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双轴手性磷酰亚胺催化碳氮双键不对称加成反应的研究

作　者: 陈莹莹
导　师: 张锁秦
学　校: 吉林大学
专　业: 有机化学
关键词: 双轴手性磷酰亚胺有机催化 Mannich反应 Pictet-Spengler反应
分类号: O621.25
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

手性分子中碳原子手性中心与氮原子形成的碳氮键广泛存在于自然界中并且是许多天然产物和人造生物活性分子的重要骨架。因此，碳氮双键的不对称加成反应是当前不对称催化领域的研究热点之一。本论文致力于两类碳氮双键的不对称加成反应的研究，分别是不对称直接三组分Mannich反应和不对称Pictet-Spengler反应，从以下几个方面进行介绍。（1）讲述了碳氮双键不对称加成研究的重要性和难点，综观近十年来该领域的发展，详细介绍了过渡金属催化剂和有机催化剂这两大类催化剂对碳氮双键的不对称加成反应的研究，重点介绍Mannich反应中碳氮双键的不对称加成研究。（2）将我们课题组设计合成的双轴手性磷酰亚胺系列催化剂用于不对称直接三组分Mannich反应的研究中。不对称Mannich反应是构筑手性β-氨基羰基化合物的比较有效的方法之一，而手性β-氨基羰基化合物在有机合成中又是非常有用的手性骨架和中间体。与不对称间接两组分Mannich反应相比，不对称直接三组分Mannich反应不需要准备烯醇和亚胺这个步骤，所以该反应也逐渐引起了科学工作者的广泛关注。通过考察催化剂、催化剂用量、反应温度以及分子筛的用量等因素对反应活性和立体选择性的影响，确定了催化反应的最优条件：在25℃下，用2mol%的（R,R)-3,3’-1-萘基BINOL磷酰亚胺（1d）作催化剂，加入5分子筛于体系中，精制甲苯作溶剂进行催化反应。在此基础上，我们考察了催化剂对带有吸电子和推电子取代基的13种醛的普适性，得到了优异的结果。环己酮、苯胺和醛的加成产物产率在83%->99%，非对映选择性>99/1，对映选择性90%->99%。除加成产物具有高对映选择性之外，该反应的两大亮点是1.产物具有较高的非对映选择性（>99/1）且为顺式结构；2.进行克级催化反应并取得了较高的非对映选择性和对映选择性，这也证明了该反应的应用价值。所得产物均经过核磁氢谱、碳谱、红外吸收光谱和高效液相色谱表征。（3）我们将双轴手性磷酰亚胺用于不对称Pictet-Spengler反应。该反应是化学合成生物碱的简单有效的方法之一，目前该反应广泛的应用于合成多种类型的杂环化合物。我们合成了9种底物胺，用于Pictet-Spengler反应中，经过醛及酮酸酯的筛选、底物胺结构的修饰与调整，我们选出了反应活性相匹配的底物，初步尝试取得了80%ee。通过本论文的研究，我们得到了立体选择性较优异的不对称碳氮双键加成产物，也为这方面研究提供了一些实验数据；同时拓展了双轴手性磷酰亚胺的催化反应类型，为该催化剂的进一步应用提供一定的借鉴。

全文目录

摘要  4-7
Abstract  7-11
第一章绪论  11-53
  1.1 简介  11-12
  1.2 碳亲核试剂加成的不对称 Mannich 反应  12-51
    1.2.1 金属或过渡金属催化的不对称 Mannich 反应  13-29
    1.2.2 有机小分子催化的不对称 Mannich 反应  29-51
  1.3 本论文的研究目的和主要工作  51-53
第二章双轴手性磷酰亚胺催化不对称三组分 Mannich 反应  53-69
  2.1 产物外消旋体的制备  53-54
  2.2 不对称三组分 Mannich 反应条件的筛选  54-65
  2.3 不对称三组分 Mannich 反应的底物扩展  65-66
  2.4 克级反应  66-67
  2.5 本章小结  67-69
第三章双轴手性磷酰亚胺催化不对称 Pictet-Spengler 反应  69-79
  3.1 底物的合成  69-73
  3.2 反应筛选  73-78
  3.3 本章小结  78-79
第四章结论与展望  79-80
参考文献  80-104
附录1 NMR 谱图  104-120
附录2 HPLC 谱图  120-134
作者简介及在学期间所取得的科研成果  134-135
致谢  135

双轴手性磷酰亚胺催化碳氮双键不对称加成反应的研究

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