多配位点手性配体的合成及其在不对称催化反应中的应用

摘要

多配位点配体是不对称催化反应中最为有效的一类配体，原因在于这类配体本身具有类似酶的结构特点。多配位点的参与，可以增加反应过程中底物和配体之间的作用机会，从而达到抑制反应过渡态的自由度，实现控制产物立体化学的目的。 基于这种思路，我们从一些天然氨基酸出发设计合成了一系列具有多配位点的氨基醇配体和二肽席夫碱配体，并将它们用于不对称有机反应之中。 氨基醇是不对称合成中一直发挥着重要的作用，不仅在于许多氨基醇本身就是优良的手性配体，而且是合成席夫碱和噁唑啉等配体的重要中间体。我们首次从组胺酸出发合成了一系列的手性氨基醇配体，以期通过组胺酸侧链咪唑环的参与配位而达到提高反应选择性的目的。在催化二乙基锌与芳香醛的不对称加成反应的初步尝试中我们发现，这些配体可以有效的促进反应的进行，高转化率地生成相应的二级醇，同时产物的对映选择性也达到中等的水平(66％e.e.)。在系统考察配体结构及用量、反应溶剂、芳香醛结构以及二乙基锌的用量等因素对反应选择性之后，我们发现，氨基醇N原子含有较大空间位阻时对反应选择性有利，含有吸电子基团的取代苯甲醛以及萘醛可以获得较好的对映选择性，而增大二乙基锌的用量可以提高转化率，但是也导致直接还原产物的生成。 频哪醇偶联反应的优点在于生成邻二醇的同时构建了新的碳-碳键，手性配体的介入，有利于提高反应的非对映选择性和对映选择性，这一方法被用于许多天然产物的关键合成步骤之中。同时，不对称频哪醇偶联反应也是合成C-2对称性的手性配体或辅剂的最为简捷有效的方法。 从天然氨基酸出发，我们用液相法合成了一系列的二肽及其类似物，通过与水杨醛缩合得到相应的二肽类席夫碱配体。在催化不对称频哪醇偶联反应时发现，二肽希夫碱配体可以有效地实现产物的立体化学控制。通过考察配体结构，反应条件和反应底物对反应选择性的影响，我们发现二肽席夫碱所含的氨基酸残基的立体结构对反应选择性(包括非对映选择性和对映选择性)起了关键性的作用，同时反应溶剂，还原金属的选择，底物本身的电子效应都对反应选择性存在不同程度的影响。为此我们提出了一个可能的反应机理，该机理可以充分解释催化反应过程中的立体化学控制现象。 TADDOL是不对称合成中最为多才多艺的手性配体之一，在不对称Diels-Alder反应，Michael反应，二烷基锌对醛的加成反应等诸多反应中都得到成功的应用。我们首次将其应用于不对称频哪醇偶联反应之中，通过溶剂选择，还原金属的对比，芳香醛取代基电子效应的差别等一系列条件优化措施，我们发现TADDOL与钛形成的络合物在不对称频哪醇偶联反应中可以有效的起到立体化学控制的作用，获得高非对映选择性和较好对映选择性的邻二醇产物。 另外，我们对新型氨基醇配体的设计，合成也作了有益的探索。通过合成侧链含有羟基或羧基(丝氨酸，天冬氨酸，谷氨酸)的环二肽，发现进一步衍生可以合成含哌嗪环骨架的C-2或非C-2对称性的新型氨基醇配体。而环二肽在有机溶剂中的溶解性，以及高度亲水性的产物的提取等诸多疑难的解决还有待于进一步的努力奋斗。

目录

摘要

序言

第一章L-Histidine衍生的氨基醇催化Et2Zn对醛的加成反应

第二章TADDOL催化的不对称频哪醇偶联反应研究

第三章小肽配体的合成及其在不对称合成中的应用

附录：配体合成的相关谱图

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