手性路易斯酸催化的環(huán)氧化合物的不對(duì)稱開(kāi)環(huán)反應(yīng)研究.pdf

1、胺類對(duì)內(nèi)消旋環(huán)氧化合物的不對(duì)稱開(kāi)環(huán)是一類重要的反應(yīng)，反應(yīng)生成兩個(gè)手性中心的氨基醇化合物在有機(jī)合成中有著重要的應(yīng)用。本文以環(huán)氧化合物的不對(duì)稱開(kāi)環(huán)反應(yīng)為目標(biāo)，系統(tǒng)研究了BINOL-Ti、BINOL-Mg以及雙脯氨醇類配體-Mg三個(gè)各有特色的體系催化的胺類對(duì)環(huán)氧化合物的不對(duì)稱開(kāi)環(huán)反應(yīng)。 1.BINOL/Ti體系催化的4，4'-二甲基-3,5,8,-三氧雙環(huán)[5.1.0]辛烷的不對(duì)稱開(kāi)環(huán)反應(yīng)研究系統(tǒng)研究了BINOL/Ti體系催化的芐胺對(duì)

2、環(huán)氧4，4’-二甲基-3，5，8，-三氧雙環(huán)[5.1.0]辛烷的不對(duì)稱開(kāi)環(huán)反應(yīng)。通過(guò)考察BINOL/Ti體系中配體與金屬比例對(duì)反應(yīng)的影響、水對(duì)反應(yīng)的影響、反應(yīng)中的溶劑效應(yīng)、反應(yīng)中的非線性效應(yīng)、反應(yīng)體系中絡(luò)合物的結(jié)構(gòu)，提出了該反應(yīng)中的可能催化循環(huán)機(jī)理，認(rèn)為(BINOLate)<,2>Ti物種可能是催化反應(yīng)中的活性物種。環(huán)氧4，4’-二甲基-3，5，8，-三氧雙環(huán)[5.1.0]辛烷與(BINOLate)<,2>Ti物種的金屬Ti配位而受到活

3、化，芐胺由背面進(jìn)攻環(huán)氧4，4’-二甲基-3，5，8，-三氧雙環(huán)[5.1.0]辛烷，水在兩種底物間轉(zhuǎn)運(yùn)質(zhì)子，促進(jìn)環(huán)氧的開(kāi)環(huán)。首次發(fā)現(xiàn)同種手性不同配體間可以形成ML<,2>型絡(luò)合物，異種手性配體之間則不能生成ML<,2>型絡(luò)合物。我們對(duì)反應(yīng)體系中存在的(+)-NLE效應(yīng)提出了新的解釋。 基于對(duì)反應(yīng)機(jī)理的認(rèn)識(shí)，結(jié)合不對(duì)稱活化和組合化學(xué)的方法，發(fā)展了一系列催化芐胺對(duì)環(huán)氧4，4’-二甲基-3，5，8，-三氧雙環(huán)[5.1.0]辛烷開(kāi)環(huán)反應(yīng)的

4、催化劑，實(shí)現(xiàn)了高效、高選擇性的不對(duì)稱催化反應(yīng)。在0.5％的催化劑用量下，最高獲得了97％收率、99％ee值的產(chǎn)物。為HIV蛋白酶抑制劑奈非那韋的合成提供了高效實(shí)用的合成方法，為手性砌塊ABT的實(shí)際應(yīng)用提供了可能。該體系還可以催化其它脂肪胺類，如：異丙胺、正丁胺和叔丁胺對(duì)特殊環(huán)氧的開(kāi)環(huán)反應(yīng)，取得了優(yōu)秀的對(duì)映選擇性(分別為99％ee、95％ee、95％ee)和中等到優(yōu)秀的收率。 2.BINOL-Mg催化的芳香胺和脂肪胺對(duì)環(huán)氧的不對(duì)稱

5、開(kāi)環(huán)反應(yīng)系統(tǒng)地研究了BINOL/Mg<'2+>體系催化的胺類對(duì)內(nèi)消旋環(huán)氧化合物的不對(duì)稱開(kāi)環(huán)反應(yīng)。在芳胺對(duì)環(huán)氧化合物的開(kāi)環(huán)反應(yīng)中，采用1％的催化劑(BINOL-Mg)用量，添加1％的甲基鋰的條件下，室溫下進(jìn)行反應(yīng)，最高獲得了73％收率和82％的對(duì)映選擇性。同時(shí)研究了體系中水對(duì)反應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)中存在不同含量的水份會(huì)引起產(chǎn)物構(gòu)型的反轉(zhuǎn)，有可能是由于反應(yīng)體系中存在不同的催化活性物種，而水的存在與否對(duì)不同催化劑活性物種的相對(duì)含量起重要作用，進(jìn)

6、而影響反應(yīng)的不對(duì)稱誘導(dǎo)。 此體系對(duì)于催化脂肪胺類對(duì)多種環(huán)氧化合物的開(kāi)環(huán)反應(yīng)特別有效，在異丙胺對(duì)環(huán)己烯環(huán)氧的開(kāi)環(huán)反應(yīng)中最高可獲得99％的轉(zhuǎn)化、94％的對(duì)映選擇性。這是催化的脂肪胺對(duì)簡(jiǎn)單環(huán)氧的不對(duì)稱開(kāi)環(huán)反應(yīng)中獲得的最好結(jié)果。因此BINOL-Mg<'2+>催化體系很好地解決了胺對(duì)環(huán)氧化合物不對(duì)稱開(kāi)環(huán)反應(yīng)中的三個(gè)問(wèn)題：催化劑用量高、采用貴金屬催化和脂肪胺對(duì)簡(jiǎn)單環(huán)氧的開(kāi)環(huán)反應(yīng)活性和選擇性低等。 3.手性雙核鎂絡(luò)合物催化的芳香胺類對(duì)

7、內(nèi)消旋環(huán)氧化合物的不對(duì)稱開(kāi)環(huán)反應(yīng)通過(guò)對(duì)環(huán)氧開(kāi)環(huán)反應(yīng)及雙金屬催化機(jī)理的考察與理解，我們首次將Trost發(fā)展的半冠醚雙脯氨醇配體與Mg<'2+>形成的絡(luò)合物應(yīng)用于芳胺對(duì)環(huán)氧化合物的不對(duì)稱開(kāi)環(huán)反應(yīng)，通過(guò)對(duì)一系列配體的電子及立體效應(yīng)的考察，發(fā)現(xiàn)配體37表現(xiàn)出最好的選擇性和催化活性，在優(yōu)化的反應(yīng)條件下，在芳胺對(duì)環(huán)氧化合物的不對(duì)稱開(kāi)環(huán)反應(yīng)中，獲得了中等到良好的收率和最高88％的對(duì)映選擇性。 基于本課題組以往關(guān)于雙脯氨醇配體與Zn<'2+>、