本書主要介紹了有機小分子立體化學研究中的若干關鍵科學問題:手性分子立體構型的鑒定、相關手性分子的構象分析;在理論方法研究方面,介紹了旋光(旋光色散)、矩陣模型、電子圓二色譜、振動圓二色譜的理論計算及其注意事項等;在有機手性分子的反應類型中,介紹了催化對映選擇性反應、立體選擇性反應、化學選擇性反應以及天然產物的全合成等。
本修訂版增加了有機化學等研究領域內的最新進展,例如偽共振現象,首次在世界范圍內系統(tǒng)介紹了偽共振有機化合物結構的特點以及可能的形成機理。對第6章相關軟件的介紹做了增刪,以使讀者對相關軟件的掌握和應用有更好的體驗。此外,從數學的角度,結合化學反應原理,介紹了具有微量對映體過量的手性物質的手性富集/放大的數學公式,并和實驗結果相比較,從而在一個側面支持生命來自必然的結論等。
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2. 藥物研究中手性鑒定的新理論,河北省科技進步獎,2015,排名第一。
目錄
第一版序
第二版前言
第一版前言
第1章 分子的手性1
1.1 旋光值的測量1
1.2 旋光現象的理論解釋2
1.3 旋光的計算5
1.3.1 糖旋光的計算6
1.3.2 螺旋模型8
1.3.3 量子化學計算模型9
1.3.4 矩陣模型11
1.3.5 矩陣模型的理論基礎25
1.4 ORD、ECD與VCD27
1.4.1 ORD光譜及其應用28
1.4.2 ECD光譜及其應用30
1.4.3 VCD光譜及其應用34
1.4.4 簡化模型的使用36
1.5 13C NMR的計算與相對立體構型的確定38
1.6 手性分子的拆分原則44
1.7 手性中心的合成控制原則46
1.8 手性分子的偽共振結構47
參考文獻55
第2章 對映選擇性反應60
2.1 手性分子的研究現狀61
2.2 對映選擇性1,2-加成64
2.2.1 催化劑-Zn配合物64
2.2.2 催化劑-Zn-Ti配合物71
2.2.3 對映選擇性1,2-催化對酮的加成反應74
2.3 α,β-不飽和醛酮的對映選擇性1,4-加成75
2.4 其他有機鋅試劑對醛酮的對映選擇性1,2-和1,4-加成反應81
2.4.1 其他二烴基鋅、烷基烯基鋅和炔基鋅鹽對醛酮的1,2-加成82
2.4.2 二烷基鋅對亞胺的1,4-加成反應84
2.5 其他有機試劑在對映加成中的反應86
2.6 對映選擇性還原反應87
2.6.1 對映選擇性1,2-還原反應87
2.6.2 對映選擇性1,4-還原反應92
2.6.3 其他對映選擇性還原反應96
2.7 其他對映選擇性反應102
2.7.1 對映選擇性羥醛縮合反應102
2.7.2 對映選擇性環(huán)氧化反應103
2.7.3 對映選擇性Reformatsky等反應104
2.8 對映催化加成反應中的三個實驗現象104
2.8.1 手性放大效應104
2.8.2 自催化效應105
2.8.3 奇-偶碳效應106
2.9 原始海洋中物質的可能的手性放大(富集)108
2.10 氨基酸對糖合成的手性催化113
參考文獻115
第3章 立體選擇性反應123
3.1 分子的構象研究123
3.2 偽共振分子研究134
3.3 構象異構現象137
3.4 構象對有機反應的影響138
3.4.1 對還原偶聯反應中的對映選擇性影響139
3.4.2 烯醇類消旋體異構化中酸結構構象的影響140
3.4.3 催化劑自由構象對催化對映選擇性的影響142
3.5 其他類型手性化合物146
3.6 區(qū)域選擇性控制反應148
3.7 立體選擇性控制反應151
3.7.1 無手性催化劑條件下的選擇性152
3.7.2 利用分子自身的結構特點進行的立體化學控制153
3.8 其他立體選擇性的轉化170
3.9 立體選擇性合成中的理論計算173
3.10 天然產物研究中的機理研究176
參考文獻182
第4章 化學選擇性反應185
4.1 選擇性還原反應185
4.1.1 醛酮的選擇性還原反應185
4.1.2 羧酸及酯基的選擇性還原反應189
4.1.3 酰胺和N雜環(huán)的化學選擇性還原反應195
4.1.4 疊氮以及過氧化合物的化學選擇性還原反應199
4.1.5 碳碳雙鍵或三鍵的化學選擇性還原反應201
4.1.6 亞胺的化學選擇性還原反應204
4.1.7 硝基芳烴化學選擇性還原反應206
4.1.8 其他基團的選擇性還原反應208
4.2 化學選擇性加成反應211
4.2.1 化學選擇性羰基的加成反應211
4.2.2 其他化學選擇性加成反應217
4.3 化學選擇性氧化反應219
4.3.1 醇的氧化反應219
4.3.2 硫醚的氧化反應225
4.4 其他選擇性反應227
參考文獻232
第5章 天然產物的立體合成與計算237
5.1 有機合成中的逆向合成237
5.2 天然產物的合成實例245
5.2.1 FR901464的全合成245
5.2.2 (+)-aigialospirol的全合成250
5.2.3 (+)-machaeriol D的全合成252
5.2.4 isochrysotricine與isocyclocapitelline的全合成255
5.2.5 (+)-brefeldin A的全合成257
5.2.6 malyngamide U的全合成與立體構型的糾正260
5.2.7 salimabromide的合成262
5.2.8 daphenylline的全合成263
5.3 從天然產物到活性天然產物(衍生物)266
5.4 天然產物的結構鑒定中的計算研究270
5.4.1 13C NMR波譜計算270
5.4.2 旋光及旋光色散計算275
5.4.3 ECD光譜計算279
5.4.4 VCD光譜計算280
參考文獻283
第6章 計算化學在手性有機化合物研究中的應用286
6.1 軟件應用介紹286
6.1.1 Gaussian軟件286
6.1.2 多文件順序計算290
6.2 計算化學在有機反應過渡態(tài)的應用291
6.2.1 還原反應過程中的若干過渡態(tài)結構問題291
6.2.2 溶液狀態(tài)時的能量校正297
6.2.3 其他反應類型的過渡態(tài)結構設計300
6.3 手性光譜計算302
6.3.1 Gaussian軟件中的構象搜索302
6.3.2 利用Gaussian計算手性分子的旋光306
6.4 利用矩陣模型計算旋光及ECD和VCD計算的基本設置308
6.5 手性分子的13C NMR計算309
6.5.1 13C NMR的計算設置310
6.5.2 13C NMR數據的校正313
6.6 手性光(波)譜計算中的注意事項314
6.6.1 構象搜索的重要性315
6.6.2 OR計算316
6.6.3 ECD光譜計算316
6.6.4 VCD光譜計算317
6.6.5 13C NMR計算317
參考文獻318