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辛可宁类生物碱及其衍生物作为催化剂广泛用于各类有机催化反应中。本论文主要对辛可宁类生物碱催化的α-硝基酸酯等亲核试剂对硝基烯烃的共轭加成反应、α,β-不饱和环酮酸酯对硝基烯烃的共轭加成串联反应进行了研究。此外,本文也对有机小分子催化的烯丙基试剂对亚胺的加成反应进行了探索。 首先,利用本小组自身发展的具有裸露6-羟基和C2对称性的辛可宁类生物碱成功催化α-硝基丙酸酯对硝基烯烃的不对称共轭加成反应,通过一系列条件筛选,取得了十分优秀的结果,非对映和对映选择性分别高达99∶1 dr和98% ee,即使当反应中催化剂降低到0.1mol%时,催化活性仍保持,反应高效构建了一系列具有相邻季碳、叔碳手性中心的产物,且产物绝对构型通过X-ray单晶衍射确证,反应在克级放大量下能更快、更高效的转化,且选择性保持不变,催化剂可以几乎定量回收,继续用于催化新的反应中,且反应活性基本保持。经过适当转化,可以分别用于构建γ-丁内酰胺和吡唑啉等重要手性分子砌块。随后,通过添加DIPEA碱我们实现了辛可宁类生物碱催化的α-硝基丙酸乙酯对α-硝基β-苯基丙烯酸酯共轭加成-O-烷基化串连反应,成功构建了具有手性异噁唑骨架的化合物,同时发现碱能促进分子内逆Michael加成,引起产物对映选择性下降。继而,我们利用Sharpless双奎宁配体实现了巯基乙酸酯与硝基烯烃的共轭加成反应,在-78℃下,10mol%催化剂能催化反应几乎定量转化,并取得良好到优秀的对映选择性,反应对硝基烯烃底物取代基的电性较为敏感,当芳环对位含供电性的甲氧基取代时,最好取得94%的ee值。 接下来,通过向体系添加TBAF,首次用一锅法成功实现了双功能辛可宁类生物碱催化的不饱和环酮酸酯对β-硝基烯烃的不对称串联共轭加成反应,高效构建了具有季碳中心的全碳[2.2.2]多手性双环骨架化合物。反应对于不同芳基以及烷基取代的反式硝基烯烃底物均具有广泛的适用性,取得了高达97%的收率和98∶2dr,及90-99%的对映选择性,烯烃的顺反构型对反应绝对构型几乎无影响,利用原位核磁实验我们发现顺式硝基烯烃在催化剂无溶剂作用下快速异构成反式硝基烯烃的现象。通过X-ray单晶衍射我们确定了产物的绝对构型。产物经羟甲基化转化后,可进一步构建天然产物Platencin的骨架类似物。基于此,我们以全合成手性天然分子Platencin为目的,探索了不饱和环己酮羧酸乙酯对硝基乙烯的不对称共轭加成反应,经过一系列条件优化,解决了硝基乙烯在体系中容易聚合的问题,以大于80%的收率取得最好74%的ee值,通过向体系添加碱,能以一锅法实现反应的串联转化。 最后,探索了通过有机小分子催化来实现金属In促进的不对称亚胺烯丙基化反应。在筛选了大量有机小分子催化剂的条件下,仅在-10℃下以20mol%手性磷酸34能最好获得80%的收率和34%的ee值;此外,利用奎宁与手性联萘磷酸酯酸/碱协同催化,在相同条件下也能取得相当的对映选择性。