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Ⅰ异特窗酸类化合物的高效合成方法研究Ⅱ P-Phos在胺偶联反应中的应用及其二氧化硅负载催化剂在前手性酮不对称还原中的应用

作　者: 陈欢生
导　师: 陶凤岗；王全瑞
学　校: 复旦大学
专　业: 有机化学
关键词: 异特窗酸多组分反应 Suzuki反应 P-Phos 胺偶联负载催化剂不对称催化氢化
分类号: O643.32
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

化学科学与化学工程技术的进步为国民经济增长、人民群众生活水平的提高与社会的发展作出了十分重要的贡献。但另外一方面,传统的化学工业也产生了大量的工业污染,造成了严重的环境问题,危及到可持续发展。由此专家学者们提出了与传统治理污染不同的“绿色化学”概念,它是从源头解决污染问题的一门科学。理想的绿色化学对有机合成反应的要求是:1)高选择性,极少副产品,最好100%选择性;2)原子经济性,实现零排放;3)采用无毒、无害的原料;4)采用无毒、无害的催化剂和溶剂;5)高转化率。本论文以绿色化学为主线,介绍了两方面的工作:1.异特窗酸类化合物的高效合成方法研究;2.P-Phos在胺偶联反应中的应用及其二氧化硅负载手性催化剂在前手性酮不对称还原中的应用。本论文的第一部分工作:第二章我们以α-酮酸酯为基本原料,筛选了碱碱偶(B1/B2)作用体系,利用其催化活性的差异,实现了一瓶多组分多步系列反应,将Aldol缩合或Homo-aldol缩合、内酯化关环、3-OH衍生化等多个步骤连续协调地进行,发展出异特窗酸衍生物的高效合成方法。通过变换不同的烷基化/酰基化试剂或者酮酸酯,我们合成了45个新的异特窗酸衍生物。当采用三甲基氯硅烷作为烷基化试剂时,由于Si-O键在酸的作用下极易水解,这也为我们高产率制备3-羟基异特窗酸提供了便捷的方法。同时,我们还对两种不同的酮酸酯之间的Aldol缩合进行了研究。本工作属于Aldol-酯交换-亲核取代三步串联反应,具有有机小分子催化的特征,符合当今绿色化学发展的趋势。所用的试剂及原料均为常见和容易制备,所得到的产物具有重要的应用潜力。与一些传统的方法比较,该策略的反应条件极其温和、操作简便、合成效率高、底物适用范围广,对于构建结构复杂的丁烯羟酸内酯类化合物具有独到的优点。因此,该方法具有良好的学术意义和合成应用价值。第三章我们对羟基异特窗酸化合物进行了进一步的衍生化。通过Suzuki反应,我们在异特窗酸的β位引入了芳基基团,合成了一系列的O-烷基化-β-芳基取代的异特窗酸化合物。在异特窗酸的β位引入了Br原子,因此该化合物同样可以用于Heck、Sonogashira等一些著名的有机反应中。这样,我们就为异特窗酸类化合物的进一步应用提供了新的途径。本论文的第二部分工作:第四章我们合成了配体P-Phos,对原有的合成方法作了些改进。将配体P-Phos应用于胺偶联反应的研究。通过对碱、溶剂和催化剂用量的筛选,确立了对胺偶联反应最优化的反应条件,该反应对溴代芳烃反应效果很好,对部分氯代芳烃,特别是氯代吡啶同样得到了令人满意的结果。该催化剂对水和空气不敏感,长期储存不失活性。对胺偶联反应的催化效果比较理想,因此是一种有应用前景的催化剂。第五章经过拆分,我们得到手性P-Phos配体,将其官能团衍生化后,负载在普通硅胶和中孔分子筛SBA-15上,得到固载手性配体。将固载手性配体分别和两种金属Ru络合,得到不同种的固载催化剂。将固载的催化剂用于前手性酮的不对称还原反应,发现配体的稳定性和催化活性很好,催化剂能够重复使用10次以上。但是,催化剂的对映选择性较差,没有获得高光学纯度的产物。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-10
第一章前言  10-17
  1.1 绿色化学概况  10
  1.2 以绿色化学的原理审视和发展有机合成方法学  10-13
    1.2.1 原子经济性  10-12
    1.2.2 发展高选择性、高效的催化剂  12
    1.2.3 简化反应步骤,减少污染排放,开发新的合成工艺  12-13
  1.3 新的或非传统的"洁净"反应介质的开发利用  13-15
    1.3.1 超临界和近临界流体  13
    1.3.2 以水作为反应介质  13-14
    1.3.3 离子液体的应用  14
    1.3.4 采用固相合成  14-15
  1.4 替代有毒、有害的化学品  15-17
