《有機化學》課件-7-11

7.11制備手性化合物的方法

制備手性化合物的方法有三種：由天然產物中提取，外消旋化合物的拆分，手性合成。

一、 由天然產物中提取

許多天然產物都是手性化合物，其中有許多是有用的藥物，如治療痢疾的黃連素（見20.8節(jié)），治療瘧疾的奎寧（見20.8節(jié)），治療糖尿病的胰島素，近年來發(fā)現(xiàn)治療乳腺癌的紫杉醇等，都是首先從天然產物中分離得到的。

二、 外消旋化合物的拆分

人工合成的手性化合物（除不對稱合成），都是外消旋體。要得到純的異構體需經過拆分(resolution)。但對映體的一般的物理性質及化學性質（除與手性試劑作用）都相同，因此很難用一般的方法，如蒸餾、結晶、色層分離、生成衍生物等方法進行分離。

上面提到的非對映異構體之間物理性質的差別，及對映體與手性化合物反應速度不同，這些都是拆分外消旋體的根據。1.化學分離法

讓對映體與某種旋光性化合物反應，生成非對映體，利用非對映體物理性質（沸點、溶解度等）的差別，通過分餾或分步結晶進行分離，然后再除去拆分劑，得到純的旋光異構體。例如:要拆分外消旋的酸，把它與旋光性堿混合，生成兩種鹽，其中酸部分是對映的，但堿部分不呈鏡像關系，所以這兩種鹽是非對映體，可利用這些鹽在某些溶劑中溶解度的不同，用分步結晶法進行分離。分離后，用酸處理，得到旋光性的酸：

常用的生物堿是從天然植物中分離出的，例如：（-)-番木鰲堿，（-)-奎寧，（-)-馬錢子堿和（+)-辛可寧。

隨著近代技術的發(fā)展，用色層分離法進行拆分更簡便，色層分離是利用旋光性化合物對對映體的吸附速度不同來進行分離，如用淀粉(有旋光性）充填的柱，拆分外消旋的苯丙氨酸，用紙(纖維素有旋光性)層析分離半胱氨酸。利用高效液相色譜法拆分一對對映體是近年來的新技術，可廣泛地用于各種類型化合物的拆分(見17.3節(jié)）。2.生物分離法

生物體中的酶及細菌等具有旋光性，當它們與外消旋體作用時，具有較強的選擇性。如在外消旋酒石酸中培養(yǎng)青霉素，只消耗（+)-酒石酸，剩下（-)-酒石酸。近年來有些抗生素和某些藥物等的生產就采用微生物拆分的方法，但這種方法往往要損失一半的原料，并因加入營養(yǎng)物質給純化帶來困難。

酶催化的專一性也可用于拆分，例如乙酰水解酶（豬腎臟內提?。┲凰釲-(+)

-乙酰丙氨酸。拆分時先把外消旋的丙氨酸乙?；?，用乙酰水解酶處理，得到L-(+)-丙氨酸及D-(-)-N-乙酰丙氨酸，利用二者在乙醇中溶解度的差別進行分離。3.光學純

通過手性合成和拆分得到的化合物一般不純，人們采用光學純（opticalpurity)作為衡量其純度的標準。光學純是指一種化合物對另一種化合物過量的百分數，例如：一對混合物中80%為S構型，20%為R構型，其S構型的光學純?yōu)椋?0-20/100)xlOO%=60%。測定的經典方法是用旋光儀測定不純樣品的比旋光度，用其值與純的標準值相比。例如:用（+)-的辛可寧堿拆分外消旋的酒石酸，經處理后測得其酒石酸的比旋光度為9°(H20)，與它的標準值(12。）相比光學純?yōu)椋海?°/12°）X100%=75%。

三、手性合成

手性合成也叫不對稱合成。一般是指在反應中生成的對映體或非對映體的量是不相等的。手性合成的方法很多，原則上是要在手性環(huán)境中進行反應，例如:采用手性底物，手性催化劑，手性試劑等。

例1采用手性的（-)-α

-蒎烯作底物，通過硼氫化氧化合成手性的（+)-異松莰醇。由于受到前面四元環(huán)的阻攔，硼氫化反應從環(huán)后面進攻，得手性醇。例2用上面部分硼氫化的中間物作手性試劑，對烯烴進行硼氫化氧化加成反應:過渡態(tài)A中，順-2-丁烯的甲基與C3'上的H在空間上較為接近，而在B中則與M基團較為接近，由于M>H，所以A的能量比B低，產物以通過A過渡態(tài)形成的（-)-2-丁醇為主。

例3采用銠一膦催化劑合成藥物多巴（控制帕金森病的特效藥）。

利用手性催化劑的手性合成是最有應用價值的方法之一，它可以從少的手性試劑出發(fā)得到大量的手性產物。例3是美