第八章-不对称合成

不对称合成的基本特征：
1.)在手性因素影响下，产生新的活性中 心。（如C,N,P等）
2.)该新的手性中心的两种光活性异构体在 产物中的量不等。（若各占50％则不能称做 不对称合成）
2.前手性结构单元（prechiral unit）
可以通过化学反应产生手性中心的对称结 构单元称为前手性单元。
前手性单元通常为平面三角形结构。如：
凡其机理要求生成一种特定立体化学结构 的反应，我们称之为立体专一性反应。
不管产物是比较稳定还是比较不稳定，立 体专一的产物必定生成。而且这类反应还伴随 着一个概念，即起始原料的每一立体异构体分 别给出一个不同的立体异构产物。（如SN2反 应，机理要求从背面进攻。）
AcO AcO
H oTs
R H oTs
合成具有某一特定构型的旋光性化合物是有机合 成中的一项重要而又艰巨的任务。完成这一任务 的重要方法之一就是不对称合成。
§8.1 概论
• §8.1.1 不对称合成及原理 • §8.1.2 常用术语 • §8.1.3 不对称合成的分类
1874年，Lebel提出不对称合成的概念。
1894年，Fischer实现了第一个不对称合成。
反式加成 顺式加成
羟基化 氢化
OSO4 or KMnO4 RCO3H
H2O
A H2
B
R 重排
X
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OH 顺式加成
OH
OH 反式加成
OH
A
B
顺式加成
B H
R
R构型不变
选择性定量标志
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光学纯度百分率 （percent optical purity, %O.P）
[a]20 D (混合物）
S
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AcO H S
(1) 构型翻转
AcO
H
(2) 构型翻转
R
取代反应SN2
有邻基参与的 SN2
立体专一性反应列表
Nu＋ R X
Nu R
Nu R
O
消去反应E2 对烯烃的亲电加成：
溴代
H B
X
Br2
环氧化
RCO3H
Br
Br H O H
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手性中心构型翻转 构型不变
H, X 在同一平面 且是反式。
%O.P = [a]20
×100％
D (目标纯物）
对映体过量百分率 （percent enantiomeric excess, %e.e ）
％ee =
[A1] [A1]
[A2] [A2]
× 100％
A1生成较多的对映体，A2生成较少的对映体。
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立体选择性百分率：
1961年，Brown and Eweifel 完成了第一个 有实用价值的不对称合成。
HO HO
CH CCO2H [Rh(COD)(R,R DIPAMP)] BF4 NHCOCH3
HO HO
CH2CHCO2H NHCOCH3
HO
HO
CH2CHCO2H
NH2
L DOPA
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OCH3 Ph P P Ph
回首页 信息 结束 1.
H
CH3
O
CC
C6H5 C3H7
1, LiAlH4 2, H2O
H CH3
C
C6H5
OH CH
C3H7
83%
H CH3
C
C6H5
H OH C
C3H7
17%
2.
H H
O [HAlR3]-
H
OH
H
H H OH
动力学产物
热力学产物
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立体专一性反应 （stereopercific reaction）
OCH3
R.R-DIPAMP：
（-）－（R, R）－1，2－亚乙基双[(邻甲氧苯基)苯基膦]
§8.1.1 不对称合成原理
1.概念 不对称合成：反应物分子内一个起反应的对称结构 单元（如 C=O）,因某种原因使试剂向该单元进攻 时能够从两侧进攻，并且表现出几率不均等的现象， 结果得到不等量的立体异构体的混合物，从而产生 旋光活性。
1) HH
HO CHO
(a)
顺式结构
H HO
CHO
H (b)
反式结构
2)
HO2C H
CONH2 NH2
S型
HO2C H2N
CONH2 H
R型
3） HO H
Cl OH
R型
HO
Cl
HO H
S型
命名： （R）－3－氯－1，2－丙二醇 （S）－3－氯－1，2－丙二醇
红霉素
分子式：C37H68O12N 结构: 14元环糖苷分子，含有18个手性中心。 手性异构体的数目：218=262144
C O, C N ,
CC
前手性单元
在非手性条件下得到等量对映体 在手性条件下得到不等量对映体。
前手性单元，非手性条件下
前手性单元，手性条件下。
对映体过渡态M-R, M-S能 过渡态R-S, R-R不为对映体， 量形同。产物也为对映体。 能量不等，故产物的量不等。 故各占50％。
§8.1.2 常用术语
第八章 不对称合成
北京化工大学理学院
•§8.1 概论 •§8.2 由手性反应物开始的不对称合成 •§8.3 由手性反应试剂作用下的不对称合成 •§8.4 由手性催化剂作用下的不对称合成 •§8.5 对映汇聚不对称合成 •§8.6 双立体差异不对称合成 •§8.7 “绝对”不对称合成 •§8.8 手性源(元) Chiron
Ph NH H ()
Ph
H2N
Me
( _)
拆分
Ph H
H2N Me ()
COCl
O Ph H LiAlH4
N Me H
( ) 90%
Ph
N
H
Me H
( ) 97%
H R
O O
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已知商品谷氨酸S-(+)-GLu有如下结构，可作为原料。
H HO2C
NH2 CO2H
合成路线设计如下
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HO2C
H NH2
CO2H
S ( ) GLu
HO2C H
HONO
O
O
EtLeabharlann BaiduH
EtO2C
O O
NaBH4
HO H O
O
RH
R2CuLi TsCl
O O
()
立体选择性反应 (stereoselective reaction )
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凡反应机理能提供两条可供选择的， 化学上等同的途径以便能够选择最有利的 途径（动力学控制）或生成最稳定的产物 （热力学控制）的方式进行的反应，称为 立体选择性反应。 即：不对称合成中产生的两个（或多个） 异构体中，其中一种占优势，则为立体选 择性反应。
拆分： 指将一对对映体以一定手段分开，得到单一
的对映异构体。
如果需要一个单一的对映异构体，我们可以直接用一种天然 存在的光活性物质作原料直接合成。（不用拆分）或者用一 具有前手性单元的化合物作原料，在合成过程中拆分。
原则上，拆分应在早期阶段完成，但不排除后期合适时候 进行拆分。
Ph O Me
1, NH2OH 2, 还原