不对称合成手性合成
浅谈羰基不对称还原合成手性醇方法
浅谈羰基不对称还原合成手性醇方法
羰基不对称还原合成手性醇是一种重要的有机合成方法,通过该方法可以合成具有手
性的醇化合物。
该方法的基本原理是利用手性催化剂来催化羰基化合物的不对称还原反应,生成手性的醇化合物。
本文将从反应机理、选择合适的催化剂和反应条件等方面浅谈羰基
不对称还原合成手性醇的方法。
羰基不对称还原反应的机理主要有两种:一是硼氢化合物和硅氢化合物的加成型不对
称还原反应机理,另一种是还原剂直接与羰基反应的直接还原型不对称还原反应机理。
加
成型不对称还原反应是目前应用广泛的一种方法,其催化剂主要是含有手性配体的过渡金
属催化剂,如铑、钯、铱和铝等。
直接还原型不对称还原反应也可以利用手性配体来进行
不对称还原,如利用手性的金属催化剂或有机催化剂等。
在选择合适的手性催化剂方面,需要考虑手性催化剂的催化活性和对目标手性产物的
拾取性。
手性催化剂的催化活性取决于其对底物的催化活化能和催化反应势垒的影响,而
手性催化剂对手性产物的选择性则取决于其与底物的作用方式和手性诱导因素。
选择合适
的手性催化剂对于实现羰基不对称还原合成手性醇是非常关键的。
目前,已经提出了大量
的手性催化剂,并取得了较好的反应结果。
反应条件也是影响羰基不对称还原合成手性醇的关键因素之一。
反应条件需要根据底
物的特性和催化剂的要求来确定。
一般来说,反应温度、气氛和溶剂对反应的影响较大。
合适的反应温度可以提高反应速率和选择性,适当的气氛可以保护催化剂和底物不受氧化
或腐蚀,合适的溶剂则可以提供良好的反应环境和溶解性。
第七章-化学手性制药工艺第三节 不对称合成法
9
例如:手性催化剂控制的L-多巴不对称合成
10
★ 手性催化剂控制的不对称反应限制因素:
7
例如:手性辅助剂控制的(S)-萘普生不对称合成
手性辅助剂控制溴 代对映选择性
引入手性 辅助剂
脱去手性 辅助剂
8
三、手性催化剂控制的不对称反应
又称不对称催化反应,是通过催化剂对反应底物作 用(通常是活化反应物)后提供的手性环境而进行 反应的不对称性诱导,但本方法无需加入与反应底 物等当量的手性催化剂。
3
一、手性底物控制的不对称反应
✓ 通过手性底物中已存在的手性中心进行分子内定向 诱导。
✓ 优点:无需额外加入手性试剂诱导产物中新手性单 元的形成。
✓ 缺点:较难获得很好的手性诱导。
4
例如:手性底物控制的4-AA不对称合成
手性源 手性源
5
二、手性辅助试剂控制的不对称反应
将手性辅助试剂或基团与无手性单元的反应底物 作用生成手性化合物,利用所引入的手性辅助试剂或 基团的手性诱导进行后续的不对称合成反应,最后脱 去并回收该手性辅助试剂或基团后得到目标手性分子。
6பைடு நூலகம்
二、手性辅助试剂控制的不对称反应 ★ 手性辅助试剂通常需要具备以下条件:
1)便宜易得且具有很高的光学纯度; 2)该手性辅助试剂或基团诱导的不对称反应选择性高; 3)新生成的手性中心或其他手性元素易与该手性辅助 试剂或基团分离且不发生外消旋化; 4)该手性辅助试剂或基团的回收率高且回收后不降低 其光学纯度。
不对称合成—手性助剂法
▪ 化学合成的前三类方法都要使用化学计量的手性物 质。虽然在某些情况他们可以回收重新使用。但试 剂价格昂贵不宜使用于生产中等价格的大众化手性 药物。
▪ 不对称催化法,它具有手性增殖、高对映选择性、 经济,易于实现工收化的优点,是最有希望、最有 前途的合成手性药物的方法。但昂贵的过渡金属以 及有时比过渡金属还贵的手性配体却限制了这一方 法的应用。
Ph
NaoH
NO Ni
O
CH2
CH2
O N N CH3
Ph
Ph
Ph
H3O+
N
O NH NH +
Ph
COOH
CH3
H2N
CH2
.
▪ 丙氨酸中的α-H酸性较低,很难脱去。在本体系 中,丙氨酸与 BPB、NiCl2形成BPB-Ni-Ala,由 于 Ni(Ⅱ)的强吸电子作用 ,使得 Ni-O-C-C-N五 元环的电子偏向Ni(Ⅱ),同时与 α-H相邻的羰基 基团也具有较强的吸电子能力 ,所以丙氨酸的αH酸性增强,pKa值达到11,在碱性条件下非常 容易失去。活性亚甲基在碱的作用下,可以得到 一定浓度的烯醇负离子,在这种条件下形成的烯 醇负离子具有亲核性 ,可以对卤代烃等进行亲核 取代。
.
实验过程
▪ 取 5mmol BPB-Ni-Ala和50mmolNaOH溶 DMF(20mL),氮气保护 ,剧烈搅拌后加入 6mmol3-溴丙烯。TLC( (丙酮 ):V(正己烷 )=1: 1)检测反应 。然后加入到冰醋酸水溶液中停止反 应 ,静置过夜 ,析出固体 ,过硅胶柱 ,蒸干 , 真空干燥 ,得红色固体A。
.
