L-脯氨酸衍生物手性催化剂的合成及其催化不对称直接Aldol反应,Michael加成反应

摘要

不对称有机催化已经迅速发展成一个有机化学领域的重要组成部分。有机小分子催化剂的出现带来了一个新的催化模式，此类催化反应不但可以降低成本，节约时间和能源，而且具有操作简便、高效、选择性好和优于传统合成方法等特点，这些优势让有机小分子催化备受关注。毫无疑问，脯氨酸及其衍生物是有机小分子催化的重要组成部分。
　　 Aldol反应是一类重要的形成C-C键的反应，是不对称有机催化反应领域的一个重要组成部分，目前脯氨酰胺已经成为这个领域的研究热点之一，但是，我们不难发现大多数脯氨酰胺催化剂不仅结构复杂而且成本昂贵。此外，这类催化剂需要高的催化剂用量(10-30 mol％)和大量的酮用量(大于10 equiv.)极大的限制了他们的工业应用。
　　 为了提供一种简便，便宜，高效的途径得到Aldol产物，同时为了实现在工业上的应用，本论文设计合成了两类简单便宜的脯氨酰胺类有机小分子催化剂，并用来催化不同类型的酮和各种不同取代芳香醛的直接不对称Aldol反应。在研究中我们发现，脯氨酰胺1a-1e和2a-2d都能高效的催化不对称Aldol反应，只需要5 mol％催化剂用量和4 equiv.酮用量，其产物的dr值达到99:1，ee值达到99％，产率达到99％。结果表明不管是碳环还是芳环等环状结构，在形成Aldol产物的过程中都起到了积极的作用。另外，值得提出的是，催化剂2a在不需要固载的情况下通过简单的方法可以进行回收，重复使用至少5次后催化活性没有明显降低。同时，我们发现这种价格低廉，简单和可再生的催化剂能够有效地用于扩大反应中，使得此类催化剂在工业上的应用成为可能。
　　 Michael加成反应也是有机合成中最为常用的一类形成C-C键的反应，有机小分子催化不对称Michael加成已成为国内外不对称催化研究中的一个热点课题。其中脯氨酸及其衍生物催化手性Michael加成取得了卓越的成绩，但是，我们发现此类催化大多数是在有机溶剂中进行的，根据绿色化学的思想，能够在水相中发生反应并且具有高的对映选择性的催化体系在现代化学里仍很有限，而发展这些高效的催化体系必将成为人们不断追寻的目标。
　　 本论文设计合成了一类不同链长的简单脯氨醇硅烷基醚类有机小分子催化荆，并用于催化不对称Michael加成反应，研究结果表明不同链长的催化剂在有机相和水相中表现出不同的催化活性，其中4a在有机相里表现出最好的催化活性，在水相中添加酸性添加剂的情况下4c表现出最好的催化活性，符合绿色化学的发展要求。