钯催化碳酸亚乙酯衍生物不对称合成烯丙基胺的机理研究

摘要

四取代手性烯丙基胺是有机合成中的重要原料，该类化合物的合成具有很高的科研、工业价值。2016年，Kleij小组首次报道了Pd催化的碳酸亚乙酯衍生物烯丙位胺化合成手性α,α-双取代烯丙基胺类化合物，相较于之前的报道，该反应具有产物对映选择性高，原子经济性好，底物适用范围广，反应条件温和，操作简便等优点。 截止目前，该反应的反应机理尚不明确，本论文采用密度泛函理论(DFT)计算对其机理进行了研究。计算结果表明反应经历了C-O键氧化加成、脱去CO2、质子迁移和亲核进攻四个主要反应步骤。首先Pd催化剂从背面进攻C-O键，五元杂环开环，随后经历六元环过渡态脱去CO2，生成含有Pd-O键的六元环。苯胺氮氢质子迁移至氧原子，同时Pd-O键断开六元环开环，最后氮原子亲核进攻烯丙位叔碳原子，得到单一构型（S）的产物，计算结果与实验结果相符。本文解释了三个关键问题：（1）外消旋底物得到单一构型产物是因为脱去CO2得到的中间体极易相互转化；（2）产物的单一构型取决于质子迁移过程（选择性决定步）；（3）未观测到直链产物生成是因为氮原子亲核进攻端基碳原子不利。本论文揭示了该反应确切的反应历程，有助于理解相关反应机理，为新型催化体系的构建和新反应的开发提供了理论基础。

目录

声明

第1章 绪论

1.1α,α-双取代胺的合成方法

1.2 酮亚胺加成反应制备α,α-双取代胺

1.2.1 有机金属试剂对酮亚胺加成制备α,α-双取代胺

1.2.2 Strecker-type反应制备α,α-双取代胺

1.2.3 Mannich-type反应制备α,α-双取代胺

1.3 aza-Claisen重排反应制备α,α-双取代胺

1.4 过渡金属催化烯丙位取代反应制备α,α-双取代胺

1.5 立题思想

第2章 理论基础

2.1 密度泛函理论

2.2 基组

2.3 有效核势

2.4 过渡态理论

第3章 结果与讨论

3.1 计算模型和理论方法

3.2 机理研究与讨论

3.2.1 R构型底物C-O键氧化加成和脱去CO2

3.2.2 S构型底物C-O键氧化加成和脱去CO2

3.2.3 关键中间体的构象转化

3.2.4 质子迁移和亲核进攻

3.3 课题小结

参考文献

附录 坐标

发表论文和参加科研情况说明

致谢