不对称催化的烯烃卤化反应研究

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基于卤鎓离子的烯烃亲电加成反应是有机化学中经典的和重要的转化,因为通过此反应可以同时在碳碳双键上引入两个杂原子并构建两个立体中心。含卤化合物在天然产物和药物分子中广泛存在,并且含卤化合物可以通过取代和偶联等反应进一步转化为其它重要的有机合成中间体,因此,通过催化不对称卤化反应将卤原子引入烯烃分子中具有十分重要的意义。本论文围绕不对称催化的烯烃卤化反应这一课题,主要研究了以下三个方面内容:  1)近几年来,金鸡纳碱衍生物作为催化剂在不对称卤化反应方面有广泛的应用。在我们课题组对顺式烯丙基氨基甲酸酯类底物研究的基础上,我们设计了两类芳基取代的端烯类氨基甲酸酯底物和碳酰胺底物,并通过筛选发现使用6-羟基氢化奎宁丁作为催化剂,NBS作为溴源时,对这两类底物能够实现高效的不对称溴环化反应,生成新颖的含有一个手性季碳中心具有光学活性的五元杂环产物,最高取得了96%的产率和85%的ee值。此外,我们得到的产物是一种重要的五元杂环化合物,也是合成光活性1,2-二醇和1,2-氨基醇的重要中间体。该不对称溴环化方法进一步扩展了不对称卤化反应的范围,也为发展新型的催化剂和底物提供了借鉴。  2)在前期的研究中,我们发现了新颖的手性双膦-Sc(OTf)3催化体系能够高效的实现顺式烯丙基氨基甲酸酯类底物的对映体选择性溴胺环化反应。随后,我们又报道了手性膦氧-Sc(OTf)3催化体系用于共轭二烯类氨基甲酸酯类底物的高效不对称溴胺环化反应。为进一步扩展这些催化体系的应用范围,我们经过进一步探索,发现使用手性膦氧-Sc(OTf)3作为催化剂,DBDMH作为溴源,能高效的实现2-位取代的苯并呋喃类衍生物的不对称溴胺环化反应,最高取得了97%的产率和97%的ee值,此反应能够放大到克级规模。此外,我们得到的溴环化产物中的溴原子可以立体选择性的被亲核试剂取代得到其它类型的手性螺环骨架产物,并且在这些转化过程中,产物的对映体选择性得以保持。该工作是对我们手性膦(氧)-Sc(OTf)3催化体系的又一新的探索,在机理方面还不是太清楚,有待进一步研究。  3)伴随着分子内不对称卤化反应的快速发展,近几年来,分子间不对称卤化反应也逐渐被报道。但是,在这些例子中,很大一部分反应的底物都是含有各种官能团的烯烃,而对于非官能团化烯烃的分子间卤化反应,一直以来都是一个很大的挑战。为了发展基于卤鎓离子的分子间不对称卤化反应,我们组经过一系列的探索,使用(DHQD)2PHAL作为催化剂成功地实现了非官能团化的简单烯烃的不对称溴酯化反应。在后期的研究中,我们又发现使用H2O作为亲核试剂时能实现简单烯烃的分子间不对称羟溴化反应,但是产物的对映体选择性还有待于提高。进一步研究发现,使用(-)-樟脑磺酸作为添加剂时,可提高反应的对映体选择性,最高可以达到98%。该过程对发展非官能团化烯烃底物的不对称分子间卤化反应有重要的指导意义。
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