《23联烯酸酯参与的手性磷酸催化的环加成反应及其动力学拆分研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《23联烯酸酯参与的手性磷酸催化的环加成反应及其动力学拆分研究（167页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、中国科学技术大学 博士学位论文 2,3-联烯酸酯参与的手性磷酸催化的环加成反应及其动力学拆 分研 姓名：俞杰 申请学位级别：博士 专业：有机化学 指导教师：龚流柱 2011-04 摘 要 II 摘 要 摘 要 2,3-联烯酸酯类化合物因其结构独特、 容易制备及反应多样性一直以来受到 许多有机化学家的广泛关注。这类化合物是合成很多天然产物、生物活性和药物 活性分子的重要中间体。 本文首先报道了 2,3-联烯酸酯作为亲偶极体在手性磷酸催化下和甲亚胺叶 立德发生的不对称 1,3-偶极环加成反应，通过筛选手性磷酸催化剂以及改变 2,3- 联烯酸酯的酯基结构， 高立体选择性地获得了一类具有光学活性的带有
2、环外双键 的四氢吡咯衍生物，对映选择性最高可达 97% ee。在研究中还发现，消旋 2,3- 联烯酸酯类化合物与芳香醛、 2-氨基丙二酸二乙酯的环加成反应在手性双磷酸的 催化下，不但能得到手性的四氢吡咯类化合物，而且能实现对消旋 2,3-联烯酸酯 的动力学拆分。 已报道的合成光学活性的 2,3-联烯酸酯类化合物方法大都是利用反应物作 为手性源的诱导传递， 最具有代表性的方法是通过光学活性的炔丙基化合物的手 性迁移或是化学计量的催化不对称合成。但是关于-取代的 2,3-联烯酸酯的不对 称有机催化合成却鲜有报道。基于在 1,3-偶极环加成反应中存在的 2,3-联烯酸酯 的动力学拆分现象，本文对该动
3、力学拆分进行了进一步的研究。对反应条件进行 优化后，该反应通过手性磷酸的催化实现对多种-取代的 2,3-联烯酸酯的动力学 拆分，同时高对映选择性地得到相应的四氢吡咯衍生物。另外，在拆分得到的手 性 2,3-联烯酸酯参与的 Dield-Alder 反应和分子内环化反应中，2,3-联烯酸酯的轴 手性能够有效地传递到反应产物的手性中心上。通过 X 射线单晶衍射，证实由 (R,R)-双磷酸经过不对称环加成反应拆分得到(R)构型的 2,3-联烯酸酯类化合物。 关键词：不对称催化，2,3-联烯酸酯，手性磷酸，1,3-偶极环加成，动力学拆分。 ABSTRACT III ABSTRACT 2,3-Alleno
4、ates have attracted organic chemists great interest due to their unique structure, facile preparation and diverse reactivity. Allenoates are very important building blocks for the synthesis of many natural products, biologically and pharmaceutically active molecules. In this dissertation, we establi
5、shed a chiral phosphoric acid catalyzed asymmetric 1, 3-dipolar cycloaddition of azomethine ylides involving 2,3-allenoates as dipolarophiles, yielding optically active 3-methylenepyrrolidine derivatives with excellent stereoselectivities (up to 97% ee) via screening of chiral phosphoric acids and v
6、ariation of the substituent at the ester moiety of 2,3-allenoates. Interestingly, not only the enantioenriched pyrrolidine derivatives were obtained but also a kinetic resolution of 2,3-allenoates was observed via the bisphosphoric acid catalyzed 1,3-dipolar cycloaddition of racemic 2,3-allenoates w
7、ith aromatic aldehydes and amino esters. Most of the reported methods for preparing optically active 2,3-allenoates require stoichiometric chiral resources as either substrates or reagents. Representative examples include chirality transfer from optically active centrally chiral propargyl compounds
8、and stoichiometric enantioselective synthesis. However, few reports have described the organocatalytic asymmetric synthesis of chiral -substituted 2,3-allenoic esters. After the optimization of the kinetic resolution reaction conditions was performed, it was found that the bisphosphoric acid was abl
