此手性合成一直是有机化学研究的热点之一、不对称反应是实现手性合成的核心技术之一，其优势在于可以选择性地控制产物的手性结构，提高产品的立体选择性和产率。
本文将重点介绍不对称反应及其在手性合成前沿研究中的应用。
不对称反应是指在反应中产生手性产物，同时控制产物手性结构的过程。
不对称反应主要包括催化剂不对称反应和合成不对称反应两大类。
催化剂不对称反应是通过手性催化剂促进反应进行，如不对称氢化、不对称氨基化、不对称烯基化等。
合成不对称反应是通过手性试剂实现反应不对称性，如不对称亲核取代、不对称环化等。
不对称反应在有机合成中起着重要的作用，可以用于制备手性有机分子、手性药物等。
手性合成是有机化学研究的重要方向之一，目前在手性合成领域中，不对称反应的研究是一个热点。
一些新型不对称反应的开发和应用正在成为手性合成领域的前沿研究。
例如，最近几年来，金属催化的不对称反应得到了广泛关注。
金属催化的不对称反应具有底物范围广、反应条件温和等优点，因此在手性合成中具有广阔的应用前景。
目前，已经有许多金属催化的不对称反应已经成功开发，例如不对称氢化、不对称羟基化、不对称氨基化等。
此外，还有一些其他新型的不对称反应也在手性合成领域中得到了应用。
例如，不对称有机催化反应、不对称电化学反应等。
不对称有机催化是利用手性有机分子作为催化剂促进反应的进行，该方法具有催化条件温和、底物范围广等优点，因此在手性合成中具有很大的应用潜力。
不对称电化学反应是通过电化学手性诱导实现反应的手性选择性，该方法具有可控性强等优点，可以用于制备手性分子。
总的来说，不对称反应及其在手性合成领域的应用是有机化学研究的热点之一，不同类型的不对称反应各有特点，可以根据具体的需求选择合适的方法。
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。
有机催化的不对称氧化反应
2008年第28卷有机化学V ol. 28 2008588～597第4期, 588～597 Chinese Journal of Organic Chemistry No. 4*E-mail:Received November 17, 2006; revised August 10, 2007; accepted October 9, 2007.No. 4宫斌等：有机催化的不对称氧化反应5891 α,β-不饱和醛酮有机催化不对称环氧化反应1.1 低聚肽为催化剂1980年, Julia 和Colonna [3]报道以低聚肽为催化剂, α,β-不饱和酮在氢氧化钠-过氧化氢水溶液、有机溶剂和低聚肽的三相体系中反应, 获得了具有光学活性的环氧化产物, 反应收率达96%, ee 值达96% (Eq. 1).然而, 苛刻的反应条件限制了该反应的应用, 如反应时间长(有时长达3 d), 反应中需要持续加入氧化剂和碱, 催化剂使用前需要活化处理, 反应底物有限, 凝胶状的催化剂回收困难等[4].Roberts 等[5]为解决这些问题, 从催化体系入手开发出两相催化体系. 用尿素-过氧化氢为氧化剂, 聚亮氨酸(PLL)为催化剂在四氢呋喃中反应, 不仅大大缩短了反应时间, 而且糊状的PLL 通过过滤回收, 循环使用6次, 反应转化率及对映选择性没有明显改变(＞95% 转化率, 96%～98% ee 值). 该催化体系不仅对一些简单α,β-不饱和酮的不对称环氧化有较好的效果, 对一些复杂底物同样有很好的反应效果和选择性(Eq. 2), 在此条件下, 未观察到R 2酯基一侧双键的氧化.为进一步减少催化剂回收损失, Roberts[5,6]在稍后的工作中尝试将PLL 固载到载体硅胶上, 将硅胶负载的催化剂PLLSi 用于环氧化反应, 不仅减少了催化剂损失, 而且进一步提高了反应速率(＜50 min); 另外, 催化剂用量即使降低至2.5 mol%, 反应依然保持较高的对映选择性(93% ee 值). 硅胶负载的聚丙氨酸(PLASi)催化活性不如PLLSi, 产物收率及ee 均有所降低(60%收率, 80% ee 值), 而硅胶负载的聚缬氨酸(PLVSi)和聚苯丙氨酸(PLPSi)的催化活性较差(30% ee 值). 聚氨基酸碳链的微小差异引起催化活性的巨大差异, 其原因至今仍不清楚. 硅胶负载的聚氨基酸催化剂在低活性底物的不对称环氧化过程中表现优秀. PLLSi 以及硅胶负载的聚非天然氨基酸——聚戊基氨基乙酸(PLNSi)是已知小范围低活性α,β-不饱和酮不对称环氧化反应最好的催化剂, 如催化不对称环氧化低活性化合物6～9生成相应的环氧化物10～13 (≥90%转化率, ≥95% ee 值).在研究两相催化体系的同时, 研究人员对三相催化体系的优化探索也在不断进行, 2004年研究有了突破性进展. Militzer, Geller 等[7]通过向三相体系中加入相转移催化剂——溴代四丁基铵(TBAB), 大大加快了Julia- Colonna 环氧化反应速率, 在室温下反应1.5 h, 转化率可达99%, ee 值达94%; 氧化剂和碱的用量也显著降低至底物用量的1.3倍, 而在此前反应所需氧化剂用量为底物用量的30倍. Geller 等[8]在制备催化剂PLL 时还意外地发现, 在相对高温下(甲苯中回流)制得的PLL 催化活性比市售品的催化活性显著提高, PLL 用量可降低至2～5 wt%, 即使降低至0.1 wt%仍能保持较好的催化效果(61%转化率, 80% ee 值)[9]. Gerlach [7b]利用此方法已将反应放大到100 g 级.其它有关低聚肽催化的α,β-不饱和醛酮的不对称环氧化反应的相关技术及研究报道可参考相关文献[10].由于肽本身在反应条件下可能会像酶一样发生各样的构象变化, 因此低聚肽催化的α,β-不饱和醛酮的不对称环氧化反应的确切机理仍不十分清楚[11], 不过大量的研究结果为反应机理的探讨提供了线索及支持.一般认为, 低聚肽的不对称催化活性来源于肽的二级结构及其氨基酸取代基之间相互作用. 无论是直接用低聚肽为催化剂还是用固载到载体上的低聚肽为催化剂, 反应结果提示: (1)低聚肽的N 末端区域是催化活性中心; (2)低聚肽的α-螺旋构象对催化活性有重要作用. 