有机合成不对称合成

Chapter5AsymmetricSynthesisK.BarrySharpless

RyojiNoyoriWilliamS.Knowles

TheNobelPrizeinChemistry2001"fortheirworkonchirallycatalysedhydrogenationreactions""forhisworkonchirallycatalysedoxidationreactions"第1页/共33页第一页，共34页。5.1不对称合成的意义

D-葡萄糖第2页/共33页第二页，共34页。第3页/共33页第三页，共34页。L-氨基酸第4页/共33页第四页，共34页。

自然界的手性分子绝大多数是以单一对映异构体的形式存在的，如糖是D-构型的，氨基酸则是L-构型的。由这些单一构型的有机小分子所形成的生物大分子如酶、核酸等因而也是具有手性的。生物大分子的这种不对称性一方面决定了它们在进行各种生化反应时具有极高的立体专一性，另一方面对外来的、互为对映异构的化合物则表现出识别能力的差异，因而体现出不同的生理活性。当对映异构化合物以某种特定的用途，如作为治疗药物使用时，对映异构体所表现出的生理活性可能很不相同，甚至截然相反。第5页/共33页第五页，共34页。(S,S)-异构体的甜度是蔗糖的200倍，而其他异构体却呈苦味治疗帕金森氏综合症的有效药物不能透过血脑屏障而产生严重的副作用第6页/共33页第六页，共34页。治疗结核病的药物会导致失明治疗孕妇的早期妊娠反应具有强烈的致畸活性第7页/共33页第七页，共34页。5.2BasicInformation第8页/共33页第八页，共34页。

对映体和手性1848年Pasteur得到的酒石酸盐晶体生活中的镜像第9页/共33页第九页，共34页。生活中的对映体镜象井冈山风景桂林风情左右手互为镜象第10页/共33页第十页，共34页。在立体化学中,不能与镜象叠合的分子叫手性分子,而能叠合的叫非手性分子.镜象与手性的概念

一个物体若与自身镜象不能叠合,叫具有手性.左手和右手不能叠合

左右手互为镜象在有机化学中,凡是手性分子都具有旋光性(有些手性分子旋光度很小);而非手性分子则没有旋光性.第11页/共33页第十一页，共34页。R-乳酸S-乳酸如构型及表达式:R、S构型的确定·

在最小基团背面看；

·其余三个基团：大→中→小连接；

·

顺时针：R；反时针：S。第12页/共33页第十二页，共34页。(i)(ii)(iii)(iv)(2R,3R)-(-)-赤藓糖(2S,3S)-(+)-赤藓糖(2S,3R)-(+)-苏阿糖(2R,3S)-(-)-苏阿糖2,3,4-三羟基丁醛(i)(ii)对映体，(iii)(iv)对映体。(i)(iii),(i)(iv),(ii)(iii),(ii)(iv)为非对映体。呈镜影关系的旋光异构体为对映异构体。不呈镜影关系的旋光异构体为非对映异构体。第13页/共33页第十三页，共34页。获得单一对映体的途径手性源(chiralpool)合成前手性底物不对称合成外消旋体拆分防止“外消旋化”“立体选择性”反应，如手性催化、手性诱导、生物催化结晶法衍生法酶法色谱法第14页/共33页第十四页，共34页。5.3不对称合成的基本概念5.3.1不对称合成的定义——Morrison和Mosher，1977年

不对称合成定义为“底物分子中潜手性单元与反应物作用形成不等量立体异构体的过程”第15页/共33页第十五页，共34页。衡量对映选择性的优劣：对映体过剩（ee,enantiomericexcess）百分数5.3.2立体选择性

在一个不对称反应中，若底物经转化后形成不等量的一对对映异构体，则该反应就具有对映选择性一、对映选择性第16页/共33页第十六页，共34页。二、非对映选择性

若底物分子中已有手性中心存在，且反应的产物为不等量的一对非对映异构体，则该反应就具有非对映选择性衡量非对映选择性的优劣：非对映体过剩（de,diastereomericexcess）百分数第17页/共33页第十七页，共34页。三、syn（或threo苏式）和anti（或erythro赤式）

在可以同时形成两个手性中心的不对称反应中，还存在顺（syn）-反（anti）异构syn(同侧或threo苏式)anti(反侧或erythro赤式)第18页/共33页第十八页，共34页。5.4实现不对称合成的原理与基本方法

一个不对称合成反应中必须至少有一种不对称因素存在，这种不对称因素可来自于底物、试剂、催化剂（化学的或生物的）、熔剂或物理力（光、电磁场）等根据不对称因素的来源，可将不对称反应分为：

手性底物控制手性辅助基团控制手性试剂控制手性催化剂控制的四大主要反应类型

第19页/共33页第十九页，共34页。5.4.1手性底物控制S：为底物分子中的潜手性单元G*：为底物分子中的手性基团R：为手性或非手性的反应试剂P*：为反应过程中产生的新不对称中心Cram规则第20页/共33页第二十页，共34页。Cram规则（氯与羰基氧的静电排斥）第21页/共33页第二十一页，共34页。第22页/共33页第二十二页，共34页。5.4.2手性辅助基团控制S：为含潜手性基团的底物A*：为光学纯的手性辅助试剂S—A*：为连上辅助基团的底物P*—A*：为连着辅助基团的产物P*：为去除辅助基团后的最终产物手性辅助试剂A*一般可回收再使用Prelog规则第23页/共33页第二十三页，共34页。第24页/共33页第二十四页，共34页。5.4.3手性试剂控制S：为潜手性的底物R*：为手性试剂P*：对映过剩的产物手性醇铝试剂对潜手性酮的还原（Meerwein-Ponndorf还原）主要次要第25页/共33页第二十五页，共34页。5.4.4手性催化剂控制L*：手性催化剂S：潜手性底物R：非手性试剂Nobel化学奖获得者W.Knowles手性催化剂控制的不对称反应，简称催化不对称合成第26页/共33页第二十六页，共34页。ConclusionA.Resolutionofracemicmaterial:

第27页/共33页第二十七页，共34页。第28页/共33页第二十八页，共34页。第29页/共33页第二十九页，共34页。第30页/共33页第三十页，共34页。第31页/共33页第三十一页，共34页。Assignment:1.GivethemechanismofAldolcondensationcatalyzedbyacidcondition.2.Synthesisof2-phenyl-propanalfromacetophenone.3.第32页/共33页第三十二页，共34页。感谢您的观看。第33页/共33页第三十三页，共34页。内容总结Chapter5AsymmetricSynthesis。第2页/共33页。在有机