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叔膦化合物是一类常用的亲核性有机催化剂,它具有Lewis碱性,可以通过和底物发生亲核加成而催化反应;天然氨基酸是价廉易得的手性源,因其种类繁多,其衍生的手性催化剂容易进行手性骨架调控,以实现不对称催化反应的高催化活性和高对映选择性。本论文工作首次设计合成了由天然氨基酸衍生的双官能团叔膦硫脲类手性有机催化剂,并研究了它们在不对称催化Morita-Baylis-Hillman反应和Rauhut-Currier反应中的应用,主要工作内容如下:
1.以廉价易得的天然氨基酸(L-缬氨酸、L-丙氨酸、L-苯丙氨酸、L-苯甘氨酸)为手性源,成功地设计合成了17个基于天然氨基酸骨架的双官能团叔膦类手性有机催化剂,其中16个为叔膦硫脲手性有机催化剂即化合物2-1a-p、1个为叔膦酰胺手性有机催化剂即化合物2-2:另外合成了1个叔膦磺酰胺手性有机催化剂即化合物2-3;使用1H NMR、13C NMR、31P NMR、IR以及HRMS等波谱分析方法鉴定了催化剂的结构。
2.以芳基甲基酮为原料,经α-溴化、与Ph3P作用生成Wittig试剂,合成了18个芳基酮磷叶立德4-13a-r;以溴乙酸乙酯为原料合成了1个羧酸酯的磷叶立德。通过磷叶立德与戊二醛在不同反应条件下进行Wittig反应,合成了13个ω-醛基烯酮和19个双(烯酮)化合物,分别用作分子内Morita-Baylis-Hillman反应和分子内Rauhut-Currier反应的底物。
3.首次将天然氨基酸衍生的手性双官能团叔膦化合物应用于不对称催化Morita-Baylis-Hillman反应。在25℃下以10 mol%手性膦硫脲2-1c为催化剂,丙烯酸酯与芳香醛的不对称分子间Morita-Baylis-Hillman反应获得了最高为96%的收率和最高为83%ee的对映选择性。
4.天然氨基酸衍生的双官能团叔膦硫脲化合物能有效地催化分子内的不对称Morita-Baylis-Hillman反应。在优化反应条件下,以10 mol%叔膦硫脲2-1p不对称催化ω-醛基烯酮的分子内Morita-Baylis-Hillman反应,获得了最高为84%ee的对映选择性和最高达100%的产率。
5.首次成功地将手性叔膦化合物应用于不对称催化Rauhut-Currier反应。在优化反应条件下,以20 mol%天然氨基酸衍生的手性双官能团叔膦硫脲2-1j为催化剂,双(烯酮)的不对称分子内Rauhut-Currier反应获得了最高达99%的产率和大于99%ee的对映选择性。