论文部分内容阅读
有机催化具有反应条件温和、催化剂价廉易得、操作简便以及环境友好等优点,近年来已成为不对称催化领域中的热点之一。本论文主要开展了基于氨基酸骨架的伯仲二胺催化剂和季鏻盐相转移催化剂促进的不对称共轭加成反应研究。 第一部分工作:发展并合成了一系列氨基酸衍生的伯仲二胺手性催化剂,并应用于以下几个重要的共轭加成反应。 (1)利用天然氨基酸衍生的伯仲二胺催化剂实现了α,β-不饱和酮的不对称环氧化反应。对催化剂和酸添加剂的考察发现由L-苯丙氨酸和叔丁胺衍生的伯仲二胺与三氟乙酸组成的催化体系效果最好。通过对氧化剂的筛选确定了过氧化氢异丙苯为最优氧化剂,它可以完全抑制过氧化副产物的生成。通过对溶剂、反应温度、催化剂用量等条件的优化确定了最优反应条件。在催化剂(20 mol%)与三氟乙酸(20 mol%)的存在下,加入过氧化氢异丙苯(2 equiv.),以甲苯为溶剂于30℃反应,能以良好的收率(最高87%),优秀的对映选择性(最高99% ee)得到手性环氧化合物。值得一提的是该催化体系对脂肪族底物具有很好的效果。 (2)实现了伯胺催化的α,β-不饱和酮的分子内氧杂Michael加成反应。醇羟基的亲核性较弱,分子内反应可以大幅提高反应活性使反应顺利进行。芳基取代的不饱和酮由于严重的背景反应导致立体选择性很低,使用活性较低的烷基取代的不饱和酮能有效抑制背景反应从而获得较高的立体选择性。对催化剂的结构考察发现其位阻效应在该反应中起着决定性作用,其中L-叔亮氨酸与金刚烷胺衍生的大位阻伯仲二胺催化剂可以很好地催化该反应。对酸添加剂的筛选发现L-樟脑磺酸与该大位阻催化剂共同作用可以得到最优结果。经溶剂、反应温度、催化剂比例等条件优化后确定了最优反应条件。在催化剂(10 mol%)与L-樟脑磺酸(10 mol%)的存在下,以氯仿为溶剂于室温下反应,能以高收率(最高96%),优良的对映选择性(最高90% ee)得到合成中具有广泛应用的四氢呋喃/2H-吡喃结构。通过质谱跟踪反应捕捉到催化剂与底物结合并脱水的亚胺中间体的分子量信号,初步推断该反应为亚胺活化机理。 (3)首次发展了氨基酸衍生的伯仲二胺催化剂的烯胺活化模式。在伯胺催化中烯胺活化模式较不易进行,而促进亲核试剂α位质子的消除与烯胺中间体的稳定是实现烯胺活化的关键。使用L-叔亮氨酸与金刚烷胺衍生的大位阻的催化剂可以顺利实现氟代乙酰乙酸酯对硝基烯的Michael加成反应。研究发现酸添加剂与催化剂的比例对反应起着重要作用,催化剂/强酸/弱酸=1∶1∶1(摩尔比)的组合有利于促进烯胺中间体的形成,同时通过氢键稳定烯胺中间体,得到了目前条件下的最优结果。经过对其它反应条件的考察确定了最优反应条件。在催化剂(20 mol%)的存在下,加入三氟甲磺酸(20 mol%)和对硝基苯甲酸(20 mol%),以二氯甲烷为溶剂于室温反应,能以优良的收率(最高87%),优秀的非对映选择性以及对映选择性(最高>20∶1dr.,99% ee)得到加成产物,为构建含氟季碳手性中心提供了一种高效的新方法。通过核磁氢谱与氟谱对反应的跟踪监测,初步验证了反应的烯胺活化机理。 第二部分工作:使用氨基酸衍生的季鏻盐相转移催化剂实现了反应活性较低的α-取代丙二酸酯与α,β-不饱和酮的不对称Michael-Michael串联反应,一步合成具有三个连续手性中心的五元碳环。经过对催化剂、碱添加剂、溶剂、反应温度以及催化剂用量等条件的考察确定了最优反应条件。在L-苯丙氨酸与L-叔亮氨酸衍生的二肽季鏻盐催化剂(5 mol%)的存在下,底物按1∶1(摩尔比)投料,以碳酸铯(2 equiv.)为碱,甲苯为溶剂于-10℃反应,能以优良的产率、非对映选择性以及对映选择性(最高94%收率,17∶1 dr.,96% ee)得到相应的加成环化产物,为合成高度官能团化且含多个手性中心的环戊烷结构提供了一种高效便捷的新方法。