结果与讨论
▪ BPB-Ni-Ala作为手性助剂,在进行烷基化反应时, 由于空间位阻的作用,双取代的可能性较小。但 如果取代基较小,也可以一次性同时接2个取代 基。
有机化学中的不对称合成
有机化学中的不对称合成在有机化学领域中,不对称合成是一项重要的研究领域,它可以有效地合成具有手性的有机分子。
手性分子在药物合成、天然产物合成以及材料科学等领域中具有重要的应用价值。
本文将探讨不对称合成的基本概念、方法和应用,并介绍一些常见的不对称合成反应。
一、不对称合成的基本概念不对称合成是指通过使用手性起始原料或手性催化剂,合成出具有手性的有机分子的化学合成方法。
在不对称合成中,合成的产物具有不对称的结构或旋光性。
与对称合成相比,不对称合成可以得到具有更高的立体选择性和手性纯度的产物。
不对称合成的基本原理是利用手性诱导或手性催化剂来选择性地激活反应物中的一个面或一个手性中心,从而控制反应的立体选择性。
手性诱导合成方法包括拆分法、不对称催化、酶催化和手性助剂等。
其中,不对称催化是最为常见的方法,它通过使用手性催化剂,使化学反应以特定的立体选择性进行。
二、不对称合成的方法1. 手性诱导合成手性诱导合成是通过使用手性起始原料或手性诱导剂来进行的合成方法。
手性诱导合成包括手性拆分法和手性诱导剂法。
手性拆分法是通过将手性分子与反应物进行化学或物理上的拆分,使得反应物在反应过程中保持立体选择性。
手性拆分法包括光学拆分法、金属配合物拆分法和手性分子的稳定性拆分法等。
手性诱导剂法是通过使用手性诱导剂来引发反应中的手性识别过程,从而控制反应的立体选择性。
手性诱导剂法包括非手性基团诱导和手性感受性诱导。
2. 不对称催化合成不对称催化合成是通过使用手性催化剂来实现的合成方法。
手性催化剂能够选择性地提供一个特定的反应路径,从而控制反应的立体选择性。
不对称催化合成通常包括氢化、氧化、醇缩合、酯化、醚化等反应。
不对称催化合成中最有代表性的方法是手性配体催化法。
手性配体催化法通过使用手性配体配位于金属催化剂上,使催化剂具有手性识别能力,从而实现对反应物的选择性激活。
3. 酶催化合成酶催化合成是通过使用天然酶或人工改造酶来进行的合成方法。
化学合成中的手性控制方法
化学合成中的手性控制方法手性控制是化学合成中一个重要的主题,它涉及到合成的目标分子中手性部分的选择性合成。
手性控制方法在有机合成中起到至关重要的作用,因为手性对于分子的生物活性、药理作用等具有重要的影响。
本文将介绍化学合成中的几种常用的手性控制方法。
一、选择性不对称合成选择性不对称合成是通过引入手性试剂或催化剂,使得反应中的手性中心向一定的立体化学常数倾斜,从而获得手性产物。
这类手性控制方法的实施较为简单,广泛应用于有机合成中。
1. 手性试剂控制通过使用手性试剂作为反应物,可以引入所需的手性中心,实现对产物手性构型的控制。
例如,在不对称还原反应中,使用手性酮或手性醇作为还原剂,可以得到具有相应手性的醇类产物。
2. 手性催化剂控制手性催化剂是一类广泛应用于不对称合成中的重要工具。
通过合理设计催化剂的结构,可以实现对手性中心的选择性诱导。
例如,在不对称氢化反应中,使用手性配体配合过渡金属催化剂,可以选择性地氢化某一立体异构体。
二、手性分离方法手性分离方法是通过改变手性化合物的物理性质,使其分离为手性纯度高的左旋或右旋体。
手性分离方法主要应用于天然产物抽提、药物制备等领域。
1. 液相手性分离液相手性分离主要利用手性固定相,如手性色谱柱、手性胶囊等,通过溶剂的流动将手性混合物分离为单一手性的产物。
2. 晶体化学方法手性晶体的形成是手性分离中常用的方法之一。
通过合理选择溶剂、温度等条件,使手性混合物发生晶体化,从而获得手性纯的晶体。
三、手性化合物的对映选择性反应在手性合成中,通过选择性反应可以实现对旋光度高或低的手性产物的选择性得到。
这类手性控制方法在有机合成中比较常用。
1. 对映选择性催化反应对映选择性催化反应是通过手性催化剂来实现对旋光度高或低的手性产物的选择性得到。
通过合理设计手性催化剂的结构,可以实现对某一对映体的选择性诱导。
2. 对映选择性反应对映选择性反应是通过选择性合成手性诱导剂,使其与底物发生特定的反应,从而得到选择性对映体的生成。
有机化学基础知识手性与不对称合成
有机化学基础知识手性与不对称合成有机化学基础知识:手性与不对称合成在有机化学中,手性和不对称合成是两个重要的概念。
手性是指分子或化合物具有非重叠的镜像对称结构,分为左旋(S)和右旋(R)两种构型。
不对称合成则是指通过反应使得手性化合物生成的过程。
手性与不对称合成的重要性在于它们在生物学、药物学和有机合成领域具有广泛应用。
手性分子在生物体中扮演重要的角色,药物分子的手性性质直接影响其在体内的活性和毒性。
此外,许多有机合成过程中需要获得高立体选择性的产物,这就需要使用不对称合成方法。
一、手性的定义与属性手性(chirality)是指分子或化合物不能与其镜像完全重合的性质。
简单来说,手性分子就像是左右手,无法完全重叠,这是由于手性分子的立体结构具有非对称性。
