不对称氢化反应
合集下载
相关主题
- 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)。
为获得高对映选择性，底物必须具备： ①烯烃α-碳上必须有强的电负性基团； ②除 C=C 双键外，需要有第二个配位基团，以便与中心金属生成整合环，增强配合 物的刚性； ③Z-构型比 E-构型选择性高。 [ 2 ]
2.2 烯烃类化合物的不对称硅氢化反应研究
烯烃类化合物不对称硅氢化反应是最早进行研究的，一般是经硅氢化反应以后，用 双氧水进行氧化处理，可得到手性醇(scheme 4)。但由于其反应比较复杂，立体选 择性和位置选择性要兼顾，增加了研究的困难性，同样是到了九十年代后，找到了 高效的手性催化剂，尤其是含有手性轴的联萘类配体的发现和应用，才真正使烯烃 的不对称硅氢化反应研究取得了突破性进展，并重新受到重视。 [3]
4 亚胺的不对称氢化反应....................................................................... ９ 5 总结与展望.........................................................................................１０ 参考文献................................................................................................１１
[5]
。
3.3 简单酮的不对称氢化反应
简单酮的不对称氢化反应难以得到高对映选择性的产物。因此，设计和合成用 于简单酮不对称氢化反应的高效和高对映选择性催化剂一直是化学家们关心的问 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。 [ 6 ]
3.2 α-和β-羰基羧酸衍生物的不对称氢反应
α-和β-羰基羧酸衍生物可以是α-和β-羰基酸酯、羰基酰胺及羰基内酯等。 这些化合物的不对称氢化反应，生成相应的具有光学活性的α-和β-羟基基酸酯、 羟基酰胺及羟基内酯等。它们是合成许多重要化合物的中间体。该部分化合物包括：
α,β-不饱和羧酸、α,β-不饱和酯、α,β-不饱和酰胺的不对称氢化反应，较引 人注目的是α-芳基丙烯酸的不对称氢化反应具有光学活性的α-芳基丙烯酸是一类 有效的消炎镇痛药物，例如：奈普生（naproxen）和异丁基布洛芬（ibuprofen）。 铑-手性二膦催化剂同样也适用于α,β-不饱和羧酸及其衍生物的不对称氢化反应
1 引 言
不对称合成是有机化学的前言领域之一， 它是通过在反应体系中使用手性试剂、 手性溶剂、手性催化剂或其它不对称因素而得到的某种具有光学活性的产物。1968 年 Knowles 和 Horner 成功地合成了单齿手性膦配体并将络合物应用于催化不对称氢 化反应，在其后的三十多年中不对称催化氢化反应的研究得到长足的发展，并在医 疗、农药、食品添加剂，昆虫信息素，香料等领域得到了较为广泛地应用。 1
2.1 α-乙酰胺基丙烯酸及其衍生物的不对称氢化反应..................................... ５
2.1.1 基本化学反应.......................................................................................................... ５ 2.1.2 基本反应体系......................................................................................................... ５ 2.1.3................................................................................................................................... ６ 对底物的要求：............................................................................................................... ６
2
碳碳双键的不对称氢化反应
2.1 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的 烯烃底物。
2.1.1 基本化学反应
COOR 1 R NHAc
H2 手性铑催化剂 R
COOH
NHAc
—( 酰氨基 ) 丙烯酸衍生物的不对称氢化
（公式 1-1）
2 O2 R1 R 2 C CR 3 R 4 HSiCl3 Cat H R1 R 2 C (OH )ClR 3 R 4 R1 R 2 CHC(OH ) R 3 R 4
3 碳氧双键的不对称氢化反应
带有官能团的光学活性仲醇，是合成具有生物活性化合物的重要中间体。而通 过前手性酮的不对称氢化反应，是获得具有光学活性仲醇的重要途径。 对带有手性配体的 Rh 和 Ru 配合物催化的酮的不对称氢化反应，做了大量的研 究工作后， 人们发现含有卤素的 Ru-BINAP 配合物是带有官能团的酮不对称氢化反应 的有效催化剂。通常情况下，反应都具有很高的对映选择性。 近年来，对酮的不对称氢转移反应做了很多研究。人们发现 Rb、Ru、Ir 等金属 配合物是芳基、烷基酮不对称氢转移反应的有效催化剂。
目录
