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本文主要介绍了金属路易斯酸催化的C=N双键加成反应的研究,用于制备具有重要应用价值的N-羟基炔丙胺以及光学活性的α-(3-吲哚基)氨基酸衍生物。此外,对基于isomannide,isosorbide骨架结构的手性双烯配体、膦烯配体的合成与应用也进行了初步的探索。
1.InBr3催化的炔基化合物与硝酮的加成
金属钢盐(InX3)具有低毒,稳定,操作简单以及官能团耐受性好等优点,其作为金属路易斯酸广泛的应用在有机合成中。我们以InBr3为金属催化剂,成功地发展出各种炔基化合物对硝酮的加成来制备具有重要应用价值的N-羟基炔丙胺的方法。在此条件下,各种不同结构的脂肪,芳香硝酮以及炔基化合物都具有很好的普适性。通过在硝酮化合物中引入手性辅剂,初步探索了InBr3催化剂条件下制备合成光学活性炔基羟胺的方法。此外,我们也合成并尝试了多种类型的手性配体在该催化不对称反应中的应用。其中BINOL骨架的化合物以及SALEN骨架结构的化合物分别给出最好的41％和47％ee值。
2.Cu(OTf)2催化的吲哚化合物与亚磺酰亚胺发生不对称的Friedel-Crafts反应
3-吲哚氨基酸衍生物以其生物活性的多样性一直以来受到药物化学家的青睐,在许多已经上市的药物分子、正在开发的活性化合物以及天然产物中具有其结构片段。然而目前国际上成功的例子还不是很多,所发展的方法也具有很大的局限性。在此背景下,我们成功的发展出以金属路易斯酸Cu(OTf)2为催化剂,催化吲哚化合物与亚磺酰亚胺发生不对称的Friedel-Crafts反应,制备合成高光学活性的α-(3-吲哚基)氨基酸衍生物的方法。在我们所发展的反应体系中,吲哚化合物具有很好的普适性,无论是供电子取代基,还是吸电子取代基,或者在反应中心邻位存在大位阻的基团,反应都能给出中等到良好的收率,以及优秀的非对映选择性。进一步在LiOH条件下水解其中的酯,则可以得到高ee值的简单吲哚氨基酸化合物。对于其他的富电子芳香化合物如吡咯,芳基酚,反应也顺利发生,给出高对映选择性的氨基酸产物。
3.基于isomannide,isosorbide骨架结构的手性双烯配体、膦烯配体的合成与应的初步探索
手性双烯化学是近年来不对称催化领域的一个重要突破,在一些研究中,其诱导出的立体选择性甚至要远远优于传统的有机膦配体,表现出优秀的不对称诱导能力。此外,作为手性双烯配体发展的新方向,手性杂膦烯配体既保持有手性双烯催化不对称反应的高对映选择性,而又具有较强的金属配位结合能力,展现出了同样广阔的应用前景。我们对基于isomannide,isosorbide骨架结构的手性双烯配体的合成工作进行了研究。在对手性双烯配体合成探索过程中,我们尝试了酸性条件下脱水消除的策略、碱性消除的策略、双键分步构建的策略以及偶联的策略等四种方法,尽管我们成功制备得到关键性的前体化合物,但非常遗憾的是,这些方法的尝试都暂时没有取得成功。
在基于isomannide,isosorbide骨架结构的新型手性膦烯配体的合成与应用方面,以isosorbide为起始原料,经过几步反应方便地制备得到溴代化合物,接着对其进行二苯基膦的取代反应,我们成功的制备得到无取代的不同构型的膦烯配体化合物。在过渡金属Rh催化的苯硼酸对环己烯酮不对称加成反应中,分别诱导出了65％,24％ee值的初步结果。
在进一步对苯基取代的膦烯配体进行尝试合成的过程中,我们顺利制备得到具有各种不同离去基团的二苯基膦取代的前体化合物,但在二苯基膦取代反应中都遭遇了失败。与此同时,我们也对先期将二苯基膦官能团引入到isosorbide骨架中的策略进行了探索,并取得了初步的成功。