《中科院化學(xué)課件：不對稱催化反應(yīng)及其在藥物合成中的應(yīng)用》

中科院化學(xué)課件：不對稱催化反應(yīng)及其在藥物合成中的應(yīng)用什么是不對稱催化反應(yīng)？定義不對稱催化反應(yīng)是指在手性催化劑作用下，以非手性原料為起始原料，選擇性地生成特定構(gòu)型的手性產(chǎn)物，從而獲得高對映選擇性的反應(yīng)過程。重要性在現(xiàn)代化學(xué)合成中，不對稱催化反應(yīng)起著至關(guān)重要的作用，特別是在藥物合成和精細(xì)化工領(lǐng)域。不對稱催化反應(yīng)能夠高效地合成手性化合物，從而提高反應(yīng)效率和經(jīng)濟效益。不對稱催化反應(yīng)的基本原理1手性催化劑手性催化劑通過提供一個特定的手性環(huán)境，從而影響反應(yīng)路徑，最終導(dǎo)致特定構(gòu)型的手性產(chǎn)物生成。2立體選擇性手性催化劑能夠控制反應(yīng)中立體化學(xué)的選擇性，即在反應(yīng)中選擇性地生成特定立體異構(gòu)體。3催化循環(huán)手性催化劑通過參與催化循環(huán)，加速反應(yīng)速率，同時控制反應(yīng)的立體選擇性。手性中心的概念定義手性中心是指一個碳原子，它連接著四個不同的基團。手性異構(gòu)體手性中心的存在會導(dǎo)致該分子產(chǎn)生兩種互為鏡像的對映異構(gòu)體。手性藥物手性藥物是指具有手性中心的藥物分子，不同的對映異構(gòu)體可能具有不同的藥理活性，甚至可能表現(xiàn)出不同的毒性。不對稱反應(yīng)的立體選擇性對映選擇性是指在生成兩種對映異構(gòu)體時，對其中一種異構(gòu)體的選擇性。非對映選擇性是指在生成兩種非對映異構(gòu)體時，對其中一種異構(gòu)體的選擇性。立體選擇性指的是不對稱反應(yīng)中對立體異構(gòu)體的選擇性控制能力。幾種常見的不對稱催化反應(yīng)1不對稱羥化反應(yīng)2不對稱還原反應(yīng)3不對稱加成反應(yīng)4不對稱環(huán)化反應(yīng)不對稱羥化反應(yīng)利用手性催化劑將非手性烯烴轉(zhuǎn)化為手性醇。手性催化劑能夠控制羥基加成到烯烴的哪一邊。該反應(yīng)在合成手性藥物和天然產(chǎn)物中具有重要應(yīng)用。不對稱還原反應(yīng)1酮還原2醛還原3酰胺還原4亞胺還原不對稱加成反應(yīng)1Diels-Alder反應(yīng)2Michael加成反應(yīng)3烯烴環(huán)氧化反應(yīng)4親電進攻反應(yīng)不對稱環(huán)化反應(yīng)1環(huán)丙烷2環(huán)丁烷3環(huán)戊烷4環(huán)己烷金屬配合物在不對稱催化中的作用過渡金屬配合物過渡金屬配合物作為手性催化劑，能夠有效地催化不對稱反應(yīng)，并提供高對映選擇性。手性配體手性配體能夠與金屬中心形成特定的手性環(huán)境，從而控制反應(yīng)的立體選擇性。催化循環(huán)金屬配合物通過參與催化循環(huán)，加速反應(yīng)速率，同時控制反應(yīng)的立體選擇性。生物酶在不對稱催化中的應(yīng)用手性藥物的合成與分離手性合成通過不對稱催化反應(yīng)，直接合成特定構(gòu)型的手性藥物分子。手性分離利用手性分離技術(shù)，將混合的手性藥物分子分離成對映異構(gòu)體。手性藥物的立體化學(xué)1手性藥物的立體化學(xué)是指其三維結(jié)構(gòu)，它決定了藥物分子與生物體靶點的相互作用。2不同的對映異構(gòu)體可能具有不同的生物活性，甚至可能表現(xiàn)出不同的毒性。3手性藥物的立體化學(xué)對藥物的藥效、安全性、以及體內(nèi)代謝過程都有重要影響。手性藥物的光學(xué)活性與生物活性的關(guān)系光學(xué)活性是指手性藥物分子旋轉(zhuǎn)偏振光的性質(zhì)。不同的對映異構(gòu)體具有不同的光學(xué)活性。光學(xué)活性與生物活性密切相關(guān)，不同的對映異構(gòu)體可能具有不同的藥理活性。制藥工藝中的不對稱催化反應(yīng)1原料合成2中間體合成3最終藥物合成不對稱催化反應(yīng)在藥物開發(fā)中的應(yīng)用1提高藥物效力2降低藥物毒性3減少副作用4簡化合成步驟噻唑類藥物的合成1抗生素2抗真菌3抗病毒4抗腫瘤環(huán)丙烷類藥物的合成抗抑郁環(huán)丙烷類藥物是一類重要的精神類藥物，用于治療抑郁癥等疾病。抗焦慮環(huán)丙烷類藥物還可以用于治療焦慮癥等精神疾病。鎮(zhèn)痛某些環(huán)丙烷類藥物也具有鎮(zhèn)痛作用，用于治療疼痛。HIV蛋白酶抑制劑的合成阿托伐他汀的合成降血脂藥阿托伐他汀是一種常用的降血脂藥物，用于治療高膽固醇血癥。作用機制阿托伐他汀能夠抑制體內(nèi)膽固醇合成酶的活性，從而降低血液中的膽固醇水平。左旋布洛芬的合成1左旋布洛芬是一種常見的非甾體抗炎藥，用于治療疼痛和炎癥。2左旋布洛芬是布洛芬的活性對映異構(gòu)體，具有更好的療效和安全性。3左旋布洛芬的合成主要采用不對稱催化反應(yīng)，以提高對映選擇性。替米沙坦的合成替米沙坦是一種血管緊張素II受體阻滯劑，用于治療高血壓。替米沙坦的合成需要通過不對稱催化反應(yīng)引入手性中心。不對稱催化反應(yīng)能夠確保替米沙坦的正確立體化學(xué)構(gòu)型，從而保證其藥效和安全性。不對稱催化技術(shù)的發(fā)展趨勢1催化劑效率2反應(yīng)條件3手性選擇性4可持續(xù)發(fā)展手性藥物合成面臨的挑戰(zhàn)1催化劑設(shè)計2反應(yīng)條件優(yōu)化3工藝放大4成本控制未來醫(yī)藥行業(yè)對手性技術(shù)的需求1更高效2更經(jīng)濟3更綠色4更安全結(jié)論與展望手性藥物合成不對稱催化反應(yīng)在手性