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2-氟烯丙醇化合物的合成及其生物催化还原反应研究

作　者: 罗钒
导　师: 龚跃法
学　校: 华中科技大学
专　业: 无机化学
关键词: 面包酵母不对称还原 2-氟取代烯丙醇手性含氟伯醇
分类号: O643.32
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

氟代醇是碳氢键上氢原子被氟原子取代的一类醇。氟代醇作为一类重要的含氟中间体,因其特异的性质已越来越受到大家的关注。但是,关于单氟取代的,特别是氟原子直接连在手性中心的氟代伯醇的合成方法却并不多见。因此,单氟代手性伯醇的合成是一个值得探究的课题。本论文主要研究了面包酵母不对称还原2-氟烯丙醇类化合物的反应,并通过该反应高对映选择性地合成了手性含氟伯醇。为了更好地理解面包酵母还原取代烯丙醇类化合物的历程,论文第二章主要研究了面包酵母还原2-烷基-3-芳基烯丙醇的反应。首先通过对面包酵母还原反应条件的筛选,获得了最佳的反应体系,包括pH值、反应时间、底物的浓度和面包酵母的用量。随后,我们考察了2-位取代基以及3-位芳基对面包酵母还原反应的影响。通过系统的分析,发现随着2-位取代基的体积的增大,反应的转化率快速地下降。同时还发现当3-位芳基由苯基换为呋喃基后,反应的转化率有明显的提高。由此可见,给电子取代基可以使得碳碳双键上的电子云密度增大,从而提高面包酵母还原取代烯丙醇的转化率。论文第三章主要探讨了面包酵母还原2-氟取代肉桂醇的反应。研究发现,由于氟的原子半经与氢非常接近,并且氟原子直接与碳碳双键相连时诱导与共轭效应的共同作用并不会明显降低碳碳双键上的电子云密度,2-氟肉桂醇反应48小时后,基本上可以等量的转化为饱和醇,产物的ee值为81%。在相同的反应条件下,2-溴肉桂醇的转化率仅为5%,说明溴原子较大的体积及吸电子性质不利于反应的进行。苯环上的取代基对2-氟取代肉桂醇反应速率的影响也很明显,吸电子取代基使得苯环上的电子云密度降低,反应的转化率也随之降低。经面包酵母还原48小时后,3-(4-甲氧基苯基)-2-氟-2-烯丙醇和3-(4-氟苯基)-2-氟-2-烯丙醇基本上可以完全转化为相应的饱和醇,产物的ee值分别能够达到92%和82%,而3-(4-氯苯基)-2-氟-2-烯丙醇的转化率仅为27%。根据旋光度和核磁数据结果表明,面包酵母还原2-氟取代肉桂醇的产物均为(S)-构型,与文献报道的立体化学一致。为了扩大面包酵母还原底物的适用性,论文第四章主要研究了2-氟烯丙醇类化合物碳碳双键的构型对还原反应的影响和一系列(Z)-3-烷基-2-氟-2-丙烯醇的还原反应。首先,我们将两种不同构型的3-(4-甲氧基苯基)-2-氟-2-烯丙醇在相同条件下分别实施面包酵母还原反应,反应进行48小时后,(Z)-异构体可以基本上完全转化为饱和醇,而(E)-异构体没有明显的反应。为了验证具有不同构型的底物的反应活性差异,我们还考证了4-甲基-2-氟-2-戊烯醇(E：Z=1：9)的面包酵母还原反应。(Z)-异构体反应48小时后基本上完全转化为饱和醇,产物的ee值为91%,而(E)-异构体基本上不被还原。上述结果表明,碳碳双键的构型对2-氟烯丙醇类化合物还原反应的影响是至关重要的。此外,面包酵母还原一系列(Z)-3-烷基-2-氟-2-丙烯醇的反应结果表明,随着烷基链的逐渐增长,还原反应的转化率不断降低。2-氟-6-氯-2-己烯醇和2-氟-2-辛烯醇反应48小时后,转化率均高达99%,并分别以91%和92%对映选择性得到相应饱和醇；当烷基为n-C11H23时,2-氟-2-十四烯醇已经不能被面包酵母还原。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-51
  1.1 生物催化反应的发展简史以及在手性合成中的应用  10-14
  1.2 面包酵母催化还原反应的研究进展  14-27
  1.3 分离和克隆的烯醇酯还原酶催化还原碳碳双键反应的研究进展  27-29
  1.4 手性单氟化合物合成方法的研究进展  29-36
  1.5 本论文的研究思路与内容  36-38
  1.6 参考文献  38-51
2 2-烷基-3-芳基烯丙醇的生物催化还原反应  51-69
  2.1 引言  51-52
  2.2 实验部分  52-60
  2.3 结果与讨论  60-66
  2.4 本章小结  66-67
  2.5 参考文献  67-69
3 2-氟肉桂醇及其衍生物的生物催化还原反应  69-89
  3.1 引言  69-70
  3.2 实验部分  70-79
  3.3 结果与讨论  79-87
  3.4 小章小结  87-88
  3.5 参考文献  88-89
4 2-氟烷基烯丙醇的生物催化还原反应  89-112
  4.1 引言  89-90
  4.2 实验部分  90-104
  4.3 结果与讨论  104-110
  4.4 本章小结  110-111
  4.5 参考文献  111-112
5 全文总结  112-115
  5.1 本论文的主要研究成果  112-114
  5.2 本论文创新之处  114-115
致谢  115-116
附录1 作者在攻读博士学位期间发表的论文  116-117
附录2 附图  117-122

2-氟烯丙醇化合物的合成及其生物催化还原反应研究

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