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碘代内酯化反应是不饱和羧酸、酯、酰胺在含碘试剂促进下,发生的分子内环化反应。它不仅能够构建环状内酯化合物,而且能使双键官能化,在有机合成尤其在天然产物的合成中有着重要意义。碘代内酯化反应的立体化学可以分别由底物控制和试剂控制来获得。从起始原料的易得性上讲,试剂控制的方法更具优势。然而,目前报道的试剂控制的碘代内酯化反应,只能获得中等的立体选择性。因此,具有较高立体选择性的催化体系亟待开发。
本论文即以此作为工作重点,旨在寻找有效的手性试剂,实现对映选择性的碘代内酯化反应,具体研究内容如下:
首先,我们使用了三种策略分别合成了(顺式,反式和同侧)三种不同类型的不饱和羧酸,并实施了其在非手性条件下的碘代内酯化反应。
我们首次将salen-M催化剂应用于不对称碘代内酯化反应中。通过对反应条件中的各项因素进行筛选(如催化剂,添加剂,溶剂,温度,碘源,投料比及反应时间),得到了salen-Co络合物催化4-戊烯酸类衍生物进行不对称碘代内酯化反应的最佳反应条件(即0.4当量的salen-Co(Ⅱ)为催化剂,0.25当量的NCS为添加剂,1.4当量的碘为碘源,甲苯为溶剂,-18℃为反应温度)。之后,再将此条件应用于-系列4-取代-4-戊烯酸的碘代内酯化反应中,得到了较高的收率(最高为93％)和ee(最高为83％)。
我们合成了一系列salen-M催化剂,将其应用于2a的不对称碘代内酯化反应。我们分别从中心金属,手性二胺和水杨醛三个部分讨论了salen-M催化剂的结构对不对称碘代内酯化反应的影响,最终得到了效果最好的催化剂(R,R)-(-)-N,N-双(3,5-二叔丁基亚水杨基)-1,2-环己烷二胺合钴(Ⅱ)。我们将此催化剂应用于一系列(E)和(Z)-5-取代-4-戊烯酸的碘代内酯化反应中,发现salen-Co(Ⅱ)对于反式的5-取代-4-戊烯酸化合物有着很低的立体选择性(ee最高为12％),而对于顺式的5-取代-4-戊烯酸化合物有着中等的非对映选择性(ee最高为74％)。
在试剂控制的碘代内酯化反应文献中,salen-Co(Ⅱ)是唯一一个对4位或5位是烷基取代的4-戊烯酸类化合物显示出立体选择性的催化体系。在4-芳基-4-戊烯酸和(Z)-5-取代-4-戊烯酸类化合物的碘代内酯化反应方面,salen-Co(Ⅱ),与其它类型的催化剂相比,有着最高的对映体选择性。