含侧链手性噁唑硼烷催化还原苯乙酮对映选择性的理论研究

用AMI方法研究了含侧链手性恶唑硼烷催化苯乙酮还原反应的对映选择性机理 及其取代基和构型对对映选择性的影响。计算结果表明，含侧链手性恶唑硼烷催化 还原苯乙酮的反应机理与Corey等人提出的机理相符合，在此类硼催化剂的作用下 ，苯乙酮还原产物的绝对构型以R型为主。当恶唑硼烷环N(3)，B(2)上无取代基时 ，C(4)，C(5)位的取代基及其构型是不对称催化反应对映选择性的主要影响因素。     

氨基修饰β-环糊精衍生物水相仿生催化不对称Michael加成反应

在不对称 Michael加成反应中,有机小分子如伯胺、吡咯烷类衍生物、(硫)脲类、手性方酰胺、联萘类、奎宁类、手性膦、离子液体和肽类等是目前使用的主要催化剂,如果能避免或少量使用有机溶剂,则更符合“绿色化学”的环境友好发展方向.β-环糊精的内腔疏水,而外部亲水,可以类似酶分子结合有机反应物,在水相体系进行催化反应.当β-环糊精分子上连接催化部位或结合部位时,能产生更优异的包结底物和诱导对映选择性的能力.目前基于β-环糊精衍生物构筑人工类酶催化剂用于不对称 Michael加成反应的报道较少.本文通过亲核取代反应将氨基类有机小分子与单(6-O-p-甲苯磺酰基)-β-环糊精结合,得到9个氨基修饰β-环糊精衍生物CD-1–CD-9(收率在24.2%–64.9%,分子结构通过1H NMR,13C NMR和 ESI-MS表征确认),并用于室温水相体系不对称Michael加成的仿生催化反应,以期获得较好的催化反应活性和对映选择性.通过设计不同β-环糊精衍生物的修饰基团结构、改变反应介质pH值和反应底物结构,分析了Michael加成反应体系产物产率和对映选择性的变化,采用2D-1H ROESY NMR、紫外吸收光谱、红外光谱和和量子化学计算,分析了β-环糊精衍生物和反应底物分子的包结状态,探究了反应过程机理.结果显示,在该水相体系中进行的不对称Michael加成反应产物产率和对映体过量值(ee值)受修饰基团结构、反应介质pH值和底物结构影响较大.当反应介质pH值低于6.0时,由于氨基分子被质子化而失去催化活性;当 pH值为7.5时,获得中等水平的对映选择性,通过量子化学在 ONIOM (B3LYP/6-31G(d)：PM3)水平上的优化计算发现,底物分子与β-环糊精衍生物的包结可以出现两种形式：当底物分子的活性部位接近β-环糊精衍生物小口端的修饰基团时,产生分子内催化,诱导反应产生较好的对映选择性;当底物分子的活性部位远离β-环糊精衍生物小口端的修饰基团时,产生分子间催化,几乎没有对映选择性,而这两种情况同时存在.当底物分子以较大的空间位阻与β-环糊精疏水性空腔结合时,产生较好的对映选择性,邻位取代的2-硝基-β-硝基苯乙烯比对位取代的4-硝基-β-硝基苯乙烯 ee值更高,通过量子化学优化计算证实空间位阻效应.应用2-金刚烷酮与β-环糊精衍生物空腔形成竞争性的包结反应实验,产物产率和ee值都下降,说明β-环糊精衍生物的疏水性空腔是产生不对称诱导和催化活性不可或缺的部分,底物分子与β-环糊精衍生物的包结过程通过2D-1H ROESY NMR和紫外吸收图谱获得确认.其中L-2-氨甲基吡咯烷修饰β-环糊精 CD-1表现出较好的反应对映选择性,在溶剂(pH =7.5,0.5 mol/L CH3COONa-HCl)2 mL,环己酮2 mmol,2-硝基-β-硝基苯乙烯0.2 mmol,CD-1用量0.04 mmol,25°C反应96.0 h的条件下,环己酮与2-硝基-β-硝基苯乙烯 Michael加成产物的 ee值达71%,产率为47%.该反应过程在β-环糊精衍生物的疏水性空腔内进行,修饰基团L-2-氨甲基吡咯烷与环己酮形成烯胺的催化反应.     

