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碳碳键形成及官能团转化一直是有机化学最受重视的研究领域之一。Baylis-Hillman反应由于能够在比较温和的条件下完成碳碳键的构建,并得到具有广泛应用的多官能团分子,因而在近年来已成为研究的热点。
不对称的Baylis-Hillman反应近年来发展比较快。在本论文的研究中,本文作者从便宜易得的手性源L-脯氨酸、α-苯乙胺出发,合成了七种手性叔胺化合物1~7,并将它们作为催化剂应用到不对称Baylis-Hillman反应中。在各种不同的溶剂体系中,首先研究了它们作为单一型的有机催化剂,在多种不对称Baylis-Hillman反应中的催化活性;其次,运用双活化的先进理念,考察了这些手性叔胺分别与金属络合物、L-脯氨酸相结合,组成复合型催化剂,研究了他们在不对称Baylis-Hillman反应中的催化效果,并取得了好的结果。例如,手性叔胺3、4、氯酶胺23分别与L-脯氨酸组成的复合催化剂,不仅能够提高Baylis-Hillman反应的效率,而且表现出优良的不对称催化活性,在CHCl3/THF溶剂体系中,催化邻硝基苯甲醛与甲基乙烯基酮的反应,得到的相应产物的ee值最高分别达到81.2%、82.7%、81.6%,处在目前有关这一反应的立体选择性的最好水平。
有关手性叔磷催化的Baylis-Hillman反应研究较少。本文作者从α-苯乙胺、联萘二酚以及L-脯氨酸出发,合成了7个手性磷化合物8~14,研究了他们单独催化或与Lewis酸一起共催化不对称Baylis-Hillman反应,揭示了他们在某些底物的Baylis-Hillman反应中表现出一定的不对称诱导活性。同时发现手性磷试剂与Lewis酸组成的复合催化剂对Baylis-Hillman反应有明显促进作用。首次采用O,O-二乙氧基磷酰亚胺作为B-H反应的亲电试剂,并实现了与甲基乙烯基酮的氮杂Baylis-Hillman反应。
为了获得能够用于Baylis-Hillman反应的新催化剂类型,本文作者首次研究了一类对空气稳定的烷基膦化合物,发现具有笼状结构的磷氮杂环化合物1,3,5-triaza-7-phosphaadamantane PTA表现出优良的催化活性。并考察了其对于不同底物的B-H反应的催化作用。发现PTA对丙烯酸酯、甲基乙烯基酮、环戊烯酮、甚至很不活泼的丙烯酰胺均有很好的催化作用,在较短的时间内产物收率可以达到90%以上。这是将空气稳定烷基膦化合物用作亲核有机催化剂的首次报道。另外本文作者还对PTA与其氮的类似物的催化活性进行了比较,证实了磷在催化过程中发挥了关键的作用。首次得到了PTA与丙烯酸酯发生Micheal加成反应后产生的内鎓盐的晶体结果,为Baylis-Hillman反应的机理提供了直接的证据。