1 引 言...................................................................................................... ４ 2 C=C 双键的不对称氢化反应................................................................５
4 亚胺的不对称氢化反应
相对于比较活跃的酮类和烯烃类化合物的不对称硅氢化反应研究来说，亚胺类 化合物相应反应 (scheme 3)的研究只在近几年才引起足够的重视， 虽然早期也有 部分研究工作报道（12）催化活性都比较低。
Cat O R1 R 2 C NR 3 Ph 2 SiH 2 R1 R 2 CH N (OSiPh 2 ||) R 3 H R1 R 2 CHNHR3
2.2 烯烃类化合物的不对称硅氢化反应研究.................................................... ６
3 C=O 双键的不对称氢化反应............................................................... ７
学 年 论 文
论
文
题
目：
不对称氢化（还原）反应进程
学 专 班 姓 指
院
名
称： 业： 级： 名： 任大海 吴昊
化工学院 应用化学 14-1 学 职 号 称 14402070138 讲师
导
教
师：
摘 要
不对称催化氢化的研究是当前不对称催化领域中的一个重要研究方向,在过去 几十年间,无论是基础研究还是工业应用方面,都取得了重大进展。尽管如此,不对称 催化氢化仍然是一个充满挑战的课题,如何发展更为高效、高对映选择性以及更广的 底物适用性的催化剂体系仍然是研究的重点。本文总结了碳碳双键的不对称氢化反 应、碳氧双键的不对称氢化反应、亚胺的不对称氢化反应. 关键词：手性 ；不对称 ； 氢化 Abstract Asymmetric [paragraphs beginning two empty, don't more nor less] the study of the catalytic hydrogenation is currently an important research direction in the field of asymmetric catalytic, over the past few decades, both basic research and industrial applications, has made significant progress. Even so, the asymmetric catalytic hydrogenation is still a challenging task, how to develop more efficient, high selectivity and antipodal wider applicability of the substrate catalyst system is still a research focus. This article summarizes the carbon carbon [format Numbers and letters in Times new Roman] double bond of asymmetric hydrogenation, asymmetric hydrogenation of carbon oxygen double bond, the asymmetric hydrogenation of imines. Key words Chiral；asymmetric； hydrogenation.
2.1.2 基本反应体系
氢源： H 2 手性催化剂： 过渡金属手性催化剂（常用的是手性铑催化剂 ）等； 底物： α-乙酰胺基丙烯酸及其衍生物。
表 1-1
从表中可以看出： α-乙酰胺基丙烯酸及其衍生物在铑-手性二膦催化剂的作用下，氢化反应的对 映选择性已经接近或达到 100%。
wk.baidu.com
2.1.3 对底物的要求：
3.1 带有官能团的酮的不对称氢化反应............................................................. ７ 3.2 α-和β-羰基羧酸衍生物的不对称氢反应................................................ ７ 3.3 简单酮的不对称氢化反应............................................................................ ８
3.1 带有官能团的酮的不对称氢化反应
酮带有的官能团可以是卤素、羟基、胺基、酰胺基、酯基等。通过羰基的不对 称氢化反应可以得到具有光学活性的卤代醇、二醇、氨基醇、羟基酰胺、羟基酯等 有重要用途的化合物。 溶剂的性质对反应的对映选择性有影响。醇作溶剂时，对催化剂活性的影响是： 甲醇>乙醇>异丙醇。2'-氯苯乙酮也可以在非质子性溶剂，如甲苯、己烷、乙醚中进 行不对称氢化，但氢化反应的对映选择性与醇作溶剂的情况相反，在非质子 k 溶剂 中，(-)-2'-氯苯乙醇是主要的对映异构体。 此外，羧酸根的影响也不容忽视。在 甲苯溶液中，当催化剂中的羧酸根为三氟乙酸根、2,6-二氟苯甲酸根、苯甲酸根和 4-甲氧基苯甲酸根时，对映选择性分别为 26%、50%、60%和 67%e.e. 在前列腺素的合成中，酮内酯化合物 a 是合成关键中间体。化合物 a 在 CBS-b 催化下被还原生成（15R）-b，R/S 非对映异构体的比例为 91：1，为前列腺素合成 中 C-15 立体化学控制，提供了一个实用的方法。 硼杂恶唑烷体系也可以用于（R）-氟西汀的制备。（R）-氟西汀制备的关键步 骤是β-氯代苯丙酮 1 还原，生成可以结晶的产物 2。用 CBS 试剂进行对映选择性还 原，反应的产率超过 99%，e.e.值可以达到 94%。 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%。 [ 4 ]
