有機(jī)合成課件第5章不對(duì)稱合成contents目錄不對(duì)稱合成簡(jiǎn)介不對(duì)稱催化合成不對(duì)稱自定向合成不對(duì)稱合成中的手性源不對(duì)稱合成中的挑戰(zhàn)與展望01不對(duì)稱合成簡(jiǎn)介不對(duì)稱合成是指通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，以高選擇性方式獲得立體異構(gòu)體純或高比例的有機(jī)化合物的過(guò)程。不對(duì)稱合成在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中具有重要意義，是獲得單一手性化合物的重要手段，對(duì)于藥物、農(nóng)藥、香料等精細(xì)化學(xué)品領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。定義與重要性重要性定義歷史不對(duì)稱合成的發(fā)展可以追溯到20世紀(jì)初期，隨著手性催化劑和手性輔助劑的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，不對(duì)稱合成逐漸成為研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。發(fā)展近年來(lái)，隨著不對(duì)稱合成方法學(xué)的不斷發(fā)展和完善，越來(lái)越多的手性化合物可以通過(guò)不對(duì)稱合成獲得，為化學(xué)工業(yè)和醫(yī)藥領(lǐng)域的發(fā)展提供了有力支持。歷史與發(fā)展分類根據(jù)反應(yīng)機(jī)理和手性源的不同，不對(duì)稱合成可以分為多種類型，如手性催化劑誘導(dǎo)的不對(duì)稱合成、手性輔助劑誘導(dǎo)的不對(duì)稱合成、生物催化不對(duì)稱合成等。策略在不對(duì)稱合成中，選擇合適的反應(yīng)條件和手性源是關(guān)鍵。常用的策略包括優(yōu)化反應(yīng)條件、篩選高效的手性催化劑或輔助劑、利用生物催化等。同時(shí)，計(jì)算機(jī)輔助的分子設(shè)計(jì)和合成規(guī)劃也為不對(duì)稱合成的發(fā)展提供了有力支持。分類與策略02不對(duì)稱催化合成如鈀、銠、銥等貴金屬催化劑，用于催化多種不對(duì)稱合成反應(yīng)。金屬催化劑酶催化劑配體具有高度選擇性，常用于手性分子的合成。作為金屬催化劑的輔助劑，提高催化活性和選擇性。030201催化劑的種類與選擇理解反應(yīng)過(guò)程中的過(guò)渡態(tài)結(jié)構(gòu)有助于優(yōu)化反應(yīng)條件和提高選擇性。反應(yīng)過(guò)渡態(tài)研究反應(yīng)速率和選擇性之間的關(guān)系，有助于理解反應(yīng)機(jī)理。動(dòng)力學(xué)控制在反應(yīng)過(guò)程中，生成具有特定立體構(gòu)型的手性產(chǎn)物。對(duì)映選擇性反應(yīng)機(jī)制與機(jī)理影響反應(yīng)速率和選擇性，通常需要選擇適宜的溫度范圍。溫度對(duì)于某些反應(yīng)，提高反應(yīng)壓力可能有利于提高反應(yīng)速率和選擇性。壓力選擇合適的溶劑對(duì)反應(yīng)的進(jìn)行和產(chǎn)物分離至關(guān)重要。溶劑反應(yīng)條件與優(yōu)化123利用金屬催化劑催化丙二酸酯的氫化反應(yīng)，生成手性產(chǎn)物。丙二酸酯的不對(duì)稱合成在金屬催化劑的作用下，將醛和酮轉(zhuǎn)化為手性醇類化合物。不對(duì)稱Aldol反應(yīng)在金屬催化劑或酶的作用下，將不飽和醛、酮與不飽和羧酸衍生物進(jìn)行加成反應(yīng)，生成手性羧酸類化合物。不對(duì)稱Michael加成反應(yīng)實(shí)例與應(yīng)用03不對(duì)稱自定向合成手性催化劑的作用手性催化劑能夠與反應(yīng)底物形成手性匹配關(guān)系，從而控制反應(yīng)的立體化學(xué)性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)手性產(chǎn)物的選擇性合成。環(huán)境因素影響反應(yīng)溫度、溶劑、壓力等環(huán)境因素也會(huì)對(duì)反應(yīng)的立體化學(xué)結(jié)果產(chǎn)生影響，因此需要選擇合適的反應(yīng)條件。