手性的性质包括以下几个方面:1. 手性分子无旋转轴或镜面反射面:旋转或镜面反射一个手性分子,无法使其和源分子完全重合,这就是左旋和右旋构型的来源。
2. 左旋(S)和右旋(R)构型:对于手性分子,以手的方式分别沿顺时针和逆时针方向围绕分子中心生成立体结构,可得到左旋(S)和右旋(R)构型,确定手性分子的构型是有机化学的重要内容。
3. 光学活性:左旋和右旋构型的手性分子之间可以通过手性光学活性来区分,其中旋光(optical rotation)是一种常用的手性分析方法。
二、手性分子的来源手性分子的来源多种多样,包括以下几种常见的方式:1. 手性衍生物:通过对不对称化合物的反应进行处理,引入手性基团,从而生成手性产物。
2. 手性诱导:在合成过程中,通过使用手性诱导剂,使得产物具有手性结构。
3. 手性模板:在有机合成中,通过使用手性模板,使得反应生成具有手性结构的产物。
4. 生物来源:许多生物体内产生的分子都是手性的,因此通过利用生物体提取或合成方式,可以获得手性分子。
三、不对称合成方法不对称合成是指通过有选择性地控制反应条件、底物结构或合成步骤,使得手性化合物生成的合成方法。
不对称合成手性合成
H2 / CH2Cl2
OCH3
(R)-TolBINAP-Ru
OH
O OCH3 NHCOPh
1) HCl 2) Et3N
NHCOPh
99% ee 95% de
OH O OH NH2 S N OH SNH Bu
t
TBDMSCl
NH O
Ph3P
imidazole
OTBDMS
OTBDMS OAc
CH3CO3H
[R] , [S] 浓度
手性化合物结构的立体化学绘制
实键(Solid Bond) 双键(Double Bond) 虚键(Dashed Bond) 切割键(Hashed Bond)或虚线键 切割楔键(Hashed WedgedBond) 黑体键(Bold Bond)或粗线键 黑体楔键(Bold WedgedBond) 空心楔键(Hollow WedgedBond) 波浪键(Wave Bond)
2、手性助剂(chiral auxiliary)的不对称反应─辅基控 制法
A* -A*
S
SA*
P*A*
P*
例如下图,在手性辅助试剂作用下实现了羰基化合物硫 代时的高非对映选择性 :
O R1 R2 recycling N NH2 chiral auxiliary O recovery R1 R2 O SR3 ee=91-98%
R
1
R
2
TBHP / Ti(O Pr)4
OH
i
O
R
2
H
CH2Cl2 / -20oC DET / 4A mol. Sieve
H
OH
K. B. Sharpless in Catalytic Asymmetric Synthesis, I.Ojima, Ed., VCH, 1993, pp.103-158
有机化学中的手性诱导反应与不对称合成
有机化学中的手性诱导反应与不对称合成有机化学是研究有机物质结构、性质和合成方法的科学。
其中,手性诱导反应与不对称合成是有机化学中的重要分支,对于合成手性化合物具有重要意义。
手性诱导反应是指通过手性诱导剂或手性反应物来控制反应过程中手性产物的生成。
手性产物是指具有非对称碳原子的化合物,它们具有左右镜像对称性,即手性异构体。
在自然界中,绝大多数生物分子都是手性化合物,因此对手性化合物的合成具有重要的科学和应用价值。
手性诱导反应的机理可以通过手性诱导剂与反应物之间的相互作用来解释。
手性诱导剂可以是手性配体、手性催化剂或手性溶剂等。
它们与反应物之间的相互作用可以通过氢键、离子键、范德华力等力来实现。
这种相互作用会导致反应物在反应过程中选择性地与手性诱导剂发生反应,从而生成手性产物。
不对称合成是指通过手性诱导反应来合成手性化合物的方法。
它是有机合成中最重要的方法之一,广泛应用于药物合成、农药合成、天然产物合成等领域。
不对称合成的关键在于选择合适的手性诱导剂和反应条件,以实现高产率和高选择性的手性产物合成。
手性诱导反应和不对称合成的研究有助于揭示有机反应的机理和规律。
通过深入研究手性诱导反应的机制,可以提高不对称合成的效率和选择性。
此外,手性诱导反应还为设计新型手性诱导剂和开发新的不对称合成方法提供了理论基础。
近年来,随着合成化学和手性化学的不断发展,手性诱导反应和不对称合成的研究取得了重要进展。
例如,采用金属有机催化剂进行的手性诱导反应已经成为不对称合成的重要手段之一。
此外,新型手性配体的设计和合成也为不对称合成提供了更多的选择。
手性诱导反应和不对称合成的研究对于合成手性化合物具有重要的科学和应用价值。
手性化合物在医药、农药、材料等领域具有广泛的应用前景。
因此,进一步深入研究手性诱导反应和不对称合成的机理和方法,对于推动有机化学的发展具有重要意义。
总之,手性诱导反应和不对称合成是有机化学中的重要分支,对于合成手性化合物具有重要意义。
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。
有机化学基础知识点有机合成中的不对称合成方法
