新的二茂铁基氮杂环丁醇手性配体的设计、合成及其在催化不对称反应中的应用研究

论文摘要

本文以有机合成方法学为目标，从便宜、易得的天然氨基酸出发，设计、合成了十个新的对映纯的二茂铁基氮杂环丁醇手性配体，系统地研究了它们在催化二乙基锌以及芳基硼酸对芳香醛的不对称加成反应中的应用。特别是发现了从L-溴代高丝氨酸甲酯合成光学纯氮杂环丁酯的“一锅煮”的新方法。本文还研究了含二茂铁基的氮磷配体在催化二乙基锌对查尔酮的不对称共轭加成反应中的应用。均取得了很好的研究结果。一、二茂铁基氮杂环丁醇类手性配体的设计、合成及其在催化二乙基锌对芳香醛不对称加成反应中的应用研究以便宜、易得的L-甲硫氨酸1为原料，经过八步合成了手性配体9a-j。共合成了11种新的手性化合物，并通过核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、红外光谱、高分辨质谱等手段对其结构进行了鉴定，测定了它们的比旋光度。通过手性HPLC测定了化合物8a和9i的光学纯度，ee值都大于99％。研究了手性配体9a-j在二乙基锌与芳香醛加成反应中的催化效率和不对称诱导效应，最好的结果取得了100％的化学产率和99.8％的ee值。考察了手性配体的结构对反应的对映选择性的影响。研究结果表明：二茂铁基的引入（与苯基相比）导致了对映选择性的极大提高。发展了缩合、还原、关环三步反应“一锅煮”合成光学纯氮杂环丁酯的新方法，成功地合成了三种手性光学纯N-取代氮杂环丁基甲酸甲酯8a-c。二、二茂铁基氮杂环丁醇类手性配体在催化芳基硼酸对醛的不对称芳基化反应中的应用研究研究了所合成的光学纯手性配体9i在以芳基硼酸为芳香源的醛的芳基化反应中的催化效率和不对称诱导效应。实验表明，催化量的手性配体9i能够有效地催化各种不同类型的14种芳香醛。其中包括邻、间、对苯甲醛及具有供电子基和吸电子基的芳醛。最好的结果取得了99％的化学产率和95.7％的ee值。实验表明，催化量的手性配体9i能够同时催化两种不同的不对称反应体系，且具有非常优秀的不对称诱导效果。三、含N，P配位原子的手性二茂铁配体在铜催化的二乙基锌对查尔酮的不对称共轭加成反应中的应用研究首次研究了具有面手性和中心手性的含N，P配位原子的二茂铁手性配体在铜催化下的二乙基锌对查尔酮类化合物的不对称共轭加成反应中的应用。实验表明，催化量的手性配体L27和L28能够有效地催化查尔酮17的不对称乙基化。最好的结果取得了95％的化学产率和92％的ee值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 二茂铁基氮杂环丁醇类手性配体的设计、合成及其在催化不对称反应中的应用研究
• 1.1 二烷基锌对芳香醛的对映选择性加成反应研究概况
• 1.1.1 用于催化二烷基锌对醛加成的手性配体的类型
• 1.1.2 含有二茂铁基的手性氨基醇配体在醛的不对称烷基化反应中的应用概况
• 1.2 四元氮杂环类手性配体在催化不对称反应中的应用概况
• 1.2.1 四元氮杂环类手性配体在催化不对称烷基化反应中的应用
• 1.2.2 四元氮杂环类手性配体在催化不对称环丙烷化反应中的应用
• 1.2.3 我们实验室的工作基础
• 1.3 课题的提出与设计
• 1.4 二茂铁基氮杂环丁醇类手性配体的设计、合成
• 1.5 手性配体的光谱表征
• 1.5.1 红外光谱
• 1.5.2 核磁共振氢谱
• 1.5.3 核磁共振碳谱
• 1.5.4 质谱
• 1.6 二乙基锌与醛的催化不对称加成反应研究
• 1.6.1 二乙基锌与苯甲醛的加成反应
• 1.6.2 手性配体与对映选择性的构效关系
• 1.6.3 手性配体的量和反应温度对对映选择性的影响
• 1.6.4 手性配体的回收及其催化效率
• 1.6.5 底物的拓展
• 1.6.6 可能的反应机理
• 1.7 手性 N—取代氮杂环丁烷基甲酸甲酯的合成与应用研究
• 1.7.1 课题的提出与设计
• 1.7.2 手性 N—取代氮杂环丁烷基甲酸甲酯的设计合成
• 1.7.3 手性 N—取代氮杂环丁烷基甲酸甲酯的光谱表征
• 1.7.4 手性 N—取代氮杂环丁烷基甲酸甲酯的初步应用研究
• 1.8 实验部分
• 1.8.1 一般测试
• 1.8.2 手性配体的合成
• 1.8.3 二乙基锌与醛的加成方法
• 1.8.4 1-苯基-1-丙醇外消旋体的制备
• 1.8.5 手性 N—取代氮杂环丁烷基甲酸甲酯的合成
• 1.8.6 手性 N—取代氮杂环丁烷基二苯基三级醇配体的合成
• 1.8.7 催化用芳基硼酸作芳香源与醛的加成的实验方法
• 1.8.8 苯基对甲苯基甲醇外消旋体的制备
• 1.9 色谱条件
• 1.10 本章小结
• 1.11 参考文献
• 第二章 二茂铁基氮杂环丁醇手性配体催化的芳醛的不对称芳基化反应研究
• 2.1 手性配体催化的芳醛的不对称芳基化反应研究进展
• 2.1.1 合成手性二芳基甲醇的意义
• 2.1.2 合成手性二芳基甲醇的方法
• 2.1.3 合成手性二芳基甲醇的方法分类
• 2.2 用芳基硼酸作芳香源对醛的催化不对称芳基转移反应研究
• 2.2.1 芳基硼酸的制备
• 2.2.2 寻找液相条件—外消旋体的制备
• 2.2.3 不对称芳基化反应的反应条件的优化
• 2.2.4 不对称芳基化反应底物的拓展
• 2.2.5 不同芳基硼酸的反应结果
• 2.3 实验部分
• 2.3.1 一般测试
• 2.3.2 单取代芳基硼酸的制备
• 2.3.3 制备单取代芳基硼酸的结果
• 2.3.4 外消旋体的制备
• 2.3.5 色谱分离条件和标准液相图谱
• 2.3.6 芳基硼酸作芳基转移试剂对醛的加成反应
• 2.4 本章小结
• 2.5 参考文献
• 第三章 二乙基锌对查尔酮类化合物的不对称共轭加成反应研究
• 3.1 不对称共轭加成反应研究概况
• 3.1.1 迈克尔加成反应的溶剂
• 3.1.2 迈克尔加成反应的铜源
• 3.1.3 迈克尔加成反应所使用的手性配体
• 3.1.4 迈克尔加成反应的烯酮受体
• 3.1.5 课题的提出与设计
• 3.2 二乙基锌对查尔酮类化合物的不对称共轭加成反应研究
• 3.2.1 查尔酮的合成
• 3.2.2 配体的筛选
• 3.2.3 底物的拓展
• 3.3 实验部分
• 3.3.1 一般测试
• 3.3.2 查尔酮的合成及表征
• 3.3.3 二乙基锌对查尔酮的不对称加成反应通用步骤
• 3.3.4 色谱条件
• 3.4 本章小结
• 3.5 参考文献
• 附件
• 新化合物一览表
• 附图
• 攻读博士论文期间发表和待发表的论文
• 致谢