硫酚硫醇对硝基烯烃加成的非对映选择性研究

摘要

硫杂Michael加成反应是构建C-S键最有效的方法之一。当α，β-双取代硝基烯烃作为迈克尔受体时，能够在一步转化中同时引入两个手性中心，且产物双取代β-硝基硫醚是一类十分有用的合成中间体，存在于许多具有生物活性的含硫有机物中。尽管该类硫杂Michael加成反应在有机合成领域有着广泛应用，但是针对该类反应的非对映选择性控制问题却缺少相对系统的研究而亟待解决。
　　本文首先研究了仅在三乙胺催化条件下，由硫酚硫醇及其类似物对α，β-双取代硝基烯烃的Michael加成反应的非对映选择性控制。对于位阻适当的底物，该类硫杂Michael加成反应在反应的开始阶段是动力学控制的而随着反应进行转化为热力学控制。因此，通过控制反应时间就可以分别得到动力学控制为主或者热力学平衡的加成产物。由于立体电子效应和位阻效应的调控，链状硝基烯烃底物通常会得到anti构型的产物作为动力学控制的主要产物。但是，当增大Cβ位取代基的空间位阻时，非对映选择性明显下降，甚至会得到以syn构型为主的产物。在该反应条件下，1-硝基环己烯会立体专一地产生动力学控制的cis构型加成物，随后通过热力学平衡逐步转化为热力学稳定的trans构型环状β-硝基硫醚。然而，当大位阻反应物进行Michael加成反应时通常表现出较慢的反应速率，因此直接导致形成热力学平衡的产物。Syn和anti加成产物的相对构型是通过相邻碳原子之间的H-H耦合常数以及γ-旁位效应导致13C化学位移变化判断的。
　　随后，研究了硫醇锂盐作为亲核试剂对硝基烯烃加成的立体选择性控制因素。发现在低温下质子化得到动力学控制产物，提出了在金属锂螯合形成的六元环环状过渡态中的异头碳效应是控制该反应立体选择性的关键因素，并通过对底物α，β-双取代硝基烯烃和硫醇空间位阻的调控，证明了反位阻的异头碳效应(σ* Li-O(→) n)在稳定半椅式过渡态中的作用。
　　此外，作为有机硫化学和杂原子迁移反应的重要补充，本文还研究了在热条件下的磺酰基形式[1，3]和形式[1，5]迁移反应。在中性热条件下(160℃，2-4 h)，N-芳基磺酰基吩噻嗪和N-芳基磺酰基吩噁嗪经历形式[1，3]和形式[1，5]迁移反应生成相应的砜类衍生物。交叉实验证明了该类反应是通过均裂后分子间自由基-自由基偶联机理来实现磺酰基迁移反应。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 含硫亲核试剂对硝基烯烃的Michael加成反应简介

1．1．1 有机小分子催化的非对映选择性合成β-硝基硫醚

1．1．2 无手性催化剂的非对映选择性合成β-硝基硫醚

1．2 亲电加成反应和动力学质子化的立体化学控制

1．2．1 Zimmerman模型简介

1．2．2 Houk模型简介

1．2．3 Fleming模型简介

1．2．4 Mohrig模型简介

1．2．5 亲电加成反应立体化学控制小结

第二章 实验结果与讨论

2．1 三乙胺催化的硫醇对α，β-双取代硝基烯烃加成的非对映选择性研究

2．1．1 原料点α，β-双取代硝基烯烃的制备

2．1．2 苯硫酚对(E)-2-硝基-2-丁烯加成中的动力学控制和热力学平衡

2．1．3 苯硫酚对各类硝基烯烃的非对映选择性的Michael加成反应

2．1．4 烷基硫醇对硝基烯烃的Michael加成

2．1．6 Curtin-Hammett原理简图

2．1．7 三乙胺催化的硫醇对α，β双取代硝基烯烃加成的动力学控制模型

2．1．7 三乙胺催化的硫酵对硝基烯烃加成反应小结

2．2 螯合效应控制的硫醇对硝基烯烃非对映选择性的加成反应探究

2．2．1 氮酸根阴离子质子化决定了硫杂Michael加成反应的立体化学

2．2．2 螯合效应控制的动力学质子化过渡态模型

2．2．3 半椅式过渡态模型的实验依据

2．2．4 硫醇锂盐对硝基烯烃的加成反应小结

2．3 磺酰基在热条件下的[1，3]和[1，5]重排研究

2．3．1 原料磺酰胺的制备

2．3．2 磺酰基热重排的底物探索

2．3．3 热重排反应条件探索

2．3．4 热重排反应底物拓展

2．3．5 交叉实验探索反应机理

2．3．6 磺酰基热条件下重排反应机理

2．3．7 磺酰基热重排反应小结

2．4 结论

第三章 实验部分

3．1 实验试剂与仪器

3．2 硝基烯烃的制备

3．2．1 直链烷基E构型1，2-双取代硝基烯烃制备通法

3．2．2 大位阻硝基烯烃1d和1e的制备

3．2．1 Z构型硝基烯烃的制备

3．2．2 硝基环己烯的制备

3．3 β硝基硫醚的制备

3．4 磺酰胺的制备

3．4．1 N-苯磺酰基咔唑的制备

3．4．2 开链磺酰胺3b-3d的制备

3．4．3 环状磺酰胺3e-3g和4a-4j的制备

3．5 热条件下磺酰基迁移反应

参考文献

附录

致谢

研究成果及发表的学术论文

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