铁催化金属卡宾对O-H键的插入反应研究

论文摘要

在过去的四十多年中,过渡金属催化的有机化学反应已经成为有机合成中一个重要的研究领域。铁在地球上含量丰富,价格便宜,而且不会对环境造成危害,相对于目前使用的大多数价格昂贵的过渡金属催化剂而言,是更为理想的候选催化剂。目前,以铁作为催化剂,实现重要的有机化学转化,已经成为过渡金属催化领域新的研究热点。但是铁催化的有机化学反应还面临着诸多挑战,比如:铁催化的反应类型比较少,而且其催化效果往往比贵金属差;此外,和其它过渡金属相比,铁在催化不对称反应中成功的例子很少。因此,发展更多铁催化的高效有机化学反应具有重要的理论和应用价值。本文以FeCl2·4H2O作为催化剂,系统研究了α-重氮酯对水和醇O-H键的插入反应。研究表明,以NaBArF为添加剂,FeCl2·4H2O能够很好地催化各种α-重氮酯对水和醇O-H键的插入反应,表现出很高的活性,以很高的收率（最高达98%）得到O-H键插入产物—α-羟基或烷氧基羧酸酯衍生物。这是目前铁催化的金属卡宾对O-H键插入反应的最好结果,它为合成α-羟基或烷氧基羧酸酸酯衍生物提供了一条高效的路线。在上述工作的基础上,我们将本组研究开发的手性螺环双噁唑啉配体与FeCl2·4H2O的络合物应用于α-重氮酯对水和醇O-H键的不对称插入反应中,实现了首例铁催化的金属卡宾对O-H键的高对映选择性插入反应,对映选择性最高达95%ee。反应的成功实施为合成具有光学活性的α-羟基或烷氧基羧酸酯类化合物提供了新的有效方法。此外,本文还成功地将铁催化的不对称O-H键插入反应应用到血小板聚集抑制剂药物氯吡格雷的手性合成中。本论文共合成了10个新化合物,这些新化合物均通过1H NMR、13C NMR、元素分析或高分辨质谱的鉴定。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 第一节 铁催化的有机化学反应概述
• 1.1.1 还原反应
• 1.1.2 氧化反应
• 1.1.3 偶联反应
• 第二节 铁催化的金属卡宾转移反应概述
• 1.2.1 环丙烷化反应
• 1.2.2 氮杂环丙烷化
• 1.2.3 叶立德及相关反应
• 1.2.4 X-H键插入反应
• 第三节 立题思想
• 参考文献
• 第二章 铁催化金属卡宾对水和醇O-H键的插入反应
• 第一节 铁催化金属卡宾对水和醇O-H键的插入反应
• 2.1.1 反应条件的建立
• 2.1.2 配体比较
• 2.1.3 溶剂效应
• 2.1.4 溶剂用量对反应的影响
• 2.1.5 温度对反应的影响
• F用量对反应的影响'>2.1.6 NaBAr_F用量对反应的影响
• 2.1.7 水的用量对反应的影响
• 2.1.8 催化剂用量实验
• 2.1.9 底物范围研究
• 第二节 铁催化金属卡宾对水和醇O-H键的不对称插入反应
• 2.2.1 配体比较
• 2.2.2 溶剂效应
• 2.2.3 溶剂用量对反应的影响
• 2.2.4 金属前体对反应的影响
• 2.2.5 温度对反应的影响
• 2.2.6 配体用量对反应的影响
• F用量实验'>2.2.7 NaBAr_F用量实验
• 2.2.8 水的用量对反应的影响
• 2.2.9 底物范围研究
• 第三节 铁催化不对称O-H键插入反应在氯吡格雷合成中的应用
• 2.3.1 中间体11的合成
• 2.3.2 关键中间体（R）-邻氯扁桃酸甲酯10的合成
• 2.3.3 氯吡格雷16的手性合成
• 本章小结
• 参考文献
• 第三章 实验部分
• 第一节 实验仪器与试剂
• 第二节 原料的合成
• F的合成'>3.2.1 NaBAr_F的合成
• 3.2.2 对甲基苯磺酰叠氮的合成
• 3.2.3 4-乙酰胺基苯磺酰叠氮的合成
• 3.2.4 各种重氮酯的合成
• 3.2.5 螺环双噁唑啉配体的合成
• 第三节 反应研究
• 3.3.1 铁催化金属卡宾对水和醇O-H键插入反应标准操作
• 3.3.2 铁催化金属卡宾对水和醇O-H键插入反应产物数据分析
• 第四节 铁催化不对称O-H键插入反应在氯吡格雷合成中的应用
• 3.4.1 2-噻吩乙胺14的合成
• 3.4.2 4,5,6,7-四氢噻吩并[3,2-c]吡啶二聚体11的合成
• 3.4.3 氯吡格雷16的手性合成
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果