氨基酸衍生Br_nsted堿催化劑在化學(xué)選擇多樣性不對(duì)稱(chēng)反應(yīng)中的應(yīng)用.pdf

1、非環(huán)狀氨基酸能夠作為一類(lèi)理想的構(gòu)建雙官能團(tuán)不對(duì)稱(chēng)有機(jī)催化劑的手性骨架，具有以下特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：種類(lèi)較多，廉價(jià)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(tuán)催化劑；存在伯胺和羧酸作為兩個(gè)可修飾官能團(tuán)；發(fā)展的氨基酸衍生的手性雙官能團(tuán)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(duì)稱(chēng)催化反應(yīng)。本論文概述了近年來(lái)非環(huán)狀氨基酸衍生的雙官能團(tuán)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(duì)稱(chēng)有機(jī)催化反應(yīng)中的應(yīng)用。
　

2、　化學(xué)選擇多樣性是用相同的反應(yīng)原料在改變反應(yīng)條件（溫度，溶劑等）下得到不同的產(chǎn)物的一類(lèi)反應(yīng)，能夠有效的擴(kuò)大分子的多樣性，在化學(xué)研究中有著舉足輕重的地位。在此基礎(chǔ)上，探討了氨基酸衍生脲—叔胺雙官能團(tuán)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(duì)稱(chēng)Michael反應(yīng)及[4+2]環(huán)加成反應(yīng)，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(yīng)，主要內(nèi)容包括：
　　用化學(xué)選擇性策略對(duì)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(yīng)起始原料，通過(guò)改變反應(yīng)溶劑或者反應(yīng)溫度分別得到高對(duì)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(tuán)的電子性質(zhì)進(jìn)一步提高了共軛加成—質(zhì)子化產(chǎn)物的非對(duì)映選擇性。在不對(duì)稱(chēng)催化反應(yīng)中，實(shí)現(xiàn)了5H-噁唑-4

4、-酮的碳2位參與的親電性反應(yīng)，得到高對(duì)映選擇性的[4+2]環(huán)加成產(chǎn)物。設(shè)計(jì)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(shí)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(duì)映異構(gòu)體。量子化學(xué)研究進(jìn)一步揭示了立體化學(xué)分析的[4+2]反應(yīng)過(guò)程和一個(gè)合理的關(guān)于化學(xué)選擇多樣性的機(jī)理。
　　非環(huán)狀氨基酸衍生的硫脲—酰胺—叔胺的二肽類(lèi)催化劑的合成：L-叔亮氨酸（包括 S與 R構(gòu)型）為合成單元，通過(guò)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(lèi)催化劑的方法。L-叔亮氨酸通過(guò)Boc保護(hù)、胺化、去Boc化、還原、縮合、去Boc化、硫脲化共七步反應(yīng)，構(gòu)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(guò)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(lèi)催化劑。由于此類(lèi)催化劑有著多官能團(tuán)性以及獨(dú)特的構(gòu)型特征，能夠直接應(yīng)用于不對(duì)稱(chēng)催化反應(yīng)，便于進(jìn)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(lèi)催化劑能夠更好的解釋關(guān)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(yīng)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(shí)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(yīng)，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(duì)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(shí)現(xiàn)。用此類(lèi)溫和的反應(yīng)條件能夠構(gòu)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(duì)映選擇性的六-取代四氫噻吩的相關(guān)衍生化合物。用此類(lèi)氨基酸的對(duì)映體衍生二肽Br(o)nsted催化劑能夠方便的得到其目標(biāo)產(chǎn)物的對(duì)映異構(gòu)體。通過(guò)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了5H-噻唑-4-酮和吸電子烯烴的[4+2]環(huán)加成反應(yīng)是

8、串聯(lián)分布Michael—Mannich進(jìn)行的，催化劑增加的氫鍵促進(jìn)[4+2]環(huán)加成反應(yīng)的有效進(jìn)行以及二肽類(lèi)空間構(gòu)型（S,R）的不同對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響。密度泛函理論（DFT）機(jī)理研究涉及了5H-噻唑-4-酮和硝基烯烴的對(duì)映體選擇性和化學(xué)選擇性的新穎性和起始反應(yīng)的相關(guān)問(wèn)題：第一步共軛加成過(guò)程，隨后在立體選擇性過(guò)程發(fā)生的一個(gè)明顯分歧。(S,S)路徑能夠得到動(dòng)力學(xué)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(xué)控制的共軛加成—質(zhì)子化