手性Lewis酸催化异腈的α-加成反应

论文摘要

异腈对极化多重键的不对称催化α-加成反应是富有挑战性的研究领域,目前为止,仅有为数不多的成功范例。基于异腈的三组分Passeini和四组分Ugi反应都产生了一个新的手性中心,但如何真正实现其立体中心的手性控制,依然是一个难题。在本论文中,我们运用手性Lewis酸催化剂,研究其在不对称催化异腈对醛的α-加成反应,尤其是在Passerini三组分反应的应用。作为发展基于异腈的不对称催化的多组分反应的序曲,我们首先通过大规模筛选Lewis酸,发现SnCl2, Sn（OTf）2, ZnCl2, AlCl3能够有效催化α-异氰基酰胺与醛的加成反应,得到高产率的5-氨基噁唑杂环产物。接着,我们研究了催化反应的底物范围和局限性,并探讨了反应的机理,为进一步引入手性催化剂的研究奠定了基础。Sn（OTf）2与手性三齿噁唑啉配体形成的催化剂可以催化α-异氰基酰胺与鳌合醛的加成反应,得到中等的选择性。反应的选择性有着明显的温度效应,温度过高和过低都使得产物的ee值降低。探讨了底物的适用性,发现反应仅仅局限于鳌合醛的底物。为了克服这一不足,我们继而研究了手性SalenAl （III）催化剂催化α-异氰基酰胺与醛的反应,得到较好的产率和立体选择性。由于脂肪醛的活性更高,相对应的产率和选择性更好。我们认为,具有单一配位点的手性催化剂,对于基于异腈的不对称催化的α-加成反应是非常必要的。研究了手性SalenAl （III）催化剂催化的Passerini三组分反应,得到了较好的产率和选择性。研究了各种因素包括温度、浓度、催化剂等对于反应的影响。拓展了反应的底物,发现多种醛,酸,异腈都可用于反应中,还可允许多种官能基团的存在,有利于进一步的衍生化。阐述了酸组分在其中的重要作用,通过旋光比对确定了产物的绝对构性。本论文是真正意义上首例实现用手性Lewis酸催化Passerini三组分反应,为进一步研究不对称催化的Ugi反应打下了良好的基础。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 基于异腈的不对称催化反应研究进展
• 1.1 异腈概述
• 1.2 基于异腈的多组分反应
• 1.2.1 Passerini 三组分反应
• 1.2.2 Ugi 四组分反应
• 1.2.3 其他基于异腈的多组分反应
• 1.3 基于异腈的不对称催化多组分反应
• 1.3.1 手性试剂控制的 Passerini 三组分反应
• 1.3.2 手性 Lewis 酸催化的 Passerini 三组分反应
• 1.3.3 手性试剂控制的 Ugi 反应
• 1.4 参考文献
• 第二章 课题的提出与设想
• 2.1 引言
• 2.2 Lewis 酸促进的Passerini 反应
• 2.3 课题的提出
• 2.4 课题的设想
• 2.5 参考文献
• 第三章 Lewis酸催化α-异氰基酰胺与醛的加成反应
• 3.1 结果与讨论
• 3.1.1 Lewis 酸对于α-异氰基酰胺与醛的加成反应的影响
• 3.1.2 反应底物对于α-异氰基酰胺与醛的反应的影响
• 3.1.3 反应机理的探讨
• 3.1.4 结论
• 3.2 参考文献
• 第四章 手性Lewis 酸催化α-异氰基酰胺与醛的加成反应
• 4.1 结果与讨论
• 4.1.1 手性Pybox-Sn（II）催化α-异氰基酰胺与醛的加成反应
• 4.1.2 催化剂的循环利用问题
• 4.1.3 手性Salen Al（III）催化α-异氰基酰胺与醛的加成反应
• 4.1.4 产物31 绝对构型的确定
• 4.2 结论
• 4.2 参考文献
• 第五章 手性 Salen Al（III）催化 Passerini 三组分反应
• 5.1 引言
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 手性催化剂对于 Passerini 三组分反应的影响
• 5.2.2 反应条件对于催化不对称 Passerini 三组分反应的影响
• 5.2.3 反应底物对于催化不对称Passerini 三组分反应的影响
• 5.2.4 绝对构型的确定
• 5.2.5 结论
• 5.3 参考文献
• 第六章 实验部分
• 6.1 Lewis 酸催化α-异氰基酰胺与醛的加成反应
• 6.1.1 α-异氰基酰胺1a-1c 的合成
• 6.1.2 2-苄氧基乙醛29 的合成
• 6.1.3 SnC12催化合成2-羟基烷基-5-氨基噁唑化合物（3a-3r）
• 6.1.4 5-氨基噁唑化合物3s 的合成
• 6.2 手性Lewis酸催化α-异氰基酰胺与醛的加成反应
• 6.2.1 手性噁唑啉配体4a-4d 的合成
• 6.2.2 手性Pybox-Sn（II）催化α-异氰基酰胺与醛的加成反应
• 6.2.3 手性化合物的HPLC 拆分条件
• 6.2.4 手性Salen（Al）催化剂5a 和5b 的合成
• 6.2.5 手性Salen（Al）催化α-异氰基酰胺与醛的加成反应
• 6.2.6 化合物3r 的水解
• 6.2.7 手性化合物3b-3r 的HPLC 拆分条件
• 6.3 手性Salen Al（III）催化Passerini 三组分反应
• 6.3.1 手性Salen Al（III）催化剂5c-5i 的合成
• 6.3.2 异腈6a–6l 的合成
• 6.3.3 外消旋Passerini 三组分反应产物8a-8f′的合成
• 6.3.4 手性Salen Al（III）催化Passerini 三组分反应
• 6.3.5 化合物8a 的水解
• 6.3.6 手性化合物8a-8f′的HPLC 拆分条件
• 6.4 参考文献
• 附录
• 致谢