● 摘要
手性化合物广泛存在于自然界之中,由于其独特的生物活性,受到了人们的广泛关注。科学家们一直在寻找能够快速、高效地合成这些手性化合物的方法,其中不对称催化反应就是很好的一种方法。
手性膦酸类化合物具有非常重要的用途,具有抑菌、杀菌、抗病毒等作用,在医药领域有重要的作用。已经报道了多种合成这类手性有机化合物的方法,包括不对称还原法合成手性羟基膦酸类化合物,不对称氧化法合成手性羟基膦酸类化合物,不对称Kabachnike-Fields反应合成手性氨基膦酸类化合物和不对称Pudovik反应合成α-羟基(氨基)膦酸类化合物等。其中Pudovik反应是醛(亚胺)和亚磷酸二烷基酯的氢膦酰化反应,是形成C-P键的重要方法之一,也是合成α-羟基(氨基)膦酸类化合物的主要方法。近些年,科学家对不对称Pudovik反应进行了深入的研究,尽管已经有多种催化剂应用于该反应,也取得了不错的催化效果。但是,相比于该反应的重要性而言,新型高效催化剂的设计合成依然任重而道远。
基于本课题组在手性樟脑衍生物设计合成方面的研究结果和对金属铁催化剂在催化有机合成中重要性的认识。本论文报道了五种不同的手性樟脑希夫碱的合成及其与铁盐络合催化不对称Pudovik反应,实验结果表明,该催化剂表现出了良好的催化性能。
本论文主要包含以下的三部分内容:
1.文献综述。在回顾手性膦酸类化合物重要用途的基础上,介绍了合成这些手性膦酸类化合物的主要方法。重点介绍了不对称Pudovik反应的研究进展。
2.手性樟脑希夫碱的合成。以手性樟脑磺酸为起始原料,经过多步反应,合成了(1S,2R,4R)-1-氨基-2-羟基-7,7-二甲基二环[2.2.1]庚烷,将此化合物作为反应底物与水杨醛及其衍生物反应生成五种不同的手性樟脑希夫碱,合成目标产物通过核磁共振氢谱、碳谱和高分辨质谱表征确认结构。
3.催化不对称Pudovik反应。将合成的五种手性樟脑希夫碱衍生物与三氯化铁络合,催化芳香醛与亚磷酸二乙酯的不对称反应,即不对称Pudovik反应。通过对希夫碱性能的初选和反应条件优化,确认以合成的手性樟脑希夫碱L3为配体、四氢呋喃为反应的溶剂、碳酸氢钠为反应添加碱、常温反应可以获得最佳反应结果。采用不同取代基的芳香醛参与反应,结果表明无论芳环上带有给电子基团还是拉电子基团,反应都给出了理想的结果。在最优的反应的条件下,催化反应产物的产率最高可达91%,ee值最高可达82%。
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