有机Lewis碱催化的碳-碳键形成反应研究

摘要

本论文主要研究了有机Lewis碱催化的碳-碳键形成反应,包括叔膦催化下缺电子联烯与亚胺的[3+2]环加成反应、以及叔胺催化下两种不同活化烯参与的多组分串联反应。
　　 为了寻找既具有良好氧化稳定性、又具有较强亲核能力的叔膦有机催化剂,本文进一步研究了笼状P、N杂环化合物1,3,5-triaza-7-phosphaadmantane(PTA)作为强亲核性但空气稳定的叔膦催化剂的催化性能,发现其能够高效地催化γ-取代联烯酸酯与磺酰亚胺的[3+2]环加成反应,其催化活性与三丁基膦相当,从而证明PTA可以替代空气敏感的三烷基膦用作强亲核性的有机催化剂。同时,本文的研究发现,在叔膦催化下,缺电子联烯与硫代磷酰亚胺可顺利地发生[3+2]环加成反应,以较高的收率生成对应的二氢吡咯衍生物,并利用P-N键的酸性甲醇解反应,首次实现了从联烯与亚胺的[3+2]环加成反应来制备3-吡咯啉游离胺的化学转化。
　　 有机催化的多组分串联反应具有合成上的高效性以及更多的绿色化学特征,近年来引起了合成化学家的广泛关注。本文着重研究了有机Lewis碱催化下不同活化烯之间的有序串联反应。发现了叔胺催化下,硝基甲烷、活化烯与α,β-不饱和羰基化合物之间的Michael-Michael-Henry三重串联环化反应。该反应不仅提供了合成多取代环己烷衍生物的有效新方法,而且为合成桥头碳上带有羟基官能团的双环化合物提供了简便的途径。并对其可能的反应机理进行了初步探索,经实验证明,该反应通过两次分子间Michael加成反应和一次分子内Henry反应串联完成。同时初步探索了该反应的不对称转化。
　　 碳-碳键的构建和官能团的引入是有机合成的两个重要组成部分。为了寻找高效构建碳-碳键和碳-杂原子键的新方法,本文研究了有机Lewis碱作用下,两种不同活化烯与杂原子前亲核试剂之间的三组分串联反应。成功地实现了三乙胺催化下,双活化烯、α,β-不饱和羰基化合物与含氧、含磷前亲核试剂的三组分串联反应。该反应经一步操作,高效地实现了碳-杂原子键和碳-碳键的有序构建,为合成含杂原子的多官能团化合物提供了简单有效的新途径。采用手性叔胺催化剂,初步探索了醇、苯基乙烯基酮与苯基亚甲基丙二腈的不对称三组分串联反应,并获得了令人鼓舞的结果。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

第一节 引言

第二节 有机Lewis碱催化的碳碳键形成反应

1.2.1 Morita-Baylis-Hillman反应

1.2.2 Rauhut-Currier反应

1.2.3 烯丙基化反应

1.2.4 丙炔酸酯的环化反应

1.2.5 烯丙基化合物参与的环化反应

1.2.6 叔膦参与的化学计量关环反应

1.2.7 串联反应

第三节 立题思想

参考文献

第二章 叔膦催化下联烯与亚胺的[3+2]环加成反应及3-吡咯啉的合成

第一节 引言

2.1.2 工作设想及思路

第二节 结果与讨论

2.2.1 PTA催化下联烯与磺酰亚胺的[3+2]环加成反应

2.2.2 联烯与硫代磷酰亚胺的[3+2]环加成反应

2.2.3 酸性甲醇解反应与3-吡咯啉的合成

第三节 实验部分

2.3.1 仪器和药品

2.3.2 催化剂和反应底物的制备

2.3.3 PTA催化下联烯与磺酰亚胺的[3+2]环加成反应

2.3.4.PPh3催化下2,3-丁二烯酸乙酯与N-(O,O-二乙基硫代磷酰基)亚胺的[3+2]环加成反应

2.3.5 PPh3催化下2,3-丁二烯酸乙酯与N-(O,O-二乙基磷酰基)亚胺的[3+2]环加成反应

2.3.6 PTA催化下2,3-戊二烯酸乙酯与N-(O,O-二乙基硫代磷酰基)亚胺的[3+2]环加成反应

2.3.7 PTA催化下2,3-戊二烯酸乙酯与N-(O,O-二乙基磷酰基)亚胺的[3+2]环加成反应

2.3.8 酸性甲醇解反应与3-吡咯啉游离胺的合成

2.3.9 N-(O,O-二乙基磷酰基)环加成产物的酸性甲醇解反应

2.3.10 3-吡咯啉游离胺(2-6k)与苦味酸的结合物单晶结构测定

第四节 结论

参考文献

第三章 叔胺催化下硝基甲烷、活化烯和α,β-不饱和羰基化合物的Michael-Michael-Henry串联反应

第一节 引言

3.1.1 有机小分子催化的两组分串联反应

3.1.2 有机小分子催化的多组分串联反应

3.1.3 工作设想与思路

第二节 结果与讨论

3.2.1 催化剂的筛选

3.2.2 溶剂的筛选

3.2.3 反应底物的筛选

3.2.4 机理讨论

第三节 实验部分

3.3.1 多官能团环己烷化合物3-3的合成

3.3.2 多官能团双环化合物3-4和3-5的合成

3.3.3 中间体3-9和3-10的分离与鉴定

3.3.4 化合物3-3d和3-3n的晶体结构测定

3.3.5 化合物3-3m,3-4b和3-5a的NOE效应测定

第四节 结论

参考文献

第四章 叔胺催化的醇、活化烯和α,β-不饱和酮的oxa-Michael-Michael串联反应

第一节 引言

4.1.1 有机小分子催化的oxa-Michael加成反应

4.1.2 酸催化的oxa-Michael加成反应

4.1.3 有机小分子催化的oxa-Michael-aldol串联反应

4.1.4 有机小分子催化的oxa-Michael-Michael串联反应

4.1.5 有机小分子催化的oxa-Michael-dehydrate串联反应

4.1.6 有机小分子催化的oxa-Michael-Henry串联反应

4.1.7 其它包含oxa-Michael加成反应步骤的串联反应

4.1.8 工作设想与思路

第二节 结果与讨论

4.2.1 实验条件的筛选

4.2.2 反应底物的筛选

4.2.3 不对称oxa-Michael-Michael串联反应研究

4.2.4 机理讨论

第三节 实验部分

4.3.1 oxa-Michael-Michael加成产物4-3的合成

4.3.2 严物4-4的合成

4.3.3 化合物4-3o的晶体结构测定

第四节 结论

参考文献

第五章 Lewis碱催化下两种不同活化烯与含磷前亲核试剂的三组分串联反应

第一节 引言

5.1.1 有机小分子催化的Phospha-Michael加成反应

5.1.2 有机小分子催化的多组分反应

5.1.3 工作设想与思路

第二节 结果与讨论

第三节 实验部分

5.3.1 化合物5-2b和5-2f的合成

5.3.2 化合物5-3的合成

第四节 结论

参考文献

第六章 总结论

致谢

附录 :部分化合物的核磁谱图

在学期间发表的研究论文