氨基修饰β-环糊精衍生物水相仿生催化不对称Michael加成反应（英文）

在不对称Michael加成反应中,有机小分子如伯胺、吡咯烷类衍生物、(硫)脲类、手性方酰胺、联萘类、奎宁类、手性膦、离子液体和肽类等是目前使用的主要催化剂,如果能避免或少量使用有机溶剂,则更符合"绿色化学"的环境友好发展方向.β-环糊精的内腔疏水,而外部亲水,可以类似酶分子结合有机反应物,在水相体系进行催化反应.当β-环糊精分子上连接催化部位或结合部位时,能产生更优异的包结底物和诱导对映选择性的能力.目前基于β-环糊精衍生物构筑人工类酶催化剂用于不对称Michael加成反应的报道较少.本文通过亲核取代反应将氨基类有机小分子与单(6-O-p-甲苯磺酰基)-β-环糊精结合,得到9个氨基修饰β-环糊精衍生物CD-1–CD-9(收率在24.2%–64.9%,分子结构通过~1H NMR,~(13)CNMR和ESI-MS表征确认),并用于室温水相体系不对称Michael加成的仿生催化反应,以期获得较好的催化反应活性和对映选择性.通过设计不同β-环糊精衍生物的修饰基团结构、改变反应介质pH值和反应底物结构,分析了Michael加成反应体系产物产率和对映选择性的变化,采用2D-~1HROESY NMR、紫外吸收光谱、红外光谱和和量子化学计算,分析了β-环糊精衍生物和反应底物分子的包结状态,探究了反应过程机理.结果显示,在该水相体系中进行的不对称Michael加成反应产物产率和对映体过量值(ee值)受修饰基团结构、反应介质pH值和底物结构影响较大.当反应介质pH值低于6.0时,由于氨基分子被质子化而失去催化活性;当pH值为7.5时,获得中等水平的对映选择性,通过量子化学在ONIOM(B3LYP/6-31G(d):PM3)水平上的优化计算发现,底物分子与β-环糊精衍生物的包结可以出现两种形式:当底物分子的活性部位接近β-环糊精衍生物小口端的修饰基团时,产生分子内催化,诱导反应产生较好的对映选择性;当底物分子的活性部位远离β-环糊精衍生物小口端的修饰基团时,产生分子间催化,几乎没有对映选择性,而这两种情况同时存在.当底物分子以较大的空间位阻与β-环糊精疏水性空腔结合时,产生较好的对映选择性,邻位取代的2-硝基-β-硝基苯乙烯比对位取代的4-硝基-β-硝基苯乙烯ee值更高,通过量子化学优化计算证实空间位阻效应.应用2-金刚烷酮与β-环糊精衍生物空腔形成竞争性的包结反应实验,产物产率和ee值都下降,说明β-环糊精衍生物的疏水性空腔是产生不对称诱导和催化活性不可或缺的部分,底物分子与β-环糊精衍生物的包结过程通过2D-~1HROESYNMR和紫外吸收图谱获得确认.其中L-2-氨甲基吡咯烷修饰β-环糊精CD-1表现出较好的反应对映选择性,在溶剂(pH=7.5,0.5mol/LCH_3COONa-HCl)2mL,环己酮2mmol,2-硝基-β-硝基苯乙烯0.2mmol,CD-1用量0.04mmol,25°C反应96.0h的条件下,环己酮与2-硝基-β-硝基苯乙烯Michael加成产物的ee值达71%,产率为47%.该反应过程在β-环糊精衍生物的疏水性空腔内进行,修饰基团L-2-氨甲基吡咯烷与环己酮形成烯胺的催化反应.     

