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

1、有機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、類似酶催化等特點，成為近年來備受關(guān)注且發(fā)展迅速的一種不對稱合成方法。本文以L-脯氨酸和4-羥基-L-脯氨酸為主要原料設(shè)計合成了一系列脯氨酸衍生的新型手性有機小分子，研究了長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苯甲醛的不對稱加成反應(yīng)。 一、研究了新型長鏈烷基脯氨酸的合成及其作為有機小分子催化

2、劑催化的直接不對稱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)路線合成了兩種長鏈烷基脯氨酸，經(jīng)IR，<'1>H NMR，<'13>C NMR和HRMS對其結(jié)構(gòu)進行了表征。 2．研究了1a和1b分別在有機相和水中催化分子間直接不對稱Aldol反應(yīng)的性能，發(fā)現(xiàn)具有較長烷基鏈的1a比具有較短鏈的1b催化活性高。有機相中反應(yīng)時，以底物酮為溶劑時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96％。以酮為溶劑使反應(yīng)的后處理更為方便。 與有機相中的反應(yīng)相比，在水中反應(yīng)時，1a比1b催化活性更高。對環(huán)己酮與多種芳香醛均以高收率、高非對映選擇性和高對映選擇性得到了Aldol產(chǎn)物。 而對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．對長鏈烷基脯氨酸在有機相和水相中催化Aldol反應(yīng)的機理進行了探討，證明

4、長鏈烷基的存在增強了其在有機相中的溶解度，大大降低催化劑用量的同時仍能獲得很好的催化效果。在有機相中催化機理與脯氨酸相似。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底物聚集在一起形成有機微環(huán)境，從而使催化反應(yīng)能夠更有效地進行，其立體選擇性的產(chǎn)生與有機相反應(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小分子催化劑催化的直接不對稱Aldol反應(yīng) 1．通過保護、縮合、脫保護等步合成了6種手性脯

5、氨酰胺類化合物，經(jīng)IR，<'1>HNMR，<'13>C NMR和HRMS對其結(jié)構(gòu)進行了表征，測定了7a的單晶結(jié)構(gòu)。 2.考察了7a-f對丙酮、環(huán)己酮等酮與醛的直接不對稱.Aldol反應(yīng)的催化效果。對丙酮與醛的反應(yīng)，7a的催化效果最好，在10％催化劑存在下產(chǎn)物ee值高達78％。對環(huán)己酮與醛的反應(yīng)，無論在水相還是有機相，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稱Aldol反應(yīng)的機理。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，與實驗結(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，驗證了推測機理的合理性。 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苯甲醛的不對稱加成反應(yīng) 1．采用簡便的方法合成了5種磺酰胺-脯氨醇衍生物