2.2 烯烃类化合物的不对称硅氢化反应研究
烯烃类化合物不对称硅氢化反应是最早进行研究的，一般是经硅氢化反应以后，用 双氧水进行氧化处理，可得到手性醇(scheme 4)。但由于其反应比较复杂，立体选 择性和位置选择性要兼顾，增加了研究的困难性，同样是到了九十年代后，找到了 高效的手性催化剂，尤其是含有手性轴的联萘类配体的发现和应用，才真正使烯烃 的不对称硅氢化反应研究取得了突破性进展，并重新受到重视。 [3]
4 亚胺的不对称氢化反应....................................................................... ９ 5 总结与展望.........................................................................................１０ 参考文献................................................................................................１１
[5]
。
3.3 简单酮的不对称氢化反应
简单酮的不对称氢化反应难以得到高对映选择性的产物。因此，设计和合成用 于简单酮不对称氢化反应的高效和高对映选择性催化剂一直是化学家们关心的问 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。 [ 6 ]
3.2 α-和β-羰基羧酸衍生物的不对称氢反应
α-和β-羰基羧酸衍生物可以是α-和β-羰基酸酯、羰基酰胺及羰基内酯等。 这些化合物的不对称氢化反应，生成相应的具有光学活性的α-和β-羟基基酸酯、 羟基酰胺及羟基内酯等。它们是合成许多重要化合物的中间体。该部分化合物包括：
α,β-不饱和羧酸、α,β-不饱和酯、α,β-不饱和酰胺的不对称氢化反应，较引 人注目的是α-芳基丙烯酸的不对称氢化反应具有光学活性的α-芳基丙烯酸是一类 有效的消炎镇痛药物，例如：奈普生（naproxen）和异丁基布洛芬（ibuprofen）。 铑-手性二膦催化剂同样也适用于α,β-不饱和羧酸及其衍生物的不对称氢化反应
1 引 言
不对称合成是有机化学的前言领域之一， 它是通过在反应体系中使用手性试剂、 手性溶剂、手性催化剂或其它不对称因素而得到的某种具有光学活性的产物。1968 年 Knowles 和 Horner 成功地合成了单齿手性膦配体并将络合物应用于催化不对称氢 化反应，在其后的三十多年中不对称催化氢化反应的研究得到长足的发展，并在医 疗、农药、食品添加剂，昆虫信息素，香料等领域得到了较为广泛地应用。 1
2.1 α-乙酰胺基丙烯酸及其衍生物的不对称氢化反应..................................... ５
2.1.1 基本化学反应.......................................................................................................... ５ 2.1.2 基本反应体系......................................................................................................... ５ 2.1.3................................................................................................................................... ６ 对底物的要求：............................................................................................................... ６
2
碳碳双键的不对称氢化反应
2.1 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的 烯烃底物。
2.1.1 基本化学反应
COOR 1 R NHAc
H2 手性铑催化剂 R
COOH
NHAc
—( 酰氨基 ) 丙烯酸衍生物的不对称氢化
（公式 1-1）
2 O2 R1 R 2 C CR 3 R 4 HSiCl3 Cat H R1 R 2 C (OH )ClR 3 R 4 R1 R 2 CHC(OH ) R 3 R 4
3 碳氧双键的不对称氢化反应
带有官能团的光学活性仲醇，是合成具有生物活性化合物的重要中间体。而通 过前手性酮的不对称氢化反应，是获得具有光学活性仲醇的重要途径。 对带有手性配体的 Rh 和 Ru 配合物催化的酮的不对称氢化反应，做了大量的研 究工作后， 人们发现含有卤素的 Ru-BINAP 配合物是带有官能团的酮不对称氢化反应 的有效催化剂。通常情况下，反应都具有很高的对映选择性。 近年来，对酮的不对称氢转移反应做了很多研究。人们发现 Rb、Ru、Ir 等金属 配合物是芳基、烷基酮不对称氢转移反应的有效催化剂。
目录
1 引 言...................................................................................................... ４ 2 C=C 双键的不对称氢化反应................................................................５