环糊精介入酵母细胞催化芳香酮的不对称还原反应

以苯乙酮、苯丙酮、4'-甲基苯乙酮和4'-氯苯乙酮为底物,研究了酵母细胞催化芳香酮的不对称还原反应,分别考察了添加剂β-环糊精和羟丙基-β-环糊精对酵母细胞催化芳香酮的不对称还原反应的影响,结果表明芳环上取代基的空间效应和电子效应对转化率和对映体过量值有显著的影响.环糊精是通过提高酵母液的催化效率和对底物形成包结来影响反应结果的,其中底物芳环对位有无取代基是添加剂影响反应结果的关键因素.环糊精加入量根据底物的不同在3~20mmol/L之间较合适.     

手性噁唑磷烷-硼烷催化还原苯乙酮对映选择性的理论研究

应用密度泛函理论BHandH/6-31G**计算方法研究新型手性非金属催化剂1,3,2-噁唑磷烷-硼烷催化还原苯乙酮的对映选择性反应机理, 确定了在反应途径上的反应物、络合物、过渡态, 中间体和对映体中间产物. 计算结果表明, 该对映选择性还原反应是两个平行的分步反应, 对映体产物主要是(R)构型. 采用同样的方法研究了对映选择性还原反应在甲苯中的溶剂化效应. SCRF计算显示, 甲苯溶剂不改变反应的机理, 但能降低各驻点的能量和(R)反应的位垒, 有利于催化还原反应朝生成(R)构型中间产物的方向进行.     

酵母细胞催化芳香酮的不对称还原反应

 研究了酵母细胞催化芳香酮的不对称还原反应,采用正交试验综合考察了反应温度、反应时间、底物浓度和酵母浓度等因素对底物苯乙酮转化率和产物(S)-1-苯基乙醇对映选择性的影响. 结果表明,影响苯乙酮转化率的因素依次为底物浓度、反应时间、反应温度和酵母浓度,影响(S)-1-苯基乙醇对映选择性的因素依次为反应温度、底物浓度、酵母浓度和反应时间. 同时考察了芳香酮结构对产物对映选择性的影响,发现对映选择性的变化规律符合Prelog规则,与羰基相连的两个基团体积差异越大,对映选择性越好,最高的对映体过量值达到了96.4%.     

β-环糊精衍生物诱导H_2O_2水相不对称环氧化trans-查尔酮

以单(6-O-对甲苯磺酰基)-β-环糊精为原料,经亲核取代反应合成了氨基醇修饰的β-环糊精衍生物CD-1~CD-6,收率在34%~58%,结构通过1H NMR,13C NMR和ESI-MS表征确认.将β-环糊精衍生物CD-1~CD-6应用于诱导水相H_2O_2不对称环氧化trans-查尔酮,研究结果表明,β-环糊精衍生物的量和修饰基团结构对该反应体系的对映选择性有较大影响.其中,β-环糊精衍生物CD-1在诱导H_2O_2与Na HCO_3组合水相不对称环氧化trans-查尔酮中效果最佳,ee值达到25.7%.通过2D-1H ROESY NMR表征发现,trans-查尔酮和CD-1之间可以形成包结络合物,同时CD-1~CD-6均存在着修饰基团的自包结行为,影响产物ee值的提高,这两种包结形式均通过量子化学计算得到了映证.     

仲醇类对映体衍生物在全甲基β-环糊精上的拆分研究

39种仲醇类化合物衍生物在全甲基β-环糊精上得到拆分,并进一步讨论了衍生基团,手性碳在碳链上的位置,碳链的长度等因素对对映体选择性的影响规律。发现在所拆分的仲醇类对映体中,异丁酰化衍生物的对映体选择性明显变差。     

培养基碳源对固定化酵母细胞催化乙酰基三甲基硅烷不对称还原反应的影响

 尽管含芳香基等较大取代基团的底物能被生物转化为高对映体纯手性有机硅醇,但生物催化其他底物还原反应的产物收率及对映体选择性均较低. 作者筛选到一株能高效催化羰基/羟基不对称转化的酵母菌株,探讨了用固定化酵母细胞高效催化乙酰基三甲基硅烷不对称还原制1-三甲基硅乙醇的可能性,系统研究了培养基碳源及其浓度对该反应的影响. 发现在水/正己烷两相体系中,固定化酵母细胞能催化乙酰基三甲基硅烷不对称还原成1-三甲基硅乙醇. 可通过调节培养基碳源的种类及其浓度在一定程度上控制反应的产物收率及对映体选择性. 以最适碳源(3.0%麦芽汁)培养的酵母细胞催化该反应的产物收率和对映体过量值分别为91.3%和72.8%,远高于文献报道值.     

