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烯烃功能化是有机化学中非常重要的合成转化。本文围绕烯烃功能化这一主题,主要研究了以下四个方面内容:
(1)本文系统地研究了各种Lewis和Br(φ)nsted酸催化的亲电硫试剂对γ-羟基烯烃的分子内硫环化反应。在研究过程中发现,通过选择不同的酸作为催化剂,可以实现高立体选择性和区域选择性合成四氢呋喃或四氢吡喃衍生物。进一步研究发现,外型四氢呋喃可以在强酸作用下重排成内型四氢吡喃化合物。机理研究证明,重排是通过硫鎓离子中间体进行的,并且重排过程中化合物的光学纯度能够保持。以上结果表明手性硫鎓离子具有一定的稳定性,这就为发展基于硫鎓离子的不对称催化反应提供了现实依据,并奠定了坚实的基础。
(2)在上述研究工作基础上,本文进一步尝试使用各种手性Br(φ)onsted酸作为催化剂来实现这类反应的不对称催化过程。最终,本文使用苯基次磺酸酯作为硫试剂,手性酒石酸衍生的Br(φ)nsted酸作为催化剂,催化了不同结构的γ-羟基烯烃的不对称硫环化反应,通过简单的后处理步骤,制备了光学活性四氢呋喃衍生物,对映体过量值(ee值)最高可以达到63%。这部分工作代表了首例Br(φ)nsted酸催化的烯烃不对称硫醚环化反应,为开发基于硫鎓离子的不对称催化反应提供了一个新路径。
(3)本文还研究了PhINTs对芳基烯烃发生的类似烯烃复分解反应的切断过程,得到亚胺化合物。我们经过对反应条件的筛选,得到以下几点结论:在无金属条件下,反应也能进行,但是加入金属有明显的促进作用;烯烃与氮转移试剂的比例对反应产物选择性影响很大,烯烃过量时有利于氮杂环丙烷产物的生成;富电子烯烃反应活性更高,酮亚胺不易生成;反应机理可能是由金属氮宾与烯烃发生[2+2]力口成作用生成四元环中间体,再由该中间体通过不同的断裂方式分别得到氮杂环丙烷产物和亚胺产物。目前,该反应的底物范围有限,收率不高,反应机理还有待进一步研究。
(4)本文研究了以高锰酸钾作为氧化剂的烯烃双羟化反应,筛选了各种手性相转移催化剂,发现苯基环己烯在基于Binol骨架的相转移催化剂作用下可以得到有31%ee值的双羟产物。以上对高锰酸钾氧化烯烃的不对称双羟化反应所做的初步探索,为以后开发更高效的不对称双羟化提供了一个可行的思路。