铜催化α-重氮磷酸酯对杂原子-氢键的不对称插入反应研究

摘要

过渡金属催化卡宾对杂原子-氢键（X-H键，X=O，N，Si等）的插入反应是构筑碳-杂原子键的高效方法。最近，手性铜和铁催化的α-重氮羧酸酯生成的卡宾对X-H键的不对称插入反应取得了一定的进展。然而，对于α-重氮磷酸酯卡宾对X-H键的不对称插入反应却一直没有成功的例子。而α位含有杂原子的手性磷酸酯化合物往往表现出重要的生理活性，具有重要的研究价值。目前，虽然人们己发展出一些有效的策略来合成这些化合物，但是总体来说，反应类型还比较单一，而且对于一些重要衍生物，如α-烷氧基取代的磷酸酯，目前还缺少有效的合成方法。由于α-重氮磷酸酯中磷酸根的拉电子性较强，使其反应性比相应的羧酸酯低，立体控制难度增大。最近，我们组在α-重氮羧酸酯卡宾对X-H的不对称插入反应中取得了一些进展，在此基础上，本论文对α-重氮磷酸酯卡宾对X-H的不对称插入反应进行了系统研究。
　　 我们首先研究了α-重氮磷酸酯卡宾对O-H键的不对称插入反应。手性螺环双噁唑啉配体与铜盐的络合物在该反应中表现出很高的催化活性，可以获得高达89％的收率和98%ee的对映选择性。通过该反应可以方便地合成多种α-烷氧基取代的手性磷酸酯化合物。而且，通过一步简单的脱保护，就可以方便地得到α-羟基取代的手性磷酸酯衍生物。
　　 随后，我们研究了α-重氮磷酸酯卡宾对N-H键的不对称插入反应。在这个反应中，我们以手性螺环双噁唑啉配体与铜盐的络合物作为催化剂，实现了α-芳基-α-重氮卡宾对CbzNH2的不对称插入反应，获得高达85%的收率和70%ee的对映选择性。
　　 最后，我们还研究了α-重氮磷酸酯卡宾对Si-H键的不对称插入反应。在该反应中，手性螺环双噁唑啉配体与铜盐的络合物仍然是最有效的催化剂。当使用1 mol%该催化剂，上述Si-H键插入反应在温和的条件下即能顺利进行，得到高达98%的收率和99%ee的对映选择性。这是迄今唯一一例合成α-硅基取代手性磷酸衍生物的方法。由于产物中的硅基官能团可以进行很多转化，因此该方法具有重要的应用前景。
　　 上述研究的成功实施，不仅为α位含杂原子的手性磷酸衍生物的合成提供了新的有效方法，也为人们深入理解α-重氮磷酸酯卡宾插入反应的规律提供了重要的实验基础。