    1.4.1 选择无毒、无害的化学原料  15
    1.4.2 绿色产品—无公害的替代品  15-17
第二章高效合成异特窗酸类化合物的方法研究  17-53
  2.1 多组分反应的研究回顾  17-23
    2.1.1 串联反应  17-18
    2.1.2 多米诺反应与仿生合成  18-20
    2.1.3 一瓶多组分偶联反应  20-22
    2.1.4 多反应中心多点反应  22-23
  2.2 异特窗酸类化合物的研究背景  23-30
    2.2.1 特窗酸和异特窗酸  23-25
    2.2.2 异特窗酸类化合物的合成研究进展  25-30
  2.3 底物的合成  30-32
    2.3.1 β-取代-α-酮酸酯的制备  30-31
    2.3.2 磺酸酯的制备  31-32
  2.4 异特窗酸衍生物的高效合成反应研究  32-44
    2.4.1 反应体系的筛选  32-36
    2.4.2 以丙酮酸乙酯和卤代烷烃为底物合成O-取代异特窗酸衍生物  36-39
    2.4.3 以丙酮酸乙酯和磺酸酯为底物合成O-取代异特窗酸衍生物  39-41
    2.4.4 以丙酮酸乙酯和酰氯为底物合成O-取代异特窗酸衍生物  41-44
  2.5 3-羟基异特窗酸类化合物的合成  44-47
  2.6 β-取代α-酮酸酯和卤代烷烃高效合成O-取代异特窗酸衍生物  47-49
  2.7 交叉偶联反应合成复杂的异特窗酸衍生物  49-51
  2.8 机理讨论  51-52
  2.9 本章小结  52-53
第三章 β-取代异特窗酸类化合物的合成研究  53-63
  3.1 引言  53-58
    3.1.1 有机Pd试剂催化的Suzuki偶联反应  53-55
    3.1.2 Suzuki反应的应用  55-57
    3.1.3 课题设计  57-58
  3.2 β-取代的异特窗酸衍生物的合成研究  58-61
    3.2.1 反应底物的合成  58
    3.2.2 β-取代的异特窗酸衍生物的合成  58-61
  3.3 Suzuki反应的机理  61-62
  3.4 本章小结  62-63
第四章配体P-Phos的合成及其在胺偶联反应中的应用  63-82
  4.1 引言  63-72
    4.1.1 胺偶联反应研究背景  63-65
    4.1.2 配体的发展  65-69
    4.1.3 杂环配体的发展及P-Phos配体的研究背景  69-72
    4.1.4 本课题的研究内容  72
  4.2 配体P-Phos的合成  72-73
  4.3 配体P-Phos在胺偶联反应中的应用  73-80
    4.3.1 反应体系选择  73-75
    4.3.2 配体P-Phos在胺偶联反应中的应用  75-80
  4.4 机理讨论  80-81
  4.5 本章小结  81-82
第五章无机载体负载手性P-Phos催化剂在前手性酮不对称还原中的应用  82-106
  5.1 引言  82-91
    5.1.1 高分子负载催化剂的研究背景  82-83
    5.1.2 二氧化硅负载催化剂在不对称反应中的应用  83-86
    5.1.3 二氧化硅负载催化剂在前手性酮不对称还原中的应用  86-89
    5.1.4 配体P-Phos在不对称催化反应中应用  89-90
    5.1.5 课题的设计  90-91
  5.2 二氧化硅负载P-Phos手性催化剂的设计与合成  91-97
    5.2.1 手性P-Phos配体的合成及其官能团化  91-95
    5.2.2 SBA-15的合成和改性以及普通硅胶的改性  95
    5.2.3 二氧化硅负载催化剂的合成  95-97
  5.3 二氧化硅负载的手性P-Phos配体在前手性酮不对称还原反应中的应用  97-104
  5.4 机理讨论  104-105
  5.5 本章小结  105-106
第六章实验部分  106-149
参考文献  149-163
附录:典型化合物谱图  163-182
致谢  182-183
论文发表情况  183-184

Ⅰ异特窗酸类化合物的高效合成方法研究Ⅱ P-Phos在胺偶联反应中的应用及其二氧化硅负载催化剂在前手性酮不对称还原中的应用

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