4 亚胺的不对称氢化反应
相对于比较活跃的酮类和烯烃类化合物的不对称硅氢化反应研究来说，亚胺类 化合物相应反应 (scheme 3)的研究只在近几年才引起足够的重视， 虽然早期也有 部分研究工作报道（12）催化活性都比较低。
Cat O R1 R 2 C NR 3 Ph 2 SiH 2 R1 R 2 CH N (OSiPh 2 ||) R 3 H R1 R 2 CHNHR3
2.2 烯烃类化合物的不对称硅氢化反应研究.................................................... ６
3 C=O 双键的不对称氢化反应............................................................... ７
学 年 论 文
论
文
题
目：
不对称氢化（还原）反应进程
学 专 班 姓 指
院
名
称： 业： 级： 名： 任大海 吴昊
化工学院 应用化学 14-1 学 职 号 称 14402070138 讲师
导
教
师：
摘 要
不对称催化氢化的研究是当前不对称催化领域中的一个重要研究方向,在过去 几十年间,无论是基础研究还是工业应用方面,都取得了重大进展。尽管如此,不对称 催化氢化仍然是一个充满挑战的课题,如何发展更为高效、高对映选择性以及更广的 底物适用性的催化剂体系仍然是研究的重点。本文总结了碳碳双键的不对称氢化反 应、碳氧双键的不对称氢化反应、亚胺的不对称氢化反应. 关键词：手性 ；不对称 ； 氢化 Abstract Asymmetric [paragraphs beginning two empty, don't more nor less] the study of the catalytic hydrogenation is currently an important research direction in the field of asymmetric catalytic, over the past few decades, both basic research and industrial applications, has made significant progress. Even so, the asymmetric catalytic hydrogenation is still a challenging task, how to develop more efficient, high selectivity and antipodal wider applicability of the substrate catalyst system is still a research focus. This article summarizes the carbon carbon [format Numbers and letters in Times new Roman] double bond of asymmetric hydrogenation, asymmetric hydrogenation of carbon oxygen double bond, the asymmetric hydrogenation of imines. Key words Chiral；asymmetric； hydrogenation.
2.1.2 基本反应体系
氢源： H 2 手性催化剂： 过渡金属手性催化剂（常用的是手性铑催化剂 ）等； 底物： α-乙酰胺基丙烯酸及其衍生物。
表 1-1
从表中可以看出： α-乙酰胺基丙烯酸及其衍生物在铑-手性二膦催化剂的作用下，氢化反应的对 映选择性已经接近或达到 100%。
wk.baidu.com
2.1.3 对底物的要求：
3.1 带有官能团的酮的不对称氢化反应............................................................. ７ 3.2 α-和β-羰基羧酸衍生物的不对称氢反应................................................ ７ 3.3 简单酮的不对称氢化反应............................................................................ ８
3.1 带有官能团的酮的不对称氢化反应
酮带有的官能团可以是卤素、羟基、胺基、酰胺基、酯基等。通过羰基的不对 称氢化反应可以得到具有光学活性的卤代醇、二醇、氨基醇、羟基酰胺、羟基酯等 有重要用途的化合物。 溶剂的性质对反应的对映选择性有影响。醇作溶剂时，对催化剂活性的影响是： 甲醇>乙醇>异丙醇。2'-氯苯乙酮也可以在非质子性溶剂，如甲苯、己烷、乙醚中进 行不对称氢化，但氢化反应的对映选择性与醇作溶剂的情况相反，在非质子 k 溶剂 中，(-)-2'-氯苯乙醇是主要的对映异构体。 此外，羧酸根的影响也不容忽视。在 甲苯溶液中，当催化剂中的羧酸根为三氟乙酸根、2,6-二氟苯甲酸根、苯甲酸根和 4-甲氧基苯甲酸根时，对映选择性分别为 26%、50%、60%和 67%e.e. 在前列腺素的合成中，酮内酯化合物 a 是合成关键中间体。化合物 a 在 CBS-b 催化下被还原生成（15R）-b，R/S 非对映异构体的比例为 91：1，为前列腺素合成 中 C-15 立体化学控制，提供了一个实用的方法。 硼杂恶唑烷体系也可以用于（R）-氟西汀的制备。（R）-氟西汀制备的关键步 骤是β-氯代苯丙酮 1 还原，生成可以结晶的产物 2。用 CBS 试剂进行对映选择性还 原，反应的产率超过 99%，e.e.值可以达到 94%。 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%。 [ 4 ]