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联二萘酚及其衍生物在不对称炔基锌加成反应和手性荧光识别中的应用研究

作　者: 王钦
导　师: 余孝其；蒲林
学　校: 四川大学
专　业: 有机化学
关键词: 1，1’-联二萘酚(BINOL) BINOL 衍生物不对称催化手性丙炔醇手性荧光识别氨基醇
分类号: O643.32
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

具有光学活性的1,1’-联二萘酚(BINOL)及其衍生物已经被广泛应用于不对称催化和手性识别研究中。在不对称催化领域中,BINOL及其衍生物催化的端基炔对醛的不对称加成反应研究尤为引人注目,合成的手性丙炔醇是非常重要的合成中间体,广泛应用于天然产物、药物以及复杂大分子化合物等的合成。在手性识别研究中,BINOL及其衍生物可作为荧光传感器快速测定手性分子对映异构体过量,这种实时技术在组合化学中可广泛用于手性药物和手性催化剂的高通量筛选。本研究从光活性的BINOL出发,设计合成了一系列新的BINOL衍生物,系统研究了BINOL及其衍生物在端基炔对醛的不对称加成反应中的催化作用,以及它们对手性氨基醇和胺的对映选择性荧光识别,获得了一系列创新性的研究成果。目前已报道的BINOL及其衍生物催化的端基炔对醛不对称加成的体系主要包括Chan等人开发的BINOL/Ti(OiPr)4/Me2Zn体系和Pu等人开发的BINOL/Ti(OiPr)4/Et2Zn体系。Chan的催化体系仅对芳香醛高效,而Pu开发的催化体系能同时实现端基炔对芳香醛、脂肪醛以及α,β-不饱和醛的高对映选择性加。在本文中,我们首次利用该体系实现了带功能基的端基炔对醛的不对称加成反应,高对映选择性的合成了16个新的具有光活性的γ-羟基-α,β-乙炔酸甲酯,通过1H NMR、13C NMR以及HRMS等进行了结构表征,利用Mosher酯的19F NMR谱图确定了这类化合物的绝对构型。我们设计合成了3,3’位带有巨大空间位阻的四芳烷基取代的BINOL衍生物,对这个化合物进行了1H NMR、13C NMR、元素分析以及HRMS等结构表征。研究了它们在不使用Ti(OiPr)4的情况下催化苯乙炔对芳香醛的不对称加成反应,结果表明苯乙炔对这些醛的加成均取得了较好的对映选择性,包括苯甲醛、邻、间、对位的吸电子基,供电子基,卤素取代的苯甲醛等,除个别芳香醛的ee值中等外,均取得大于90%的ee值。该体系条件温和,不必预先生成烷基炔基锌中间体,简化了该体系的实验操作过程。为了更好的评价四芳烷基取代的联二萘酚衍生物催化活性的结构影响因素,我们合成了它的类似物,并研究了它们催化的苯乙炔对苯甲醛的不对称加成反应,提出了这个不对称加成反应的可能机理,我们认为BINOL的3,3’位上的空间位阻可能是其催化活性明显改善的主要原因。我们还研究了其类似物四羟基配体在Lewis碱Et3N存在下的苯乙炔对芳香醛的不对称加成反应,结果表明邻位取代的苯甲醛和苯乙炔反应能获得高达86%的ee值,对于其它的芳香醛以及肉桂醛也能获得高于50%的ee值。我们进一步研究了四羟基BINOL衍生物及其类似物的紫外光谱和荧光光谱性质。我们发现氨基醇淬灭四羟基BINOL衍生物的荧光比淬灭(R)-BINOL的荧光更有效。我们研究了手性氨基醇存在下四羟基BINOL衍生物的荧光响应,结果表明这种荧光响应是对映选择性的。研究还发现使用手性氨基醇与四羟基BINOL衍生物的对映异构体作用,能获得相反的对映选择性,这证实了观察到的对映选择性荧光淬灭差异确实是由于手性识别造成的。进一步的研究表明四羟基BINOL衍生物上不同类型的羟基对手性氨基醇的对映选择性荧光识别分别起到不同的作用:四羟基BINOL衍生物上的两个酚羟基与手性氨基醇的相互作用是对映选择性荧光淬灭的根本原因,而衍生物上另外两个醇羟基能极大增强与手性氨基醇的结合,明显提高对映选择性的荧光淬灭效率。

全文目录

中文摘要  5-8
英文摘要  8-11
第一章不对称炔基锌加成反应和手性荧光识别的研究进展  11-52
  1.1 引言  11-14
  1.2 羰基化合物的不对称炔基锌加成反应研究进展  14-26
    1.2.1 概况  14-15
    1.2.2 手性含氮配体在羰基化合物的不对称炔基锌加成反应中的应用研究进展  15-23
    1.2.3 手性联萘酚配体在羰基化合物的不对称炔基锌加成反应中的应用研究进展  23-26
  1.3 手性联萘衍生物在对映选择性荧光识别中的应用研究进展  26-43
    1.3.1 概况  26-27
    1.3.2 荧光传感原理  27-29
    1.3.3 手性联萘衍生物在对映选择性荧光识别中的应用研究进展  29-43
  参考文献  43-52
第二章 γ-羟基-α,β-乙炔酸甲酯的高对映选择性合成及其构型确定  52-67
  2.1 引言  52-54
  2.2 结果和讨论  54-58
    2.2.1 BINOL 催化丙炔酸甲酯对醛的不对称加成反应  54-56
    2.2.2 γ-羟基-α,β-乙炔酸甲酯的构型确定  56-58
  2.3 小结  58
  2.4 实验  58-64
    2.4.1 试剂与仪器  58
    2.4.2 光学活性γ-羟基?α,β?乙炔酸酯的合成  58-64
    2.4.3 Mosher 酯的制备和结构表征  64
  参考文献  64-67
第三章 3,3＇-四芳烷基取代联二萘酚促进的不对称炔基锌加成  67-88
  3.1 引言  67-68
  3.2 结果和讨论  68-77
    3.2.1 3,3＇-四芳烷基取代联二萘酚衍生物的合成及其催化活性研究  68-71
    3.2.2 3,3＇-四芳烷基取代联二萘酚类似物的合成及其催化活性研究  71-74
    3.2.3 四羟基配体在Lewis 碱存在下的不对称炔基锌加成反应研究  74-77
  3.3 小结  77
  3.4 实验  77-86
    3.4.1 试剂与仪器  77-78
    3.4.2 配体的合成  78-81
    3.4.3 3,3＇-四芳烷基取代联二萘酚配体催化合成手性丙炔醇  81-86
    3.4.4 四羟基配体和Et3N 催化合成手性丙炔醇  86
    3.4.5 消旋体丙炔醇的合成  86
  参考文献  86-88
第四章手性四羟基联萘化合物对氨基醇的对映选择性荧光识别  88-111
  4.1 引言  88
  4.2 结果和讨论  88-97
    4.2.1 手性四羟基联萘化合物及其类似物的光谱研究  88-91
    4.2.2 手性四羟基联萘化合物对氨基醇的对映选择性荧光识别  91-95
    4.2.3 手性四羟基联萘化合物类似物的对映选择性荧光识别  95-97
  4.3 小结  97
  4.4 实验  97-109
    4.4.1 试剂与仪器  97-98
    4.4.2 荧光测量的样品制备  98
    4.4.3 部分光谱数据  98-109
  参考文献  109-111
作者简介  111-113
致谢  113-114
部分化合物的 ~1H NMR 和 ~(19)F NMR 谱图  114-122

联二萘酚及其衍生物在不对称炔基锌加成反应和手性荧光识别中的应用研究

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