苄醚类化合物与醛的不对称催化氧化偶联反应的研究

摘要

有机化学研究的一个重要方向是发展新的高效、高选择性的有机合成反应。近年来，随着原子经济和绿色化学概念的出现，通过直接活化碳氢键来构建碳碳键已经成为了一个研究热点。交叉脱氢偶联(CDC)作为一种高效的新合成策略，因具有操作简单、条件温和、原料廉价易得、原子利用率高等优点，而越来越受到有机化学家们的关注。
　　α取代的含氧杂环是许多复杂的天然产物以及生物活性分子的重要骨架，如何高效的合成此类化合物是化学家们研究的重点。对氧化环醚的研究已经取得了很大的成绩，科学家们报道了各种活化环醚类化合物α位的方法，很多方法的底物适用范围已经很广泛。由于许多手性含氧杂环具有重要生物学活性，不对称的合成α取代的环醚也变得很重要，现在也有不少相关的报道。
　　一个很重要的不对称合成α取代环醚的策略是对潜手性环状氧鎓离子进行亲核加成。目前报道的不对称催化合成研究中的氧鎓离子一般是中间体在酸的作用下得到，为了提高其原子利用率，我们可以通过碳氢键氧化α取代环醚获得氧鎓离子。但是，现在关于环醚α位的氧化不对称催化偶联反应的报道有限，原因是氧化剂和催化体系的兼容性以及反应体系的复杂组成而导致反应较难控制。这一问题充满挑战但又面临机遇，发展有效的方法来实现它变得很重要。为此，本工作选定合适氧化体系来氧化异色满，使用适当催化剂实现了其与醛的不对称催化氧化偶联反应。具体工作如下:
　　首先，我们选定异色满为初始底物，因为异色满的骨架存在于许多药物以及天然产物中，具有很重要的研究意义。同时选定一个普通的戊醛作为亲核试剂。通过尝试不同的氧化体系以及催化体系，我们选定了DDQ作为氧化剂，麦克米兰类催化剂作为催化剂。
　　其次，选定氧化和催化体系后，我们通过对催化剂种类、布朗斯特酸、添加剂、反应溶剂以及反应温度等条件的筛选，得到了最佳的反应条件。然后开始扩展底物，我们发现无论对于不同长度的醛还是对于苄基醚或叔丁基二甲基硅基醚的官能团醛，本方法都能取得良好的产率，优秀的ee值。我们尝试了多个异色满底物，发现对于苯环上供电子取代的底物产率更好，而ee值与其它取代的底物一样都很优秀。
　　最后，我们分离并验证了反应的中间体。同时也通过单晶衍射确定了不对称合成产物的绝对构型。
　　我们成功的发展了一种方法实现了异色满与醛的不对称催化氧化偶联反应。该方法在温和的反应条件下能获得良好的产率，优秀的ee值，同时具有良好的官能团兼容性。我们发展了一种简单高效的合成手性α取代异色满的方法，为以后相关课题的研究以及复杂化合物的合成提供了一定的参考作用。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 前言

1．1 交叉脱氢偶联反应(CDC)

1．1．1 sp3C-H和spC-H的偶联反应

1．1．2 sp3 C-H和sp2 C-H的偶联反应

1．1．3 sp3 C-H和sp3 C-H的偶联反应

1．1．4 sp2 C-H和sp2 C-H的偶联反应

1．1．5 sp2 C-H和sp C-H的偶联反应

1．1．6 小结

1．2 氧化苄醚的几种体系

1．2．1 DDQ(2，3-二氯-5，6-二氰基-1，4-苯醌)氧化体系

1．2．2 氧气、NHPI(羟基邻苯二甲酰亚胺)氧化体系

1．2．3 有机过氧化物(TBHP)与铜盐氧化体系

1．2．4 2，2，6，6-四甲基哌啶-氮-氧化物四氟硼酸盐(T+BF4-)氧化体系

1．2．5 二氧化锰／甲磺酸氧化体系

1．2．6 过硫酸盐／金属氧化体系

1．2．7 其他氧化苄醚体系

1．3 环氧鎓的几种不对称加成体系

1．3．1 硅烷基烯酮缩醛与异色满不对称加成

1．3．2 苯乙烯硼酸酯与色满不对称加成

1．3．3 炔与异色满不对称加成

1．4 小结

第二章 最佳反应条件筛选

2．1 “一锅搅”反应条件的筛选

2．2 催化剂的筛选

2．3 添加剂的筛选

2．4 溶剂和温度的筛选

2．5 小结

第三章 底物和亲核试剂扩展

3．1 多种醛与异色满的偶联反应

3．2 戊醛与多种苄醚的偶联反应

第四章 机理研究

4．1 反应中间体的分析

4．2 不对称加成的机理研究

4．3 单晶衍射确定绝对构型

第五章 结语

第六章 实验部分

6．1 实验材料及检测方法

6．2 异色满底物合成

6．3 苄醚与醛的“—锅搅”不对称偶联的通用操作方法

6．4 4d的主要产物与樟脑磺酰氯反应操作(培养单晶使用)

6．5 4d的次要产物与对溴苯甲酰氯反应操作(培养单晶使用)

第七章 化合物数据

参考文献

致谢

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附录