低聚肽的N 末端区域及α-螺旋构象通过氢键与底物相互作用, 形成具有手性环境的反应的过渡态, 从而完成手性催化氧化. Berkessel [12]研究了单体数为1～20的PLL 在三相催化体系中的催化效果, 结果表明5个L -Leu 单体聚合的低聚肽便可使反应ee 值达到最大(96%～98%), 而此时低聚肽恰好能形成一个α-螺旋构象; 随着肽链增长, 反应收率有所增加, 当单体数量达到14个时, 催化活性不再有明显改变. Berkessel [12]和Roberts [13]分别建立了相似的催化模型, 通过实验和计算的方法试图阐明作为催化活性中心的N 末端区域如何与底物相互作用, 但这两个模型对低聚肽中到底哪几个氨基与底物相互作用从而产生催化效果仍存在较大590有 机 化 学 V ol. 28, 2008分歧.当然, 高对映选择性的低聚肽催化剂的催化作用可能不仅局限于α-螺旋构象的存在, β-转角结构同样会使具有反应性的侧链官能团处于肽分子丰富的手性和作用中心, 使得这些官能团能在手性环境中产生催化作用.1.2 氨基酸及其衍生物为催化剂氨基酸及其衍生物属于胺类催化剂, 已成功地应用于许多类型的不对称反应中, 其中L -脯氨酸(L -Proline)及其衍生物是应用最成功的胺类催化剂[14].2005年, Lattanzi 等[15]报道了用商品化的手性胺14为催化剂, 叔丁基过氧化氢(TBHP)为氧化剂(Eq. 3), 反应获得较满意的结果(87% 收率, 80% ee 值), 但不足的是反应时间较长(105～190 h).对反应机理的研究发现(图1), 在不同的反应步骤中, 催化剂都是以单分子形式参与反应的, 催化剂14的双官能团OH 及NH 2分别与酮羰基氧原子及烷基过氧化氢作用, 形成稳定的过渡态, 底物酮的立体电子效应及分子构象对反应的反应性和对映选择性有重要的影响. 极性、质子、配位性溶剂都会影响过渡态中间体的稳定性, 降低反应的对映选择性, 因此反应在己烷、环己烷等非极性非配位的溶剂中效果较好.图1 Lattanzi 的氨基酸衍生物催化循环反应机理 Figure 1 Lattanzi’s catalytic cycle of amino acid derivatives同年, Jorgensen 小组[16]将手性胺催化剂17用于α,β-不饱和醛的不对称环氧化反应(Eq. 4). 用过氧化氢、尿素-过氧化氢为氧化剂, 反应转化率及对映选择性都很优秀(＞90%转化率, 96% ee 值); 用叔丁基过氧化氢、枯烯基过氧化氢等有机氧化剂, 反应ee 值略有降低(93% ee 值), 但反应转化率有显著降低(30%～40%). 一般的, 反应溶剂对不对称有机催化反应影响较大, 但该反应在不同溶剂(CH 2Cl 2, 甲苯, 95% EtOH, 85% MeOH, 90% THF)中都有优秀的对映选择性(92%～96% ee 值). 值得注意的是, Jorgensen 等还发现该反应可使用便宜、安全及环境友好的水为溶剂, 反应18 h, 转化率28%, ee 值90%. 向水溶液中加入乙醇, 可以提高反应效率及对映选择性, 当V (乙醇)∶V (水)＝1∶1时, 反应9 h, 转化率可高达97%, ee 值达92%.Jorgensen 以极性质子溶剂水或乙醇水溶液为反应溶剂得到了较好的反应结果, 这一结果与Lattanzi 等所得出的实验结论刚好矛盾, 尽管两者所用的反应底物类型略有不同, 但由此可以推测出, 反应底物、氧化剂、催化剂分子之间存在着更复杂的相互作用. Jorgensen 认为(图2)反应第一步是手性胺催化剂17与底物反应生成亚胺盐离子, 然后过氧化物作为亲核试剂进攻β-C 原子生成C —O 键得到烯胺中间体, 接着过氧化物氧原子进攻烯胺C 原子发生环氧化过程, 最后烯胺水解得到产图2 Jorgensen’s 氨基酸衍生物催化循环反应机理 Figure 2 Jorgensen’s catalytic cycle of amino acid derivativesNo. 4宫斌等：有机催化的不对称氧化反应591物.1.3 相转移催化剂为催化剂手性相转移催化在不对称合成中占有重要地位, 金鸡纳碱类相转移催化剂用于有机催化的不对称氧化反应的报道也屡见不鲜, 取得了较好的反应结果; 近年来, 研究人员又设计开发出许多新型的相转移催化剂用于有机催化的不对称氧化反应中, 也取得了较好的结果. 1.3.1 金鸡纳碱类相转移催化剂为催化剂自从Wynberg 用金鸡纳碱为相转移催化剂的先驱报道以来, 有许多小组参与了这一催化反应的研究[17]. Lygo, Corey, Adam, Arai 等[18]小组对金鸡纳碱催化剂20的母环结构进行改造, 提高了催化环氧化反应的效率和ee 值, 扩大了反应底物的范围, 使得三取代烯烃、顺式烯烃及缺电子烯烃也得到了很好的结果, 但相对而言, 反应ee 值仍然不高, 而且反应时间长, 反应温度低.2005年Jew [19]向反应体系中加入表面活性剂Span20, 用二聚的金鸡纳碱21为相转移催化剂, 反应只需0.5～12 h, 收率达94%～97%, ee 达97%～98%. 表面活性剂Span20的加入可显著加快金鸡纳碱相转移催化剂的催化反应速率, 并且提高环氧化反应的对映选择性,但可惜的是, 反应对脂肪烃基取代的底物效果较差.1.3.2 新型相转移催化剂为催化剂由于金鸡纳碱类催化剂分子结构的局限, 限制了人们对相转移催化剂更潜在本质的研究, 因此, 人们将注意力转向设计新型的相转移催化剂分子上. 目前, 设计新型相转移催化剂的基本理念是, 使催化剂分子具有分子识别力, 即能够识别具有潜手性的反应底物, 从而使反应获得足够的反应性及对映选择性; 另外, 希望该分子具有表面活性剂的作用.Maruoka 等[17]设计了新型相转移催化剂22, 分子中二芳基甲醇基通过氢键可以识别底物酮羰基, 二苯基甲基及手性萘具有空间识别能力, 将此催化剂用于化合物1的不对称环氧化中, 几乎能定量得到产物, ee 值89%～99%.Hori [20]设计了C 2对称的手性催化剂23, 与Maruoka 的不同, 该分子中的分子识别位点位于手性冠醚结构, 季铵盐N 原子上连有长度不同的碳链, 起到增加表面活性的作用. 