有机化学基础知识点有机合成中的不对称合成方法有机化学基础知识点:不对称合成方法不对称合成是有机化学中一种重要的合成策略,用于制备具有高立体选择性的有机分子。
本文将介绍不对称合成的基本原理和常用方法。
1. 不对称合成的原理不对称合成是在化学反应中控制立体选择性的方法。
通常情况下,有机分子具有手性,即它们可以存在两种依据空间构型的镜像异构体。
对于手性化合物的合成,通常需要选择性地生成一种手性异构体而不生成另一种。
不对称合成通过引入手性诱导剂或催化剂,以及具有手性中心的原料分子,来实现选择性合成手性分子的目的。
2. 常用的不对称合成方法2.1 催化不对称合成催化不对称合成是一种利用手性催化剂来控制反应立体选择性的方法,常用的手性催化剂包括金属配合物、有机小分子等。
例如,铑催化的酮还原反应、钯催化的Suzuki偶联反应等都是常见的不对称催化合成方法。
2.2 手性试剂参与的不对称合成手性试剂通常是指具有手性中心的化合物,它们可以作为手性源与底物反应,从而导致产物的手性选择性。
典型的手性试剂包括手性醇、手性酸等。
例如,进行不对称亲核取代反应时,可以使用手性的亲核试剂与底物反应来实现不对称合成。
2.3 手性配体参与的不对称合成手性配体在金属催化反应中起到了关键作用。
配体的选择可以导致反应的选择性以及对映选择性。
通常,配位基团与金属离子形成配合物,在反应过程中通过改变立体构型来控制手性产物的生成。
常用的手性配体包括膦配体、氨配体等。
2.4 手性溶剂参与的不对称合成手性溶剂是一种可以通过溶解性质改变反应体系手性选择性的方法。
在不对称合成过程中,手性溶剂可以与底物或催化剂形成氢键或其他作用力,从而促使产物的手性选择性。
手性溶剂的选择需要考虑溶解性、选择性和化学稳定性等因素。
3. 应用案例不对称合成方法在有机化学领域有着广泛的应用。
例如,药物合成中常使用不对称合成方法来合成药物的对映异构体,从而提高药物的效果和减少副作用。
手性药物的不对称催化合成
• 1.3生物催化的水解反应
• 生物催化水解反应就是利用生物酶或者微生物催化外消旋化合物中两
个对映体水解或酯交换反应的速度不同,而拆分获得两个光学活性产 物。目前,利用灰色链霉菌蛋白酶和枯草杆菌蛋白酶对氨基酸酯的选择 性水解,拆分合成广谱抗生素氯霉素和Florfenicol 所需中间体,已取得 开创性进展。 生物催化法反应条件温和易于控制,有高度的立体选择性,生成的产 物单一,副产物较少,并且回收率高,无污染。还有一个优点就是可 以完成一些合成难度较高的反应,在手性药物的合成中的应用十分广 泛。
不对称催化合成的定义和分类不对称催化合成方法catalyticchiralreaction使用手性催化剂来控制不对称合成在非手性底物进行不对称反应时加入少量的手性催化剂使它与反应底物或试剂形成高反应活性的中间体催化剂作为手性模板控制反应物对映面经不对称反应得到新的手性产物而手性催化剂在反应中循环使用达到手性增值chiralitincrement或手性放大效应chiralityamplification的效果
• S-萘普生( Naproxen)是80 年代末推出的一种非甾体高效解热镇痛药
图(1)不对称催化合成萘普森新工艺
图(2)不对称催化合成薄荷醇新工艺
• 2.2不对称催化氧化反应
• 目前使用的不对称催化反应主要有两种。一种是环氧化反应,其中烯
丙醇的Sharpless 环氧化反应最为经典,Sharpless 环氧化反应具有简 易性,可靠性,光学纯度高,产物的绝对构型可以预见等优点。它利用钛 试剂作为催化试剂参与烯丙醇的环氧化,是目前为止最成功的环氧化方 法。其通式如下:
• 2.4不对称催化环丙烷化
手性环丙烷结构广泛地存在于天然和人工合成的产物中,例如下述化 合物。日本住友公司用一定摩尔分数的手性铜催化剂催化烯烃发生不 对称环丙烷化反应,合成了二肽抑制剂cilastatin
化学合成中的不对称合成技术
化学合成中的不对称合成技术在有机化学领域中,合成手段的发展一直是研究的重要方向之一。
不对称合成技术是一种能够合成具有立体异构体的有机分子的方法,被广泛应用于药物、农药、天然产物合成等领域。
本文将探讨不对称合成技术的原理、应用以及未来的发展方向。
一、不对称合成技术的原理不对称合成技术是指通过引入具有手性性质的试剂或催化剂,使得反应只生成一种立体异构体的合成方法。
其中,手性试剂或催化剂是实现不对称合成的关键。
这些手性试剂或催化剂能够选择性地与底物发生反应,产生具有特定立体结构的产物。
主要的不对称合成技术包括手性配体催化、手性分子催化、手性荧光探针和手性相系统。
手性配体催化是最常见的不对称合成技术之一,其中金属催化剂与手性配体配对,通过底物与催化剂之间的相互作用,实现对立体构型的选择性催化。
手性分子催化是一种最近兴起的不对称合成技术,它利用手性有机小分子作为催化剂,实现对底物的不对称催化。
手性荧光探针和手性相系统则利用手性小分子的发光性质或手性结构对底物进行选择性响应,实现不对称合成。
二、不对称合成技术的应用不对称合成技术在有机合成中有着广泛的应用。
