新型cs2对称性螺环骨架膦配体的对策合成及其在一些不对称催化反应中的应用.pdf

你们赐予我生命并把我养大成人，你们的含辛茹苦、谆谆教诲，我看在眼里、记在心中， 做你们的儿子，我幸福、自豪!感谢我的姐姐妹妹们，在我成功时有你们的喜悦，在我 失败时有你们的安慰。你们是我坚强的后盾，是我幸福的源泉，我今天的成功有你们的 一半。 张攀科 2012年10月 IV !!至 ———————^————————J—————————_——————————————————————————————————————————————————一 一一—— 摘要 手性配体的设计和合成在过渡金属催化的不对称反应中至关重要，长期以来受到普 遍关注和广泛研究。虽然迄今为止己设计和合成了数以千计的各种手性配体，但是仅有 为数不多的配体与金属组成的催化剂具有较好的通用性。含有螺环结构单元的分子在自 然界中普遍存在，并且手性螺环骨架具有刚性强、不易消旋等优点。手性螺环骨架配体 在近十年来得到了快速的发展，在多种类型的不对称反应中取得了比其它手性骨架衍生 的配体更优或相近的结果。本论文从轴手性的螺【4，4】．1，6．壬二烯骨架出发，设计合成了 几类新型的手性螺环配体和催化剂，并考察了它们在一些不对称催化反应中的应用。 一、新型手性螺环双膦氧化合物的合成和应用初探 设计合成了基于螺【4，4】．1，6．壬二烯为骨架的具有不同空间位阻和电子性质的手性 双膦氧化合物41a41e与59。通过手性半制备色谱柱对反应中间体或者目标产物的拆 分，得到了光学纯的双膦氧化合物41a．41e与59，其中双膦氧化物41a的绝对构型通过 X-单晶衍射分析得以确定。以这些手性螺环双膦氧化合物为催化剂，初步尝试了它们在 几类路易斯碱催化不对称反应中的应用。在路易斯碱催化的c括．1，2．二苯基环氧丙烷的 不对称氯代开环反应中，催化剂41a．41e与59均表现出较高的催化活性，其中佃1．41a 手性诱导效果较好，相应的开环产物的ee值达43％。僻)．41a催化的苯甲醛与烯丙基三 氯化硅的碳碳键形成反应中，反应的对映选择性最高可达29％。在双膦氧化物㈣．41a 催化的亚胺不对称硅氢化反应中，仅以28％的收率和17％ee值得到相应的产物。 二、手性螺环双膦氧化物为路易斯碱催化的不对称双Aldol反应 我们将合成的新型手性螺环双膦氧化物4ladle和59作为路易斯碱催化剂应用于 一系列醛和酮类化合物的不对称双Aldol反应中。以二环己基胺甲基胺为碱，在四氯化 硅作用下，以10 m01％的手性膦氧化合物为路易斯碱催化剂，催化醛与酮的直接双Aldol 反应中，僻)-41a效果最好。对于多种醛与酮的反应，均以较高的产率(81．96％)、中等 双Aldol反应产物。该反应具有较宽的底物适用范围和良好的取代基兼容性，无论是芳 V 香醛或脂肪醛，还是芳香酮或脂肪酮，以及含杂原子的芳香醛或与碳碳双键共轭的醛／ 酮，供电子或吸电子基团以及不同空间位阻的醛／酮底物，该催化剂均表现出较高的反 应活性以及选择性。迸一步通过对比和控制实验对此反应的机理进行了系统研究，结果 表明，在该反应体系中反应是分两步进行的，而催化剂在两步反应中均起着主要作用。 这一机理与文献报道的可能机理明显不同，对于深入理解此类反应和新一代催化剂的设 计具有一定的指导作用。 三、手性螺环双膦氧化物为路易斯碱催化的不对称还原oAldoI反应 合成的手性螺环双膦氧化物在烯酮和醛的不对称还原．Aldol反应中也表现出了较 高的催化活性以及良好的选择性。以三氯硅氢为还原剂，对查耳酮及其类似物与醛的不 对称还原．Aldol反应进行了考察，经过对反应条件的优化，发现手性膦氧(∞．41e表现出 较高的反应活性、非对映选择性以及对映选择性，在10m01％的催化剂用量下，可以顺 利地催化查耳酮以及类似物与各种醛的不对称还原oAldol反应，以中等到良好的产率 相应的还原Aldol反应产物。该反应具有良好的底物适用性和官能团兼容性，具有不同 空间位阻、电子性质的醛、共轭的醛、或者含杂原子的芳香醛都能够与