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类型Chapter 4.不对称合成.ppt

  • 上传人:11xg27ws
  • 文档编号:6943226
  • 上传时间:2019-04-28
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  • 页数:58
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    Chapter 4.不对称合成.ppt
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    1、CHAPTER.4Reaction of Asymmetric Synthesisor Reaction of Chiral SynthesisSelected and settled by Guo-Fang LI课程名称 :有机合成教师 :李国防 职称 :讲师商丘师范学院化学系 简介 :不对称合成的地位和产生的背景 (1)不对称合成的地位 瑞典皇家科学院 2001年 10月 10日宣布,本年度诺贝尔化学奖授予三位科学家,他们是 :美国孟山都公司的 威廉 S诺尔斯( William S.Knowles)日本名古屋大学的 野依良治( Ryoji Noyori)美国斯克里普斯研究所的 夏普雷斯(

    2、K.BarrySharpless)以表彰他们在 不对称催化反应 研究领域 取得的突出贡献。不对称催化氢化反应不对称催化反应不对称环氧化反应 不对称双羟基化反应诺尔斯 发明野依良治 发展夏普雷斯 发现并发展拓展(合成手性物质)OVERBACKBACKBACK 这三位科学家的成就在于找到了有机合成反应中的 高效手性催化剂 和 立体选择性反应的方法 , 可以高效、方便地合成手性分子的单一异构体。 他们在发展不对称催化反应方法的同时也促进了化学工业和制药工业的进展,以满足人们的健康需求。 (2)不对称合成产生的背景 不对称催化反应的产物是手性分子 手性是自然界的普遍特征。 构成自然界物质中的一些手性活

    3、性分子虽然从 原子组成 来看是 一模一样 , 但其 空间结构完全不同 , 它们构成了实物和镜像的关系 , 和人照镜子一样,也 可以比作左右手 的关系,所以叫 手性分子 。 在生命的产生和演变过程中,自然界往往对一种手性有所偏爱,如自然界存在的糖为 D-构型,氨基酸为 L-构型,蛋白质和 DNA的螺旋构象又都是右旋的。所以,手性药物、农药等化合物 两个异构体表现出来的生物活性往往是不同的,甚至是截然相反的。镇静作用 强烈致畸作用反应停( halidomide, -苯肽茂二酰亚胺,塞利多米 )镇静作用 强烈致畸作用4.1 Introduction and Review(一 )Conception(

    4、1)Reaction of Asymmetric synthesis通过反应把分子中的一个对称的结构单元转化为不对称的结构单元,称之为不对称合成。J.D. Morrision在反应物分子整体中的一个对称的结构单位被一个试剂转化成一个不对称的单位,而产生不等量的立体异构体产物若产物是一对对映体,当 R构型的产物大于 S构型的产物时, % ee 为当 S构型的产物大于 R构型的产物时, % ee 为( 2)对映体过量百分率 (% ee); 简称 ee值( 3)光学纯度百分率( %O.P )反应物 1+反应物 2 产物 1(R)+产物 2(S)若 (R) (S) 若 (R) B 时,立体选向百分率

    5、为当 B A 时,立体选向百分率 为反应物 +试剂*1.手性反应物 *2.手性试剂 *3.手性溶剂 *4.手性催化剂 *5.在反应物中引入手性产物催化剂 溶剂(二) 不对称合成常采用的方法(三 )不对称合成的主要反应类型 A. 不对称催化氢化及其它还原反应 B. 不对称烷基化 C. 醛醇缩合 D. 不对称 Diels-Alder反应 E. 不对称环氧化4.2 手性反应物的 不对称合成(1) 非手性化合物在非手性条件下生成外消旋体。为什么总得外消旋体一个分子在 对称环境 下反应 , 不可能有选择性。 (左旋体与右旋体过渡态能量相同 , 反应活化能相同 , 反应速率相同 ) 。(2) 由手性化合物

    6、进行不对称合成构象分析 中间体自由基构象能结果:产物为不等量的非对映体,且 S,R-占优势。(3) Acyclic Carbonyl GroupsReview: Comprehensive Org. Syn., Vol.1, 4975.-Crams Rule P81-90 J. Am. Chem. Soc., 1952, 74, 5828.Empirical and no mechanistic interpretation is imposed on model.J. Am. Chem. Soc., 1959, 81, 2748. (cheletion-controlled addition

