有机膦小分子催化的基于aza-MBH反应的Domino反应研究

论文摘要

Morita-Baylis-Hillman反应是指:在叔膦或者叔胺的催化下,醛与活泼双键的α位发生耦联得到一个具有多官能团的化合物的反应。该反应具有原子经济性,反应条件温和等优点,因此越来越受到化学家的重视。为了提高该反应的适用性,aza-MBH反应也被广泛的研究。本论文在第一章详细总结近年来aza-MBH反应的研究进展,在此基础上,我们设计并合成了一系列含有双官能团的有机膦催化剂,并且把这些催化剂应用到基于aza-MBH反应的Domino反应中。首先我们合成了含有酚羟基的双官能团有机膦催化剂LBBA-1,并且把LBBA-1应用到丙烯醛与芳香醛的对甲基苯磺酰亚胺之间的反应。通过实验我们发现,如果在THF中进行该反应,反应能在1小时内高收率得到正常的aza-MBH加成产物。如果在氯仿中进行该反应,反应能在15分钟内以中等收率得到四氢吡啶衍生物。通过对该反应的机理仔细的研究发现,该反应经过了一个aza-MBH/Michael/Aodol/Dehydration Domino反应。并且为合成四氢吡啶衍生物提供了一种简单高效的方法。产物的结构通过单晶衍射,核磁,高分辨质谱的确证。其次,通过对LBBA-1的研究发现,催化剂分子内的酚羟基不仪能加快反应速度,还能通过分子内氢键来稳定中间体。因此又设计并合成了亲核能力更强的催化剂LBBA-2,并且把LBBA-2应用到2,3-丁二烯酸酯与邻位含有酚羟基的硫代磷酰亚胺之间的反应。令我们惊奇的是,该反应既没有得到[3+2]反应的产物,也没有得到苯并吡喃衍生物。而是通过aza-MBH/umpolung Domino反应生成顺式2,3-取代苯并二氢呋喃衍生物。通过与三丁基膦的对比发现,催化剂分子内的酚羟基对于产物的构型是必要的。在此研究中,我们首次发现2,3-丁二烯酸酯可以作为一碳合成子用于有机合成,同时为顺式2,3-取代苯并二氢呋喃衍生物的合成提供了一种简单高效的合成方法。当用DMAP催化该反应时,如果亚胺苯环上含有吸电子基,得到的是苯并吡喃衍生物。如果苯环上含有供电子取代基,得到的是二氢苯并吡喃衍生物。产物的结构通过单晶衍射,核磁,高分辨质谱的确证。再次,完成以上研究后,我们用4-甲基-2,3-丁二烯酸酯来代替上面反应中的2,3-丁二烯酸酯,结果发现,在LBBA-2的催化下,得到并不是取代的苯并二氢呋喃衍生物。而是苯并二氢吡喃衍生物,进一步的研究发现,在生成苯并二氢呋喃的反应中没有催化活性的三苯基膦,是该反应最有效的催化剂。当亚胺的苯环上含有吸电子取代基时,反应的选择性较好,主要得到顺式产物。当苯环的亚胺上含有供电子取代基时,得到的是顺式为主的顺反异构体的混合物。该反应是首次发现联烯的γ-甲基可以作为二碳合成子参与成环的反应。最后,我们用LBBA-1和LBBA-2对于MBH,aza-MBH反应进行了研究,结果发现,由于该双官能团催化剂分子内既存在着路易斯碱又存在着布朗斯特酸,因此对于芳香醛与甲基乙烯基酮或者丙烯酸酯之间的反应是有效的催化剂,同时也能高效的催化水杨醛硫代磷酰亚胺与甲基乙烯基酮之间的aza-MBH反应。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 Aza-Morita-Baylis-Hillman反应的研究进展及选题依据
• 前言
• 1.1 Aza-MBH反应的机理
• 1.2 磺酰亚胺参与的Aza-MBH反应
• 1.2.1 最初的研究结果
• 1.2.2 一锅反应
• 1.2.3 丙烯酰胺的aza-MBH反应
• 1.2.4 活化的共轭二烯的aza-MBH反应
• 1.2.5 使用负载型催化剂和底物的aza-MBH反应
• 1.3 其它的亚胺
• 1.3.1 亚磺酰亚胺
• 1.3.2 磷酰亚胺
• 1.3.3 氟取代的亚胺
