关键词： 二氧化碳   环状碳酸酯   环氧化合物   电化学不对称合成  

摘要： 2001年,科学家在催化不对称合成方面做出重大贡献而获得该年度的化学诺贝尔奖,这标志着不对称合成这一学科在社会上和科学界已取得重大成就和较高地位。自此,手性物质的研究异军突起,有关不对称方法学的研究发展迅猛,而有机电化学不对称合成方法已逐渐成为不对称方法学的新兴研究方向。电化学不对称合成就是在各种手性诱导剂的作用下,将潜手性的物质通过电极过程转化为相应的有光学活性的物质。与一般的有机不对称合成相比,电化学方法具有反应条件温和、易于控制、手性催化剂用量小等优点。碳酸酯是性能优良的溶剂及萃取剂,医药化工应用广泛,由于碳酸酯的大量需求对其合成方法的研究起到推动作用,利用电化学方法将CO2与环氧化合物合成有价值的环状碳酸酯是最有前途的转化方法之一。因为该方法不仅可以固定导致温室效应的罪魁祸首C02,还可以将其作为经济、无毒、廉价且丰富的C1资源,合成重要的化工医药产品。近年来,将C02嵌入光学纯的或者外消旋的环氧化合物不对称合成环状碳酸酯的研究成果频繁地被报道,这些研究成果都是基于手性铝、镁、铬和钴等的金属配合物作为催化剂的有机反应研究体系。众所周知,有机不对称合成领域对C02与氧化苯乙烯不对称合成具有光学活性的苯乙烯环状碳酸酯的研究已经相当成熟,但是反应需要在高温高压、昂贵有毒的催化剂等苛刻的条件下才能进行。截止目前,电化学不对称合成环状碳酸酯的研究还没有被报道过,电化学不对称合成可以成功地避免在高温高压的苛刻条件下发生反应,对反应装置的要求不高,易于控制反应过程,大大降低成本。因此,本论文主要以氧化苯乙烯为基底,分别研究了由R-氧化苯乙烯电合成R-苯乙烯环状碳酸酯和由外消旋的氧化苯乙烯不对称电合成具有光学活性的苯乙烯环状碳酸酯。本论文的主要研究内容如下：(1)电催化R-氧化苯乙烯与CO2合成R-苯乙烯环状碳酸酯常温常压下,在饱和了C02的一室型电解池中,乙腈作溶剂,镁棒作阳极,Ss(316)作阴极电催化R-氧化苯乙烯与CO2合成R-苯乙烯环状碳酸酯。运用含手性柱的HPLC(OD-H)对产物进行定量分析,考察各个电解条件(如支持电解质、电量、电流密度、反应温度等)对环状碳酸酯的ee值及产率的影响。在实验条件的优化基础上,该电合成方法能够获得较高的产率和ee值。该研究首次利用DFT高斯计算对环氧化合物的区域选择性开环进行研究,结合电化学对比实验与DFT高斯计算证明参与电解反应的是二氧化碳自由基负离子而不是CO2分子。运用循环伏安法考察CO2、环氧化合物等的电化学还原行为,参考文献并结合实验分析结果,推测出反应机理。(2)CoⅡ-(R,R)(salen)催化外消旋的氧化苯乙烯与CO2不对称电合成具有光学活性的苯乙烯环状碳酸酯在电催化R-氧化苯乙烯与CO2合成R-苯乙烯环状碳酸酯的研究基础上,以外消旋的氧化苯乙烯为基底,Ss(316)作阴极,Pt作阳极,在Co⒉-(R,R)(salen)催化作用下,进行电化学固定CO2不对称电合成具有光学活性的苯乙烯环状碳酸酯的研究。常压,50℃下,考察了CoⅡ-(R,R)(salen)的催化能力,运用循环伏安法研究了该催化剂的电化学行为,考察了溶剂、催化剂的用量、电极材料、温度对该反应ee值和产率的影响,推测出合理的反应机理。同时运用镁离子和催化剂CoⅡ-(R,R)(salen)进行分步协同反应不对称合成具有光学活性的苯乙烯环状碳酸酯,考察各种影响因素,推测反应机理。

