多功能有机催化剂的设计、合成及催化硝基烯的Michael/Mannich串联反应研究

摘要

近年来，通过氢键活化的有机小分子催化不对称反应得到了快速的发展。2003年，随着Takemoto小组首次提出单分子双功能催化剂协同催化的概念，设计了叔胺-（硫）脲类双功能催化剂以来，多种双功能催化剂被报道并应用于多种不对称催化反应中。2008年，王春江小组提出了多氢键给体协同催化概念，设计合成了含多氢键给体的叔胺-硫脲类催化剂，其硫脲多氢键给体活化硝基，实现高效的双功能协同催化。
　　 本文中，设计、合成了多种新型的多功能有机催化剂，并将该系列催化剂用于催化基于硝基烯的Michael/Mannich串联反应研究。通过对亲核试剂，硝基和亚胺同时活化，实现多功能协同催化。论文内容由以下三部分组成。
　　 第一部分:设计合成了三类新型的同时含有叔胺、硫脲和磺酰胺官能团的多功能有机催化剂。包含有手性环己二胺衍生物，9-氨基金鸡纳碱衍生物和6-氨基奎宁衍生物。
　　 第二部分:将以1，2-环己二胺衍生的多功能催化剂应用于催化水杨醛亚胺与硝基烯的“两组份”oxo-Michael/Mannich串联反应，经过对催化剂、水杨醛亚胺末端磺酰基位阻的筛选和溶剂、温度、催化剂负载量等反应条件的优化，发现催化剂Ih能给出较好的结果。在最佳的条件下，该方法能给出含有三个手性中心的oxo-Michael/Mannich串联产物，即4-氨基色满类化合物，收率高达96％，非对映选择性高达＞99∶1，对映选择性高达98％。并提供了一条合成非对称的光学活性的3，4-二氨基色满的方法。
　　 第三部分:将设计合成的三类多功能催化剂应用于催化苯硫酚、硝基烯和亚胺的“三组份”sulfa-Michael/Mannich串联反应。通过对催化剂的筛选和条件的初步优化，发现第三类以6-氨基奎宁为叔胺-硫脲手性骨架衍生的多功能催化剂具有更好的结果。特别是催化剂IIIf，在二氯甲烷为溶剂的条件下，催化该反应时，能得到高的的收率(94％)，中等的非对映选择性(75∶25)和高的对映选择性(97％)。

目录

声明

摘要

第一章 基于硝基烯的不对称有机催化串联反应研究进展

1．1 前言

1．2 手性仲胺催化

1．3 手性伯胺催化

1．4 双功能氢键催化

1．5 多功能氢键催化

1．6 双催化剂催化

1．7 总结

参考文献

第二章 新型多功能催化剂的设计、合成

2．1 前言

2．2 催化剂的设计

2．3 催化剂的合成

2．3．1 基于环己二胺衍生的叔胺手性骨架的多功能催化剂(Ⅰa-Ⅰo)的合成

2．3．2 9-氨基金鸡纳碱衍生的多功能催化剂(Ⅱa-Ⅱe)

2．3．3 6-氨基奎宁衍生的多功能催化剂(Ⅲa-Ⅲd)

2．4 实验部分

2．4．1 仪器和试剂

2．4．2 手性多功能催化剂的合成及其表征

2．5 本章小结

参考文献

第三章 多功能催化剂催化“两组份”的oxa-Michael／Mannich串联反应研究

3．1 课题的提出

3．2 课题的设计

3．3 实验结果与讨论

3．3．1 反应条件的优化

3．3．2 底物的拓展

3．3．3 多功能催化剂催化oxa-Michael／Mannich串联反应机理研究

3．3．4 oxa-Michael／Mannich串联产物的衍生

3．4 实验部分

3．4．1 催化反应实验步骤及催化产物表征

3．4．2 4-氨基色满还原合成3，4-二氨基色满的实验步骤

参考文献

第四章 多功能有机催化剂催化“三组份”的sulfa-Michael／Mannich串联反应研究

4．1 前言

4．1．1 含硫化合物的“两组份”串联反应研究进展

4．1．2 含硫化合物的“三组份”串联反应研究进展

4．2 课题的提出和设计

4．3 多功能催化剂催化的“三组份”sulfa-Michael／Mannich串联反应研究

4．3．1 催化剂及条件的筛选

4．3．2 底物苯硫酚的筛选

4．3．3 “三组份”sulfa-Miehael／Mannich串联反应机理初步探讨

4．4 实验部分

4．5 小结

参考文献

第五章 全文总结与展望

5．1 多功能催化剂催化“两组份”的oxa-Michael／Mannich串联反应研究

5．2 多功能催化剂催化“三组份”的sulfa-Michael／Mannich串联反应研究

附录：部分化合物图谱

研究生期间完成论文情况

致谢