氨基酸衍生Br_nsted堿催化劑在化學選擇多樣性不對稱反應中的應用.pdf

1、非環(huán)狀氨基酸能夠作為一類理想的構建雙官能團不對稱有機催化劑的手性骨架，具有以下特點和優(yōu)勢：種類較多，廉價易得的非環(huán)狀氨基酸為手性源可以方便地得到高產(chǎn)率的雙官能團催化劑；存在伯胺和羧酸作為兩個可修飾官能團；發(fā)展的氨基酸衍生的手性雙官能團叔胺、季銨鹽以及膦亞胺催化劑已經(jīng)成功催化很多具有挑戰(zhàn)性的不對稱催化反應。本論文概述了近年來非環(huán)狀氨基酸衍生的雙官能團手性叔胺、季銨鹽以及膦亞胺手性催化劑各自的發(fā)展及其在不對稱有機催化反應中的應用。
　

2、　化學選擇多樣性是用相同的反應原料在改變反應條件（溫度，溶劑等）下得到不同的產(chǎn)物的一類反應，能夠有效的擴大分子的多樣性，在化學研究中有著舉足輕重的地位。在此基礎上，探討了氨基酸衍生脲—叔胺雙官能團催化劑作為Br(o)nsted堿催化5H-噁唑-4-酮和衣康酰亞胺的不對稱Michael反應及[4+2]環(huán)加成反應，氨基酸衍生硫脲—酰胺—叔胺的二肽催化劑的合成以及氨基酸衍生硫脲—酰胺—叔胺的二肽催化劑作為Br(o)nsted堿催化5H-噻唑-

3、4酮和吸電子烯烴的[4+2]環(huán)加成反應，主要內(nèi)容包括：
　　用化學選擇性策略對5H-噁唑-4-酮和衣康酰亞胺的研究：L-叔亮氨酸衍生出的胺-脲化合物為催化劑，5H-噁唑-4-酮和衣康酰亞胺為反應起始原料，通過改變反應溶劑或者反應溫度分別得到高對映選擇性和高立體選擇性的共軛加成—質(zhì)子化產(chǎn)物以及[4+2]環(huán)加成產(chǎn)物。優(yōu)化催化劑的苯基官能團的電子性質(zhì)進一步提高了共軛加成—質(zhì)子化產(chǎn)物的非對映選擇性。在不對稱催化反應中，實現(xiàn)了5H-噁唑-4

4、-酮的碳2位參與的親電性反應，得到高對映選擇性的[4+2]環(huán)加成產(chǎn)物。設計出的一種新型堿-硅（氫氧化鈉-硅膠）試劑，成功的（一鍋或分步）實現(xiàn)了[4+2]環(huán)加成產(chǎn)物能夠順利地轉(zhuǎn)變?yōu)楣曹椉映伞|(zhì)子化的非對映異構體。量子化學研究進一步揭示了立體化學分析的[4+2]反應過程和一個合理的關于化學選擇多樣性的機理。
　　非環(huán)狀氨基酸衍生的硫脲—酰胺—叔胺的二肽類催化劑的合成：L-叔亮氨酸（包括 S與 R構型）為合成單元，通過酰胺鍵相連，發(fā)展一

5、種新型的合成非環(huán)狀氨基酸衍生的硫脲—酰胺—叔胺的二肽類催化劑的方法。L-叔亮氨酸通過Boc保護、胺化、去Boc化、還原、縮合、去Boc化、硫脲化共七步反應，構建L-叔亮氨酸衍生(S,S)硫脲—酰胺—五元環(huán)叔胺的二肽催化劑。通過這種方法，以氨基酸為手性源可以便利的得到一系列手性的氨基酸衍生的（硫）脲—酰胺—叔胺的二肽類催化劑。由于此類催化劑有著多官能團性以及獨特的構型特征，能夠直接應用于不對稱催化反應，便于進行催化劑的篩選。合成了酰胺上甲

6、基取代的L-叔亮氨基酸衍生的硫脲—酰胺—叔胺的二肽催化劑以及 L-叔亮氨酸衍生(S,R)硫脲—酰胺—五元環(huán)叔胺的二肽催化劑，使用這兩類催化劑能夠更好的解釋關于二肽的催化模式。
　　5H-噻唑-4-酮和吸電子烯烴的[4+2]環(huán)加成反應的研究： L-叔亮氨酸衍生出的硫脲—酰胺—叔胺的二肽骨架的催化劑作為Br(o)nsted酸堿，實現(xiàn)了催化5H-噻唑-4-酮和一系列吸電子烯烴的[4+2]環(huán)加成反應，吸電子烯烴包括反式-4-羰基-4-芳基

7、丁烯酮、反式-4-羰基-4-芳基丁烯酸酯和反式-硝基烯烴，得到一系列的高對映選擇性的[4+2]環(huán)加成產(chǎn)物，5H-噻唑-4-酮碳2位的親電性得到實現(xiàn)。用此類溫和的反應條件能夠構建手性1,4-硫橋環(huán)連接哌啶酮，其環(huán)加成產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為高對映選擇性的六-取代四氫噻吩的相關衍生化合物。用此類氨基酸的對映體衍生二肽Br(o)nsted催化劑能夠方便的得到其目標產(chǎn)物的對映異構體。通過驗證性實驗，證實了5H-噻唑-4-酮和吸電子烯烴的[4+2]環(huán)加成反應是

8、串聯(lián)分布Michael—Mannich進行的，催化劑增加的氫鍵促進[4+2]環(huán)加成反應的有效進行以及二肽類空間構型（S,R）的不同對反應結(jié)果的影響。密度泛函理論（DFT）機理研究涉及了5H-噻唑-4-酮和硝基烯烴的對映體選擇性和化學選擇性的新穎性和起始反應的相關問題：第一步共軛加成過程，隨后在立體選擇性過程發(fā)生的一個明顯分歧。(S,S)路徑能夠得到動力學控制的[4+2]環(huán)加成為主要產(chǎn)物，(R,R)路徑能夠得到熱力學控制的共軛加成—質(zhì)子化