不对称碳的合成

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1、不对称碳碳键的生成不对称碳碳键的生成n 碳碳键的生成是有机合成中最主要和碳碳键的生成是有机合成中最主要和最常见的合成反应。最常见的合成反应。n 不对称碳碳键的合成反应，包括：不不对称碳碳键的合成反应，包括：不对称醛醇缩合反应、不对称对称醛醇缩合反应、不对称-烷烷基化反基化反应应、 Diels-Alder反反应应和和对羰对羰基的催化加成反基的催化加成反应应四种。四种。本部分内容提要：本部分内容提要：n1、不不对称称醛醇醇缩合反合反应；n2、不对称、不对称-烷烷基化反基化反应应；n3、羰羰基不基不对对称称亲亲核加成反核加成反应应。一、不对称醛醇缩合反应：一、不对称醛醇缩合反应： 主讲专题：主讲专题

2、：n1、不对称醛醇缩合反应通式：、不对称醛醇缩合反应通式：n2、醛醇缩合进行手性控制的方法：、醛醇缩合进行手性控制的方法：n3、产物构型判断的一般规律：、产物构型判断的一般规律：n4、 Corey试剂控制反应：试剂控制反应：1、不对称醛醇缩合反应通式：、不对称醛醇缩合反应通式：n 醛醇缩合反应，醛醇缩合反应，又称为又称为 Aldol缩合反应，缩合反应，是有机合成中构建不对称是有机合成中构建不对称CC键的最简单、键的最简单、同时能满足不对称合成方法学最严格要求同时能满足不对称合成方法学最严格要求的一类化学转化。的一类化学转化。n 醛醇缩合反应，既是亲核试剂与亲电的醛醇缩合反应，既是亲核试剂与亲电

3、的羰基基团（及类似基团）的缩合反应。羰基基团（及类似基团）的缩合反应。不对称醛醇缩合反应通式：不对称醛醇缩合反应通式：2、醛醇缩合进行手性控制的方法：、醛醇缩合进行手性控制的方法： 底物控制法：底物控制法： 非手性烯醇盐或烯丙基金属试剂对手性醛的加成非手性烯醇盐或烯丙基金属试剂对手性醛的加成(一般在一般在-位位)。 试剂控制法：控制法： 手性烯醇盐或烯丙基金属试剂对非手性醛的加成手性烯醇盐或烯丙基金属试剂对非手性醛的加成。 双不对称反应法：双不对称反应法： 手性烯醇盐或烯丙基金属试剂对手性醛的加成手性烯醇盐或烯丙基金属试剂对手性醛的加成。对立体化学控制至关重要的参数：对立体化学控制至关重要的参

4、数：n（1）烯醇盐或烯丙基金属中取代基部分的）烯醇盐或烯丙基金属中取代基部分的空间大小及手性；空间大小及手性；n（2）合适试剂的选用；）合适试剂的选用；n（3）烯醇化反应的条件；）烯醇化反应的条件；n（4）催化剂的手性及与催化剂配位结合的）催化剂的手性及与催化剂配位结合的金属元素。金属元素。3、产物构型判断的一般规律：、产物构型判断的一般规律：n 不对称醛醇缩合反应中，可以生成两个不对称醛醇缩合反应中，可以生成两个手性中心：手性中心： 毗邻的羟基、甲基的立体化学排列有一毗邻的羟基、甲基的立体化学排列有一对顺式对映异构体对顺式对映异构体A和和B，以及一对反式对，以及一对反式对映异构体映异构体C和

5、和D。 简式结构式见下图：简式结构式见下图：n（1）顺式烯醇盐或顺式烯丙基金属盐，）顺式烯醇盐或顺式烯丙基金属盐，倾向于产生顺式产物倾向于产生顺式产物(A 或或 B)； 反式烯醇盐或反式烯丙基金属盐，产生反式烯醇盐或反式烯丙基金属盐，产生的产物则以反式为主的产物则以反式为主(C 或或 D)；n (2) 产物中，羟基的绝对构型则由烯醇盐产物中，羟基的绝对构型则由烯醇盐或烯丙基金属盐接近羰基底物的方向而定。或烯丙基金属盐接近羰基底物的方向而定。n 从从Re面进攻时，产物主要是面进攻时，产物主要是(B)或或(D);n从从Si面进攻时，产物主要是面进攻时，产物主要是(A)或或(C).4、Corey试剂