此催化剂用于反应(1)中发现, 反应体系中的阳离子对反应效果有关键性的影响, 大的阳离子如K ＋, Cs ＋, N ＋(CH 3)4通常给出较好的ee 值, 分别为75%, 65%, 71%; 另外, 对于不同结构的底物, 通过调整催化剂碳链长度, 产物可获得最佳的ee 值.与Hori 设计的分子类似, Bako 等[21]设计的分子24也可通过调节分子中烃基的长度获得不同的反应结果. 当烃基碳数等于3时, 收率82%, ee 值92%, 反应时间可显著缩短到0.5～4 h.2 烯烃的有机催化不对称环氧化反应烯烃的有机催化不对称环氧化反应已有详细的综述[22], 本文简要概述其中的主要成果, 着重介绍最新的研究进展.2.1 手性胺为催化剂2000年, Aggarwal [23]首次报道了烯烃在手性胺催化剂27存在下, 用Oxone (2KHSO 5＋KHSO 4＋K 2SO 4)为氧化剂, 可获得中等ee 值46%的环氧化产物(Eq. 5); 大位阻及具有极性基团的手性胺催化剂(14, 28, 29)可提高产物的ee 值(54%～66%). 向反应体系中加入少量盐酸592有 机 化 学 V ol. 28, 2008溶液可以提高反应的对映选择性, 缩短反应时间[24].对催化机理的研究表明(图3), 质子化的手性胺30是反应的活性氧化剂, 30不仅作为反应的手性诱导试剂诱导不对称环氧化反应的进行, 同时也活化了氧化剂Oxone 氧化活性; 另外, 质子化的胺还可避免催化剂的氧化[25].图3 手性胺催化的烯烃环氧化反应机理Figure 3 Epoxidation mechanism of alkene catalyzed by chiral amines2.2 亚胺盐为催化剂1976年, Lusinchi 报道了氧杂氮杂环丙烷盐31可不对称催化环氧化烯烃为相应的环氧化物. 后来发现亚胺盐在Oxone 存在下也能不对称催化环氧化烯烃, 于是吸引了许多小组在这一领域探索设计选择性的不对称催化剂, 但即使用“最有效”的催化剂(32～35), 反应ee 值最多只达到70%[26].Page [27,28]在2004年打破了这种停滞的局面. 在催化剂36的存在下, 用Oxone 为氧化剂, 0 ℃下反应20～35 min, 产物(37, 38) ee 值最高达95%, 即使对末端烯, 产物39的ee 也达到29%, 这是已知用亚胺盐为催化剂所达到的最高值. 对反应催化剂用量研究发现, 催化剂用量降至0.5 mol%, 不影响反应ee 值, 只是反应时间延长至2 h. 对催化剂分子构效关系研究发现, 催化剂分子的乙缩醛结构是保持催化剂高催化活性的必要基团[29], 将O 原子用C 原子代替, 催化效果降低, 其可能原因是分子内邻近的氧原子对N 正电荷的稳定化作用, 增加了催化剂分子构象转动刚性, 从而增加了反应的对映选择性.带有砜基结构的催化剂40对苯并呋喃类烯烃有很高的催化活性[30], 反应ee 值可高达97% (Eq. 6). 用NMR 对反应中间体监测发现[31], 在－40 ℃下, 只检测到催化剂43的一个主要氧杂氮杂环丙烷盐中间体44, 此中间体与烯烃作用生成环氧化产物, 由此支持了此催化剂的高对映选择性催化机理(图4). 该反应已应用于抗高血压药Levcromvkalin 的合成[30](图5).图4 亚胺盐高对映选择性催化机理Figure 4 Catalytic mechanism of iminium salts with high enan-tioselectivityNo. 4宫斌等：有机催化的不对称氧化反应593图5 Levcromvkalin 的合成 Figure 5 Synthesis of levcromvkalin2.3 手性酮为催化剂非官能团化的反式、三取代及顺式烯烃的不对称环氧化反应长久以来一直存在对映选择性低的问题[32], 使用手性酮作催化剂为此问题提供了解决途径.手性酮催化剂通常由Oxone 与酮原位生成[32,33]. 目前, 高对映选择性的手性酮催化剂46, 47及48都是源于果糖分子结构设计制备的. 这三种催化剂对不同结构的烯烃有不同的适用性及催化效果, 见表1.表1 手性酮催化剂的应用及效果Table 1 The application and effect of chiral ketones催化剂 适用的烯烃ee/% 46 反式烯烃、三取代烯烃一般＞9047 缺电子烯烃 87～97 48环状或非环状烯烃、末端烯烃 71～97这类催化剂在原位生成时受pH 值影响较大. 高pH 值会使Oxone 分解, 低pH 值会造成催化剂发生Baeyer-Villiger 副反应, 但实验结果表明, 通常高pH 值给出的反应结果较好. 虽然有研究称, 手性酮催化剂的催化活性足以与Oxone 的分解相竞争, 但这将使反应消耗大量的催化剂(20 mol%).Armstrong [34,35]使用外消旋的催化剂49, 对E -1,2-二苯乙烯反应给出较好的结果(71% 转化率, 98% ee 值); 可贵的是, 这一催化剂对其他类型的反式及三取代芳烯烃, ee 值一般也能达到70%～98%; 在反应条件下不发生Baeyer-Villiger 分解, 因此, 催化剂用量一般都＜10 mol%. 但令人遗憾的是光学纯度的催化剂49制备比较困难. 若将催化剂49分子中的X 桥环去掉可得到容易制备的单环吡喃型催化剂50[36], 但反应的对映选择性会相应降低(ee 值最高83%).3 羰基化合物α-羟基化的反应光学活性的α-羟基羰基结构普遍存于天然产物及许多药物分子中; 另外, 这一结构也是合成其他重要结构, 如二醇化合物的合成子. 其有效的合成方法之一是用金属银配合物为催化剂, 亚硝基苯为氧化剂, 间接氧化锡烯醇化物[37,38]. 虽然这一催化氧化体系选择性较好, 但这一过程涉及多步反应, 步骤繁琐. 应用有机催化剂催化羰基化合物不对称α-羟基化步骤简单, 对映选择性高, 已经显示出巨大的应用潜力[39]. 3.1 氨基酸及其衍生物为催化剂 3.1.1 以有机过氧化物为氧化剂Zhong [40], MacMillan [41], Hayashi [42]几乎同时报道了以L -Proline 为催化剂, 亚硝基苯为氧化剂的醛的不对称α-氧化反应(Scheme 1). 