双噁唑啉金属络合物对硝酮和腈亚胺反应的催化作用研究

论文摘要

1,3-偶极环加成反应是合成五元杂环化合物的常用方法。由于大多数1,3-偶极环加成反应具有良好的区域选择性,所以研究工作主要集中在其立体选择性方面。而含有手性配体的金属络合物作为催化剂可以直接从非手性的1,3-偶极试剂和烯烃直接合成具有光学活性的产物,为光学活性化合物的合成提供了极大的方便。本文以一系列手性氨基醇和二甲基丙二酸二乙酯为起始原料,经过酰化,氯代和环合反应合成了五种不同结构的手性双噁唑啉配体S-35a-d和R-35a,分别与Cu（OTf）2、Zn（OTf）2和Co（CH3COO）2形成了十种催化剂体系,S-57a-d,S-58a-d,S-59和R-57a,分别催化了六种不同类型的1,3-偶极环加成反应。系统地研究了一系列手性双噁唑啉的铜,锌和钴配合物对缺电子烯烃50a-c,51和二苯基硝酮41的催化作用,考察了催化剂对反应速率,exo/endo选择性和对映选择性的影响;并第一次将手性催化剂引入到腈亚胺45和49的1,3-偶极环加成反应中,获得了有意义的实验数据。同时对配体结构、配位金属离子、偶极体的结构、烯烃的结构、溶剂、添加物如4AMS、温度、催化剂的量等因素对催化剂催化性能的影响做了讨论。配体结构对反应的立体选择性,尤其是对映选择性有着非常重要的影响。在所有配体中,35a具有最好的手性诱导作用,表现在S-57a和S-58a的手性催化活性上。在50a-b与41的催化反应中,可以分别获得76%和80%ee。配位金属离子对催化反应的速率和立体选择性起着重要作用。配位金属为铜离子的催化体系一般表现出较快的反应速率和优秀的立体选择性;配位金属为锌离子的催化体系一般表现出中等的反应速率和中等的立体选择性;当金属离子为钴离子时,催化反应结果与空白反应无异。反应物的结构对催化反应的立体选择性也有着至关重要的影响。在二苯基硝酮41与烯烃50的催化反应中,普遍可以获得较好的对映选择性产物;但在腈亚胺45、49和丙烯酸甲酯的催化反应中,没有获得具有光学活性的产物。催化反应的exo/endo选择性和对映选择性与反应溶剂有很大的关系。溶剂极性太大或太小都会对催化反应的立体选择性,尤其是对映选择性产生较大的影响。实验表明,CH2Cl2是一种较好的反应溶剂。温度对催化反应立体选择性的影响比较复杂。在低温条件下,反应的exo/endo选择性和对映选择性随着不同的催化体系有着不同的变化趋势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的意义
• 1.2 课题的研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第2章 手性双噁唑啉配体的合成方法
• 2.1 引言
• 2.2 丙二酸酯类双噁唑啉的合成
• 2.2.1 丙二酸衍生物合成法
• 2.2.2 改造经典丙二酸酯类双噁唑啉的合成法
• 2.3 吡啶型双噁唑啉的合成
• 2.4 二茂铁类双噁唑啉的合成
• 2.5 其它新型双噁唑啉的合成
• 2.6 本章小结
• 第3章 手性双噁唑啉配体在不对称合成中的应用
• 3.1 引言
• 3.2 1,3-偶极加成反应
• 3.2.1 1,3-偶极环加成反应机理
• 3.2.2 1,3-偶极环加成反应区域及立体选择性
• 3.2.3 手性双噁唑啉金属络合物催化1,3-偶极环加成反应
• 3.3 环加成反应
• 3.4 烷基化反应
• 3.5 其它反应
• 3.6 本章小结
• 第4章 手性双噁唑啉配体及烯烃的合成
• 4.1 引言
• 4.2 手性双噁唑啉配体的合成路线
• 4.2.1 配体的结构
• 4.2.2 配体的合成方法
• 4.3 1,3-偶极体合成路线
• 4.3.1 腈亚胺的合成
• 4.3.2 二苯基硝酮的合成
• 4.4 缺电子烯烃的合成路线
• 4.4.1 缺电子烯烃的结构
• 4.4.2 噁唑烷酮的合成
• 4.4.3 R=H 烯烃的合成
• 3 烯烃的合成'>4.4.4 R=CH₃烯烃的合成
• 3 烯烃合成'>4.4.5 R=COOCH₃烯烃合成
• 4.4.6 N-苯基马来酰亚胺51 的合成
• 4.5 实验部分
• 4.5.1 仪器与试剂
• 4.5.2 2,2-（2,2’-4（S）-R 基-4,5-二氢噁唑啉基）丙烷35 的合成
• 4.5.3 偶极体的制备
• 4.5.4 缺电子烯烃的制备
• 4.6 本章小结
• 第5章 双噁唑啉配合物催化的1,3-偶极环加成反应
• 5.1 引言
• 5.2 催化体系
• 5.3 实验部分
• 5.3.1 仪器与试剂
• 5.3.2 双噁唑啉配合物催化的50a 与41 的环加成反应
• 5.3.3 双噁唑啉配合物催化的50b 与41 的环加成反应
• 5.3.4 双噁唑啉配合物催化的50c 与41 的环加成反应
• 5.3.5 双噁唑啉配合物催化的51 与41 的环加成反应
• 5.3.6 双噁唑啉配合物催化的腈亚胺45 与丙烯酸甲酯的反应
• 5.3.7 双噁唑啉配合物催化的腈亚胺49 与丙烯酸甲酯的反应
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