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不对称催化体系所用的配体,除了包含有中心手性外,还可以含有轴手性和面手性或者它们的结合。从上世纪九十年代末开始,在不对称催化的研究工作中面手性的[2.2]环仿类化合物作为手性配体应用逐渐增多,面手性在现代金属有机化学均相催化中扮演着越来越重要的角色。自1991年首次报道了稳定的氮杂环卡宾被分离出来以后,氮杂环卡宾以其优越的供电子性和结构的可塑性吸引了诸多的化学家投入到其在均相有机金属催化和有机催化的研究当中。最经典的例子当属Grubbs催化剂在烯烃复分解当中的应用。手性氮杂环卡宾在不对称催化当中的成功应用始于21世纪初,随后化学家对设计合成和应用手性氮杂环卡宾进行了大量的报道。将面手性的[2.2]环仿基引入到卡宾配合物催化的反应当中,将得到一类新型配体。对于含有手性环仿基的含氮杂环卡宾前体的设计合成以及应用的研究在不对称催化反应中有重要意义。本文论述了恶唑啉取代的环仿基吡啶并咪唑的合成和对查耳酮及其类似物在1,4硼加成反应中的应用。论文主要包含以下几个方面。一、[2.2]环仿的合成和光学纯的4-溴-13-氨基[2.2]环仿的合成。在以NaOH为碱环境下,氯化对甲基苄基三甲铵发生Hofmanm消除,而后加热下,发生自由基两分子聚合生成[2.2]环仿,然后经过硝化,溴代,还原得到消旋的4-溴-13-氨基[2.2]环仿,后用左旋樟脑磺酸拆分得到光学纯的4-溴-13-氨基[2.2]环仿。二、(4Sp,5Rp,13Rp)-4-氨基-5-二苯基膦酰基-13-溴[2.2]环仿的合成以(4Sp,13Rp)-4-氨基-13-溴[2.2]环仿为原料和乙酸酐作用生成乙酰胺,然后进行重氮化生成4-乙酰氧基-13-溴[2.2]环仿,然后在甲醇中与氢氧化钾作用生成4-羟基-13-溴[2.2]环仿。4-羟基-13-溴[2.2]环仿与二苯基膦酰氯作用生成二苯基磷酸酯,在LDA作用下进行Fires重排,得到4-羟基-5-二苯基膦酰基-13-溴[2.2]环仿。随后与N,N-双(三氟甲磺酰基)苯胺作用生成三氟甲磺酸酯,对其进行氨化,但最终未得到所要的产物。三、(4Sp,5Rp)-4-氨基-5-二苯基膦酰基[2.2]环仿的合成将4-羟基-5-二苯基膦酰基-13-溴[2.2]环仿于异丙醇中在氢氧化钾和PD-DPPF作用下脱溴得到(4Sp,5Rp)-4-羟基-5-二苯基膦酰基[2.2]环仿,将其与N,N-双(三氟甲磺酰基)苯胺作用生成三氟甲磺酸酯,然后对其进行氨化,也未得到最终所要的产物。四.4-氨基-12-(4-异丙基恶唑啉-2-基)[2.2]环仿的合成和拆分以(4,12)-二溴环仿为起始原料,通过锂化,并通入二氧化碳,得到4-溴-12-羧基环仿。接着与左旋缬氨醇反应得到酰胺,然后和二氯亚砜反应并在碱性条件下关环,得到4-溴-12-(4-异丙基恶唑啉-2-基)[2.2]环仿非对映异构体混合物。通过对4-溴-12-(4-异丙基恶唑啉-2-基)[2.2]环仿的Pd催化胺化,得到4-二苯甲酮亚胺基-12-(4-异丙基恶唑啉-2-基)[2.2]环仿,并能在这一步拆分非对映异构体。进一步酸解得到光学纯的4-氨基-12-(4-异丙基恶唑啉-2-基)[2.2]环仿。五、(4,12)-恶唑啉基-环仿基-吡啶并咪唑盐的非对映异构体的合成以光学纯的4-氨基-12-(4-异丙基恶唑啉-2-基)[2.2]环仿为原料,与2-毗啶甲醛反应生成亚胺,然后与氯甲基特戊酸酯和三氟甲磺酸银作用得到最终产物。六、4-氨基-12-(4-叔丁基恶唑啉-2-基)[2.2]环仿的合成和拆分以(4,12)-二溴环仿为起始原料,通过锂化,并通入二氧化碳,得到4-溴-12-羧基环仿。接着与左旋叔丁氨醇反应得到酰胺,然后和二氯亚砜反应并在碱性条件下关环,得到4-溴-12-(4-叔丁基恶唑啉-2-基)[2.2]环仿非对映异构体混合物。通过对4-溴-12-(4-叔丁基恶唑啉-2-基)[2.2]环仿的Pd催化胺化,得到4-二苯甲酮亚胺基-12-(4-叔丁基恶唑啉-2-基)[2.2]环仿,并能在这一步拆分非对映异构体。进一步酸解得到光学纯的4-氨基-12-(4-叔丁基恶唑啉-2-基)[2.2]环仿七、(4,12)-恶唑啉基-环仿基-吡啶并咪唑盐的非对映异构体的合成以光学纯的4-氨基-12-(4-叔丁基恶唑啉-2-基)[2.2]环仿为原料,与2-吡啶甲醛反应生成亚胺,然后与氯甲基特戊酸酯和三氟甲磺酸银作用得到最终产物。八.对上述合成的配体进行催化研究。通过筛选,我们选择亚铜配合物催化的联二硼酸频哪醇酯对烯酮的不对称1,4加成为研究对象,对各种配体的效果进行了评价,并进一步对配体进行改进。选择这个反应一方面由于它是有机合成中是构造C-N, C-O, C-C键的重要方法,另一方面是因为最近有大量关于联二硼酸频哪醇酯对烯酮加成的报道,但不对称催化这类反应的研究报道并不多。本文的创新之处有以下几点：1、合成了一系列新型的基于[2.2]环仿的含膦化合物,为进一步研究含膦的环仿配体奠定了基础。2、合成了一系列以[2.2]环仿为骨架的氮杂环卡宾前体,并将恶唑啉的中心手性和环仿的面手性结合起来。在合成卡宾前体的过程中对原有的类似合成方法进行了改进。成功合成并拆分了4-氨基-12-异丙基恶唑啉基环仿和4-氨基-12-叔丁基恶唑啉基环仿。