反应首先生成O —N 化物, 之后经Adams 催化还原或用硫酸铜溶液处理, 使O —N 键断裂, 得到α-羟基化产物.Scheme 1极性溶剂, 如DMF, DMSO, CHCl 3, CH 3CN 等均适于此反应. 3个小组的反应条件及结果如表2.MacMillan [41]用5 mol%(最低可降为0.5 mol%) L -Proline 为催化剂, 在4 ℃反应2～4 h, 收率及ee 值都较高. 值得注意的是, Zhong [40]使用DMSO 为反应溶剂, 在室温下反应, 反应时间可大大缩短至10～20 min, 而反应收率及ee 值仍然较高. Hayashi 等[43]认为, 反应温度较高(＞4 ℃)易使醛发生自身Aldol 反应, 因此他们将反应温度降低至－20 ℃, 产物ee 值略有提高, 但反应时间却因此延长至24 h, 而且催化剂用量也较多.与醛相比, 酮在此条件下的α-氧化并不顺利, 存在反应速率慢、收率低、ee 值低的问题, 并且α-氧化的非594有 机 化 学V ol. 28, 2008表2 α-羟基化反应条件及结果Table 2 Reaction conditions and results for α-hydroxylation作者 L -Proline 用量/mol% 溶剂 反应温度/℃ 反应时间/h 收率/% ee /%Zhong 20 DMSO 室温 0.12～0.3 60～86 97～99MacMillan 5(可降至0.5) CHCl 3 42～4 60～95 97～99Hayashi 30CH 3CN－20 2462～87 98～99对映选择性低, 酮两侧α位同时氧化的副反应较多. Hayashi [44]和Cordova [45,46]等尝试将相对大大过量的酮缓慢滴加到反应体系中, 不仅提高了反应收率(44%～91%), 而且还保证了较高的ee 值(96%～99%) (Eq. 7). Cordova [38]后来又发现, 用PhIO 及58为氧化剂, L -Proline 为催化剂, 在DMF 中反应可直接得到α-OH 化产物, ee 值达77%, 但收率较低, 只有29%.Barbas [47]将羰基化合物的α-羟基化反应用于对称螺酮去对称化反应(ADS), 通过一前一后的胺氧化/O —N 键断裂反应, 得到了含多个手性中心的产物(Eq. 8). 不仅反应的对映选择性十分优秀, 反应的非对映选择性也十分出众(ee ＞99%, de 最高＞99%). 有趣的是, 底物分子a 位取代基对反应的选择性影响不显著, 而b 位羰基取代基却是反应表现出优秀的非对映选择性及对映选择性的关键所在.氨基酸催化不对称α-氧化过程类似与肽催化的α,β-不饱和酮的不对称环氧化过程. 催化剂α位的官能团都具有酸性质子, 酸性质子与催化剂分子中碱性的N 原子共同控制反应的区域选择性. Cordova [48]及Houk [49]通过量子力学计算表明, 反应过程中可能存在三种过渡态: O -anti , O -syn 及N -anti , 其中O -anti 过渡态能量E rel 相对最低, 因此反应的对映应选择性主要来自于O -anti 过渡态的贡献. 然而, Ramachary 和Jemmis [50]认为反应过渡态中还存在着静电力/双偶极-双偶极相互作用], 这种作用也是氨基酸具有选择性催化另一个因素. 但少量的反应动力学研究结果表明, 实际的催化反应过程比以上模型更复杂, 在每个催化循环过程中还可能存在自诱导或自加速作用, 从而使反应速率及ee 值获得提高[51].图 6 反应中可能存在的3种过渡态Figure 6 Three possible transitions existed in the reaction3.1.2 以分子氧为氧化剂分子氧作为安全、廉价、易得的氧化剂对经济和环境两方面都有益处[52]. 利用光或化学方法产生的活泼单线态氧1O 2[53]作为氧源已用于许多合成转化中, 但在不对称氧化反应中只有很少的报道[54].Cordova [54a,55]首次用分子氧实现了醛酮的直接有机催化不对称α-羟基化反应(Scheme 2). 溶剂对反应影响物. 对底物结构研究发现, 链状酮的氧化区域选择性很高, 分子氧通常在取代基最多的一侧氧化.Scheme 2多种氨基酸可用于醛的分子氧α-羟基化反应, 但L -Proline 最有效(45%～95%收率, 16%～48% ee 值). 对No. 4宫斌等：有机催化的不对称氧化反应595L -Proline 结构修饰发现, α-位修饰L -Proline 催化活性可大幅提高. α-甲基化的脯氨酸能显著提高产物的ee 值(54%～66%). 对位吸电基取代的苄基醛在三甲基硅取代的催化剂17, 63, 64催化下, 反应收率可提高到71%, ee 值可达98%, 催化活性63＞64＞17.用L -Proline 催化酮的分子氧α-羟基化反应所得ee 值较低(18% ee ), α-甲基脯氨酸可使反应ee 值提高到 48%; 使用直碳链的L -丙氨酸和L -缬氨酸为催化剂, ee 值可分别达到56%, 49%, 但是得到构型相反的产物. 反应虽然只得到中等ee 值的产物, 这一结果却丰富了氨基酸催化剂的种类, 并且将推动人们对催化机理的进步研究, 因为在此之前, 一般认为只有五元环的氨基酸才能保证反应的高效性及高对映选择性[55a]. 3.2 金鸡纳碱为催化剂Dupont 公司在开发一种新型农药的过程中非常幸运的发现金鸡纳碱(＋)-辛可宁可催化不对称氧化β-二羰基化合物, 得到中等ee 值(50%)的α-羟基化产物(Eq. 9). 而在此之前所尝试的手性胺或氨基酸、手性季铵盐等有机催化剂对此反应无效, 过渡金属配合物催化剂催化所得产物也没有明显ee 值[56].对催化剂辛可宁(cinchonine)的结构进广泛的修饰研究发现, 手性碳原子上的羟基修饰后会显著降低反应的ee 值[57]; 另外, 喹啉母环6位上引入OCH 3基会降低反应ee 值; 而引入OH 后, ee 值有所提高(69% ee 值), 同时, 烯键单溴化后, ee 值进步提高(70%), 但二溴化ee 值略有降低(66% ee )[58]. Jorgensen [59]改用枯烯基过氧化氢为氧化剂, 二氢奎宁(dihydroquine)为催化剂, 使反应的ee 值达66%, 收率达88%, 只不过所得产物为R 型. 