手性?-氨基酸廉价、易得,具有氨基、羧基官能团以及手性骨架。通常可以作为有机催化剂的手性源。近年来,手性季铵盐作为有机相转移催化剂成功用于不对称反应中,引起了广泛科研工作者的关注。本课题组基于氨基酸,设计、合成了一系列手性阳离子双功能季铵盐(季鏻盐)催化剂,并用于催化不对称反应。Mannich反应是一类形成C-C键、C-N键重要的有机反应,广泛用于天然产物和药物中间体的合成。其中,甘氨酸席夫碱或α-氨基酸衍生物与亚胺直接加成的Mannich反应,是一种高立体选择性地获得α,β-二氨基酸衍生物的有效方法。本文从手性?-氨基酸出发,设计、合成了一系列新型单氢键、脲和硫脲季铵盐催化剂,将其用于催化甘氨酸席夫碱与N-Boc的不对称Mannich反应。研究表明此类新型立体位阻季铵盐催化剂具有更高的催化活性,能够更好地实现对产物的立体选择性控制。本课题实现了双功能季铵盐催化剂高效催化甘氨酸席夫碱与N-Boc亚胺的Mannich反应,该反应操作简单,条件温和,催化剂具有良好的底物普适性;以60%-95%的产率,非对映选择性大于20:1,对映选择性6%-90%ee得到相应的α,β-二氨基酸产物。通过对催化剂和反应条件,包括不同结构催化剂、反应溶剂、添加碱的种类、添加碱的当量、反应温度进行筛选,最终确定反应的最优条件。在最优条件下,对底物范围进行了研究,无取代基、含有间位以及对位取代基芳醛的N-Boc亚胺与含叔丁基取代基的甘氨酸席夫碱反应,所得产物能够保持非对映选择性和对映选择性;而含有邻位取代基的芳醛N-Boc亚胺与含叔丁基取代基的甘氨酸席夫碱反应时,由于邻位位阻效应,此类催化剂不能很好地实现对产物的立体选择性控制,所得产物的非对映选择性和对映选择性并不理想。对于杂环的N-Boc亚胺,与含叔丁基取代基的甘氨酸席夫碱反应,能够有效实现对产物的立体化学控制,所得产物具有高的非对映选择性和对映选择性。