膦促進偶聯(lián)反應的機理與選擇性的理論研究.pdf

1、在過渡金屬絡合物催化的不對稱反應與有機小分子促進的不對稱合成領域，有機磷化合物都有著舉足輕重的地位。在金屬有機化學領域，手性膦化合物被當做配體應用到各種不對稱催化反應當中。由于膦原子的體積比較大，其可極化能力出眾，導致三價膦化合物的親核性較強，所以三價膦化合物本身也能作為催化劑參與催化反應。如今，越來越多不同類型的手性膦化合物被設計合成出來，被當作配體或者催化劑應用于不對稱催化反應當中。
　　本論文的研究工作包含以下六個部分的研究

2、工作：
　　論文的第一部分探索了手性膦催化劑促進的噻唑酮或者噁唑酮與聯(lián)烯酸酯發(fā)生γ加成反應的機理與對映選擇性的來源。通過計算我們發(fā)現(xiàn)反應機理涉及到膦催化劑與聯(lián)烯酸酯的親核進攻、脫質(zhì)子、γ加成、氫遷移、底物釋放的過程。而反應底物與催化劑上的對甲苯磺?；目臻g位阻決定了反應的立體選擇性。
　　論文的第二部分研究了手性膦催化劑促進噁唑酮底物與聯(lián)烯酸酯發(fā)生不同區(qū)域選擇性γ加成反應的原因。計算結果顯示噁唑酮反應底物不同活性位點上取代基

3、的不同導致了反應的區(qū)域選擇性發(fā)生改變，γ加成總是傾向于發(fā)生在與烷基相連的碳上，而不是與芳基相連的反應位點。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是γ加成若發(fā)生在與芳基相連的碳上，會破壞底物形成的共軛體系，在過渡態(tài)中會產(chǎn)生更大的形變，導致反應不易發(fā)生。
　　論文第三部分模擬了手性胺催化劑促進的丁烯酸內(nèi)酯通過不常見的α位加成生成香豆素類化合物的反應。我們發(fā)現(xiàn)反應的選擇性來自于o-QMs與脫質(zhì)子后的丁烯酸內(nèi)酯的親核加成。在γ位發(fā)生加成時，反應底物會產(chǎn)生更大

4、的形變，導致γ位加成反應路徑變得不利。而對映選擇性的控制，則主要來自于催化劑創(chuàng)造的手性環(huán)境導致在生成其他手性構型產(chǎn)物的過渡態(tài)中存在的空間排斥。
　　在第四部分中，我們通過理論計算與實驗相結合研究了手性二肽有機磷催化劑促進的聯(lián)烯酸酯與丙烯酸酯不對稱[3+2]環(huán)化反應的機理、區(qū)域選擇性以及對映選擇性的來源。通過計算我們確認，兩性離子中間體與丙烯酸酯底物的分步環(huán)化決定了反應的選擇性，并且，丙烯酸酯底物與催化劑是通過形成單一氫鍵產(chǎn)生相互作

5、用的。因為若是形成兩個氫鍵，催化劑上的支鏈將會產(chǎn)生劇烈扭轉，導致反應所需活化能增高。通過對比實驗，證明了這一結論。
　　第五部分中，通過DFT理論計算闡明了過渡金屬銠催化的環(huán)己二烯酮去對稱化反應的機理與選擇性。計算結果表明反應的機理為：甲氧基銠與芳基硼酸經(jīng)過轉金屬生成芳基銠中間體；芳基銠中間體與炔烴發(fā)生插入，順式炔烴插入后得到的中間體在經(jīng)過分子內(nèi)的烯烴插入和醇解得到氫化苯并呋喃主產(chǎn)物。決定反應化學選擇性的就是芳基銠與炔烴的插入方式