不对称合成及拆分讲解学习
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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。
有机合成中的不对称合成方法在有机合成领域中,不对称合成方法是一种应用广泛且具有重要意义的合成策略。
通过不对称合成,可以合成具有高立体选择性的有机分子,从而为药物研发、功能材料制备等领域提供了重要的工具和手段。
一、不对称合成方法的简介不对称合成方法是指在有机合成中,通过引入手性诱导剂或催化剂,使得反应产物中的手性中心具有高立体选择性。
常用的不对称合成方法主要包括催化不对称合成、反应不对称合成和拆分还原法等。
二、催化不对称合成催化不对称合成是一种常用的不对称合成方法,通过引入手性催化剂,控制反应过程中的立体选择性。
常见的手性催化剂包括金属有机催化剂、酶和有机小分子催化剂等。
例如,铑催化的不对称羟醛加成反应、铑催化的不对称氢化反应等都是催化不对称合成的典型例子。
三、反应不对称合成反应不对称合成是指通过对称的反应物进行反应,然后在反应后期引入手性诱导剂,实现对产物的手性控制。
常见的反应不对称合成方法包括不对称氢化反应、不对称环氧化反应和不对称亲核加成反应等。
通过合理选择反应物和手性诱导剂,可以有效地得到具有高立体选择性的产物。
四、拆分还原法拆分还原法是一种利用手性单体进行不对称合成的方法。
通过将手性单体进行反应得到手性中间体,然后通过还原、拆分等操作,最终得到目标产物。
拆分还原法具有操作简单、适用范围广的特点,常用于合成手性药物和天然产物等。
五、不对称合成的应用不对称合成方法在药物研发、功能材料制备以及天然产物合成等领域都有广泛的应用。
通过不对称合成可以合成具有特定立体结构和生物活性的分子,为新药物的设计和合成提供了重要的手段。
同时,不对称合成还可以合成具有特殊功能的材料,如手性催化剂、手性液晶等。
六、不对称合成的挑战与展望尽管不对称合成方法在有机合成领域取得了巨大的进展,但仍然面临着一些挑战。
例如,如何提高手性诱导剂的效率和选择性,如何降低催化剂的成本等都是当前亟待解决的问题。
未来,随着催化剂的发展和合成方法的创新,不对称合成方法将得到进一步的完善和拓展,为有机合成领域的发展提供更多可能性。
响不大点上升,溶解度下降下降,溶解度上升实例: 氯霉素的拆分氯霉素O 2NOHOHHNCHCl 2O d - (1.9 g),l - (100 g)d -, (1 g)80-20o Cd,l - (2 g)l- (2.1 g)column+hydrolysis2.3. 生物拆分法--酶拆分法1)选择性高,产率高;2)产品分离纯化简单;3)反应条件温和(0~50o C,pH接近中性);4)酶无毒、易降解、环境友好;5)多数氨基酸不易采用化学拆分法,酶法拆分外氨基酸具有特别的重要性位阻大的有一位阻大的Model A分子识别的构型不同。
β-环糊精与(R)-(-)-甲基苄基亚砜和(R)-(+)-叔丁基苄基亚砜作用示意图。
奥美拉唑分子中形成氢键,所以,奥美拉唑以二聚体存在。
造成拆分的困难。
BINOL 子手性元进行拆分。
∙构成不对称反应的要素:1)必须是不等量的转化OR 2R 1R 3MR 2R 1R 1≠R 2≠R 若 1 2 3,且都是非手性的基团,反应产生了新的手性中心,是不是不对称反应呢2)必须产生新的手性单元OHR 2*R 1H [O]手性中心迁移的反应R'H O +有机金属分子催化剂活化底物活化底物立体控制(k J /m o l )∆{∆G }++过渡态能量差: 15 KJ/mol (90% ee 相当于乙烷的旋转能垒)E.e. (%)过渡态有多点的作用,作用的类型应多样;刚性结构优于柔性的结构,二面角又较大影响;环状结构优于链状结构,五、六元环有利于立体控制;尽量达到“螯合”的过渡态;C2对称的手性配体有利立体控制。
氨酸出发合成抗生素实例2:手性五配位硅化合物的不对称反应(六元环过渡态六元环的过渡态,有利于立体控制ee up to 90%.非手性二烯与手性亲双烯体的环加成反应配对(matched)非对映面选择性以协同方式作用,非对映2) 双不对称反应两个底物都是手性的,有“配对”和“错配对”两种情况选择性有很大提高错配对(mismatched)两个非对映面选择性相互抵消,非对映选择性有所降低(S )实例1:Sharpless 环氧化反应---双不对称诱导OOOHOOOHOOOH OO+Ti(O i -Pr)4TBHPA B3) 双不对称反应的实例:没有酒石酸酯A/B = 2.3 : 1的合成∙Acivicin 的构型为S ,正好“配对”,计算值为:6:1~15:1∙双不对称反应的结果,35/36为>19:1∙硝酮的单不对称1,3-偶极加成反应)的d.e.为2.1~5.1∙乙烯基甘氨酸衍生物的单不对称反应的d.e.为3.1P*L*:手性配体;Cat.: 至少动力学拆分过程的图示实例5: 有机分子催化的氯代环化反应Cat.:<0.50mol%同一催化剂起到两个作用:立体控制氯和OH对双键的加成。