高对映选择性有机催化的七元环状亚胺二苯并1,4-氧氮杂卓和丙酮的直接Mannich反应(英文)

用脯氨酸作为催化剂,研究了各种取代的二苯并1,4-氧氮杂卓衍生物类七元环状亚胺和丙酮的直接Mannich反应,该反应能高对映选择得到一系列旋光活性的含有β羰基的七元环状氮杂环化合物(93%–98%ee).用丁酮作为Mannich给体时,能得到专一的区域选择性和96%–97%ee的产物.进一步通过X射线单晶衍射分析其中一个产物的衍生物,确定了产物手性中心绝对构型为R,其它同类型产物绝对构型随后通过化学类比方法推断确认.     

手性恶唑硼烷结构与还原苯基乙基甲酮的对映选择性研究

本文以苯基乙基甲酮为还原底物, 研究了原地(in situ)制备的在3、4、5位具有不同取代基的手性1,3,2-恶唑硼烷催化剂的结构与不对称催化效应关系。研究结果表明, 在不对称催化硼烷还原反应中(CBS方法)、产物的构型和对映选择性主要受手性恶唑硼烷的4位取代基控制。     

L-脯氨酸修饰的铱催化苯乙酮及其衍生物不对称加氢反应

在温和条件下制备了L-脯氨酸稳定并修饰的负载型金属铱催化剂,用于苯乙酮及其衍生物不对称催化加氢反应. 考察了L-脯氨酸的量、溶剂、碱以及碱的量和氢气压力对苯乙酮不对称催化加氢反应的影响. 结果显示,该催化剂催化苯乙酮不对称加氢反应获得了92.1%的转化率和32.9%的对映选择性(e.e.),催化2′-(三氟甲基)苯乙醇的对映选择性为39.3,这一结果高于目前报道的天然手性修饰剂修饰的负载型金属催化剂. 该催化循环使用5次, 对映选择性只有小幅度下降.     

手性噁唑硼烷结构与还原苯基乙基甲酮的对映选择性研究~≠

本文以苯基乙基甲酮为还原底物,研究了原地(in situ)制备的在3、4、5位具有不同取代基的手性1,3,2-(口恶)唑硼烷催化剂的结构与不对称催化效应关系。研究结果表明,在不对称催化硼烷还原反应中(CBS方法),产物的构型和对映选择性主要受手性(口恶)唑硼烷的4位取代基控制。     

高对映选择性的有机催化的硝基烷烃对N-Boc靛红亚胺的不对称aza-Henry反应

研究实现了高对映选择性的硝基烷烃对N-Boc靛红亚胺1的不对称aza-Henry反应,来构建胺基季碳氧化吲哚. 发现在金鸡纳碱衍生的叔胺-酚羟基双功能催化剂C5的作用下,10种不同取代的N-Boc靛红亚胺与硝基甲烷的反应均能顺利进行,以66%～91%的对映选择性得到目标产物,产物的绝对构型通过X-ray单晶衍射加以确定. 硝基乙烷和硝基丙烷也能高对映选择性地参与反应,但非对映选择性不佳.     

