脯氨酸衍生的新型有機(jī)小分子的合成及其催化不對(duì)稱碳-碳鍵形成反應(yīng)研究.pdf

1、有機(jī)小分子催化以其反應(yīng)條件溫和、不含金屬、低毒、原子經(jīng)濟(jì)、類似酶催化等特點(diǎn)，成為近年來備受關(guān)注且發(fā)展迅速的一種不對(duì)稱合成方法。本文以L-脯氨酸和4-羥基-L-脯氨酸為主要原料設(shè)計(jì)合成了一系列脯氨酸衍生的新型手性有機(jī)小分子，研究了長(zhǎng)鏈烷基脯氨酸和脯氨酰胺類化合物模擬Ⅰ類醛縮酶催化直接小對(duì)稱AIdol反應(yīng)的性能，以及磺酰胺．氨基醇類化合物催化二乙基鋅對(duì)苯甲醛的不對(duì)稱加成反應(yīng)。 一、研究了新型長(zhǎng)鏈烷基脯氨酸的合成及其作為有機(jī)小分子催化

2、劑催化的直接不對(duì)稱Aldol反應(yīng) 1．以反式-4-羥基-L-脯氨酸為原料，通過如下的反應(yīng)路線合成了兩種長(zhǎng)鏈烷基脯氨酸，經(jīng)IR，<'1>H NMR，<'13>C NMR和HRMS對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。 2．研究了1a和1b分別在有機(jī)相和水中催化分子間直接不對(duì)稱Aldol反應(yīng)的性能，發(fā)現(xiàn)具有較長(zhǎng)烷基鏈的1a比具有較短鏈的1b催化活性高。有機(jī)相中反應(yīng)時(shí)，以底物酮為溶劑時(shí)催化效率和立體選擇性最好。在0℃～室溫下，以5mol％的1a

3、催化即可獲得相當(dāng)或優(yōu)于30 mol％脯氨酸本身所具有的催化效果，ee值最高可達(dá)96％。以酮為溶劑使反應(yīng)的后處理更為方便。 與有機(jī)相中的反應(yīng)相比，在水中反應(yīng)時(shí)，1a比1b催化活性更高。對(duì)環(huán)己酮與多種芳香醛均以高收率、高非對(duì)映選擇性和高對(duì)映選擇性得到了Aldol產(chǎn)物。 而對(duì)丙酮與芳香醛的反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)選擇性和Aldol產(chǎn)物的構(gòu)型與所用水量有關(guān)。 3．對(duì)長(zhǎng)鏈烷基脯氨酸在有機(jī)相和水相中催化Aldol反應(yīng)的機(jī)理進(jìn)行了探討，證明

4、長(zhǎng)鏈烷基的存在增強(qiáng)了其在有機(jī)相中的溶解度，大大降低催化劑用量的同時(shí)仍能獲得很好的催化效果。在有機(jī)相中催化機(jī)理與脯氨酸相似。在水相中，由于催化劑的兩親性使其通過疏水一疏水相互作用與有機(jī)底物聚集在一起形成有機(jī)微環(huán)境，從而使催化反應(yīng)能夠更有效地進(jìn)行，其立體選擇性的產(chǎn)生與有機(jī)相反應(yīng)類似。 二、研究了6種新型脯氨酰胺類催化劑的合成及其作為有機(jī)小分子催化劑催化的直接不對(duì)稱Aldol反應(yīng) 1．通過保護(hù)、縮合、脫保護(hù)等步合成了6種手性脯

5、氨酰胺類化合物，經(jīng)IR，<'1>HNMR，<'13>C NMR和HRMS對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，測(cè)定了7a的單晶結(jié)構(gòu)。 2.考察了7a-f對(duì)丙酮、環(huán)己酮等酮與醛的直接不對(duì)稱.Aldol反應(yīng)的催化效果。對(duì)丙酮與醛的反應(yīng)，7a的催化效果最好，在10％催化劑存在下產(chǎn)物ee值高達(dá)78％。對(duì)環(huán)己酮與醛的反應(yīng)，無論在水相還是有機(jī)相，7a-d催化的反應(yīng)均得到反式為主的產(chǎn)物，產(chǎn)率、antilsyn比和ee值分別高達(dá)99％、98/2和99％。

6、 3.利用量子力學(xué)理論研究了脯氨酰胺酚類催化劑催化直接不對(duì)稱Aldol反應(yīng)的機(jī)理。證明了相應(yīng)于活化能最低反應(yīng)通道的最優(yōu)過渡態(tài)結(jié)構(gòu)立體選擇性地誘導(dǎo)出R構(gòu)型過量的Aldol產(chǎn)物，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。酰胺氫和酚羥基與醛形成的氫鍵使過渡穩(wěn)定，是產(chǎn)生立體選擇性的重要原因，驗(yàn)證了推測(cè)機(jī)理的合理性。 三、研究了脯氨酸衍生的新型手性磺酰胺-氨基醇的合成及其催化二乙基鋅對(duì)苯甲醛的不對(duì)稱加成反應(yīng) 1．采用簡(jiǎn)便的方法合成了5種磺酰胺-脯氨醇衍生物