无水及非亲核性溶剂对反应速率及对映选择性无明显影响, 均可用于此反应, 但实验中发现, 此反应具有相转移催化反应特征[60], 当使用甲苯为溶剂时, 反应产物会随反应的进行不断析出, 这样简化了分离过程, 并且有利于催化剂的回收利用.4 小结与展望有机催化的不对称氧化反应在短短几年已经出现十分可喜的发展, 其具体表现在: (1)催化剂种类不断增加, 为各种类型的不对称氧化反应催化剂的选择提供了广泛的空间; (2)反应底物的范围不断扩大, 对一些金属有机催化效果较差的反应底物, 利用有机催化剂可以取得很好的反应收率和对映选择性; (3)催化剂回收方便, 多次循环利用不降低反应选择性; (4)保持有机催化优点的同时, 向更绿色的方向发展, 例如出现了一些使用水为溶剂、用氧气或空气为氧化剂的反应.当然, 有较好应用前景的催化反应除了具备以上几个要求, 催化剂用量需要降低到工业可接受的水平, 同时能得到高对映选择性的产物, 这点正是有机催化不对称氧化反应需要不断努力之处. 为了实现这一目标, 除了可采用传统的催化剂筛选修饰的方法, 利用一些新兴理念和技术(例如基于分子识别概念、纳米技术、分子自组装设计制备催化或离子液体为反应溶剂等)也可能获得可喜的结果; 另外, 对反应机理的深入研究是关键. 利用先进分析仪器跟踪反应进程、捕捉反应中间体推断反应机理是常用手段, 但这些推断目前常常缺少反应动力学数据的支持, 这是将来需要不断努力的. 利用计算机对反应过程进行量子化学计算, 从理论上提出更深层次或更新的反应机理模型或影响因素, 也是不应忽视的方向.有机催化的不对称氧化反应已经步入黄金时期, 相信今后的发展一定会秉承目前的发展趋势继续前进, 并且出现新的突破. 有机催化的不对称氧化反应将与酶催化、金属有机催化一起成为不对称催化氧化反应的三项有力工具.References1 Peter, I. D.; Lionel, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43,5138.2 (a) List, B.; Yang, J. W. Science 2006, 313, 1584.(b) Armstrong, A. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 1460. (c) Fu, B.; Xiao, Y.-M.; Tan, Z.-H.; Dong, Y.-H.; Li, N. Chin. J. Org. Chem. 2006, 26, 899 (in Chinese).596有机化学V ol. 28, 2008(傅滨, 肖玉梅, 覃兆海, 董燕红, 李楠, 有机化学, 2006, 26, 899.)(d) Jiang, H.-F.; Wang, Y.-G..; Liu, H.-L.; Liu, P. Chin. J.Org. Chem. 2004, 24, 1513 (in Chinese).(江焕峰, 王玉刚, 刘海灵, 刘鹏, 有机化学, 2004, 24, 1513.)3 (a) Julia, S.; Masana, J.; Vega, J. C. Angew. Chem., Int. Ed.Engl. 1980, 19, 929.(b) Julia, S.; Colonna, S.; Guixer, J.; Masana, J.; Rocas, J.;Annuziate, R.; Molinari, H. J. Chem. Soc., Perkin. Trans. 11982, 1317.4 Bentley, P. A.; Roberts, S. M. Chem. Commun. 1997, 739.5 Allen, J. V.; Roberts, S. M. J. Chem. Soc., Perkin. Trans. 11998, 3171.6 Baars, S.; Drauz, K.-H.; Krimmer, H. P.; Roberts, S. M.;Sander, J.; Skidmore, J.; Zanardi, G. Org. Process Res. Dev.2003, 7, 509.7 (a) Geller, T.; Gerlach, A.; Kruger, C. M.; Militzer, H. C.Tetrahedron. Lett. 2004, 45, 5065.(b) Gerlach, A.; Geller, T. Adv. Synth. Catal. 2004, 346,1247.8 Geller, T.; Gerlach, A.; Kruger, C. M.; Militzer, H. C. J.Mol. Catal. A: Chem.2006, 251, 71.9 Geller, T.; Kruger, C. M.; Militzer, H. C. Tetrahedron Lett.2004, 45, 5069.10 (a) Savizky, R. M.; Suzuki, N.; Bove, J. L. Tetrahedron:Asymmetry 1998, 9, 374.(b) Bentley, P. A.; Bickley, J. F.; Roberts, S. M.; Steiner, A.Tetrahedron. Lett. 2001, 42, 3741.(c) Flood, R. W.; Geller, T. P.; Petty, S. A.; Roberts, S. M.;Skidmore, J.; Volk, M. Org. Lett.2001, 3, 683.(d) Allen, J. V.; Drauz, K. H.; Roberts, S. M. TetrahedronLett. 1999, 40, 5417.