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催化不对称串联共轭加成—亲电卤化反应研究

作　者: 王琏
导　师: 马军安；于九皋
学　校: 天津大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 手性亚磷酰胺配体串联反应共轭加成亲电卤化催化非对映选择性
分类号: O621.34
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

铜催化烷基锌试剂与α,β-不饱和羰基化合物的不对称共轭加成反应是立体选择性构建C-C键的重要方法之一,在这类反应中,手性单磷配体通常表现出较好的活性。另外,在烷基锌试剂参与的不对称共轭加成—亲电捕获的串联反应中,利用杂原子亲电试剂捕获加成反应中间体的例子还不多见。本文通过对手性联萘亚磷酰胺配体骨架的修饰与改造,成功实现了铜催化的烷基锌试剂与α-芳叉基-β-羰基酯类底物的不对称共轭加成反应以及串联共轭加成—亲电卤化反应。首先以光学纯的联二萘酚为起始原料,经过五步反应合成了3,3’-二取代的联萘亚磷酰胺配体,通过对配体3,3’-位取代基团的修饰,共得到11个轴手性联萘亚磷酰胺配体。我们将手性联萘亚磷酰胺配体应用于铜催化的烷基锌试剂与α-芳叉基-β-羰基酯类底物的不对称共轭加成反应中,以高收率、高立体选择性(最高98% ee,最高32:1 dr)合成了含有两个相邻手性中心的β-羰基酯类化合物。将配体应用于铜催化的不对称串联共轭加成—亲电氟化反应中,在筛选配体的过程中,发现串联反应的对映选择性随着配体3,3’-位联芳香环体积的增大而逐渐提高(呈现一种“长臂”效应)。最终我们以72-91%的收率、最高98% ee的对映选择性和最高99:1 dr的非对映选择性,得到带有两个相邻手性中心的手性含氟化合物。将部分串联氟化产物进行了转化,合成带有3个相邻手性中心的含氟手性醇类化合物,经过X-射线单晶衍射确定了串联氟化产物的绝对构型。我们还运用31P NMR、MS和理论计算手段研究了配体与铜盐形成的配合物,讨论了该反应的催化活性物质。最后,将串联反应策略应用到其他亲电卤化试剂的不对称串联反应中,以71-85%的收率,64-98% ee的对映选择性以及最高99:1 dr的非对映选择性合成串联氯化反应产物;以71-91%的收率,76-98% ee的对映选择性以及最高99:1 dr的非对映选择性合成串联溴化反应产物。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章前言  8-23
  1.1 铜盐催化下有机金属试剂参与的不对称共轭加成反应  8-17
    1.1.1 铜盐催化下格氏试剂与α,β-不饱和羰基化合物的不对称共轭加成反应  8-10
    1.1.2 铜盐催化下有机铝试剂与α,β-不饱和羰基化合物的不对称共轭加成反应  10-12
    1.1.3 铜盐催化下有机锌试剂与α,β-不饱和羰基化合物的不对称共轭加成反应  12-17
  1.2 有机锌试剂参与的不对称串联反应  17-21
  1.3 立题思想  21-23
第二章铜催化烷基锌试剂的不对称共轭加成反应研究  23-36
  2.1 配体的初步合成  23-25
  2.2 反应条件的优化  25-31
    2.2.1 配体的初步筛选  25-27
    2.2.2 反应溶剂的筛选  27-28
    2.2.3 反应温度的确定  28
    2.2.4 配体的进一步合成  28-29
    2.2.5 配体的进一步筛选  29-30
    2.2.6 催化剂前体及配体用量的筛选和亲核试剂用量的确定  30-31
  2.3 反应底物的扩展  31-33
  2.4 反应产物的转化及产物绝对构型的确定  33-35
  2.5 本章小结  35-36
第三章铜催化不对称串联共轭加成―亲电氟化反应研究  36-64
  3.1 手性有机氟化物的制备  36-41
  3.2 反应条件的优化  41-47
    3.2.1 反应配体的初步筛选  42-43
    3.2.2 氟化试剂的选择  43-44
    3.2.3 反应溶剂及温度的确定  44-45
    3.2.4 反应配体的进一步筛选  45-46
    3.2.5 催化剂前体和配体用量对反应的影响  46-47
  3.3 底物拓展实验  47-50
  3.4 产物的合成转化及产物绝对构型的确定  50-51
  3.5 串联反应中催化活性配合物的初步研究  51-63
    3.5.1 分步反应研究  51-52
    3.5.2 催化活性配合物的初步研究  52-63
  3.6 本章小结  63-64
第四章：铜催化不对称串联共轭加成—亲电氯化、溴化反应研究  64-69
  4.1 铜盐催化的不对称串联共轭加成—亲电氯化反应研究  64-66
  4.2 催化不对称串联共轭加成—亲电溴化反应研究  66-67
  4.3 本章小结  67-69
第五章实验部分  69-140
  5.1 实验仪器  69
  5.2 实验溶剂及试剂  69-70
  5.3 配体的合成  70-81
    5.3.1 原料的制备  70-71
    5.3.2 (S)-3,3’-二芳基-1,1’-联二萘酚(36)的制备  71-72
    5.3.3 (S)-联萘骨架亚磷酰胺配体(37)的合成  72-81
  5.4 铜催化烷基锌试剂的不对称共轭加成反应  81-100
    5.4.1 加成产物的合成  81-95
    5.4.2 反应产物的转化  95-100
  5.5 铜催化串联共轭加成—亲电氟化反应  100-116
    5.5.1 串联氟化反应产物的合成  100-112
    5.5.2 分步反应  112-113
    5.5.3 反应产物的转化  113-116
  5.6 铜催化不对称串联共轭加成—亲电氯化、溴化反应研究  116-140
    5.6.1 铜催化不对称串联共轭加成—亲电氯化反应  116-127
    5.6.2 铜催化不对称串联共轭加成—亲电溴化反应  127-140
第六章总结论  140-143
参考文献  143-153
在学期间发表的学术论文与研究成果  153-154
致谢  154

催化不对称串联共轭加成—亲电卤化反应研究

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