催化不对称Henry和Aza-Henry反应研究

论文摘要

催化不对称反应是一种经济高效合成手性药物及手性药物中间体的方法。催化不对称Henry和Aza-Henry反应是其中两种重要的构筑新的碳碳键的方法。它们的产物手性β-硝基醇和β-硝胺化合物可根据合成的需要,方便地转化为相应的手性醛,酮,羧酸,α-氨基醇,α-氨基酸,α,β-二元胺等一系列有机合成的重要中间体。本课题针对这两类催化不对称反应分别进行深入的研究。应用于催化不对称合成的催化剂主要有金属配合物催化剂和有机小分子催化剂两大类,它们在各种催化不对称反应中都有很广泛的应用。我们以“最实用的有机手性诱导体”—金鸡纳生物碱为原料,分别合成了相应的手性Schiff碱类和季铵盐类化合物用于催化这两类反应。主要包括以下内容:1.用金鸡纳生物碱衍生物与各种羟基取代的苯甲醛合成各种新型手性Schiff碱配体,与Cu（OAc）2配位后,考察其在催化醛与硝基烷烃的不对称Henry反应中的应用。研究结果表明,在所筛选出的最优反应条件下,Cu（II）/Schiff碱75a配合物能高效地催化包括芳香,异芳香和脂肪醛的各种醛基底物与硝基甲烷（或硝基乙烷）的不对称Henry反应,并得到高达99%的对映选择性,75:25的立体选择性,以及84%的产率。对该反应我们也做了初步的机理研究,通过X-单晶衍射,核磁共振氢谱与红外光谱等多种方法确证了催化剂及相应配体的结构表征与配位方式,并对可能的催化过渡态进行了合理的推测。2.用金鸡纳生物碱与2-氯甲基苯并咪唑或1-氯甲基苯并三唑合成了10种相应的季铵盐催化剂。将这10种季铵盐类相转移催化剂用于催化苯亚磺酸基取代的氨基化合物90a-u与硝基烷烃的不对称aza-Henry反应。实验结果表明,相转移催化剂82a在水相反应条件下,可以高效地催化各种芳香、异芳香及脂肪族取代基的亚胺的不对称反应,获得高达94%的化学产率,99% ee的光学产率。当催化剂用量降低到2 mol%时产物的对映选择性仍未见降低。当硝基烷烃底物由硝基甲烷扩展到硝基乙烷时,仍可得到78%的化学产率,大于99:1的立体选择性和99% ee的对映选择性。研究结果证明:我们所设计合成的这两类金鸡纳生物碱衍生的手性催化剂能分别高效、高对映选择性地催化不对称Henry和aza-Henry反应。这两个反应原料易得,催化剂合成简便、成本低廉,用量低,相应的产物具有很重要的实用价值。该课题为发展催化不对称Henry和aza-Hnery反应均提供了新的实用的催化体系,有着广阔的应用前景。

论文目录

• 缩略语表
• 中文摘要
• Abstract
• 前言
• 1. 催化不对称 Henry 反应
• 2. 催化不对称Aza-Henry反应
• 文献回顾
• 1. 金属铜配合物催化的不对称Henry反应
• 1.1 Cu（Ⅱ）配合物催化的不对称Henry反应
• 1.1.1 手性噁唑啉，噻唑啉和咪唑啉配体
• 1.1.2 Salen配体
• 1.1.3 手性氨基醇配体
• 1.1.4 含氮杂环类配体
• 1.1.5 Schiff碱类配体
• 1.1.6 生物碱类配体
• 1.2 Cu（I）配合物催化的不对称Henry反应
• 1.2.1 双噁唑烷配体
• 1.2.2 Salen配体
• 1.2.3 N,N’-二氧化物配体
• 1.2.4 二胺类配体
• 1.2.5 Schiff碱类配体
• 2. 有机小分子催化剂催化的Aza-Henry反应
• 2.1 硫脲类有机小分子催化剂
• 2.2 季铵盐类有机小分子催化剂
• 2.2.1 金鸡纳生物碱骨架季铵盐
• 2.2.2 联萘骨架季铵盐
• 2.2.3 Salen骨架季铵盐
• 2.3 Br（?）nsted酸有机小分子催化剂
• 3. 小结
• 第一部分 催化不对称Henry反应
• 1 材料
• 1.1 仪器
• 1.2 试剂
• 2 方法
• 2.1 手性Cu（Ⅱ）/Schiff碱配合物催化剂的制备
• 2.2 催化不对称Henry反应
• 3 结果与讨论
• 3.1 手性配体的合成
• 3.2 不对称Henry反应的条件筛选
• 3.3 反应底物的拓展
• 3.4 反应机理的研究
• 第二部分 催化不对称Aza-Henry反应
• 1 材料
• 1.1 仪器
• 1.2 试剂
• 2 方法
• 2.1 金鸡纳生物碱衍生的手性相转移催化剂的制备
• 2.2 不对称aza-Henry反应底物的制备
• 2.3 催化不对称aza-Henry反应
• 3 结果与讨论
• 3.1 相转移催化剂的制备
• 3.2 底物的制备
• 3.3 催化不对称aza-Hnery反应
• 3.4 反应底物范围的拓展
• 3.5 反应机理的初步探究
• 小结
• 参考文献
• 附录
• 个人简历和研究成果
• 致谢