潜手性三氟甲基化合物催化不对称转化及催化多组分反应研究

手性三氟甲基化合物论文 手性磷酸论文 Friedel–Crafts胺烷基化反应论文 三氟甲基酮论文
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第一部份:手性-三氟甲基胺及醇类化合物是非常重要的农药及医药中间体。潜手性三氟甲基化合物的不对称转化是合成以上化合物最直接、最有效的方法之一。然而,目前的合成策略主要依赖使用化学计量的手性辅助剂,催化不对称转化的例子还比较少。本论文着眼于发展新型催化不对称转化方法,从简单的含三氟甲基原料出发,研究了手性磷酸催化的三氟甲基半缩醛、胺和吲哚的三组分Friedel-Crafts反应及手性钛催化的三氟甲基酮的不对称炔化反应。在手性磷酸催化的三氟甲基半缩醛、胺和吲哚的三组分Friedel-Crafts反应中,通过对催化剂的筛选及其他反应条件优化,高收率和对映选择性合成了一系列新型手性三氟甲基化合物。这个催化反应还可拓展到手性二氟甲基化合物的不对称合成。结合空白对照实验结果,提出反应可能机理,推测手性磷酸催化剂与底物之间存在多重氢键相互作用。在氟化钡作为添加剂情况下,发现钛-金鸡纳碱催化体系,能够有效促进三氟甲基酮的不对称炔化反应。该反应具有较广的底物适用范围,并且通过使用奎宁和奎尼丁作为配体,以55~98%收率和65~94% ee得到(R)和(S)-炔化加成产物。采用质谱(ESI-MS)检测反应,在m/z = 765.4出现一强的基峰,推测对应于炔基转金属中间体离子峰,进一步通过理论计算分析了炔基转金属化反应的可能性。基于以上的实验及理论结果,提出了三氟甲基酮炔化反应的可能机理和过渡态模型。第二部份:催化多组分反应是近年合成化学研究的热点领域之一。我们发现在有机磷酸催化下,酮、胺与三甲基氰基硅三组分Strecker反应可顺利进行,以高收率生成双取代-氨基腈。借助质谱和核磁检测反应过程,确证反应体系生成有亚胺中间体。将手性磷酸用于该三组分Strecker反应,初步得到20-40% ee值。在CuCl-Cu(OTf)2共催化体系作用下,实现了由环状1,3-二羰基化合物、三氟乙醛半缩醛和端炔三组分反应,调控反应条件,可以合成三氟甲基取代的呋喃及吡喃衍生物。我们初步考察了该反应的底物适用范围,并提出了可能的反应机理。
摘要第3-4页
Abstract第4-5页
第一章 手性磷酸催化三氟乙醛半缩醛、胺和吲哚三组分不对称反应研究第10-41页
    1.1 前言第10-20页
        1.1.1 三氟乙醛氮杂(半)缩醛的不对称反应第10-13页
            1.1.1.1 与金属试剂的加成反应第11-12页
            1.1.1.2 与硅氰化试剂的加成反应第12页
            1.1.1.3 氮杂环丙烷化反应第12-13页
        1.1.2 三氟乙醛亚胺的不对称反应第13-18页
            1.1.2.1 与金属试剂的加成反应第13-15页
            1.1.2.2 Friedel-Crafts 反应第15页
            1.1.2.3 Strecker-Type 反应第15-16页
            1.1.2.4 Ugi Reactions 反应第16页
            1.1.2.5 Mannich 反应第16-17页
            1.1.2.6 氮杂环丙烷化第17页
            1.1.2.7 Staudinger 反应第17-18页
        1.1.3 手性磷酸类Br?nsted 酸催化的不对称多组分反应进展第18-20页
    1.2 立题思想第20-21页
    1.3 手性磷酸催化的不对称多组分Friedel–Crafts 反应研究第21-29页
        1.3.1 反应条件的优化第21-24页
            1.3.1.1 手性磷酸催化剂的筛选第21-22页
            1.3.1.2 芳胺上的取代基团对反应的影响第22-24页
            1.3.1.3 反应溶剂、温度及催化剂用量实验第24页
        1.3.2 反应底物的扩展第24-26页
        1.3.3 反应机理研究第26-29页
            1.3.3.1 三氟乙醛半缩醛与吲哚反应的对照实验第26页
            1.3.3.2 N-取代吲哚反应的对照实验第26-27页
            1.3.3.3 三氟乙醛半缩醛与胺反应的对照实验第27页
            1.3.3.4 产物单晶、转化及绝对构型第27-28页
            1.3.3.5 反应机理第28-29页
    1.4 本章小结第29-30页
    1.5 本章实验部分第30-41页
        1.5.1 手性联萘磷酸催化剂4 的合成第31-32页
        1.5.2 实验操作及产物数据第32-39页
        1.5.3 产物的转化分析第39页
        1.5.4 产物5i 的单晶数据第39-41页
第二章 三氟甲基酮的催化不对称炔化反应及“氟化物效应(Fluoride effect)”初探第41-73页