(e) Pedrosa, L. J. M.; Pitts, M. R.; Roberts, S. M. Tetrahe-dron Lett. 2004, 45, 5073.11 Blank, J. T.; Miller, S. J. Biopolymers2006, 84, 38.12 Berkessel, A.; Gasch, N.; Glautibz, K.; Koch, G. Org. Lett.2001, 3, 3839.13 Kelly, D. R.; Roberts, S. M. Biopolymers 2006, 84, 74.14 List, B. Tetrahedron2002, 58, 5573.15 Lattanzi, A. Org. Lett. 2005, 7, 2579.16 Zhuang, W.; Marigo, M.; Jorgensen, K. A. Org. Biomol.Chem. 2005, 3, 3883.17 Ooi, T.; Maruoka, K. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 6844.18 (a) Lygo, B.; To, Daniel, C. M. Chem. Commun. 2002,2360.(b) Corey, E. J.; Zhang, F. Y. Org. Lett. 1999, 1, 1287.(c) Adam, W.; Rao, P. B.; Degen, H. G.; Levai, A.; Patonay,T.; Saha-Moller, C. R. J. Org. Chem. 2002, 67, 259.(d) Arai, S.; Tsuge, H.; Oku, M.; Miura, M.; Shioiri, T.Tetrahedron 2002, 58, 1623.(e) Adam, W.; Rao, P. B.; Degen, H. G.; Saha-Moller, C. R.Tetrahedron: Asymmetry 2001, 12, 121.19 Jew, S. S.; Lee, J. H.; Jeong, B. S.; Yoo, M. S.; Kim, M. J.;Lee, Y. J.; Lee, J.; Choi, S. H.; Lee, K.; Lah, M. S.; Park, H.G. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 1383.20 Hori, K.; Tamura, M.; Tani, K.; Nishiwaki, N.; Ariga, M.;Tohda, Y. Tetrahedron Lett. 2006, 47, 3115.21 Bako, T.; Bako, P.; Keglevich, G.; Bombicz, P.; Kubinyi,M.; Pal, K.; Bodor, S.; Mako, A.; Toke, L. Tetrahedron:Asymmetry 2004, 15, 1589.22 Zhang, Z.-G.; Wang, X.-Y.; Sun, C.; Shi, H.-C. Chin. J.Org. Chem. 2004, 24, 7 (in Chinese).(张治国, 王歆燕, 孙川, 石鸿昌, 有机化学, 2004, 24, 7.)23 (a) Adamo, M. F. A.; Aggarwal, V. K.; Sage, M. A. J. Am.Chem. Soc. 2000, 122, 8317.(b) Adamo, M. F. A.; Aggarwal, V. K.; Sage, M. A. J. Am.Chem. Soc. 2002, 124, 11223.24 Ho, C. Y.; Chen, Y. C.; Wong, M. K.; Yang, D. J. Org.Chem. 2005, 70, 898.25 Aggarwal, V. K.; Lopin, C.; Sandrinel, F. J. Am. Chem. Soc.2003, 125, 7596.26 Wong, M. K.; Ho, L. M.; Zheng, Y. S.; Ho, C. Y.; Yang, D.Org. Lett. 2001, 3, 2587.27 Page, P. C. B.; Buckley, B.; Blaker, J. Org. Lett. 2004, 6,1543.28 Page, P. C. B.; Barros, D.; Buckley, B. R.; Ardakani, A.;Marples, B. A. J. Org. Chem. 2004, 69, 3595.29 Page, P. C. B.; Rassias, G.. A.; Barros, D.; Ardakani, A.;Buckley, B. R.; Bethell, D.; Smith, T. A. D.; Slawin, Alexandra, M. Z. J. Org. Chem. 2001, 66, 6926.30 Page, P. C. B.; Buckley, B. R.; Heaney, H.; Blacker, A. J.Org. Lett. 2005, 7, 375.31 Page, P. C. B.; Barros, D.; Buckley, B. R.; Marples, B. A.Tetrahedron: Asymmetry 2005, 16, 3488.32 Shi, Y. Acc. Chem. Res. 2004, 37, 488.33 Shi, Y. Acc. Chem. Res. 2004, 37, 497.34 Armstrong, A.; Moss, W. O.; Reeves, J. R. Tetrahedron:Asymmetry 2001, 12, 2779.35 Armstrong, A.; Ahmed, G.; Fernandez, B. D.; Hayter, B. R.;Wailes, J. S. J. Org. Chem. 2002, 67, 8610.36 Armstrong, A.; Tsuchiya, T. Tetrahedron 2006, 62, 257.37 Marigo, M.; Jorgenson, K. A. Chem. Commun. 