关键词： 聚苯胺   负载催化剂   聚合反应   不对称合成   手性单体  

摘要： 聚苯胺(PAN)是一种经典的导电聚合物，具有优异的电子传递性能、独特的掺杂-去掺杂机理和氧化还原可调性，而且不溶于水和多数有机溶剂。作为催化剂或催化剂载体，已在光催化、醇醛氧化、羰基加成、Suzuki、Heck和烯烃氧化等反应中显示出了优异的催化性能。本论文制备了一系列聚苯胺负载型催化剂，研究了其在苯乙烯氧化反应中的应用，同时研究了新型手性席夫碱苯胺和酰胺苯胺单体的制备及其氧化聚合。 以过硫酸铵(APS)为氧化剂，采用化学氧化聚合法合成聚苯胺和聚间苯二胺(PmPD)，将其作为载体负载MnSO、Mn(OAc)和MnCl(Salen)，制备出一系列聚合物负载型催化剂，对其结构进行表征，并通过苯乙烯的氧化反应考察各催化剂的催化性能。实验结果表明，三种锰源负载的聚苯胺催化剂均表现出较好的催化活性，其中聚间苯二胺作为载体对金属离子的螯合能力比聚苯胺更强，锰负载量可达45.16mg/g，以其作为催化剂在一定反应条件下，苯乙烯转化率达98.5%，目标产物选择性最高达97.6%。 以左旋樟脑磺酸(R-CSA)为手性掺杂剂，化学氧化法合成聚苯胺和聚间苯二胺，浸渍Co(OAc)溶液制备出具有手性聚合物负载的催化剂，经表征后将其应用于富马酸的不对称加氨合成和苯乙烯的不对称环氧化反应中。实验结果表明，经R-CSA掺杂后可得到具有手性的聚苯胺和聚间苯二胺，在高温反应合成天冬氨酸的实验中，加入手性催化剂可以将产率从70%提高到91-95%，但是产物ee值几近于零，而用于常温反应的苯乙烯不对称环氧化反应时，可以得到对映体过量的苯基环氧乙烷(ee值为9.6%-11.7%)，说明手性聚合物催化剂起到手性诱导作用。 本文还研究了两种新型手性苯胺单体的制备和聚合，一是天然樟脑和苯胺形成手性席夫碱单体及聚合，二是樟脑磺酰氯与苯胺形成酰胺-苯胺手性单体及聚合，分别采用了常规方法和无溶剂法进行合成，对比所得中间体及所得产物的理化特征与光谱数据，证实成功合成了目标产物，两种新型单体采用氧化聚合法，未使用大量手性诱导剂，直接制得具有手性的聚苯胺材料，圆二色谱也显示了手性结构的存在。