它不仅可以用于合成具有特定立体构型的有机分子,还可以用于解决合成中的对映体纯度和产物选择性的问题。
在药物合成中,不对称合成技术被广泛应用于合成具有药效活性的手性药物。
通过选择合适的手性试剂或催化剂,可以选择性地合成单一对映体,从而提高药物的治疗效果和减少副作用。
例如,利巴韦林和普鲁卡因就是应用不对称合成技术合成的手性药物。
在农药合成中,不对称合成技术可以用于合成具有高效杀虫活性的手性农药。
不对称催化反应和手性分子催化反应是常用的合成手段。
利用不对称合成技术,可以合成出对映体纯度高的农药,提高农作物保护的效果。
在天然产物合成领域,不对称合成技术可以用于合成复杂天然产物的手性中间体。
许多天然产物具有复杂的结构和多种生物活性,合成难度很大。
不对称合成技术的应用可以大大提高合成效率,并获得对映体纯度高的天然产物。
有机合成中的不对称合成方法
有机合成中的不对称合成方法有机合成是化学领域中的一项重要研究领域,它涉及到合成有机化合物的方法和技术。
其中,不对称合成方法是一种重要的合成策略,它能够有效地合成具有手性的有机分子。
本文将介绍几种常见的不对称合成方法,并探讨其在有机合成中的应用。
一、不对称合成方法的概述不对称合成方法是指在有机合成中,通过使用手性试剂或催化剂,将对称的起始物转化为手性产物的合成方法。
这种方法能够有效地合成具有手性的有机分子,具有广泛的应用前景。
二、手性试剂法手性试剂法是一种常见的不对称合成方法,它通过使用手性试剂将对称的起始物转化为手性产物。
手性试剂可以是手性草酸、手性胺等,它们能够与起始物发生反应,形成手性产物。
这种方法具有反应条件温和、操作简单等优点,广泛应用于不对称合成中。
三、催化剂法催化剂法是一种重要的不对称合成方法,它通过使用手性催化剂将对称的起始物转化为手性产物。
手性催化剂可以是金属配合物、有机小分子等,它们能够催化起始物的反应,形成手性产物。
这种方法具有反应条件温和、产物选择性高等优点,被广泛应用于不对称合成中。
四、不对称合成方法的应用不对称合成方法在有机合成中具有广泛的应用。
首先,不对称合成方法可以用于合成手性药物。
手性药物具有较高的生物活性和选择性,能够更好地与生物体发生相互作用,因此在制药领域中具有重要的应用价值。
其次,不对称合成方法可以用于合成手性农药。
手性农药具有良好的杀虫、杀菌活性,能够更好地保护农作物,提高农业产量。
此外,不对称合成方法还可以用于合成手性材料、手性催化剂等,具有广泛的应用前景。
五、不对称合成方法的发展趋势随着科学技术的不断发展,不对称合成方法也在不断创新和改进。
一方面,研究人员不断寻找新的手性试剂和催化剂,提高不对称合成的效率和选择性。
另一方面,研究人员也在探索新的反应体系和反应条件,拓宽不对称合成的应用范围。
未来,不对称合成方法将继续发展,为有机合成提供更多的选择和可能性。
不对称合成-手性助剂法
底物电子效应调控
通过改变底物的电子效应, 调控底物与手性助剂的相 互作用力,实现立体选择 性控制。
底物空间位阻调控
通过改变底物的空间位阻 效应,调控底物与手性助 剂的相互作用方式,提高 立体选择性。
05
实验方法与技术手段
案例一
紫杉醇简介
紫杉醇是一种具有显著抗癌活性的天然产物 ,其分子结构复杂,包含多个手性中心。
手性助剂法在紫杉醇全合成 中的应用
通过巧妙设计手性助剂,实现了紫杉醇分子中关键 手性中心的构建,进而完成了紫杉醇的全合成。
手性助剂法优势
该方法具有高效、高选择性等优点,为紫杉 醇及其类似物的合成提供了新的思路。
04
手性助剂法反应机理与策略
立体选择性控制原理
手性助剂诱导
通过手性助剂与底物形成非对映 异构体,利用空间位阻或电子效 应等因素,实现立体选择性控制。
过渡态稳定性
手性助剂与底物形成的过渡态稳定 性差异,导致不同构型的产物生成 速率不同,从而实现立体选择性。
动力学拆分
利用手性助剂与底物形成的非对映 异构体在反应中的动力学差异,实 现不同构型产物的动力学拆分。
分离手性化合物
利用手性固定相或手性添加剂, 通过高效液相色谱法分离手性化
合物。
测定光学纯度
通过高效液相色谱法测定手性化 合物的光学纯度,评估不对称合
成的效果。
优化合成条件
根据高效液相色谱法的分析结果, 优化不对称合成的反应条件,提
高产物的手性纯度。
核磁共振波谱法(NMR)在不对称合成中应用
结构确证
响反应的立体选择性。
浅谈羰基不对称还原合成手性醇方法
浅谈羰基不对称还原合成手性醇方法羰基不对称还原合成手性醇方法是有机化学中的重要研究领域之一,它指的是利用羰基还原反应将不对称碳原子转化为手性醇。
这种方法在医药、农药、香料等领域有着广泛的应用,因此受到了化学学者们的广泛关注和研究。
本文将从基本原理,反应机制,常用催化剂和实验技术等方面,对羰基不对称还原合成手性醇方法进行浅谈。
一、基本原理羰基不对称还原合成手性醇方法是通过催化剂促使手性配体对还原反应进行催化,实现对不对称碳的还原而得到手性醇的合成方法。
手性配体的选择和合成是其中的重中之重。
常见的手性配体包括磷配体、膦配体、氮配体等。
这些手性配体在反应中能形成手性催化剂,通过对反应底物的特异性识别和催化活性,实现对手性醇的合成。