9、e to effectively resolve many racemic -substituted 2,3-allenoates. In addition, the enantioenriched 2,3-allenoic esters obtained were applied to Diels-Alder reactions and the intermolecular cyclization, wherein the axial chirality of the 2,3-allenoates can be successfully transferred to the stereoge
10、nic center in the products. The X-ray structure revealed the assignment of the configuration of the resolved 2,3-allenoates to be R via the (R,R)-bisphosphoric acid catalyzed 1,3-dipolar cycloaddition. ABSTRACT IV Keywords: asymmetric catalysis, 2,3-allenoates, chiral phosphoric acid, 1,3-dipolar cy
11、cloaddition, kinetic resolution. 中国科学技术大学学位论文原创性声明 本人声明所呈交的学位论文,是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成 果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写 过的研究成果。 与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确 的说明。 作者签名：_ 签字日期：_ 中国科学技术大学学位论文授权使用声明 作为申请学位的条件之一， 学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥 有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交 论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入有关
12、数据 库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人 提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 公开 保密（_年） 作者签名：_ 导师签名：_ 签字日期：_ 签字日期：_ 第一章 2,3-联烯酸酯参与的不对称有机催化反应 1 第一章 2,3-联烯酸酯参与的不对称有机催化反应 第一章 2,3-联烯酸酯参与的不对称有机催化反应 1.1 引言 联烯(1,2-丙二烯)是一类含 1,2-累积二烯基官能团的化合物 (Scheme 1.1)。 在 联烯的三个碳原子中， 末端两个 sp2杂化碳原子中未杂化的 p 轨道和中间 sp 杂化 碳原子的
13、两个互相垂直的轨道交叠形成两个互相垂直的键。当联烯分子上有其 它基团时，反应中心因取代基立体和电子效应的影响分布在联烯的三个碳原子 上，此外联烯的末端有四个可变取代基，使其具有独特的反应活性 1,2，当 R1R2 且 R3R4时，联烯具有轴手性。 R2 R4 R3 R1 C C C R1 R2 R3 R4 Scheme 1.1 联烯的结构 2,3-联烯酸酯(-联烯羧酸酯)是一些重要有机化合物的合成前体3，如丁烯酸 内酯类化合物、,-不饱和酯、2-呋喃酮类化合物等，它也是合成一些天然产物 结构片段的重要中间体，如Kallolide A等4。近年来，由于容易制备及反应多样性 等特点，2,3-联烯酸
14、酯作为一类有用的中间体受到了有机化学家的广泛关注2,5。 随着有机小分子不对称催化反应研究领域的迅速发展6，关于联烯酸酯参与的不 对称有机催化反应的研究更是日益增多， 其中报道最多的是有机膦化合物催化下 2,3-联烯酸酯参与的不对称反应， 在此基础上， 陆续也有其它类型的反应被报道， 下面本文将对此作简要总结。 1.2 手性膦化合物不对称催化研究进展 第一章 2,3-联烯酸酯参与的不对称有机催化反应 2 1995 年，陆熙炎先生报道了具有里程碑意义的联烯酸酯参与的3+2环加成 反应 7，当 2,3-联烯酸乙酯 1.1a 和贫电子烯烃(如丙烯酸乙酯 1.2a)在 10 mol%的 三苯基膦的催化
15、下，发生形式3+2环加成反应，得到总收率为 76的两种区域 选择性产物(1.3 :1.3 = 3:1) (eq. 1.1)。当催化剂换成亲核性更高的三丁基膦时， 反应速率大大提高，但是收率却有所下降(66%)，这是因为在三丁基膦的作用下， 1.1a 可以进行自身的环加成反应生成二聚产物。 CO2Et + CO2Et CO2Et EtO2C CO2Et EtO2C + PPh3 (10 mol%) benzene, rt, 76% 1.3 1.3 1.1a 1.2a 1.3 /1.3 = = 3:1 (1.1) 此外，其它贫电子烯烃，如丙烯酸酯、甲基乙烯基酮、丙烯腈、富马酸二乙 酯(1.4)、
16、马来酸二乙酯(1.5)等， 都可以与联烯酸酯进行环加成反应生成相应产物。 其中，富马酸二乙酯 1.4 和马来酸二乙酯 1.5 参与的反应可以立体专一性地得到 相应的反式(trans-)或顺式(cis-)环加成产物 1.6 (Scheme 1.2)。 CO2Et + CO2EtPPh3 (10 mol%) benzene, rt, 46% 1.1a1.5 CO2Et CO2Et EtO2C EtO2C CO2Et + CO2EtPPh 3 (10 mol%) benzene, rt, 67% 1.1a1.4 CO2Et EtO2C EtO2C trans-1.6 cis-1.6 EtO2C Scheme 1.2 联烯酸乙酯和富马酸二乙酯、马来酸二乙酯的3+2环加成反应 陆熙炎先生还提出了联烯酸酯的3+2
