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本论文集中于讨论应用二茂铁手性配体实现的羰基α位碳负离子参与的两类不对称反应:Pd催化的酮的α位不对称芳基化反应和羧酸衍生物的α位不对称烯丙基取代反应。
羰基化合物的α位芳基化反应这类新兴反应虽然已经得到了很大的发展,但是也存在着很多问题,如:配体的类型较少,产物的选择性不够好,底物适用性不高,对于配体结构对反应影响的认识不够等。因此我们希望能够开发出一些不同类型的配体,提高原有的反应结果,并对反应中的一些问题有所探讨。
钯催化的烯丙基取代反应是一类碳负离子参与的重要的有机反应。长期以来对于亲核试剂的探讨都集中在“软”亲核试剂方面,直到最近才有关于一些“硬”亲核试剂的报道,但是这些试剂比较集中于简单酮类化合物,而对于其他类型的羧酸衍生物作为亲核试剂前体的报道虽然有一些,但是结构都比较特殊,适用性较差。
因此,我们利用1,1-二茂铁膦氮配体对亲核试剂进行了拓展。
1.Pd催化的酮的不对称芳基化反应。
合成了一系列1,1-二茂铁P,N、配体、1,2-二茂铁P,N配体和1,1,2-二茂铁P, P,N配体,并且将其应用到文献已经报道的2-methyl-1-tetralone的α位不对称芳基化反应中。通过对不同类型手性配体的比较,发现配体结构不同导致催化活性有极大的差别,只有1,2-二茂铁P,N配体能够在该反应中表现出不错的活性。并且认为配位后空间的拥挤程度在很大程度上影响了反应能否顺利进行,也就是说配体的空间位阻主要影响着其在反应中的催化活性。另一方面,我们尝试在1,2-二茂铁P,N配体中调节磷原子周围所联取代基的电子因素,发现配体中电子因素的改变直接影响着反应产物的对映选择性。在配体(S,Sp)-L36中,磷原子周围联有3,5-二(三氟甲基)苯基这样的具有很强的吸电子性基团,当以溴苯作为芳基化试剂时,该配体在优化后的反应条件下可以给出最好为83%的产率和81%的对映选择性,相比文献所报道的结果(73%的选择性,相比文献所报道的结果(73%的产率和71%的对映选择性),有一定程度的提高。因此我们认为配体的电子效应在很大程度上决定着反应产物对映选择性,并且随着配体中磷原子的电子密度的降低,有利于获得更高对映选择性的芳基化产物。这样,我们就对于二茂铁配体对反应结果的影响得到一个相对初步的结论。最后,我们与文献一样,将底物又拓展到2-methyl-indanone,获得了比较好的产率和中等的对映选择性。
2.钯催化的对映选择性不稳定碳负离子的烯丙基取代反应
合成了一系列含有BINOL结构单元的1,1-二茂铁膦氮配体,并且将其首先应用于钯催化的开链酰胺的不对称烯丙基烷基化反应中。在我们最初的尝试中,我们发现酰胺的结构中氮原子所联的取代基部分对于反应能否顺利发生有着重要的影响,因此我们对于众多含有不同N取代基的酰胺底物作了筛选,发现当氮原予上联有两个苯基时,酰胺底物的反应活性最高。之后我们以N,N-二苯基丙酰胺为模板底物,对配体进行了筛选,发现S,Sphos,S-L24在反应中表现出了最好的不对称诱导作用。我们又对添加剂进行了尝试,发现添加剂对于反应的产率和对映选择性的影响非常大。经过筛选,我们发现在反应中添加当量的LiCl效果最好。最后我们将底物的酰基部分进行了进一步的拓展,无论是通过该反应构筑叔碳还是季碳中心,都能取得良好的对映选择性,e.e.值在83-91%之间。之后我们又尝试了简单内酰胺的不对称烯丙基取代反应。对于具有不同N取代基的内酰胺进行了筛选,发现N-苄基丁内酰胺在我们的反应条件下可以以55%的产率和43%的对映选择性得到烯丙基化产物。在尝试内酰胺的烯丙基取代反应同时,我们还尝试了另一类不稳定碳负离子(酯类化合物)的不对称烯丙基取代反应。在尝试过不同类型的底物后发现只有苯乙酸酯这类结构相对比较特殊的底物在反应中具有活性,但是仅能得到45%的产率和35%的对映选择性。