Diels-Alder 反应是有机化学中建构六员环和碳碳键生成最为重要的反应之一。在这类反应中,硅醚二烯与羰基化合物的不对称 Hetero-Diels-Alder反应生成光学活性的二氢吡喃酮衍生物的研究尤为引人注目,后者是许多天然产物合成的重要中间体。其中又以 Danishefsky 二烯与羰基化合物的反应研究最为详尽。由 Brassard 二烯与羰基化合物的反应生成 δ-内酯的研究近乎空白。本研究以手性钛络合物为催化剂,系统研究了 Brassard 二烯与醛的不对称 Hetero-Diels-Alder 反应,获得一系列的创新性研究成果。 首先合成了 24 个手性三齿席夫碱配体,并应用于 Brassard 二烯与苯甲醛的不对称 Hetero-Diels-Alder 反应,结果表明,3,5-二叔丁基水杨醛与(1R,2S)-1,2-二苯基-2-氨基-乙醇生成的单席夫碱显示出优秀的手性诱导能力。在优化的反应条件下,采用 5 mol%的手性钛席夫碱络合物催化 Brassard二烯与苯甲醛的不对称 Hetero-Diels-Alder 反应,产率达 76%,对映选择性达 93%ee。 配体筛选实验表明,配体取代基团的空间效应和电子效应都对反应的活性和对映选择性产生影响。同时,双取代基的配体较单取代基的配体能给出更高的对映选择性;单取代中 3-位取代又较 5-位取代对反应的对映选择性影响更大。底物扩展发现,催化体系对芳香醛具有优良的手性诱导能力,获得 87-99%ee;但对脂肪醛未能得到理想的结果(21%ee)。 其次将 11 个二齿配体 BINOL 及其衍生物用于 Brassard 二烯与苯甲醛的不对称 Hetero-Diels-Alder 反应,结果表明,(R)-BINOL 表现出相对较好 -i-<WP=6>范谦 四川大学博士论文的反应活性和对映选择性。在优化条件下,产率达到 40%,对映选择性达到 90%ee。 底物扩展表明,催化体系对芳香醛具有较好的手性诱导力(70-95%ee),对于脂肪醛也取得了较好的对映选择性(75%ee)。 进一步研究了三齿席夫碱配体和异丙氧钛的络合物催化Brassard二烯与苯甲醛的 Hetero-Diels-Alder 反应的机理,结果表明:在较高的温度(如0℃)时,反应为 Diels-Alder 成环反应机理;在较低的温度(如-78℃)时,反应为 Mukaiyama Aldol 反应机理。并成功在-78℃反应中分离出反应中间体,经核磁鉴定,产物为 Aldol 反应产物。由此确证了低温时反应以Mukaiyama Aldol 历程进行。同时据此提出了可能的反应过渡态。