2006, 2001.38 Engqvist, M.; Casas, J.; Sunden, H.; Ibrahem, I.; Cordova,A. Tetrahedron. Lett. 2005, 46, 2053.39 Plietker, B. Tetrahedron: Asymmetry 2005, 16, 3453.40 Zhong, G. F. Angew. Chem., Int. Ed.2003, 42, 4247.41 Brown, S. P.; Brochu, M. P.; Sinz, C. J.; MacMillan, D. W.C. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 10808.42 Hayashi, Y.; Yamaguchi, J.; Hibino, K.; Shoji, M.Tetrahedron Lett. 2003, 44, 8293.43 Hayashi, Y.; Yamaguchi, J.; Sumiya, T.; Hibino, K.; Shoji,M. J. Org. Chem. 2004, 69, 5966.44 Hayashi, Y.; Yamaguchi, J.; Sumiya, T.; Shoji, M. Angew.Chem., Int. Ed. 2004, 43, 1112.45 Bogevig, A.; Sunden, H.; Cordova, A. Angew. Chem., Int.Ed. 2004, 43, 1109.46 Sunden, H.; Ibrahem, I.; Adolfsson, H.; Cordova, A. Tetra-。
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
39
Shi 不对称环氧反应机理
以丙酮为例，从丙 酮开始到终产物
40
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；
22
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；
23
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。
21
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；
15
Sharpless环氧化反应举例
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。
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。
烯烃与联烯的不对称[2+2]环加成反应
![烯烃与联烯的不对称[2+2]环加成反应](https://img.taocdn.com/s3/m/b5442790b8f3f90f76c66137ee06eff9aef849d8.png)
烯烃与联烯的不对称[2+2]环加成反应一、概述1.1 烯烃与联烯的不对称[2+2]环加成反应概述烯烃与联烯的不对称[2+2]环加成反应是有机化学领域中的重要研究内容之一。
该反应以其高效、高立体选择性等特点备受关注，并且在天然产物和药物合成中具有广泛的应用前景。
本文将对烯烃与联烯的不对称[2+2]环加成反应进行系统的介绍和总结，力求全面、客观地展现该领域的研究进展。
1.2 研究目的和意义本文旨在系统介绍烯烃与联烯的不对称[2+2]环加成反应的研究现状，包括其反应机理、影响因素、反应条件控制等方面，并对相关研究的进展和应用进行分析和总结。
通过本文的阐述，可以更好地理解该反应的原理和特点，为进一步的研究和应用提供有益的参考。
二、烯烃与联烯的不对称[2+2]环加成反应的研究现状2.1 反应机理烯烃与联烯的不对称[2+2]环加成反应是通过自由基、金属催化等多种机理进行的，不同的反应条件会导致不同的机理途径。
研究者们通过实验和理论计算等手段，对不同条件下的反应机理进行了深入探讨，为该反应的合理设计和优化提供了重要的理论基础。
2.2 影响因素在进行烯烃与联烯的不对称[2+2]环加成反应时，反应条件的选择和控制对反应结果具有重要的影响。
催化剂的选择、温度和溶剂等因素都会对反应产物的立体化学和产率产生显著影响。
研究者们对这些影响因素进行了系统的分析和研究，为优化反应条件提供了重要的参考依据。
2.3 应用前景由于烯烃与联烯的不对称[2+2]环加成反应具有高效、高立体选择性等特点，因此在天然产物和药物合成中有着广泛的应用前景。
研究者们通过不断的改进和优化，已经取得了许多重要的实验结果，为该反应的工业化应用奠定了良好的基础。
三、研究展望3.1 反应条件的优化随着研究的不断深入，烯烃与联烯的不对称[2+2]环加成反应的反应条件得到了不断的优化。
未来的研究将进一步探索新的催化剂、新的溶剂体系和新的反应条件，以实现该反应的更高效、更高立体选择性的进行。
有机化学中的不对称催化反应
有机化学中的不对称催化反应不对称催化反应是有机化学领域中的一个热点研究方向，因为它是合成手段中极为重要的一环，能够制备出高度选择性的化合物。
本文将从不对称催化反应的原理、应用和发展三个方面探讨这个研究方向的现状和趋势。
一、不对称催化反应的原理不对称催化反应的原理是利用非对称的催化剂对不对称的衍生物进行催化转化。
其中，非对称催化剂可以分为手性配体和手性环境两类。
手性配体是以金属离子为中心，通过挂接在离子周围的配体上来控制反应性质，例如钯、铑等催化剂。
手性环境是通过非对称的环境来实现手性控制，例如蛋白质等。
不对称催化反应的原理基于手性诱导的原理，即手性物质与非手性物质在相互作用时会导致选择性反应，所以通过选择性诱导的方法可以进行有机化合物的手性控制。
二、不对称催化反应的应用不对称催化反应在有机合成中有广泛的应用，例如：1. 合成手性分子：手性分子在生命体系中具有重要作用，通过不对称催化反应可以合成出具有高度手性的分子，以供生命体系中的应用。
2. 制备药物：药物分子通常是手性分子，因此不对称催化反应在药物合成中得到了广泛的应用。
3. 制备农药：农药分子同样需要手性，不对称催化反应在农药合成中也起到了重要作用。
4. 制备高分子材料：高分子材料中往往存在手性，不对称催化反应也可以用于这一领域。
