组氨酸衍生物催化的二级醇的动力学拆分及亚氯酸钠用于烯烃环氧化反应的研究

摘要

本论文主要分为两部分。
　　 第一部分是以L-组氨酸为原料，经六步合成了一系列两端保护的1-甲基组氨酸衍生物用于催化两种二级醇的动力学拆分反应。
　　 一.经过对催化剂前体氮端，碳端和咪唑氮端取代基位阻变化对选择性的影响关系的系统研究，我们发现3，5-二叔丁基苯甲酰基取代的1-甲基组氨酸甲酯(2-23)可以催化α-羟基酮底物2-5的动力学拆分，得到酰化产品的ee值为55％。为了进一步提高反应的选择性，我们将2-23中的酰胺键替换为具有更强氢键给予能力的硫酰胺(2-47)，并对反应的温度，溶剂，辅助碱和催化剂的量等反应条件进行了优化，发现催化剂2-47是最有效的催化剂，能够催化几种环状α-羟基酮底物的动力学拆分，最高可以达到80％的eeP值。但2-47对链状的α-基酮底物拆分效果较差，进一步的提高目前仍在实验进展中。
　　 二.我们发现具有小分子量( MW=415)和制备容易的催化剂2-47对吡咯环取代的酰胺碳酸酯单保护的顺式邻二醇的动力学拆分也非常有效，各种不同骨架的顺式邻二醇底物的选择性系数在25～80之间。我们还首次报道了通过对邻位一级醇的酰化反应来实现保护的二级醇的动力学拆分，五个底物中最高的选择性系数可以达到91。通过对两个催化剂单晶结构的解析和选择性NOEs差谱的分析，我们认为硫酰胺的引入不仅使得催化剂的氢键给予能力增强，能与底物形成更好的绑定作用；同时硫酰胺中具有较大位阻的硫原子的引入，迫使硫酰胺前后的基团发生偏转，所形成的催化剂构象将本来结构上远离的识别位点(酰胺NH)和反应位点(咪唑环)在空间上拉近，而且使得分子更刚性，有利于不对称酰基转移反应的进行。上述的研究表明了通过引入硫酰胺可以调控氨基酸小分子催化剂的构象从而提高不对称催化反应选择性的可行性。
　　 本文第二部分发展了一种利用亚氯酸钠做氧化剂的简便的烯烃环氧化方法，在55～65℃的乙腈和水的混合溶剂中亚氯酸钠能够以中等到较好收率环氧化一系列的烯烃到其相应的环氧化合物。机理研究表明加热促进亚氯酸钠的歧化生成的二氧化氯是环氧化反应真正的氧化剂，反应经历自由基历程。另外我们还发现三氯化铁(5 mol％)可以催化该反应在室温下进行，收率不变的情况下反应可以在更短的时间内完成。反应的机理是三价铁离子可以催化亚氯酸钠迅速分解得到反应真正的氧化剂-二氧化氯。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 前言

第一节 由亲核酰基转移催化剂催化的二级醇的动力学拆分

第三节 立题思想

参考文献

第一节 初步的催化剂活性的测试及反应条件的筛选

第二节 催化剂的系统筛选

第三节 最优反应条件的确立

第四节 底物范围的测试

第五节 本章小结

参考文献

第三章 带辅助基团的二级醇的动力学拆分

引言

第一节 不同催化剂对选择性的影响关系

第二节 手性催化产生选择性的机理研究

第三节 底物骨架对选择性的影响关系

参考文献

第四节 本章小结

第四章 本部分结论

第二部分亚氯酸钠氧化烯烃到相应的环氧化合物反应研究

第一章 前言

第一节 环氧化合物的重要性

第二节 非金属催化条件制备环氧化合物方法举例

第三节亚氯酸钠在有机合成中的应用

第四节 立题思想

参考文献

第二章 非催化的亚氯酸钠环氧化烯烃反应研究

第一节 最优条件的确定

第二节 底物范围的测试

第三节 亚氯酸钠环氧化烯烃的机理讨论

第四节 本章小结

参考文献

第三章 简单金属离子活化亚氯酸钠：Fe3+催化的亚氯酸钠环氧化烯烃的反应研究

第一节 引言

第二节 结果及讨论

第三节 本章小结

参考文献

第四章本部分结论

第三部分实验部分

概述

第一章 第一部分化合物合成及表征

第一节 催化剂及底物的合成过程

第二节 催化剂及底物的表征

第二章 第二部分化合物合成及表征

第一节 亚氯酸钠环氧化烯烃反应过程

第二节 环氧化合物的表征

参考文献

致谢

附录部分(一)

附录部分(二)

个人简历及研究成果