    7、)-Prelog P77-80 Helv. Chim. Acta, 1953, 36, 308. (1,3-inducton)- Felkin (or Felkin-Ahn) model Tetrahedron Lett., 1968, 2199, 2205Tetrahedron Lett., 1976, 155, 159.Nouv. J. Chim., 1977, 1, 61. (a.) Prolog Rule 已具有一个手性中心的化合物与非手性试剂之间进行不对称合成反应的经验规律。 具有对称结构的潜手性基团 ( 如 C=C, C O, C N一等 ),当其与非手性试剂作用时,只能导致生成等

    8、量立体异构体。 倘若通过一定的反应在潜手性基团附近预先引入一个手性中心,则当该基团与进攻试剂发生反应时,将受所引入的手性中心的影响,进攻试剂主要从位阻较小的一边进攻,从而实现不对称合成反应 。这就是所谓 Prolog规则。 ExampleHOC*SML代表手性醇, S、 M、 L分别代表与手征性碳相连的小、中、大三种不同的基团。Prolog探讨了醇的手性部分与最后生成物之间的构型关系。他指出在该反应的产物中居优势的立体异构体的构型与引入的手征性醇的构型有关, 酮酸酯的最稳定构象是两个羰基彼此处于反式共平面的位置,并认为 C一 O原子亦处于该平面上,即P79 Prolog model ,作为一种

    9、经验性规则, Prolog 从分子的构象出发解释了产生的某一立体异构体的原因: 当羰基经与格氏试剂加成而还原时,由于空间位阻的关系,试剂的优势进攻部位是力求避开原来手性醇中的最大基团 (即 L),而从中等大小的基团 (即 S,M )一方接近分子。 Application:被用于手性醇构型的测定 , “苯基乳酸法 ”。该手性醇的构型必然与居优势的苯基乳酸的构型相同。 b. Crams Rule Cram 规则 的研究对象其手性中心为反应物分子所固有 ,且该手性中心与潜手性基团紧紧相邻 (1,2-位 ),其反应属于 1, 2 诱导不对称加成。 Prolog规则的研究对象其反应物本身原来并不具有手征

    10、性中心,系借助与手性试剂 (如上述的手性醇 )的作用获得手性,且该手性中心与潜手性基团处于 1, 4 位,反应属于 l, 4-诱导不对称加成。 Cram 研究的对象是具有一个与羰基紧相邻的手征性中心的无环化合物的加成反应依据手性 碳原子上所连接基团的性质不同, Cram等人用三种不同的模型 (开链式模型 ,环式模型 ,偶极式模型 )来描述反应进程个立体化学控制的途径。 1.开链式模型 - Empirical Model模型适用于手性 碳原子上连接基团为烃基的不饱和羰基化合物的加成反应 (如应用氢化物和醇铝的还原反应 ,格氏试剂的反应等 )。根据这一模型,假定反应物发生反应时的构象为羰基居于M与

    11、 S之间 (这时官能团周围位阻最小 ),则试剂必然更易于从 S的一边接近羰基,这样生成的产物将成为主要产物。 Example 1Johnson, J. Am. Chem. Soc., 1968, 90, 6225.Example 2 P82-832.环式模型 开链式模型中,立体选择性的大小除与 -碳原上连接烃基的大小有关外,还与试剂的基团大小有关。 例 P83 表 4-2开链模型并不适应在催化剂作用下的催化还原以及手性 -碳原子上接有 -OH,-OR,-NH2等能与试剂络合的基团的化合物。 可用环式模型 , -OH,-OR,-NH2等基团可与羰基氧原子形成氢键,试剂将从含氢键的环的位阻较小的方向进攻羰基。其优势产物的形成可表示为: 环式模型中影响立体选择的因素颇为复杂,既与手性碳上连接甚团的空间效应有关,又与其电子效应有关。再者,反应试剂、溶剂、温度等还将不同程度地影响着反应,但总的说来与形成环式过渡状态的活化能有关。 Example -氨基苯丙酮的还原 该反应经由五员环的过渡态,产物以赤式为主,倘若将 -氨基经酰化处理必然使结合能力降低难以形成环式过渡态,于是 -酰胺基就作为 L基团而形成开链式过渡态。产物将以苏式为主。

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