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最近十几年,有机小分子催化的Domino环化反应已经发展成为一种合成环状化合物的有效方法。在这个领域,有机膦小分子催化的Domino反应,由于其具有原子经济性,步骤经济性,反应条件温和以及操作简单等优点,已经吸引了越来越多的化学家的注意。另一方面,由于其结构的特殊性,联烯酸酯在有机合成中是非常有效的底物。目前,有机膦催化的基于联烯酸酯的Domino反应已经发展成为构筑环状化合物的一种有效的方法,本文在第一章里系统地总结了有机膦催化的基于联烯酸酯的Domino环化反应所涉及的各种反应类型以及研究进展。在此基础之上,我们通过对不同底物的设计,设计不同的手性膦催化剂,完成了一系列有机膦催化的基于联烯酸酯的Domino环化反应。 在第二章,我们选用2-芳基-1,3-茚二酮和γ-苄基取代的联烯酸酯作为底物,在三苯基膦的催化下,使用THF作为溶剂,成功的发展了一种新的[4+2]环化反应,这是目前为止首次实现的γ-取代的联烯酸酯参与的[4+2]环化反应。该反应的实现,为合成螺环化合物提供了一种简单高效的方法。研究证明,通过在联烯酸酯的δ位引入苯基,能够对γ亚甲基负离子起到稳定的作用,从而实现了[4+2]环加成反应。在这个反应中,联烯酸酯的α位和δ位的碳原子参与了化学键的生成。产物的结构通过核磁共振,高分辨质谱以及单晶衍射的确证。 联烯酸酯拥有多个反应位点,在之前的研究中,通常只有两个反应位点参与化学键的生成。我们希望通过增加参与反应位点的数量,以步骤经济性的方式获得双环或者多环化合物。在第三章里,我们分别选用β,γ-烯基-α-酮酸酯,烯基亚胺和缺电子的共轭双烯作为底物,成功的实现了有机膦催化的连续环化反应。在反应中,联烯酸酯的α位,γ位和δ位三个反应位点参与了化学键的形成,以步骤经济性的方式成功的得到一系列高官能团化的双环化合物。在这个反应中,一共有两个碳-碳键和一个碳-杂键生成(或者三个碳-碳键生成),产生四个连续的手性中心(一个季碳中心和三个叔碳中心),需要指出的是,在所有的反应当中,仅仅得到一个非对映异构体。产物的结构通过核磁共振,高分辨质谱以及单晶衍射得到确证。 具有手性结构的分子在天然产物以及生物活性分子中是广泛存在的。所以发展一种不对称的方式来高效的得到高立体选择性的多环化合物是非常必要的。在第四章,我们合成了一种氨基酸衍生的手性膦催化剂,通过连续的[2+3]/[3+2]环加成反应,成功的实现了高官能团化的环戊烯并二氢吡咯类化合物的不对称合成。通过以前的文献和实验证明,手性催化剂氮原子的酸性的强弱对于反应的立体选择性起着非常重要的作用。当使用强酸取代基(Tf)时,这个反应是不会发生的。当催化剂氮原子上的取代基是三氟乙酰基(CF3CO-)时,能够取得最好的立体选择性。并且在所有的反应当中,仅仅得到一个非对映异构体。产物的结构得到核磁共振,高分辨质谱以及单晶衍射的确证。 因为联烯酸酯拥有多个反应位点,我们希望通过选用不同的底物,实现有机膦催化的底物调控的Domino反应。在第五章,通过寻找合适的底物,我们实现了有机膦催化调控的Domino环化反应。当使用烯基丙二腈作为亲电试剂,得到的是Lu’s[3+2]环化产物,这个反应具有很好的底物适用性,各种取代的烯基丙二腈,γ-苄基以及γ-烷基取代的联烯酸酯在这个反应中都是适用的。当使用共轭二烯基丙二腈作为底物,得到的是[2+3]/[3+2]连续环化产物。产物的结构通过核磁共振,高分辨质谱以及单晶衍射得到了确证。 最近,有机膦催化的Domino反应研究越来越多,但是有机膦催化调控的反应很少。在这个领域,一般分为两种方式实现调控:(1)通过催化剂亲核性的不同来调控不同产物的生成。(2)通过底物的调控来实现不同的反应路径。在第六章,通过使用氰基查尔酮和γ-乙基取代的联烯酸酯作为底物,我们成功的实现了催化剂调控的[2+4]或者[3+2]环加成反应,以高的产率得到一系列二氢吡喃和高官能团化的环戊烯类化合物。在使用三苯基膦作为催化剂时,主要得到[2+4]环化反应产物,而当使用三丁基膦作为催化剂时,得到的是通常的[3+2]环化产物。 在之前的研究中,有机膦催化的基于联烯酸酯的加成反应,一般是通过γ-极性反转加成实现的,到目前为止,有机膦催化的基于联烯酸酯的β-加成反应仍然没有报道。在第七章,通过使用苯基腙和联烯酸酯作为底物,我们成功的实现了有机膦催化的Aza-Michael加成反应。在这类反应中,通过使用不同的亲核有机膦催化剂,我们能够对反应产物实现调控。当使用三芳基膦作为催化剂的时候,得到以端基烯烃为主的加成产物,使用三烷基膦作为催化剂时,得到的是以多取代烯烃为主的产物。在反应中,亲核膦与联烯酸酯首先生成两性离子中间体,两性离子中间体夺取苯基腙氮原子上的氢生成氮负离子,然后对另一分子的联烯酸酯进行Michael加成得到最终的产物。DFT计算表明,端基烯烃是动力学产物,而多取代的烯烃是热力学产物。