面包酵母用于苯乙酮的不对称还原研究

研究了面包酵母用于苯乙酮的不对称还原，分别考虑了反应温度，反应时间，底物浓度等因素对转化率和对映选择性的影响，结果表明，在合适的生物转化条件下，底物苯乙酮以中等的转化率被还原并得到较高对映体过量值的产物S－1－苯基乙醇。     

Ru-BDPX-DPEN催化芳香酮的不对称氢化反应

设计合成了一种新型的钌-双膦-手性二胺三元配合物RuC l2(BDPX)[(S,S)-DPEN][BDPX=邻-二(二苯基膦)甲苯,DPEN=1,2-二苯基乙二胺].利用此配合物作催化剂催化了苯乙酮和几种取代苯乙酮的不对称氢化反应;考察了多种因素对苯乙酮不对称氢化反应的转化率和ee值的影响.结果表明,此配合物对苯乙酮进行不对称氢化反应具有良好的催化性能和较高的对映选择性,在优化的条件下,当苯乙酮、配合物的摩尔比为20000?1时,其不对称氢化反应的转化率可达到100%,其ee值可达到59.0%;对取代苯乙酮的不对称氢化反应也具有一定的催化活性和中等的对映选择性.     

活性酵母细胞不对称催化苯乙酮还原及树脂吸附对反应的促进作用

 以苯乙酮为模型底物,研究了水相体系中酵母细胞催化前手性芳香酮不对称还原生成相应手性醇的反应特性. 实验发现,酵母细胞催化苯乙酮不对称还原的产物以(S)-α-苯乙醇为主,反应的立体选择性很高,(S)-α-苯乙醇的对映体过量值可达99%左右. 在pH为7～8, 酵母细胞用量为0.2 g/ml的条件下能获得较高的产物收率(可达35%左右). 酵母细胞能选择性地氧化(S)-α-苯乙醇,而留下(R)-α-苯乙醇. 在反应体系中加入合适的吸附树脂,可以降低底物和产物对细胞的毒害作用,显著提高反应底物的初始浓度,从而提高产物收率.     

氨基膦氧类有机小分子催化剂的制备及其催化的对N-取代苯乙酮亚胺的不对称硅氢化还原

首次利用L-酒石酸和L-扁桃酸对吡咯烷/哌啶衍生的氨基膦氧化合物进行拆分制得高对映选择性的氨基膦氧类有机小分子催化剂。将其应用于N-取代苯乙酮亚胺的不对称硅氢化还原反应中,以中等收率和对映体选择性获得相应的N-取代苯基手性胺。     

羰基还原酶辅酶结合域位点突变对其不对称催化性能的影响

基于同源模型的比较和分析,发现羰基还原酶SCR1辅酶结合域P124和W125位点对辅酶NADPH的结合形成了一定的空间位阻效应.通过对该位点进行小侧基氨基酸的取代突变,该酶的底物专一性和立体选择性均发生了不同程度的改变,表明该位点是酶与辅酶有效结合的关键位点,而且它与辅酶结合的空间效应进一步影响了底物结合域活性中心对不同构型的底物及其对映体产物的亲和作用.在底物专一性方面,野生型酶对2-羟基苯乙酮和2-溴苯乙酮及其衍生物等底物表现出较高的催化活性,而突变株W125A,W125G,P124A/W125A和P124G/W125G对苯乙酮及其部分衍生物和2-辛酮等底物的催化活性均有所提高.对于酶的立体选择性,部分突变株发生了转化产物对映体构型反转的现象,突变株P124A/W125A和P124G/W125G催化还原2-羟基苯乙酮和4-氯乙酰乙酸乙酯均生成了(R)-型产物.     

高压CO2条件下粗状假丝酵母催化苯乙酮不对称还原合成α-苯乙醇

 研究了在高压CO2条件下利用粗状假丝酵母Candida valida CICC1444活性细胞催化苯乙酮不对称还原合成(R)-α-苯乙醇. 高压CO2条件可对粗状假丝酵母细胞的活性产生一定的影响,但反应的选择性反而有所提高,证实了高压CO2作为该反应环境是可行的. 考察了底物浓度、细胞用量、反应温度和压力等因素对反应的影响. 结果表明,这些因素对反应产率有很大的影响,在最佳反应条件下,反应底物苯乙酮的转化率和产物α-苯乙醇的产率均可达90%以上,对映体过量值(ee)保持在80%左右. 与常压静置条件下的反应相比,高压CO2条件下粗状假丝酵母催化苯乙酮不对称还原反应的转化率和产率分别提高了20%和40%左右,对映体选择性也提高了5%～10%.