关键词： 螺环氧化吲哚   有机催化   对映选择性   1,3-偶极环加成   串联反应  

摘要： 随着化学生物学的发展,有机小分子成为研究生命活动的重要工具之一,它既可以作为理解“蛋白-配体”相互作用的化学探针,又可以作为调节“蛋白-蛋白”相互作用的纽带。螺环氧化吲哚骨架广泛存在于一大类天然生物碱家族当中,是成百上千的天然产物共有的优势骨架,具有较好的药用效果或潜在的成药特性,可以作为探索生命现象的有力工具。因此,螺环氧化吲哚骨架及其衍生物的合成、生物学与药学评价成为近年来有机化学家、药物化学家和生物学家共同关注的研究热点。本论文即以螺环氧化吲哚为研究对象,着重研究了生物活性导向的螺环氧化吲哚骨架的多样性对映选择性合成方法,构建了一批高光学活性的新型螺环氧化吲哚衍生物实体,以期为药物发现和化学生物学研究提供有用的工具。论文分为六章。第一章是对螺环氧化吲味骨架化学结构和生物活性的简要介绍及其不对称合成方法研究进展的综述。第二章至第五章是本文主体部分,详细描述了作者在螺环氧化吲哚骨架的多样性不对称合成方面的研究内容。在第二章,我们发展了首例,也是截至目前唯一的有机催化的对映选择性恶唑酮与3-亚甲基吲哚啉酮的1,3-偶极环加成反应。该反应条件温和,操作简便,能以高的产率、非对映选择性和优秀的对映选择性获得一系列具有潜在生物活性的3,3'-二氢吡咯螺环氧化吲哚衍生物。在第三章,我们首次合成三轴手性的联萘骨架衍生的双磷酸催化剂,并成功将其应用于3-亚甲基吲哚啉酮与N,N,-环甲亚胺亚胺的高对映选择性1,3-偶极环加成反应中。该反应首次高效合成了一系列高光学活性的吡唑烷螺环氧化吲哚衍生物,为新药研发提供了新的化学实体。第四章,我们发展了 Michael-Alkylation串联反应和Michael-Michael串联反应策略,以高的选择性合成了一系列具有多个相邻手性中心的环戊烷双螺环氧化吲哚。第五章,我们发展了一个高效“有机-金属协同催化”的策略用于合成光学活性的3-环戊烯螺环氧化吲哚衍生物。通过理性整合现代有机催化与过渡金属催化的方法,我们以明显高于传统方法的效率和立体控制,以高的产率、非对映选择性和优秀的对映选择性合成了手性环戊烯螺环氧化吲哚。第六章是对本论文工作的总结及对相关研究的进一步展望。

关键词： 石蒜碱   Fortucine   不对称合成  

摘要： 石蒜碱型生物碱是一类分布广、含量高的天然产物,研究表明该类生物碱具有抗肿瘤、抑制乙酰胆碱酯酶、抗病毒、抗炎、抗疟疾、保护心血管等生物学活性。另外该类生物碱结构相对复杂,除含有加兰他烷环基本骨架外,常含有多个手性中心及官能团。其中石蒜碱Lycorine和Fortucine是比较有代表性的两个天然产物,关于它们的全合成研究已有相关报道,但多数合成路线都涉及很多复杂反应,不利于进一步的产业化研究。我们拟以石蒜碱Lycorine和Fortucine为探索目标,并在此过程中寻找简短高效的合成线路及手性引入策略。 本论文第一章主要对目前发现的石蒜碱型生物碱的种类、活性研究及全合成研究进展进行概述。 本论文第二章Lycorine的骨架构建研究中,我们通过还原胺化反应,IBD氧化反应,Michael加成反应等构建了具有A环、C环和D环的关键中间体137。另一方面,我们从具有确定手性中心的D-木糖出发,以在合成过程中起到固定手性结构的作用,并且经过迈克加成反应、Henry反应等构建了具有A环和C环的关键中间体184。 本论文第三章Fortucine的合成研究中,我们对原有路线做了进一步的优化,从而使得溴代胺环化、钯催化偶联这两步反应的产率明显提高,最终成功构建了具有加兰他烷环基本骨架的中间体198,再经过E1反应和脱保护基后便可得到目标产物。 最后我们对本课题的实验操作进行了详细陈述,论文中合成得到的所有中间体及目标产物均通过NMR图谱确认了其结构。

