手性磷酸催化剂在不对称合成中的应用概要.doc

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手性磷酸催化剂在不对称合成中的应用概要

手性磷酸催化剂在不对称合成中的应用 卫格非 3130000884 摘 要 手性磷酸是一类具有新型结构的高效高对映选择性强酸性 酸催化剂来的研究已经成为有机小分子催化剂的一个重要手性磷酸催化剂分子内同时含有 碱性位点和 酸性位点,可同时活化亲电与亲核底物作为一种新型双功能有机催化剂,手性磷酸具有较高的催化活性和对映选择性手性磷酸不对称有机催化对映选择性 通过反应获得化合物的方法主要手性源直接合成手性诱导不对称催化合成而不对称催化化学催化又可以根据所用催化剂种类不同细分为金属催化和有机小分子催化作为一个新兴 的催化领域在全世界范围内受到了极大的关注有机催化剂大致可划分为 酸 碱 酸 碱四类其中手性 酸有机催化剂是一个正在速发展的研究领域手性 酸催化剂通过与底物形成氢键或向底物转移质子从而活化底物类似于酶通过氢键与底物形成活化过渡态的过程是一种催化不对称反应极为有效的途径磷酸衍生物与其它 酸有机催化剂不同是一具有较强酸性的催化剂手性磷酸分子中磷原子处于一环状结构中单键旋转催化剂具有刚性立体构型从而具有一定的立体构型 , 通过调节其周围的取代基便可改变分子在催化过程中的对映选择性磷原子上所连的基可作为 酸的酸性位点提供质子或与底物形成氢键而磷原子上的双键氧又可以作为 碱性位点提供孤对电子因此手性磷酸类化合物本身具有双催化剂的特点同时活化亲电与亲核试剂这不仅可进一步提高其催化活性而且还可以在反应中更有效地控制从而实现高对映选择性合成目前报道的手性磷酸有机催化剂主要有联酚衍生物衍生物和联菲酚衍生物Mannich 及 Mannich-type 反应 亚胺的不对称加成反应是合成手性含氮化合物的最直接有效的方法2004 年 ,Akiyama 小组以手性联萘二酚BINOL)为起始原料合成了手性磷酸二酯用于催化- (邻基苯基 )醛亚胺和烯酮硅烷基缩醛的加成反应 。在非质子芳香溶剂中, 10 mol的催化量就能高效催化反应的进行产物β-氨基酯的对映选择性可达 96% ee。这是非金属手性 酸催化亚胺的不对称 Mannich-type 反应的首次报道推出了全新结构的手性 酸催化剂。 研究发现手性磷酸 3 , 3′-芳香基团的引入磷酸基团不仅可提高反应速度且反应的对映选择性也提高另外, 反应底物亚胺中 N 邻位的—OH 是这类反应取得高对映选择性的必需基团在优化实验条件过程中发现在芳烃溶剂中反应可得到较高的对映选择性在乙醚和二氯甲烷介质中产物的 值很低在质子溶剂中则会发生消旋在催化过程中分子中基上的转移到亚胺上使亚胺质子化处于分子 3 3’位的芳环取代基与环不共面磷原子周围形成了强的立体环境从而产生了有效的不对称诱导作用他们提出了可能的反应机理手性磷酸和亚胺在反应中形成九元环状中间体亚胺盐年 小组的研究也发现 , 对于叔丁氧苯甲醛亚胺与的不对称 Maninch 反应环 3 3 位 的芳环取代基对于反应的对映选择性具有显著影响增大 33 位的芳环取代基的体积可明显提高反应的对 映选择性利研究其反应机理, 结果表明手性磷酸通过与亚胺形成氢键来活化底物亚胺上的叔丁基可有效防止氢键的自由旋转只有受与底物间的空间位阻精确调控形成的特定的氢键空间构象才能实现高效不对称诱导研究表明对不对称 Mannich 反应 具有很高催化活性的 Ar4-NO2C6H4,对亚胺和亚磷酸的不对称氢化反应的催化活性较差亲核试剂的种类对该反应也有较大的影 响与二乙基亚磷酸相比使用二异丙基亚磷酸可得到更高的产率和对映选择性而使用三异丙基亚磷酸只有极低的产率和对映选择性同时与 Ar4-NO2C6H4 催化的不对称 Mannich 反应不同 , 亚胺氮上的取代基为苯时反应的对映选择性很差而当取代基为苯基或甲氧基苯时可得到较好的对映选择性实际上在催化反应过程中 3,5-(CF3)2C6H3 作为双功能催化剂发挥作用催化剂分子中上的氢与亚胺上的氮形成氢键同时磷原子上的双键氧与二烷基亚磷酸经重排生成的形成氢键这样 3,5-(CF3)2C6H3便同时两底物所形成的九元环过渡态有利于二烷基亚磷酸醋从位阻小的 面进攻亚胺中的碳使反应表现出较高的对映选择性而三烷基亚磷酸醋不能经重排生成实验过程中使用 PO-i-Pr)3 时产率很低并且几乎没有对映选择性的原因 年 in g 小组首次报道了以二氢为氢转移剂手性 酸催化的N(4-甲氧苯基)酮亚胺的不对称还原反应其中 3,5-(CF3)2C6H3 催化效果最好在反应中3,5-(CF3)2C6H3 先使亚胺质子化然后质子的亚 胺与二氢发生氢转移生成产物胺磷酸离子再从质子化中夺取一个质子再生该催化反应需加载的催化剂量较多 (20 mol% )所得的对映体过量值也不是太高因此有待进一步改善st 也提出了手性磷酸催化此反应的催化循环与 in

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