6、控制反应：试剂控制反应：n Corey手性试剂的基手性试剂的基本化学结构见右图：本化学结构见右图：n 根据五元杂环上两根据五元杂环上两个取代苯基绝对构型个取代苯基绝对构型的不同，又分为（的不同，又分为（R，R）型和（）型和（S，S）型两）型两种。种。 利用利用Corey手性试剂，通过二乙酮与醛反手性试剂，通过二乙酮与醛反应，高非对映选择性地得到醛醇加成物：应，高非对映选择性地得到醛醇加成物：Corey反应的特点：反应的特点：n实验研究显示：实验研究显示： 当用当用(R, R)-型催化剂进行醛醇缩合反应型催化剂进行醛醇缩合反应时，亲核试剂从时，亲核试剂从Re面进攻羰基；面进攻羰基； 而当使用而当

7、使用(S, S)-型催化剂进行醛醇缩合型催化剂进行醛醇缩合反应时，亲核试剂从反应时，亲核试剂从Si面进攻羰基。面进攻羰基。 因此，因此，Corey反应中产物的绝对构型是反应中产物的绝对构型是可以预见的。可以预见的。二、二、不对称不对称-烷烷基化反基化反应应主讲专题：主讲专题：n1、不对称、不对称-烷烷基化反基化反应应通式：通式：n2、烯醇结构产生的促进剂烯醇结构产生的促进剂碱：碱：n3、酰基磺内酰胺体系的应用、酰基磺内酰胺体系的应用 -烷烷基基羧羧酸和氨基酸的合成。酸和氨基酸的合成。n 在有机合成中，羰基是构建在有机合成中，羰基是构建CC键的首键的首要官能团，它即可以表现亲电试剂的功能；要官能

8、团，它即可以表现亲电试剂的功能；也可以通过它所衍生的烯醇结构，表现出也可以通过它所衍生的烯醇结构，表现出亲核试剂的功能。亲核试剂的功能。n 本部分内容主要学习羰基化合物衍生的本部分内容主要学习羰基化合物衍生的烯醇烯醇与与烷基卤化物烷基卤化物亲电试剂之间的亲电试剂之间的不对称不对称-烷烷基化反基化反应应。1、 不对称不对称-烷烷基化反基化反应应通式：通式：n 醛、酮和羧酸及其衍生物是一类具有酸性质子醛、酮和羧酸及其衍生物是一类具有酸性质子的特殊羰基化合物，可以按照各自的的特殊羰基化合物，可以按照各自的pKa值，采用值，采用不同的方法产生不同的方法产生烯醇结构烯醇结构。2、烯醇结构产生的促进剂、烯

9、醇结构产生的促进剂碱碱：n 为了使羰基化合物产生烯醇结构，必须为了使羰基化合物产生烯醇结构，必须使用使用Lewis碱作为促进剂。碱作为促进剂。n 所选用的所选用的Lewis碱碱应该满足以下两个条件：应该满足以下两个条件：n（1）具有足够的碱性，以确保生成烯醇结构）具有足够的碱性，以确保生成烯醇结构所需要的选择性去质子过程；所需要的选择性去质子过程；n（2）所选用的碱必须是具有空间位阻的，以）所选用的碱必须是具有空间位阻的，以便阻碍该碱对羰基中心碳原子的亲核进攻。便阻碍该碱对羰基中心碳原子的亲核进攻。常用的常用的Lewis碱有：碱有：nLDA： 二异丙基氨化锂二异丙基氨化锂 (Me2CH)2NL

10、inLICA: 异丙基环己基氨化锂异丙基环己基氨化锂 (Me2CH)(c-C6H11)NLinLTMP： 四甲基哌啶锂四甲基哌啶锂n硅烷基氨化物：硅烷基氨化物： (Me3Si)2NM举例说明举例说明: 抗癫痫新药抗癫痫新药Pregabalin的合成的合成:n Pregabalin为美国为美国Warner-Lambert Co.研制研制的一种新型抗癫痫药物的一种新型抗癫痫药物,目目前正处于前正处于II期临床试验中。期临床试验中。n 该药物的一种重要的手该药物的一种重要的手性合成路线中，即采用了性合成路线中，即采用了不对称不对称-烷烷基化，来构建基化，来构建药药物手性中心。物手性中心。3、酰基磺内

