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有机小分子不对称催化反应被认为是继过渡金属催化和酶催化之后的第三种不对称催化方法,因其稳定性、低成本性、易操作性、高选择性和低毒性,成为构建分子骨架的重要工具,在医药、生物、材料等科学的发展方面具有广阔的应用前景。有机小分子催化的不对称分子内氮杂化Michael加成反应利用手性催化剂对映选择性地生成C-N键,可以构建具有手性中心的含氮杂环,这对有机合成具有重大价值。本文研究了利用有机催化分子内氮杂Michael加成反应高对映选择性地合成三类具有或者可进一步转化为生物活性物质的手性含氮杂环化合物,全文主要分四个部分。第一部分对有机不对称催化分子内氮杂Michael加成反应方法学及其在生物活性化合物合成方面应用的研究进展进行了总结。先介绍几种常见的有机小分子催化剂和有机催化机理分类;分子内氮杂Michael加成反应主要分为endo型和exo型两大类,本章主要概述了不同的反应底物应用不同的催化体系,利用不对称催化氮杂Michael加成反应对映选择性地合成多种手性含氮杂环和其他含氮化合物。第二部分研究了利用分子内6-exo-trig氮杂Michael加成反应合成手性3-取代-1,2-噁嗪烷化合物,以奎宁衍生的伯胺和五氟丙酸为催化体系,反应产率普遍较好,具有很好的对映选择性,而且底物范围较广,合成的手性1,2-噁嗪烷是一些药物活性分子的重要结构片段,并可以转化成具有重要合成用途的官能团化的1,4-手性氨基醇。本方法提供了一种高效实用,操作简便的手性3-取代-1,2-噁嗪烷类化合物的合成途径。第三部分研究利用分子内6-endo-trig氮杂Michael加成反应高对映选择性的合成具有重要生物活性的氮杂黄烷酮类物质,相对于以往的该类结构的合成,该方法使用奎宁衍生的三官能团催化剂,以苯甲酸为添加剂,底物结构简单,底物适用范围较宽且对映选择性极佳,具有较好的原子经济型和高效实用的特点。第四部分研究利用6-endo-trig氮杂Michael加成反应合成4-哌啶酮结构,这类结构是一些药物中常见的重要结构片段。我们首次尝试通过有机催化不对称分子内6-endo-trig氮杂Michael加成反应来合成该类结构,通过筛选一系列催化剂,酸和溶剂等变量,以环己二胺衍生的硫脲和苯甲酸为催化体系,获得了 90/10的er值和36%的产率。研究过程中我们合成了奎宁衍生的伯胺,奎宁衍生的硫脲,手性联萘酚为骨架的膦酸和手性N-三氟甲磺酰磷酰胺等手性有机催化剂,我们将其应用于上述几个反应条件的优化,取得了较为理想的er值和产率。以前未见报道的原料和产物都已用核磁共振,红外色谱,高分辨质谱进行了确证。