《手性金属络合物以及有机小分子催化的不对称杂dielsalder反应研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《手性金属络合物以及有机小分子催化的不对称杂dielsalder反应研究（196页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、中国科学院上海有机化学研究所研究生学位论文 摘 要 杂D i e l s - A l d e r 反应是一类构建复杂分子， 特别是杂环化合物的最有力的合成方法， 利用醛酮和1 , 3 一 二烯进行的杂D i e l s - A l d e r 反应可以用来合成二氢毗喃类化合物， 这类化 合物是合成糖和其它天然化合物的重要合成子。 本文分别利用手性金属催化剂和有机小 分 子催 化剂实现了 醛与 D a n i s h e f s k y二 烯或 B r a s s a r d二 烯的高 对映选择性的 杂 D i e l s - A l d e r 反应。 1 .手性锌络合物在不对称杂D i e
2、l s - A l d e r 反应及一锅法串联的杂D i e l s - A l d e r 和烷基锌加 成反应中的应用 尽管 第一例醛与D a n i s h e f s k y 二 烯的 杂D i e l s - A l d e r 反 应是由Z n C 1 2 催化完成的 ， 但运 用手性Z n 络合物催化的这类反应尚未有成功的报道。 通过对 1 2 种手性双轻基配体的筛 选， 发 现由 ( R ) - 3 , 3 - B r 2 - B I N O L与二乙 基锌现场制备的手性锌络合物可以高效地催化 D a n i s h e f s k y 二 烯与醛的 杂D i e l s -
3、A l d e r 反 应，以 高达定量的 收率 和9 8 . 1 % 的 对映 选择性 得到了二氢毗喃类化合物。 迄今为止有关利用单一催化剂一锅法地实现两种不同反应机理的串联反应的报道 还很少。 利用组合策略和高通量筛选技术， 通过对2 4 0 种由手性双亚胺活化的锌络合物 进行的 快速筛选，发现了一系列可以 高对映选择性催化D a n i s h e f s k y二烯与醛反应的 催 化剂。 同时通过对8 种手性双亚胺活化的B I N O L - Z n 络合物在不对称二乙基锌加成反应 中的催化效果的 研究， 发现了一种对于以上两种机理不同的反应都有很好催化活性的催 化剂， 利 用这种 催
4、化剂顺利实 现二醛， D a n i s h e f s k y 二 烯和二乙 基锌一 锅法的 不对称串 联 反应， 反 应过程中不需要改变任何条件， 反应中间体也不需进行分离， 以高达9 2 % 的收 率， 9 7 .4 % 的对映选择性以 及9 5 . 0 %的非对映选择性得到了串联产物。 利用非手性双亚胺活化的B I N O L - Z n 络合物催化的不对称杂D i e l s - A l d e r 反应， 可以 获得高达定量的收率和%. 1 %的对映选择性。对于二乙 基锌加成反应， 最好也可以获得 6 6 .7 % e e 的产物。 通过对B I N O L - Z n络合物催化体
5、系和双亚胺活化的B I N O L - Z n络合物催化体系中 非线性效应的研究，发现B I N O L - Z n络合物催化体系具有一种非常奇特的非线性效应， 在配体光学纯度较低时， 具有较强的负的非线性效应， 并且产物的构型发生了 翻转， 而 在较高的 光学纯度时则具有弱的正的非线性效应。 而双亚胺活化的B I N O L - Z n 络合物催 化体系则具有正的非线性效应。 并证明反应都是经历协同机理的途径进行的， 在此基础 中国科学院上海有机化学研究所研究生学位论文 上， 结合使用不同配体时生成产物的绝对构型的变化， 提出了两种情况下可能的不对称 诱导模型。 2 . B I N O L
6、- Mg 络合物催化的高对映选择性杂D i e t s - A l d e r 反应 在不对称催化领域， 手性镁络合物是一类有着广泛应用的催化剂， 但是利用手性酚 氧基镁络合物催化的不对称反应还鲜有报道。 经过对1 6 种手性双经基配体与M g B u 2 形 成催化剂的快速筛选，首次发现酚氧基镁络合物可以作为高效的手性催化剂，催化 D a n i s h e f s k y 二烯与醛的不对称杂D i e l - A l d e r 反应，以 定量的收率和高达9 9 . 1 %的 对映 选择性得到二氢毗喃类化合物。 同时发现反应体系具有较强的正的非线性效应， 并证明 反 应是通过 4 十 2
7、的协同 机理 进行的， 在此基础上，结合产物的绝对构型、 B I N O L - M g 络合物的 H N M R研究，提出了可能的不对称诱导机制。 3 .有机分子催化的不对称杂D i e l s - A l d e r 反 应 氢键在蛋白质， 核酸以 及超分子体系中有着重要的作用， 但是通过这种弱的相互作 用促进的不对称反应还很少有报道。 本文通过对有机小分子催化剂的筛选以及反应条件 的 优化，以 优良 的收率和对映 选择性 首次实 现了 氢 键促 进的D a n i s h e f s k y二 烯与 醛的 不 对 称杂D i e l s - A l d e r 反应， 通过 对反 应中间
8、 体的 分离鉴定， 确定反应是经历协同 的 4 + 2 途径进行的。 通过 B r as s a r d二烯与醛酮或亚胺的反应可以方便地得到S 内酷或内酞胺类化合物。 虽然L e w i s 酸可以 催化这类反应的进行， 但要使反应对映选择性地进行还存在很多困难。 到目 前为止， 有关的不对称杂D i e l - A ld e r 反应成功的例子都是通过手性底物的不对称诱 导实现的。 本文首次利用有机小分子催化剂成功地实现了B r ass a r d 二烯与醛的不对称杂 D i e t s - A l d e r 反应，反应的对映选择性最高可以 达到9 1 .2 %。当使用肉 桂醛和苯丙醛作为