二、反应机制羰基不对称还原合成手性醇的反应机制主要分为两种:羰基直接还原和羰基转移还原。
羰基直接还原是指在反应过程中,催化剂直接将氢原子转移给羰基,形成手性醇。
而在羰基转移还原中,催化剂先与底物形成配合物,然后再进行还原反应,最后催化剂再次与产物解离,得到手性醇。
这两种反应机制广泛应用于羰基不对称还原合成手性醇的反应中。
三、常用催化剂羰基不对称还原合成手性醇方法中常用的催化剂包括有机金属化合物、过渡金属催化剂等。
有机金属化合物是一种重要的催化剂,它能与底物进行化学反应,形成配合物,从而参与羰基不对称还原反应。
而过渡金属催化剂则是指那些在反应过程中能够催化底物发生不对称还原反应的金属化合物,如钯、钌、钌等。
四、实验技术在进行羰基不对称还原合成手性醇的实验中,需要注意一些实验技术。
对手性配体的合成和选择需要进行严格的筛选和研究,以确保催化剂的活性和选择性。
在催化剂的选择和优化中,需要考虑到反应的温度、溶剂、反应时间等因素,以达到最佳的反应条件。
在实验过程中需要严格控制反应条件,防止底物的降解和副反应的发生,以提高反应的产率和选择性。
有机化学中的手性化合物和不对称合成
有机化学中的手性化合物和不对称合成有机化合物是由碳和氢元素组成的化合物,其中的碳原子具有四个价电子,可以形成四个共价键。
由于碳原子的特殊性质,它可以与其他原子或基团形成多样的化学键,从而形成各种不同类型的化合物。
在有机化学中,手性化合物和不对称合成是一类重要的研究领域。
手性化合物是指化学结构中具有非对称碳原子的化合物,具有镜像对称性,但不能通过旋转使两者完全重合。
在自然界中,存在大量的手性化合物,例如氨基酸、糖类和天然药物等。
由于手性化合物的特殊性质,它们在生物学、药学和农学等领域具有广泛的应用价值。
手性化合物的不对称合成是指通过有机合成方法制备手性化合物的过程。
在有机合成中,控制手性的来源通常是由手性试剂或催化剂引入。
其中,手性试剂是指具有手性结构的化合物,可以通过与底物反应形成手性产物。
而手性催化剂是指具有手性结构的催化剂,在化学反应中可以选择性地引入手性。
不对称合成方法有很多种,其中一种常用的方法是手性诱导反应。
手性诱导反应是指通过手性试剂或手性催化剂引发的反应,使底物得到手性产物。
在手性诱导反应中,手性诱导剂通过与底物发生相互作用,改变反应的立体选择性,从而得到手性产物。
另一种常用的方法是手性配体催化反应。
手性配体催化反应是指利用手性配体催化剂引导的反应。
手性配体催化剂具有特殊的结构,可以与底物形成稳定的配位键,从而在反应中引入手性。
通过合理设计手性配体催化剂,可以实现对底物的高度立体选择性控制。
除了手性诱导反应和手性配体催化反应,还有一些其他方法用于不对称合成,如酶催化反应、金属有机化学反应和催化剂设计等。
这些方法在不对称合成领域发挥着重要的作用,为合成手性化合物提供了多样化的策略。
手性化合物和不对称合成在药学领域具有重要意义。
根据研究表明,手性化合物和非手性化合物在生物活性和药理活性方面具有显著差异。
同一化学结构的手性异构体往往具有不同的生物活性,这也是为什么同一化学结构的手性药物和非手性药物在临床上表现出不同疗效的原因之一。
不对称合成的制作方法
不对称合成的制作方法1. 简介不对称合成是一种独特的合成手法,在化学、生物学和材料科学领域得到了广泛的应用。
本文将介绍不对称合成的基本概念和制作方法。
2. 不对称合成的定义不对称合成是指在化学合成中,通过使用手性试剂或手性催化剂,使得产物中的手性中心选择性地生成一种立体异构体的方法。
3. 不对称合成的重要性不对称合成在药物合成、材料合成和有机化学研究中具有重要的意义。
由于手性分子对于药物活性、生物活性和化学性质的影响,制备单一手性异构体的能力对于合成有机化合物具有重要意义。
4. 不对称合成的核心原则不对称合成的核心原则包括以下几点:•手性诱导:通过引入手性试剂或手性催化剂,实现对产物手性中心的选择性诱导;•选择性反应:通过选择合适的反应类型和条件,实现对手性中心的选择性反应;•表观不对称性:利用手性辅助剂或手性试剂,在反应过程中生成手性中间体,从而实现不对称合成。
5. 不对称合成的方法和策略5.1 金属催化的不对称合成金属催化的不对称合成是一种常用的制备手性化合物的方法。
该方法利用金属催化剂在反应中引入手性诱导,可以实现高度选择性的不对称合成。
常见的金属催化剂包括铑、钌、钯等。
5.2 生物催化的不对称合成生物催化的不对称合成是一种绿色环保的制备手性化合物的方法。
该方法利用酶或整个生物体作为催化剂,在温和条件下实现对手性中心的选择性反应。
生物催化的不对称合成具有高效、高选择性和环境友好的特点。
5.3 手性催化剂的不对称合成手性催化剂的不对称合成是一种重要的选择性合成方法。
该方法通过设计和合成手性催化剂,实现对手性中心的高度选择性反应。
手性催化剂的设计和合成是不对称合成中关键的一步,需要综合考虑催化活性、选择性和稳定性等方面的因素。
5.4 手性诱导的不对称合成手性诱导的不对称合成是一种常用的制备手性化合物的方法。