11、酰胺体系的应用、酰基磺内酰胺体系的应用 -烷烷基基羧羧酸和氨基酸的合成：酸和氨基酸的合成：n 酰基磺内酰胺是一种酰基磺内酰胺是一种廉价的手性辅基。廉价的手性辅基。n 在不对称醛醇缩合反在不对称醛醇缩合反应中，应用该体系手性应中，应用该体系手性辅基，可以高选择性的辅基，可以高选择性的得到目标产物。得到目标产物。举例说明：举例说明：-烷烷基基羧羧酸及相酸及相应应醇的制醇的制备备n 磺内酰胺辅基磺内酰胺辅基1，首先与，首先与NaH和酰氯衍生物反应，和酰氯衍生物反应，制备得到酰基磺内酰胺制备得到酰基磺内酰胺2；n 2经过正丁基锂去质子处理变为中间过渡态经过正丁基锂去质子处理变为中间过渡态3；n 3在催

12、化剂六甲基膦酰胺在催化剂六甲基膦酰胺(HMPA)存在下，与亲电存在下，与亲电试剂烷基卤代物反应，得到试剂烷基卤代物反应，得到-烷烷基化基化产产物物4；n 4经过重重结晶精制后，用晶精制后，用LiAlH4还原或用原或用LiOH水解，即可以得到手性水解，即可以得到手性产物醇物醇6或或羧酸酸5。举例说明：举例说明： 氨基酸的制氨基酸的制备n 保护的氨基酸保护的氨基酸2，与磺内酰胺，与磺内酰胺1反应，得反应，得到氨基酰基磺内酰胺到氨基酰基磺内酰胺3手性氨基酸合成的手性氨基酸合成的中间体；中间体；n 3在正丁基锂存在下，与烷基卤代物发生在正丁基锂存在下，与烷基卤代物发生烷基化反应的到烷基化反应的到5；此

13、时，烷基进攻的方向；此时，烷基进攻的方向发生在发生在Si面。面。为什么？为什么？n 5经过水解和皂化反应脱除保护基后，即经过水解和皂化反应脱除保护基后，即可以高对映选择性的得到终产物可以高对映选择性的得到终产物7。反应的四个特点：反应的四个特点：n（1）产物的立体化学可以预见。）产物的立体化学可以预见。 在烷基化反应过程中，亲电烷基（烷基在烷基化反应过程中，亲电烷基（烷基卤代物）的进攻发生在与氮原子上的孤对卤代物）的进攻发生在与氮原子上的孤对电子方向相反的面上，一般非对映选择性电子方向相反的面上，一般非对映选择性可以达到可以达到98% d.e. 。n（2）中间产物易于重结晶精制。）中间产物易于

14、重结晶精制。n（3）产物多样化。）产物多样化。 例如：例如： -烷烷基基羧羧酸、相酸、相应应的手性醇、的手性醇、氨基酸等。氨基酸等。n（4）辅基可以回收重复利用。基可以回收重复利用。三、羰基不基不对称称亲核核 加成反加成反应主讲专题：主讲专题：n1、羰、羰基不基不对称称亲核加成反核加成反应通式：通式：n2、 10-mercaptoisoborneol体系体系 手性醇的合成：手性醇的合成：n3、烷基金属对羰基化合物的加成。、烷基金属对羰基化合物的加成。1、羰、羰基不基不对称称亲核加成反核加成反应通式：通式：2、10-mercaptoisoborneol体系体系 手性醇的合成：手性醇的合成：10-

15、mercaptoisoborneol的制备方法：的制备方法：3、烷基金属对羰基化合物的加成：、烷基金属对羰基化合物的加成：n 在手性配体存在下，烷基金属化合物对在手性配体存在下，烷基金属化合物对羰基衍生物的亲核加成是有机合成中受到羰基衍生物的亲核加成是有机合成中受到最广泛研究的反应之一。最广泛研究的反应之一。n 该反应的优点在于：该反应的优点在于：n 在催化量的在催化量的手性配体手性配体存在下，可以从非存在下，可以从非手性或潜手性的羰基化合物与非手性的烷手性或潜手性的羰基化合物与非手性的烷基金属反应，得到高对映选择性的产物基金属反应，得到高对映选择性的产物醇。醇。反应通式为：反应通式为：烷基金属化合物的活性顺序：烷基金属化合物的活性顺序：n 烷基锂烷基锂 （RLi） 格氏格氏试剂（RMgX） 三三烷基基铝（R3Al） 二二烷基基铜锂（LiCuR2） 二二烷基基锌（R2Zn）手性手性质子性质子性配体：配体：n常用的手性质子性配体主要有：常用的手性质子性配体主要有：n 手性氨基醇衍生物、二胺衍生物、联萘手性氨基醇衍生物、二胺衍生物、联萘二酚衍生物、特殊羟基衍生物，等等。二酚衍生物、特殊羟基衍生物，等等。应用说明：应用说明：应用举例：应用举例： 抗艾滋病药物抗艾滋病药物efavirenz的合成的合成