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Mannich反应是有机化学中最重要的碳-碳键形成反应,其产物是合成手性胺的通用中间体。间接Mannich反应使用不稳定的预制烯醇等当体,以未修饰的酮为给体的直接方法将增强Mannich反应的效率。针对低活性苯乙酮、氨甲酸酯参与的直接Mannich反应,研究工作将更具挑战性。
在前期实验中,我们发现Lewis酸-NbCl5可高效催化苯乙酮、芳香醛、芳香胺三组分直接Mannich反应,反应在环境温度下进行,高收率获得Mannich碱。这是以苯乙酮参与的Mannich反应中,实现催化量Lewis酸催化的首次报道。该方法高效且操作简单。但就底物而言,对易去保护、低活性的氨甲酸酯类底物收率较低。我们设想Brenst酸可解决此类底物问题。令人高兴的是,杂多酸可高效催化芳香酮、芳香醛、氨甲酸酯三组分直接Mannich反应,反应在环境温度下进行,高收率获得N-保护的β-氨基酮。该方法底物范围广泛,普适性强且催化剂便宜。
基于杂多酸在苯乙酮、氨甲酸酯为底物直接Mannich反应中的高效性,我们设想杂多酸与功能化的手性有机小分子.手性伯胺组装可解决催化剂回收问题,同时实现不对称催化。实验结果表明,非共价键固载手性伯胺不能有效催化苯乙酮为底物的直接Mannich反应,无论是对映选择性还是收率均较低。随后,我们以丙二酸酯及α-氨基砜为底物,以增强底物活性,同时绕开亚胺的不稳定性。辛可宁伯胺以氢键双活化底物,有效催化原位产生氨甲酸酯类亚胺与丙二酸酯的Mannich反应,高收率获得Mannich碱,ee值中等。
我们采用逐步解决问题的策略解决Mannich反应中的部分问题并在Lewis酸催化、Bronst酸催化、非共价键固载手性伯胺催化及手性伯胺氢键催化的直接Mannich反应中做出了有益探索。