• 1.3.4 乙醛酸乙酯亚胺
• 1.3.5 β-取代的Michael受体
• 1.4 对映选择催化的aza-MBH反应
• 1.4.1 手性叔膦催化的aza-MBH反应
• 1.4.2 手性叔胺催化的aza-MBH反应
• 1.4.3 硫脲共催化的aza-MBH反应
• 1.4.4 离子液体中的aza-MBH反应
• 1.5 非正常的aza-MBH反应
• 1.5.1 Michael受体为环状烯酮
• 1.5.2 Michael受体为链状烯酮或者丙烯酸酯
• 1.5.3 Michael受体为联烯或者丙炔酸酯
• 1.5.4 取代水杨醛的磺酰亚胺参与的aza-MBH反应
• 1.6 选题依据
• 参考文献
• 第二章 双官能团有机膦催化剂选择性催化的磺酰亚胺与丙烯醛之间的aza-MBH Domino反应及aza-MBH反应
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要仪器及试剂
• 2.2.2 对甲基苯磺酰亚胺的制备
• 2.2.3.催化剂的制备
• 2.2.3.1 化合物2的制备
• 2.2.3.2 苯基溴化镁的合成
• 2.2.3.3 催化剂LBBA-1的制备
• 2.2.3.4 LBBA-1催化的aza-MBH反应及aza-MBH Domino反应操作步骤
• 2.2.4 aza-MBH反应以及aza-MBH Domino反应条件实验
• 2.2.5 底物扩展实验
• 2.2.6 反应机理
• 2.3 小结
• 2.4 化合物结构表征
• 2.5 代表性化合物的谱图
• 参考文献
• 第三章 双官能团有机瞵催化剂及DMAP催化的aza-MBH Domino反应:立体专一性的合成苯并二氢呋喃衍生物
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 原料及催化剂的合成
• 3.2.1.1 二苯基硫代磷酰胺
• 3.2.1.2 硫代磷酰亚胺亚胺的合成
• 3.2.1.3 双官能团有机膦催化剂的合成
• 3.2.1.4 LBBA-2催化的aza-MBH Domino反应步骤
• 3.2.1.5 DMAP催化的aza-MBH Domino反应步骤
• 3.2.2 双官能团有机膦催化的Domino反应
• 3.2.2.1 条件实验
• 3.2.2.2 底物扩展实验
• 3.2.2.3 反应机理
• 3.3 化合物结构表征
• 3.4.DMAP催化的Domino反应
• 3.5.小结
• 3.6.化合物结构表征
• 3.7.代表性化合物的谱图
• 参考文献
• 3催化的Domino反应:简单高效的合成苯并二氢吡喃衍生物'>第四章 PPh₃催化的Domino反应:简单高效的合成苯并二氢吡喃衍生物
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 化合物2的合成
• 4.2.2 条件实验
• 4.2.3 底物扩展实验
• 4.2.4 反应机理
• 4.3 小结
• 4.4 化合物结构表征
• 4.5 代表性化合物的谱图
• 参考文献
• 第五章 双官能团有机膦催化剂催化的MBH反应及Aza-MBH反应
• 5.1 引言
• 5.2 MBH反应
• 5.2.1 实验部分
• 5.2.1.1 LBBA-2催化的MBH反应步骤
• 5.2.1.2 条件实验
• 5.2.1.3 底物扩展实验
• 5.2.2 化合物结构表征
• 5.3.Aza-MBH反应
• 5.3.1 实验部分
• 5.3.1.1 LBBA-1催化的aza-MBH反应操作步骤
• 5.3.1.2 条件实验
• 5.3.1.3 底物扩展实验
• 5.4 小结
• 5.5 化合物结构表征
• 参考文献
• 第六章 全文总结
• 致谢
• 附录:个人简历、博士期间发表的学术论文及研究成果