噁唑啉取代的面手性卡宾铜配合物的合成及不对称硼化反应研究

摘要

不对称催化一直是有机化学研究的热点之一，其中合成出不仅有优良催化活性而且具有优良选择性的手性配体是不对称催化取得成功的关键。
　　氮杂环卡宾自从第一次被人们分离得到之后就吸引了很多化学研究者的注意和目光，它以其良好的电子特性和结构易于被修饰的特点被广泛的应用到各种催化反应中。在氮杂环卡宾的骨架上引入手性元素就可以将其作为手性配体对不同反应进行不对称催化。NHC自身可以进行有机催化，而其如果与金属相结合就可以进行有机金属催化。手性元素不仅有常见的中心手性，还包括轴手性和面手性以及螺手性。[2.2]环仿因为其自身的优点以及面手性特点引起了很多化学家的关注和研究，面手性[2.2]环仿应用于不对称催化反应也被越来越多的报道。
　　氮杂环卡宾金属配合物由于其更加稳定和容易制备，其在不对称催化领域的应用越来越广泛，我们实验室长期以来一直致力于将面手性[2.2]环仿与NHC相互结合，设计和合成了不同体系的基于面手性[2.2]环仿的NHC催化剂，与过渡金属形成配合物之后应用于各种不同的不对称反应中，取得了非常不错的结果。
　　我们实验室的牛宗红师姐合成了一类以具有面手性的[2.2]环仿为基础的，叔丁基取代的中心手性的恶唑林与咪唑卡宾相结合的双齿配体，应用于肉桂酸乙酯的硼化反应之中，表现出了非常优秀的催化的活性和漂亮的对映选择性。我们以此为基础，设法对该类配体结构进行进一步的修饰，期望其在该反应上取得进一步的突破。
　　本论文主要分为以下的几个方面内容:
　　第一章、分别对咪唑卡宾金属配合物在不对称反应的应用进行综述。
　　第二章、中心手性的恶唑林和咪唑盐相结合双齿配体的合成。
　　1、4,12-二溴[2.2]环仿的制备。
　　我们以氯化的甲基苄基三甲铵为最初原料在86℃高温下经过Hofmanm消除，之后自由基聚合生成[2.2]环仿，然后经过溴取代，高温转位之后得到外消旋的4,12-二溴[2.2]环仿。
　　2、噁唑啉和二苯甲酮亚胺基取代的[2.2]环仿的合成与拆分
　　4,12-二溴[2.2]环仿，经-78摄氏度锂化，通入二氧化碳之后得到4-溴-12-羧基[2.2]环仿。再与L-叔亮氨醇反应生成酰胺，酰胺在无水三乙胺、四氯化碳和三苯基磷、无水乙腈的条件下关环反应得到12位叔丁基噁唑啉取代的[2.2]环仿。然后在催化剂Pd-dppf条件下胺化得到噁唑啉和二苯甲酮亚胺基取代的[2.2]环仿的非对映异构体，通过乙醇重结晶拆分，得到（S，SP）的噁唑啉和二苯甲酮亚胺基取代的[2.2]环仿和(S，RP)噁唑啉和二苯甲酮亚胺基取代的[2.2]环仿。
　　3、噁唑啉取代的[2.2]环仿咪唑盐的合成
　　（S,SP）的噁唑啉和二苯甲酮亚胺基取代的[2.2]环仿经酸解，然后在无水二氯甲烷中，分子筛条件下与6-环丙基-2-吡啶甲醛、2-喹啉甲醛、6-苯基-2-吡啶甲醛反应生成亚胺，然后与ClCH2OCOPiv和AgOTf关环得到一系列手性噁唑啉和咪唑相结合的双齿咪唑三氟甲磺酸盐，经阴离子树脂交换反应得到最后产物咪唑氯化盐。
　　第三章、配体对α，β-不饱和酯以及不饱和酮的的催化研究。
　　我们实验室的牛宗红师姐合成的以面手性[2.2]环仿为骨架，叔丁基取代的中心手性的恶唑林与咪唑卡宾相结合的双齿配体，应用于α，β-不饱和酯的反应，已经取得了非常活性和漂亮的对映选择性，我们在已经优化的最佳反应条件的基础上，应用我们新合成的一系列配体对α，β-不饱和酯的硼化反应的进行催化研究，与此同时我们也应用合成的配体对有机卡宾催化查尔酮得硼化反应进行了研究。
　　本论文的创新之处有以下几点:
　　1、在实验室已有的面手性[2.2]环仿为骨架的手性恶唑林与咪唑卡宾相结合的双齿配体的基础上，对配体的空间结构进行了进一步修饰，合成了一系列恶唑啉取代的面手性咪唑盐，并首次合成了咪唑并喹啉的咪唑盐催化剂。
　　2、在对合成的配体进行卡宾铜(Ⅰ)催化不对称反应研究的同时，又对其有机卡宾催化不对称反应进行了研究。
　　3、对配体合成中的方法和反应条件进行了创新和优化，使反应条件更温和，提高了反应收率。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 咪唑卡宾前体在不对称催化反应中的应用

1．2 α，β-不饱和酯不对称硼化反应研究

1．2．1 金属铜参与的α，β-不饱和酯的硼化反应

1．2．2 金属镍、钯、铑等参与的α，β-不饱和酯硼化反应

1．2．3 有机催化的α，β-不饱和酯硼化反应

1．3 我们课题组对α，β-不饱和化合物的硼化反应的研究

1．4 本章小结

第二章 实验准备

2．1 实验中所用的溶剂及其无水处理

2．1．1 无水溶剂的制备

2．2 产品的确认

2．3 实验室自制原料

第三章 实验部分

3．1 合成路线

3．2 实验步骤

3．2．1 [2．2]环仿的制备

3．2．2 4，16-二溴[2，2]环仿的制备

3．2．3 4，12-二溴[2，2]环仿的制备

3．2．4 4-溴-12-羧基[2．2]环仿的制备

3．2．5 酰胺化合物5的制备

3．2．6 叔丁基噁唑琳取代的[2．2]环仿化合物6的制备

3．2．7 化合物7a和7b的制备

3．2．8 (S,Sp)-噁唑啉和氨基取代的化合物8的制备

3．2．9 6-环丙基-2-P比啶甲醛9的合成

3．2．10 环丙基取代的吡啶并咪唑三氟甲磺酸盐10的制备

3．2．11 环丙基取代的吡啶并咪唑氯化盐11的制备

3．2．12 咪唑并喹啉氯化化盐12的制备

3．2．13 6-苯基-2-吡啶甲醛13的制备

3．2．14 苯基取代的吡啶并咪唑氯化盐14的制备

3．2．15 (S,RP)-噁唑啉和氨基取代的化合物15的制备

3．2．16 (S,RP)-4-氨基-12-羧基[2．2]环仿的制备

3．2．17 双二酸取代的咪唑氯化盐19的制备

第四章 配体催化的α，β-不饱和化合物的不对称硼化反应

4．1 α，β-不饱和酯的不对称硼化反应

4．2 NHC催化的有机硼化反应的研究

4．3 本章小结

论文总结

附图

参考文献

致谢