关键词:
过渡金属
苯并吡喃
不对称催化
氢芳基化反应
氢胺化反应
交叉脱氢偶联
摘要:
手性二氢-苯并[b]吡喃类化合物广泛的存在于自然界的植物中,数量繁多,结构类型复杂,同时具有抗炎抑菌、抗氧化、抗自由基、抗肿瘤、调节血压、调节雌激素等广泛的生物活性。因此,该类结构的手性合成方法学研究一直是有机合成和药物化学研究中的热点和难点。不对称催化是现代有机合成的重要组成部分,是制备光学纯活性化合物最高效和直接的方法之一。本论文主要发展过渡金属催化的2H-色烯类化合物中碳碳双键的不对称氢官能团化反应,包括氢芳基化、硼氢化、氢胺化反应,高效、高对映选择性的合成手性3,4-二氢-苯并[b]吡喃类化合物;同时对钴催化3,4-二氢-1H-2-苯并吡喃与咪唑并[1,2-a]吡啶化合物的交叉脱氢偶联反应进行了研究。主要内容如下:以[Rh(cod)Cl]2和手性双膦配体(R)-Difluorphos为催化剂,实现了芳基硼酸与2H-色烯类化合物的不对称芳基化动力学拆分反应。在温和的反应条件下,以27%-47%的收率和92%-99%的对映选择性获得含有两个连续的立体中心的手性3,4-二氢-苯并[b]吡喃类化合物,根据单晶衍射图确定产物的绝对构型为(2S,3R);同时以28%-44%的收率和74%->99%的对映选择性回收未反应的(R)构型的2H-色烯底物,动力学拆分因子s值高达532。根据相关文献和氘代实验结果提出了可能的反应机理:首先,[Rh(cod)Cl]2和(R)-Difluorphos在氢氧化钾作用下形成手性羟基铑物种,之后与芳基硼酸通过转金属化生成芳基-铑(Ph-Rh)中间体,2H-色烯底物与Ar-Rh配位插入到Ar-Rh中形成烷基铑中间体,然后烷基铑中间体通过发生1,4-Rh迁移形成芳基铑(Ar-Rh)中间体,最后和水发生质子化释放出产物和羟基铑催化剂物种。在此基础上,进一步以[Rh(cod)OH]2和(R)-Xyl-P-phos配体作为催化剂,实现了2H-色烯缩醛类化合物的不对称芳基化动态动力学拆分反应,以48%-85%的收率和71%-98%的对映选择性得到手性的3,4-二氢-苯并[b]吡喃类化合物,并且通过单晶衍射图确定产物的绝对构型为(2S,3R)。氘代实验再次证明反应经历了1,4-Rh迁移的过程。该反应的产物经过衍生化反应能够合成3-苯基异黄烷和α-苯基氢化香豆素。在氯化亚铜(CuCl)和手性双膦配体(R,R)-Ph-BPE催化下,实现了频哪醇二硼(B2pin2)与2H-色烯类化合物的不对称硼氢化动力学拆分反应,以一锅两步的方式高对映选择性的合成黄烷醇类化合物。在最优的反应条件下,以35%-48%的收率和95%->99%的对映选择性获得含有两个连续手性中心的黄烷醇化合物;同时以35%-47%的收率和92%->99%的对映选择性回收未反应的手性2H-色烯底物,动力学拆分因子s值达到1060。通过单晶衍射图确定产物的绝对构型为(2R,3S)。产物经过衍生化反应以两步63%的收率合成了金黄色葡萄球菌抑制剂(+)-儿茶素没食子酸酯(Catechin gallates)。在乙酸铜(Cu(OAc)2)和手性双膦配体(R)-DTBM-Segphos催化下,使用二甲氧基甲基硅烷为氢源,羟胺苯甲酸酯为氢胺化试剂,实现了2H-色烯类化合物的不对称氢胺化反应,以50%-88%的收率和59%-99%的对映选择性获得手性4-氨基-3,4-二氢-苯并[b]吡喃类化合物。通过X射线单晶衍射图证明了氢胺化产物的绝对构型(S)。以CoCl2·6H2O为催化剂,氧气为氧化剂,实现了3,4-二氢-1H-2-苯并吡喃与2-芳基咪唑并[1,2-a]吡啶的交叉脱氢偶联(CDC)反应。在最优反应条件下,以52%-85%的收率获得一系列含有咪唑并[1,2-a]吡啶结构的3,4-二氢-1H-2-苯并吡喃衍生物。该反应具有催化剂廉价易得、操作简单、环境友好等特点。根据相关文献和控制实验结果,提出了可能的反应机理。反应可能分两种途径进行,一种是3,4-二氢-1H-2-苯并吡喃在氯化钴和氧气的作用下形成氧鎓离子中间体,然后与亲核试剂咪唑并[1,2-a]吡啶反应生成偶联产物,同时产生副产物水;另一种途径是3,4-二氢-1H-2-苯并吡喃在氯化钴和氧气的作用下通过单电子转移形成自由基氧正离子,之后再通过单电子转移和去质子化形成氧鎓离子中间体,最后与亲核试剂咪唑并[1,2-a]吡啶反应生成偶联产物。