奎宁及其衍生物催化合成手性α-氨基膦酸酯的实验和理论研究

论文摘要

α-氨基膦酸酯作为天然氨基酸的类似物,具有抗肿瘤、抗植物病毒、植物生长调节、除草、杀菌、抑制酶活性、抗氧化及防辐射、破坏生物细胞膜等广泛的生物活性而受到很多科学家的关注。通常合成的α-氨基膦酸酯都是以外消旋体形式存在的,而其生物活性与它的绝对构型有密切关系,所以研究这类化合物的不对称合成具有非常重要的意义。为了研究简单有效合成手性α-氨基膦酸酯的合成方法,本课题首先选择以本中心自主开发的具有抗烟草花叶病毒农药O,O′-二乙基-a-（4-甲基苯并噻唑-2-基）氨基-（2-氟苯基）甲基膦酸酯（“病毒星”）为目标化合物,以奎宁为手性催化剂,通过改变温度、溶剂和催化剂用量等反应条件,筛选出了此反应的最佳反应条件（反应温度:20℃;反应溶剂:二甲苯;催化剂用量:20 mol%;加入一定量的4（?）分子筛）。在最佳反应条件下得到的目标产物“病毒星”ee值最高达41%。同时,我们对奎宁催化剂进行了一系列衍生,得到相应的酯化、醚化、甲氧基还原化等系列衍生物催化剂,并分别对它们进行了结构表征及催化活性测试,结果发现当奎宁的9-羟基被酯化或醚化后的衍生物在相同条件下不能催化此反应,而当奎宁的6′-甲氧基被还原后的衍生物在相同条件下得到了主要异构体构型完全相反的目标产物,ee值为-32%。当改变反应底物亚磷酸酯时,得到的相应产物ee值均不高,而当用不含杂原子的简单亚胺或异噁唑亚胺与亚磷酸乙酯反应时,反应不进行,这可能与底物亚胺结构中所含杂原子有关。最后,我们进行了相关的理论研究工作,通过理论计算我们发现可能是由于含苯并噻唑的亚胺在反应中经历的生成不同构型产物的过渡态的能量差别较小,因此反应的对映选择性低。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 一、文献综述
• 1.1 作为手性相转移催化剂
• 1.1.1 在取代反应中的应用
• 1.1.2 在加成反应中的应用
• 1.1.3 在其它反应中的应用
• 1.2 作为手性非相转移催化剂
• 1.2.1 含羟基的金鸡纳碱类催化剂
• 1.2.2 含（硫）脲的金鸡纳碱类催化剂
• 1.3 其它金鸡纳碱类催化剂
• 二、课题设计思想
• 2.1 设计思想
• 2.2 合成路线
• 三、实验部分
• 3.1 仪器和试剂
• 3.2 α-氨基膦酸酯的不对称合成的条件筛选及优化
• 3.2.1 中间体N-（4-甲基苯并噻唑-2-基）-1-（2-氟苯基）亚胺的合成
• 3.2.2 中间体O,O′-二烷基亚磷酸酯的合成（李在国,等.2001）
• 3.2.3 不对称合成实验步骤
• 3.2.4 反应条件的优化
• 3.3 奎宁衍生物催化剂的合成
• 3.3.1 奎宁9-羟基的酯化反应（Hutzler,etal.,2003）
• 3.3.2 奎宁9-羟基的醚化反应（Liu,etal.,2005）
• 3.3.3 奎宁6′-甲氧基的还原（Wang,etal.,2006）
• 3.4 奎宁及其衍生物催化的α-氨基膦酸酯不对称合成
• 3.4.1 奎宁及其衍生物催化"病毒星"的不对称合成
• 3.4.2 奎宁及其衍生物催化其它α-氨基膦酸酯的不对称合成
• 3.5 奎宁及6′-羟基奎宁催化亚磷酸二乙酯对简单亚胺的不对称加成
• 3.5.1 中间体N-苯基-1-苯亚胺的合成
• 3.5.2 不对称合成步骤
• 四、结果与讨论
• 4.1 合成实验讨论
• 4.1.1 温度对反应的影响
• 4.1.2 催化剂量对反应的影响
• 4.1.3 溶剂对反应的影响
• 4.1.4 其它因素对反应的影响
• 4.2 奎宁衍生物催化剂对反应的影响
• 4.3 底物亚胺结构对产物对映体过量值的影响
• 4.3.1 杂原子对产物对映体过量值的影响
• 4.3.2 影响产物对映体过量值的理论研究
• 4.4 中间体N-苯基-1-苯亚胺合成的条件选择
• 4.5 波谱数据解析
• 4.5.1 IR光谱解析
• 1H NMR光谱解析'>4.5.2¹H NMR光谱解析
• 五、结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录