9、 底物时，利用此方法学可以 一步合成天然产物(+ ) 一 醉椒素( ( + ) - K a w a i n ) 和沟一 ( +) 一 二氢醉 椒素 ( ( S ) - ( + ) - D i h y d r o k a w a i n ) 。 分析所得 产物的 单晶结构， 利用重原子 法， 结合圆 二色谱， 确定了产物的绝对构型。 此外还根据T A D D O L D MF的单晶结构以及所确定的产物的绝 对构型，建立了反应可能的不对称诱导模型。 关键词:有机金属催化， 有机小分子催化， 杂D i e l s - A l d e r 反应，二乙基锌烷基化反应， 串联反应，不对称催化 中国科学院上
10、海有机化学研究所研究生学位论文 Abs t r a c t C a t a l y t i ch e t e r o - D i e l s - A l d e r ( H D A ) r e a c t i o n b e t w e e n 1 , 3 - d i e n e s a n d a l d e h y d e s d e r i v a t i v e s , p r o v i d e s aa p p r o a c h f o r a c h i e v i n g o p t i c a l l y a c t i v e a t y p e o f h e t e
11、r o c y c l e s w i t h e x t e n s i v e s y n t h e t i c a p p l i c a t i o n s d i h y d r o p y r a n i n n a t u r a l o r p r o d u c t s . T h i s d i s s e r t a t i o n m a i n l y f o c u s e d o n t h e a p p l i c a t i o n o f c h i r a l o r g a n o m e t a l l i c c a t a l y s t s
12、a n d o r g a n o c a t a l y s t s i n t h e a s y m m e t r i c h e t e r o - D i e l s - A l d e r r e a c t i o n b e t w e e n D a n i s h e f s k y s d i e n e o r B r a s s a r d s d i e n e a n d a l d e h y d e s . 1 . A p p l i c a t i o n o f B I N O L - Z n c o mp l e x e s i n t h e a s
13、 y mm e t r i c h e t e ro- D i e l s - A l d e r r e a c t i o n a n d a s i n g l e c a t a l y s t f o r t w o d i s t i n c t e n a n t i o s e l e c t i v e r e a c t i o n s : s e q u e n t i a l a s y mme t r i c c a t a l y s i s o f h e t e r o D i e l s - A l d e r r e a c t i o n a n d d
14、i e t h y l z i n c a d d i t i o n S i n c e t h e fi r s t H D A r e a c t i o n o f D a n i s h e f s k y s d i e n e a n d a l d e h y d e s w a s a c h i e v e d w i t h t h e c a t a l y s i s o f Z n C 12 , v a r i o u s c h i r a l L e w i s a c i d s h a v e b e e n e m p l o y e d f o r t
15、h i s t y p e o f r e a c t i o n . H o w e v e r , t h e u s e o f c h i r a l z i n c c a t a l y s t s f o r t h i s r e a c t i o n h a s b e e n le s s s u c c e s s f u l . A B I N O L a t e - z i n c c o m p l e x p r e p a re d i n s it u fr o m E t 2 Z n a n d 3 ,3 - d i b r o m o - 1 , 1 -
16、 b i - 2 - n a p h t h o l ( 3 ,3 - B r 2 - B I N O L ) w a s f o u n d t o b e a h i g h l y e f f i c i e n t c a t a l y s t f o r e n a n t i o s e l e c t i v e h e t e r o - D i e l s - A l d e l re a c t i o n o f D a n i s h e f s k y s d i e n e a n d a l d e h y d e s t o g i v e 2 - s u b s t i t u t e d 2 , 3 - d i h y d r o - 4 H - p y r a n - 4 - o n e i n u p t o q u a n t i t a t i v e y i e l d a n d 9 8 . 1 % e e