三、不对称催化反应的发展不对称催化反应在近年来得到了快速发展，主要集中在以下几个方面：1. 开发新的手性催化剂：开发新的手性催化剂是不对称催化反应的重要方向之一，因为催化剂的种类越多，反应选择性就会越高。
2. 提高反应效果：提高反应效果是不对称催化反应的重要目标之一，也是改进反应条件和催化剂设计的中心。
3. 组合催化反应：组合催化反应可以同时利用多个催化剂或催化剂与其他催化反应进行协同反应，以提高反应效率和选择性。
4. 催化剂的可重复使用：催化剂的可重复使用可以降低反应成本，也是不对称催化反应的重要研究方向之一。
总之，不对称催化反应是一个有着广泛应用前景的领域，随着催化剂和反应设计的不断发展，相信不对称催化反应将在有机合成和化学领域中发挥着越来越重要的作用。
不对称催化反应研究进展-精选文档
H
水解反应
金属催化剂与酶联合不对称催化反应
Reetz, Williams 和 Backvall首次提出了金属络和物与酶的“one-pot” 催化反应。
CALB-假丝酵母脂酶
图13 手性醇的酰基化反应
生物催化反应存在的问题
选择性问题
对映体过量值(e.e. ) 较低
同一种酶既有催化生成L -型产物的能力, 也有催化生成D -型产物的能力 面包酵母中至少有两种酶能同时催化同一种底物, 生成不同的对映异构体
手性金属催化剂
•双金属手性催化剂
James M. Takacs采用双齿磷配体，制备了一种含两种金属 的手性配合物，其中Zn- Ms ，Pd- Mc 。
图1
包含结构金属（ Ms ）和催化金属 (Mc) 的自组装双金属催化剂
图2 (box)2Zn 络合物的制备及晶体结构
产率79%
图3 手性二磷配体的制备
Seminar I
不对称催化反应研究进展
报告内容
不对称催化反应的进展
手性催化剂的发展
新型不对称催化反应 生物不对称催化 离子液体中的不对称催化反应
手性化合物的不对称合成法
○
化学计量的不对称反应
需要化学计量的手性试剂 对环境污染大
○
○
酶法
不对称催化反应
仅需催化剂量的手性试剂 反应条件温和 立体选择性好 绿色合成方法
谢 谢﹗
图9 连续柱不对称催化反应的组合形式
苯 甲 酰 奎 宁 BEMP-三氨基磷 酰胺基亚氨键合 到聚合物载体
BQ-
图10 连续柱不对称催化反应装置流程图
反应 历程
e.e.>90%,2h
பைடு நூலகம் 新型不对称催化反应
不对称催化反应的进展与机理
不对称催化反应的进展与机理引言：不对称催化反应作为有机合成中的重要领域，广泛应用于药物合成、材料科学等领域。
与传统催化反应相比，不对称催化反应具有高效、高选择性和环境友好等优势。
本文将介绍不对称催化反应的最新进展和机理研究。
一、不对称催化反应的定义和意义不对称催化反应是指在催化剂的作用下，通过破坏反应物中的对称性，使得产物具有手性。
在有机合成中，手性是一种重要的性质，直接关系到产物的活性和拆分等性质。
因此，不对称催化反应作为实现手性合成的重要手段，受到了广泛的关注。
二、不对称催化反应的分类不对称催化反应可以按照所用催化剂的类型进行分类，主要有手性配体催化、酶催化和金属催化等。
其中，手性配体催化是目前应用最广泛的一种方法。
手性配体能够通过与催化剂中金属离子形成配位键，使催化剂在反应中具有选择性。
在手性配体催化中，不对称氢化、不对称重排、不对称亲核取代和不对称诱导等反应得到了广泛的研究与应用。
三、不对称催化反应的机理不对称催化反应的机理研究是该领域的重要方面。
了解反应的机理有助于设计新的催化剂和优化反应条件。
根据现有的研究，不对称催化反应的机理主要包括两个方面——以底物为中心的机理和以催化剂为中心的机理。
1. 以底物为中心的机理以底物为中心的机理认为，在反应中底物分子与催化剂发生相互作用，形成催化活性物种。
催化活性物种与底物发生反应，通过过渡态生成手性产物。
这种机理被广泛应用于不对称氢化和不对称亲核取代等反应。
2. 以催化剂为中心的机理以催化剂为中心的机理认为，催化剂通过与底物形成配合物，使底物具有手性，然后与底物发生反应生成产物。
这种机理被广泛应用于手性配体催化的反应中，如不对称重排和不对称诱导反应。
四、不对称催化反应的最新进展不对称催化反应在过去几十年中取得了令人瞩目的进展。
下面列举几个具有代表性的进展：1. 金属有机催化剂的设计和应用近年来，金属有机催化剂的设计和应用成为了研究的热点。
通过合理设计金属有机催化剂的结构，可以实现高效且高选择性的手性合成。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
通过三取代烯烃与乙醛酸酯化合的分子间carbonyl-ene反应,可以高对映选择性,高非对映选择性的得到反式产物。并通过对比实验确定了β-cis氢原子对反应活性的影响,为以后ene反应的设计奠定基础。
烯烃氧化偶联反应与不对称ene反应研究
Stellettin F是一种重要生物活性的分子。然而,Stellettin F只能从细薄星芒海绵中分离得到,其全合成至今没有成功报道。
对其结构进行仔细分析我们发现,侧链为共轭多烯结构,可以从烯烃氧化偶联构建,而并环结构可以通过多烯关环得到。本文主要围绕其合成,研究了共轭多烯的新型的合成方法。
另外我们对多烯环化及共轭烯烃合成的文献进行了综述,对合成方法进行了总结。第2章：共轭多烯的合成研究共轭多烯是天然产物中常见的结构片段,在天然产物合成中具有重要的应用价值。
通过便宜易得烯酮化合物与简单烯烃的钯催化氧化偶联,制备多种不同的共轭多烯化合物。并且将其应用到了维他命A1及波尼酮的全合成中。
第3章：三取代烯烃的ene反应研究。高烯丙醇化合物在一些生活性分子的构建中具有重要的价值。
以及尝试了通过不对称催化的三取代烯烃的ene反应来构建合适的多烯环化底物。本论文内容共分为四章：第1章：StellettinF合成进展及合成分析在本章我们回顾了Stellettin化合物的分离历史,合成尝试并对其结构进行仔细分析,提出了自己的解决办法,即通过多烯环化构建多环结构,通过共轭烯烃的合成来尝试侧链的合成。
第4章是靛红参与的Mukaiyama aldol反应研究。我们将本课题组发展的In-Pybox体系应用到了Mukaiyama aldol反应中,可以高对映选择性的得到加成产物,在靛红的3-位引进p-羰基取代基。
并有希望应用到Convolutamydine A的全合成。