反應(yīng)底物特定手性結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)通過(guò)反應(yīng)底物的特定手性結(jié)構(gòu)，在反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生定向的手性傳遞，從而實(shí)現(xiàn)不對(duì)稱合成。自定向反應(yīng)的原理溫度對(duì)反應(yīng)速率和選擇性都有影響，通常需要選擇適當(dāng)?shù)臏囟纫垣@得最佳的反應(yīng)結(jié)果。溫度在某些有機(jī)合成中，壓力可以影響反應(yīng)的平衡和速率，從而影響產(chǎn)物的不對(duì)稱性。壓力選擇適當(dāng)?shù)娜軇┛梢源龠M(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行和提高產(chǎn)物的不對(duì)稱性，常用的溶劑有有機(jī)溶劑、水和超臨界流體等。溶劑手性催化劑是不對(duì)稱合成中的關(guān)鍵因素，選擇合適的手性催化劑可以提高產(chǎn)物的不對(duì)稱性并簡(jiǎn)化分離純化過(guò)程。催化劑反應(yīng)條件與影響因素

實(shí)例與應(yīng)用光學(xué)活性化合物的合成不對(duì)稱自定向合成可用于合成各種光學(xué)活性化合物，如手性醇、胺、羧酸等。藥物生產(chǎn)手性藥物的不對(duì)稱合成是該領(lǐng)域的重要應(yīng)用之一，通過(guò)不對(duì)稱自定向合成可生產(chǎn)具有單一對(duì)映異構(gòu)體的藥物。天然產(chǎn)物合成天然產(chǎn)物通常具有復(fù)雜的手性結(jié)構(gòu)，通過(guò)不對(duì)稱自定向合成可以簡(jiǎn)化合成路線并提高產(chǎn)物的光學(xué)純度。04不對(duì)稱合成中的手性源合成手性源如樟腦、酒石酸等，可用于引入特定類型的手性中心。天然手性源如氨基酸、糖等天然產(chǎn)物，具有高度的光學(xué)純度，是常用的手性源。生物手性源某些微生物、酶等生物催化劑，可用于實(shí)現(xiàn)高度專一性的不對(duì)稱合成。手性源的種類與選擇通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，如不對(duì)稱還原、不對(duì)稱氧化等，合成手性中間體或手性產(chǎn)物?；瘜W(xué)手性源利用生物催化劑，如酶，在溫和的條件下實(shí)現(xiàn)高度專一性的不對(duì)稱合成。生物手性源手性源的合成方法手性源可用于合成具有特定立體構(gòu)型的手性藥物，如治療帕金森病的左旋多巴。藥物合成手性源可用于合成具有特定氣味和香味的化合物，如香草醛。香料合成手性源可用于合成具有特定立體構(gòu)型的農(nóng)用化學(xué)品，如除草劑。農(nóng)用化學(xué)品合成手性源的應(yīng)用與實(shí)例05不對(duì)稱合成中的挑戰(zhàn)與展望反應(yīng)選擇性的控制在不對(duì)稱合成中，如何實(shí)現(xiàn)高選擇性控制是關(guān)鍵問(wèn)題之一。催化劑的研發(fā)高效、高選擇性的催化劑是實(shí)現(xiàn)不對(duì)稱合成的關(guān)鍵因素。反應(yīng)條件的優(yōu)化反應(yīng)條件對(duì)不對(duì)稱合成的影響至關(guān)重要，如何優(yōu)化反應(yīng)條件以提高產(chǎn)物的選擇性是亟待解決的問(wèn)題。面臨的挑戰(zhàn)與問(wèn)題03計(jì)算機(jī)輔助的合成策略設(shè)計(jì)利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)合成策略，預(yù)測(cè)反應(yīng)結(jié)果，指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)操作。01新型催化劑的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)通過(guò)設(shè)計(jì)新型催化劑，提高不對(duì)稱合成的選擇性。02反應(yīng)條件的精細(xì)化調(diào)控通過(guò)精細(xì)化調(diào)控反應(yīng)溫度、壓力、溶劑等條件，提高產(chǎn)物的選擇性。解決方案與策略綠色合成方法的開(kāi)發(fā)發(fā)展環(huán)境友好、高效的不對(duì)稱合成方法，減少對(duì)環(huán)