关键词： 3-取代吲哚   Hantzsch Ester   氢转移还原   L-脯氨酸   不对称合成  

摘要： 吲哚是天然产物重要的母体结构,具有很明显的药理活性。吲哚的化学研究仍是杂环化学研究的热点,特别是3-取代吲哚衍生物。目前有许多关于C-3取代吲哚的化学构建方法,但近年来关于由吲哚进一步构建3-取代吲哚的报道日渐增多。 氢转移反应是利用氢供体作为氢源对氢受体进行还原的一类反应,与普通的氢气还原相比较,该方法条件温和,不需要高温高压设备。Hantzsch Ester是常见的氢源,具有与辅酶NADH类似的结构,可有效对双键进行还原。 脯氨酸类催化剂是一种有效的手性催化剂,可催化Aldol、 Michael、 Diels-Alder等许多反应,具有很好的选择性。改进脯氨酸催化剂和寻找脯氨酸催化的高选择性反应成为目前的热点。 在有机碱条件下,缩合吲哚与醛,合成系列3-吲哚甲基醇底物。在酸性条件下,催化该底物羟基的离去,获得α,β-不饱和亚胺离子中间体,该中间体随后被Hantzsch Ester还原,进而获得C-3取代吲哚。系统的讨论了酸、溶剂和底物对该反应的影响,发现该反应时间极短,收率很高。 本文利用脯氨酸成功合成了脯氨醇硅醚仲胺催化剂。利用该催化探讨了催化丙醛与α,β-不饱和羰基化合物的Michael/Michael反应,但未能得到理想的结果。

关键词： HYDRAZONES   ENANTIOSELECTIVE catalysis   CHEMICAL reactions   RACEMIZATION   BENZYL halides   LITHIATION  

摘要： 2-Substituted oxetan-3-ones can be prepared in good yields and enantioselectivities (up to 84% cc) by the metalation of the SAMP/RAMP hydrazones of oxetan-3-one, followed by reaction with a range of electrophiles that include alkyl, ally!, and benzyl halides. Additionally, both chiral 2,2- and 2,4-disubstituted oxetan-3-ones can be made in high ee (86-90%) by repetition of this lithiation/allcylation sequence under appropriately controlled conditions. Hydrolysis of the resultant hydrazones with aqueous oxalic acid provides the 2-substituted oxetan-3-ones without detectable racemization.

关键词： Asymmetry   Stereoselective   One-pot   Homoallylic amine   Allylation  

摘要： Homoallylic amines are an important structural element of natural products and valuable synthetic building blocks in organic syntheses. The nucleophilic addition of organo-metallic reagents to the C=N bond is a straightforward method for the synthesis of homoallylic amines. However, due to the low reactivity of imines toward nucleophiles, more reactive nucleophiles are required for the addition reaction. Thus, there are some drawbacks to such methods including aza-enohzation and competitive formation of side products. Some organometallic reagents such as allylsilanes and allylboronates have been successfully employed for the formation of homoallylic amines. Employing allylindium reagents for the synthesis of homoallylic amines is attractive as indium reagents have low toxicity and low basicity and are stable to moisture and air.

关键词： 亚胺   氨甲酰基硅烷   α-氨基酰胺   不对称合成  

摘要： 以三氟化硼-乙醚配合物为催化剂,研究了亚胺与氨甲酰基硅烷的反应。考察了亚胺碳原子连接基团(乙基、异丙基、三氟甲基、苯乙烯基、苯基、呋喃基、噻吩基和吡啶基)对反应的影响,合成了几种α-氨基酰胺;当亚胺氮原子连接的烃基和氨甲酰基硅烷中氮原子连接的烃基为手性基团S-1-苯乙基和R-1-苯乙基时,得到了具有高度立体选择性的产物(非对映异构体比率为14∶1),是一种不对称合成α-氨基酰胺的新方法。

关键词： 3,3’-联二噻吩   不对称合成   脂酶   乙酰化反应  

摘要： 3,3’-联二噻吩是一类重要的结构单元,广泛应用于不对称催化、有机电子材料和药物化学等领域。利用脂酶催化的不对称乙酰化反应实现了手性3,3’-联二噻吩衍生物的合成,制备了(S)-4,4’-二溴-2,2’-二羟甲基-3,3’-联二噻吩,对映体过量(ee)值为94%。该不对称合成方法具有无毒、操作方便和易分离提纯等优点。

关键词： 阿瑞吡坦   止吐药   不对称合成   拆分  

摘要： 阿瑞吡坦是一种具有全新机制的化疗止吐药物,目前有多种制备方法。本文主要综述了阿瑞吡坦合成与拆分的研究进展,概述了手性源法、化学拆分和色谱拆分等有关制备方法,重点介绍了不对称合成制备阿瑞吡坦的研究现状。