    2.1 前言第41-51页
        2.1.1 酮的对映选择性炔化研究进展第41-46页
            2.1.1.1 锌作用下炔对酮的不对称加成反应第42-44页
            2.1.1.2 铜盐催化下酮的对映选择性炔化反应第44-45页
            2.1.1.3 钛催化下酮的不对称炔化反应第45页
            2.1.1.4 钯催化下酮的对映选择性炔化反应第45-46页
        2.1.2 过渡金属催化的不对称反应中的“氟化物效应”第46-51页
            2.1.2.1 亚胺的氢硅化反应第46页
            2.1.2.2 烯烃的氢胺化反应第46-47页
            2.1.2.3 Mukaiyama-Aldol 反应第47页
            2.1.2.4 醛的烯丙基化反应第47-48页
            2.1.2.5 Friedel-Crafts 反应第48页
            2.1.2.6 Mannich 反应第48-49页
            2.1.2.7 硫酚的烯丙基化反应第49页
            2.1.2.8 酮烯醇硅醚的烯丙基化反应第49-50页
            2.1.2.9 醛的烷基化第50-51页
    2.2 立题思想第51页
    2.3 三氟甲基酮的催化不对称炔化反应研究第51-62页
        2.3.1 反应条件的优化第51-57页
            2.3.1.1 手性配体及金属的筛选第52-54页
            2.3.1.2 反应温度、添加剂及碱的初步实验第54页
            2.3.1.3 溶剂、配体用量、温度及浓度实验第54-56页
            2.3.1.4 添加剂的实验第56-57页
        2.3.2 底物的扩展第57-59页
        2.3.3 反应机理的初探第59-62页
            2.3.3.1 催化体系的质谱分析第59-60页
            2.3.3.2 转移金属化过程的密度泛函理论计算第60-61页
            2.3.3.3 可能的反应历程第61-62页
    2.4 本章小结第62-63页
    2.5 本章实验部分第63-73页
        2.5.1 三氟甲基酮的催化不对称炔化反应的产物分析第63-73页
第三章 Br(?)sted 酸催化酮、胺及三甲基氰基硅的三组分Strecker 反应研究第73-96页
    3.1 前言第73-75页
        3.1.1 酮参与的三组分Strecker 反应第73-75页
    3.2 立题思想第75-76页
    3.3 有机磷酸催化的酮、胺与三甲基氰基硅的三组分Strecker 反应研究第76-84页
        3.3.1 反应条件的优化第76-78页
            3.3.1.1 温度、溶剂及催化剂用量的影响第76-77页
            3.3.1.2 添加剂的影响第77-78页
        3.3.2 反应底物的扩展第78-80页
        3.3.3 手性磷酸催化的酮、胺与三甲基氰基硅的不对称三组分Strecker 反应研究第80-82页
            3.3.3.1 反应条件的筛选第80-81页
            3.3.3.2 反应底物的扩展第81-82页
        3.3.4 反应机理的初探第82-84页
    3.4 本章小结第84-85页
    3.5 本章实验部分第85-96页
        3.5.1 有机磷酸催化的酮、胺与三甲基氰基硅的三组分Strecker 反应产物分析第85-96页
第四章 铜催化三组分偶联反应合成三氟甲基取代的呋喃及吡喃衍生物第96-109页
    4.1 前言第96-100页
    4.2 立题思想第100-101页
    4.3 铜催化 1,3-二羰基化合物、炔和三氟乙醛半缩醛的三组分偶联反 应第101-105页
        4.3.1 反应条件的优化第101-103页
            4.3.1.1 温度、溶剂的实验第101-102页
            4.3.1.2 催化剂的实验第102-103页
        4.3.2 底物的扩展第103-104页
        4.3.3 反应机理初探第104-105页
            4.3.3.1 产物单晶分析第104-105页
            4.3.3.2 可能的反应机理第105页
    4.4 本章结论第105-106页
    4.5 本章实验部分第106-109页
        4.5.1 铜催化三组分偶联反应产物分析第106-107页
        4.5.2 化合物 29a 的单晶数据第107-109页
第五章 总结论第109-110页
参考文献第110-121页
附录 部分代表性化合物的 NMR 谱图第121-128页
在学期间发表的学术论文与研究成果第128-129页
致谢第129页
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