该方法利用手性诱导剂在反应中引入手性中间体,通过选择性的反应实现对手性中心的选择性合成。
3.5.6-手性药物和不对称合成幻灯片(2)
②用产物光学纯度OP表示:
在实验误差范围内,两种方法结果相等。 若ee或OP为90%,则对映体比例为95:5。
(3) 不对称合成的实施 不对称合成常通过三种方法达到合成的目的:
利用纯手性物为起始反应物之一;反应物若非手性 物,先引一个手性中心进入反应物,再进行合成反 应;利用手性试剂、手性溶剂、手性催化剂等促进 不对称合成。
例如:丙酮酸用硼氢化钠还原成2-羟基丙酸,得到 外消旋体。若先在丙酮酸中引入手性的胺, 变成酰胺后再用硼氢化钠还原,羰基处于手 性环境,硼氢化钠从羰基平面两边进攻的机 会不相等,就得到不等量的非对映体混合物, 分离后再水解掉引入的手性胺,就能得到需 要的对映异构体含量多的产物。
这里的关键是选择哪个胺(R-还是L-)才能得 到需要的2-羟基丙酸。
不对称合成反应,使用合适的手性条件,可使 产物光学纯度达到95%以上。
不对称合成反应广泛应用于有机化合物的构型测 定,阐明反应机理,以及研究酶催化活性等领域。
O H
N
OO
O N
H
(R)-(+)-构型是有效的,而(S)-(-)-构型是使婴儿致残、 致畸的异构体。
3.酶对反应物的选择
酶催化生物反应是先将有关分子通过各种键 合力吸附到酶表面的手性环境中。一般酶用三个键 合中心选择手性物, 发生作用。假如催化甘油醛的酶 的三个键合中心如下图排列的,一个适合-H,一 个适合-OH,另一个适合-CH2OH。这个酶只能识 别(R)-甘油醛,不能识别(S)-甘油醛,即只催化(R)-
2.手性药物
许多药物都是手性的,且只有一个对映体有效,另一个 无效,甚至起相反作用。
O H
抗炎剂布络芬 (CH3)2 CHCH2
有机合成中的不对称催化探索手性化合物的新途径
有机合成中的不对称催化探索手性化合物的新途径手性化合物在药物领域、农药制备、化学催化等领域具有广泛应用。
不对称合成手性化合物是一项复杂而具有挑战性的任务。
传统的不对称合成方法通常依赖于手性诱导剂或手性催化剂,但常常受到选择性、产率等问题的限制。
近年来,不对称催化成为探索手性化合物新途径的热点领域,以其高产率、高选择性的特点受到了广泛关注。
一、不对称催化的基本原理不对称催化是指在化学反应中引入手性催化剂,以实现对手性物质的选择性催化。
它的基本原理是通过手性催化剂与底物之间的相互作用,使得反应发生在特定构型的手性中心处,从而得到手性纯的产物。
催化剂可通过形成空间定向的极性相互作用、氢键键合、金属有机配合物的形成等方式,实现对反应的催化控制。
二、金属催化剂在不对称催化中的应用金属催化剂在不对称催化中发挥着重要的作用。
过渡金属如铂、钯、铜等可通过改变活性中心的配位构型、形成手性催化剂来实现不对称催化。
以手性配体为辅助剂的手性金属催化剂能够在不对称合成中实现高产率和选择性。
此外,手性手性金属有机配合物也可以通过架桥或者配体胁迫形成手性中心,实现不对称催化反应。
三、催化剂设计与合成不对称催化中,催化剂的设计与合成是关键环节。
合理设计催化剂的活性中心结构以及配体的选择对反应的产率和选择性具有重要影响。
通过合成手性配体,可以实现不对称催化剂的高选择性,同时,可以通过调整配体的电子性质、手性手性诱导剂的引入等手段,对反应的底物范围进行扩展,从而实现对手性化合物的高效合成。
四、新兴的催化方法除了金属催化剂,一些新兴的催化方法也在不对称合成中被广泛探索。
例如,有机小分子催化剂、有机光催化剂等,这些催化剂以其便于合成和调节活性的特点受到研究人员的关注。
有机小分子催化剂可以通过小分子之间的相互作用,实现对手性中心的选择性催化。
有机光催化剂则通过光敏剂的作用,激发化学反应的进行,从而实现不对称合成。
五、潜在的应用领域不对称催化作为一种高效、选择性的反应手段,具有广阔的应用前景。
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5)一种对映体有药理活性,另一种对映体有毒性作 用
6)对映体的作用具有互补性
此外,手性化合物对映异构体亦常具有不同的其 它性质,如以下不同的味觉性质:
3、手性药物获取途径
如何获得手性化合物
除从天然手性源的化合物中提取和生物技术合成外,手 性化学药物来源还有:
1
消旋化合物的光学拆分 从天然手性化合物进行不对称诱导 利用生化技术与有机合成相结合进行合成 利用不对称金属催化进行合成
R1, R2 H, H Me, H Ph, H H, Me
Yield (%) 65 70 89 50
ee(%) 90 96 >98 >95
1994年底全世界化学药物
市售化 学药物 来源 手征性 6 517
单一异构体 509 外消旋体
上市形式
天然及半合成 非手性 523 手性 1850 合成
8
1327 非手性 799 (~60%) 手性 528 单一异构体 61 (~40%) 外消旋体 467
手性药物政策与市场情况
