华中科技大学：低温手性合成综合化学虚拟仿真实验-服务案例-高校虚拟教学仿真软件

公司与华中科技大学合作，开发“低温手性合成综合化学虚拟仿真实验”课程。

实验目的

手性是宇宙间的普遍特征，在生命的产生和演变中得到了充分的体现。生物体内酶催化展现出的完美的专一性，不断地吸引着化学家们对化合物结构和反应立体选择性之间内在联系的思考。各种结构新颖的催化剂的设计和合成在药物分子的不对称合成中起到了举足轻重的作用。因此，催化剂的设计、合成以及其在不对称合成中对反应选择性的影响是不对称合成中非常重要的一部分内容。

本项目从手性配体的设计、合成开始，然后将其应用于Henry反应中，从而实现(S)-肾上腺素的不对称合成。

本项目的实验目的包括：

（1）学习配体的设计与合成的基础知识；

（2）掌握药物合成的基本原理和基本操作。了解手性配体在不对称合成中的作用模式；

（3）学习有机合成中常用仪器的使用方法；

（4）掌握亲核加成、缩合反应、Henry反应、还原反应、低温反应等的基本操作和原理。

实验原理

（1）配体的设计合成

首先从天然D-樟脑出发，先用盐酸羟胺把酮羰基转变成肟，然后在氯化镍存在下，于低温用硼氢化钠选择性还原，制备exo-(−)-樟脑胺。

接下来，将上面得到的手性伯胺再和N-Cbz保护的脯氨酸在DCC作用下进行缩合，得到化合物1。然后，在钯碳催化剂催化下，加氢脱除Cbz保护基，得到酰胺类化合物2。最后，通过氢化铝锂还原酰胺键，制备得到二仲胺类配体3。

（2）手性药物分子的合成

3,4-二甲氧基苯甲醛直接选作起始原料和硝基甲烷反应，得到硝基醇产物4。反应结束后，配体3通过简单的酸碱中和萃取回收，直接用于下一轮反应。将硝基醇4溶在添加了1.5当量的醋酸的甲醇溶液中，通过钯碳加氢还原成氨基醇醋酸盐。然后，通过简单的氢氧化钠水溶液中和，二氯甲烷萃取，得到 (S)-2-氨基-1-(3,4-二甲氧基苯基)乙醇5，它是 (S)-肾上腺素的重要中间体。