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手性配体的合成及其催化芳香酮不对称氢转移反应的研究

作　者: 边永军
导　师: 周忠强
学　校: 中南民族大学
专　业: 有机化学
关键词: 手性合成樟脑希夫碱 SBA-15分子筛脯氨酸亮氨酸苯丙氨酸不对称氢转移
分类号: O643.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

前手性酮的对映选择还原,因其还原产物——手性仲醇是极其有用的光学活性化合物,是药物、农药、香料等合成的重要中间体,而在有机合成化学中占有重要的地位。利用手性金属化合物进行的催化不对称合成是还原酮成手性醇的有效方法。尤其是在过去的几年里,利用Rh、Ir、Ru化合物做催化剂前驱体和异丙醇-氢氧化钾或甲酸-三乙胺做氢源进行的不对称氢转移反应。而在不对称氢转移反应中,高效的手性配体和合适的催化条件对获得高的立体选择性起着重要的作用。因此合成稳定、高效的手性配体,找到良好的催化条件具有重要的意义。在此背景下,我们设计并合成了几种手性配体,在均相和非均相反应中进行催化酮的不对称氢转移反应。1.以天然樟脑为原料,合成了几种手性希夫碱配体,反应收率较高,而且配体的纯化通过简单的重结晶即可,并与[RuCl2(p-cymene)]2原位制备了手性催化剂,以异丙醇-氢氧化钾为氢源进行了酮的不对称氢转移反应。在以苯乙酮为底物时,发现在所有的配体中5c的催化效果最好,最佳反应条件为:温度60℃、Ru/L=1:1、S/C/KOH=100:1:2.5,可获得83.5%的转化率和11.8%的e.e.值。而在最佳反应条件下用5c催化其它芳香酮时,可获得97.3%～12.8%的转化率和0%～27.3%的e.e.值。其中催化苯乙酮和对溴苯乙酮得到的相应产物是R构型,而催化α-氯代对甲苯乙酮和α-溴代苯乙酮得到的相应产物是S构型。同时实验还证明,当取代基在苯环上时通常都能获得较高的转化率,而取代基在α位时得到的转化率都相对较低。但遗憾的是在所设计的配体中,仅仅发现5c具有对映选择性,而其它手性配体都不具有对映选择性,仅能获得中等程度的转化率。2.以脯氨酸为原料,先用Boc(叔丁氧羰基)对氮进行保护,经DCC缩合,然后固载到SBA-15分子筛上,再经脱保护得到固载化手性配体。并与[RuCl2(p-cymene)]2原位制备了手性催化剂催化苯乙酮的不对称氢转移反应,在以异丙醇-氢氧化钾为氢源时,在40℃,获得11%的转化率。以甲酸-三乙胺为氢源时仅获得0.9%的转化率。虽然在两种体系中都没有获得理想的催化效果,但是我们还是成功的将手性配体固载到了分子筛上,实现了固载化的非均相催化反应。3.以天然樟脑、脯氨酸、4-羟基-脯氨酸、苯丙氨酸和亮氨酸为原料,合成了四种Boc保护的手性配体,都可以通过简单的重结晶或柱色谱进行纯化,均为白色固体,并用红外、熔点和比旋光度进行了表征。

全文目录

摘要  7-9
Abstract  9-11
第一章绪论  11-34
  1.1 引言  11-12
  1.2 手性配体的研究进展  12-20
    1.2.1 手性希夫碱配体  12-15
    1.2.2 手性氨基醇配体  15-17
    1.2.3 手性磺酰胺类配体  17-18
    1.2.4 其他手性配体  18-20
  1.3 芳香酮的不对称氢转移催化氢化  20-25
    1.3.1 手性催化剂的中心金属  20
    1.3.2 不对称氢转移反应的特点  20-21
    1.3.3 均相催化剂在不对称氢转移反应中的应用  21
    1.3.4 固载催化剂在不对称氢转移反应中的应用  21-23
    1.3.5 手性离子液体在不对称氢转移反应中的应用  23-25
  1.4 本文的研究内容  25-27
    1.4.1 手性席夫碱类配体合成及催化性能  25-26
    1.4.2 固载化手性配体的合成及催化性能  26
    1.4.3 脯氨酸类手性配体的合成  26-27
  参考文献  27-34
第二章樟脑衍生的手性希夫碱配体的合成及其催化性能的研究  34-45
  2.1 引言  34
  2.2 配体合成路线  34-35
    2.2.1 酰胺类希夫碱配体的合成路线  34-35
    2.2.2 磺酰胺类希夫碱配体的合成路线  35
    2.2.3 胺基酚配体的合成路线  35
  2.3 实验部分  35-40
    2.3.1 主要仪器及试剂  35-36
    2.3.2 酰胺类希夫碱配体的合成  36-38
    2.3.3 磺酰胺类希夫碱配体的合成  38-39
    2.3.4 胺基酚配体的合成  39-40
    2.3.5 催化苯乙酮的不对称氢转移反应  40
  2.4 结果与讨论  40-44
    2.4.1 配体的合成  40-41
    2.4.2 催化不对称氢转移反应  41-44
  参考文献  44-45
第三章固载化手性配体的合成及其催化性能的研究  45-50
  3.1 引言  45
  3.2 固载化手性配体的合成路线  45-46
  3.3 实验部分  46-47
    3.3.1 主要仪器及试剂  46
    3.3.2 固载化手性配体的合成  46-47
    3.3.3 催化苯乙酮不对称氢转移反应  47
  3.4 结果与讨论  47-49
    3.4.1 固载化配体的合成  47-48
    3.4.2 催化苯乙酮不对称氢转移反应  48-49
  参考文献  49-50
第四章脯氨酸类手性配体的合成  50-56
  4.1 引言  50
  4.2 实验部分  50-54
    4.2.1 主要仪器及试剂  50
    4.2.2 手性配体的合成  50-54
      4.2.2.1 (L)-苯丙氨酸甲酯盐酸盐(17)的合成  50-51
      4.2.2.2 (L)-亮氨酸甲酯盐酸盐(18)的合成  51
      4.2.2.3 (L)-苯丙氨酸甲酯(19)的合成  51
      4.2.2.4 (L)-亮氨酸甲酯(20)的合成  51
      4.2.2.5 N-Boc-trans-L-脯氨酸的合成  51
      4.2.2.6 (S)-1-甲酸叔丁基酯-2-((S)-1-甲氧羰基-2-苯基乙基甲酰氨基)吡咯烷21 的合成  51-52
      4.2.2.7 (S)-1-甲酸叔丁基酯-2-((S)-1-甲氧羰基-3-甲基丁基甲酰氨基)吡咯烷的合成  52
      4.2.2.8 N-Boc-4-羟基-脯氨酸23 的合成  52
      4.2.2.9 N-Boc-4-羟基-脯氨酰苯胺24 的合成  52-53
      4.2.2.10 化合物25 的合成  53
      4.2.2.11 化合物26 的合成  53-54
  4.3 结果与讨论  54
  参考文献  54-56
全文总结  56-58
致谢  58-59
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  59-60
附录B 芳香酮及其还原产物的质谱图  60-61

手性配体的合成及其催化芳香酮不对称氢转移反应的研究

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