近年来,许多国家的药政部门对手性药物的开 发、专利申请及注册开始作出相应的规定。 美国食品与药品管理局(FDA)在1992年3月的政 策规定:对于含有手性因素的药物倾向于发展单一 对映产品。随后又表示鼓励把已在销售的外消旋药 物转化为手性药物,称为“手性转换”;对于申请 新的外消旋药物,则要求对两个对映异构体都必须 提供详细的生理活性和毒理数据,而不得作为相同 物质对待。
立体专一性反应告知我们这样的思想,A的另一非对映异构体A’将会产生 与B相反的产物B’;立体专一性不是完美的立体选择性。
SPh R A Br
SN2
SPh R B SPh , R A' Br
SN2
R B'
SPh
立体选择性反应 Stereoselective reaction
2 3
4
4、几个概念: 立体专一性反应
Stereospecific reaction
立体异构的原料在某种特定的反应条件下只得到旋光异构产 物中的一种异构体,这样的反应称为立体专一性反应。例如 下面A形成B的反应经历SN2机理,PhS-须从离去基团Br的后 面进攻,因此得到构型反转产物B。这是由反应机理本身所决 定的,具立体专一性。
P
:
CH3 C3H7 H3CO
P
:
P
CH3
PMPP 28% ee
PAMP 60% ee
CAMP 85% ee
H3CO
C6H5 P P C6H5 OCH3
DIPAMP 95% ee
:
:
W. S. Knowles, Acc. Chem. Res., 1983, 16, 106-122
Synthesis of a Carbapenem Intermediate: Takasago Process
R
1
R
2
TBHP / Ti(O Pr)4
OH
i
O
R
2
H
CH2Cl2 / -20oC DET / 4A mol. Sieve
H
OH
K. B. Sharpless in Catalytic Asymmetric Synthesis, I.Ojima, Ed., VCH, 1993, pp.103-158
a d c d c
a b
手性识别——动植物——生命运动的基础
手(征)性——生命科学中的一个关键要素
A-DNA结构
B-DNA结构
Z-DNA结构
90年代手性化学年代
2001 Nobel Prize in Chemistry for Metal-catalyzed Asymmetric Synthesis
Asymmetric epoxidation Asymmetric dihydroxylation Asymmetric hydroxy-amination
Ruthenium catalyzed Hydrogenation and PTH
Asymmetric Hydrogenation
孟山都公司的 L-Dopa路线
O O
H2 / CH2Cl2
OCH3
(R)-TolBINAP-Ru
OH
O OCH3 NHCOPh
1) HCl 2) Et3N
NHCOPh
99% ee 95% de
OH O OH NH2 S N OH SNH Bu
t
TBDMSCl
NH O
Ph3P
imidazole
OTBDMS
OTBDMS OAc
CH3CO3H
H COOH NHAc COOH
H2 Chiral catalystAຫໍສະໝຸດ O OMeHNHAc
AcO OMe
Catalyst = [Rh(COD)L*2]+BF4COD = 1,5-cyclooctadiene L* = chiral phosphine
C6H5 C6H11 CH3 H3CO
C6H5
:
第八章 不对称合成 (手性合成)
Asymmetric Synthesis (Chiral Synthesis)
中国药科大学 姚其正
第一节
手性药物及其获取途径
一、开发手性药物的必然性 1、手性与手性药物
手性Chirality/ Handedness: 自然界本质属性之一
b
参见:第11章 “不对称催化反应 及其在药物合成中的应用简介”
21世纪是手性药物世纪
2、手性药物按生物活性分类
1)具有相同作用的两种对映体化学药物
2)具有相反作用的两种对映体化学药物
3)一种对映体有药理活性,另一种活性弱或无活性
4)具有不同作用的两种对映体化学药物
沙利度胺(反应停)──人类悲剧
1956~1962年,联邦德国、日本、英国以及拉美等17个国家(1956年,首先 在西德上市),由于孕妇为克服妊娠反应而服用止吐剂“反应停”,相继出生了1.2 余万没有/短小四肢、缺耳、无眼、腭裂及多种内脏器官畸形的孩子,称为“海 豹儿”。这就是震惊世界的“反应停事件”。从此,药物的致畸作用与手性药物引 引起了人们的关注。
NH O
RuCl3 HOAc
NH O
Carbapenem intermediate
S. Akutagawa in Chirality in Industry, (1992)
不对称环氧化
R
1
DET = (+) or (-) diethyl tartrate Limited to (homo) allylic alcohols Synthesis β-blockers