电化学在药物合成中的应用课件.ppt

1、目录 目录 电化学合成 光化学合成 相转移催化合成 总 结电化学合成反应在药物合成中的应用 一、电化学合成 电化学合成（electrochemical synthesis）是可以在温和条件下进行的对环境友好的洁净合成，通过改变电极电位可以提高反应的选择性、纯度和效率，电子转移和化学反应可以同时进行。可以适用于电化学合成的反应包括官能团的加成、取代、裂解、消除、氧化和还原等。优点：优点：具有高的选择性，可用于定向选择性合成。反应条件温和，多数在常温常压下进行，并且可以通过电流和电压来控制。三废少，无爆炸和火灾等危险。可代替昂贵的还原剂和氧化剂缩短反应时间。以对氨基苯酚的合成为例，化学合成：NO2

2、NO2ClNO2NaONO2HONH2HO氯 化水 解酰 化还 原 电化学合成：NO2+4H+4eNH2HOu 对于一个优秀的电化学合成反应，应该能够充分利用反应物和电能，尽可能在高电流密度下操作（减少电解质投资）。H2O-EtOH-HCl Ni 电极 H2SO4-H2O,Fe2(SO4)3 Pb电极H2O-EtOH-HClH2O-EtOH-HCl二、电化学合成反应实例1、还原反应（1）羰基化合物的还原 随着反应条件的不同，羰基可被还原成羟基和烷基。值得注意的是，同一反应物，在不同的条件下，使用不同的电极，反应物可能会不同，如：CNNH2OHH2O-EtOH-HClNi电极H2SO4-H2O,

3、Fe2(SO4)3Pb电极 羰基的电化学还原在药物合成中应用很多，例如利用化学法制备非甾体抗炎药萘普生（naproxen）时，反应步骤多，产率低。MeOH3CClOAlCl3MeOCH3OONH,SNOMeOOH2SO4/H2OOHMeOOCH3OHMeOOMeONaH/CH3IMeOOMeOCH3NaOHH+MeOOHCH3O拆分MeOOHCH3O 若改用电化学合成法，在制备中第二步还原羧化使用电解反应:该反应以DMF（二甲基甲酰胺）为溶剂，维持电流密度1.0A/dm2，室温下反应6h，产率85%远高于常规化学反应。OH3C酰化OH3CCH3O还原羧化CH3OHOHOOH3C催化氢化OH3C

4、CH3OHO（2）含氮化合物的还原 控制条件（电压、电流、溶剂和温度等）可将硝基化合物的还原产物固定在亚硝基、羟胺、氨基衍生物上，产率都很高。RNO2RNOHNOHRRNH2阴 极还 原阴 极还 原阴 极还 原（3）还原加成反应RRRR+2E+2eRRRERENNaOH/H2O镍，阴 极NHH3CH3CCH3CH3+ORR+2H+CH3CH3CH3CH3RRHO阴极(4)还原裂解反应 胱氨酸经过电解还原得半胱氨酸，产率（99%）和电解效率都很高。HOONH2SSNH2OHOH2O/HClPb,阴极HOSHNH2O22、氧化反应（1）双键化合物的氧化 在不同条件下，双键可氧化为羟基、羰基、环氧基

5、衍生物。RRAg,PhCOONaPt,H2SO4Cu,Li2CO3Pt,H2SO4,Hg2SO4RORROHROHRROROCH3RO2e2e2e4e 对芳香化合物而言，可以在芳香环上引进羟基，或者将苯环氧化成醌。OCH3OOOHAc-Et3/HAc2 H2O阳极 也可将芳香环的侧链烷基化为醇、醛（或酮）以至于羧基：(t-Bu)H3CHO(t-Bu)HO（t-Bu）(t-Bu)HOOC-CrO3H2O-HAc-NaBF4 3、电化学不对称合成 电化学也可用于不对称合成，与一般合成相比，电化学具有反应条件温和，易于控制、手性试剂用量少、产物纯度较高、易于分离等优点。如在乙酐中将肉桂酸衍生物电解还

6、原，得到了66%的非对映体过量。（当有两个手性原子时，以（R,R）（R,S）为一组，（S,S）（S,R）为一组，一组非对映体的量减去另一组非对映体的量的绝对值，然后除以二者之和，记为d.e.）NORROOH3CONOOORR(CH3CO)2Oe*Michael加成是碳-碳不饱和键不对称合成的一个有力工具，但需要加入NaH，使用电化学方法将其改进，在电极上可以直接生成活化的阴离子基，不需要再加入催化剂，使反应条件变得温和，环境友好，同时缩短了反应时间。Feroci等人用此法合成了咔唑-2-酮，当R基为苯基时，化学产率为88%，同时达到非对映体过量为98%。ONHOR1NO2+OOR1NO2e,T

7、EAP,273K Diels-Alder反应时有机合成中最有用的方法之一，环加成产物可以得到几乎100%d.e.,但是必须在底物上连接合适的手性基团，这就增加了合成的难度和步骤。而用电化学方法则可以一步完成，且产率高。HOHOOCH3O+H2CCH3H2CCH3-2eOHCH3CH3OOOH3C 小结：小结：电化学合成是一个与有机化学、电化学等学科相关的新兴研究领域，近年来取得了长足的发展。但由于它是一项涉及面广，又较复杂的基础研究，迄今为止，电化学合成的机理还不十分清楚，尤其关于分子层次的直接信息很少，许多研究还只局限于单个反应的优化和机理的探讨，有的反应产率也很不理想。但是，作为一种新的合成方法，其操作简便、快捷、反应清洁、环境友好以及电场条件下许多独居的优异性能，正越来越受到人们的关注。