手性Salen配合物水解拆分环氧氯丙烷的动力学

在立体控制合成有机化合物方面,环氧化合物是一类极有价值的中间体,其中以外消旋混合物形式存在的端基环氧化合物因其价廉易得更是备受关注. 在试图获得高光学纯形式环氧化物的研究中,Jacobsen等[1]对消旋的端基环氧化物的水解动力学拆分(HKR)反应,取得了令人鼓舞的结果,获得了高立体选择性和高产率的手性环氧化物(Y=44%,e.e.＞98%)和1,2-二醇化合物(Y=50%,e.e.=98%). 在该项研究中,水是唯一的试剂,手性Salen-CoⅢ显示出良好的催化性能,并得到反应速率与催化剂浓度的平方成正比的反应动力学结果. Jacobsen等[2]又将手性Salen-CoⅢ催化剂固载于聚苯乙烯树脂和硅胶上,用于催化HKR反应,产物的对映选择性又获得进一步提高(Y=41%,e.e.=99%);他们提出了与Salen-CrⅢ配合物催化TMSN3(三甲基叠氮基硅烷)开环环氧化物相似的双金属协同作用机理[3]. 近年来,Salen金属催化的HKR反应广泛地用于高光学纯药物中间体和天然产物的制备. 首先,Jacobsen等[4,5]成功地利用HKR反应高选择性地制备合成出多种β-肾上腺素的关键中间体,并完成了天然产物Muconin的首次全合成. 随后,Gurjar等[6]和Gandour等[7]也通过HKR反应合成了一些在天然产物及药物分子不对称合成中有广泛应用的中间体. 在国内,上海有机化学所的戴立信等[8]利用HKR反应成功地合成了三种β-肾上腺素的构建模块. 吴毓林等[9,10]则通过HKR反应完成了天然番茄枝内酯类化合物4-Deoxyannomontacin的全合成. 所有这些工作,或是重在提高产物的对映体过量及催化剂的活性,或是重在HKR反应在天然产物及药物化学合成中的应用. 由于对外消旋环氧化物的水解拆分反应机理缺乏详细的研究,从而限制了对新型催化剂的开发及对现有催化剂的改进. 本文以各类手性Salen金属配合物为催化剂,通过对水解拆分环氧氯丙烷反应动力学的研究,考察了浓度、温度、催化剂种类对HKR反应的影响,得到一些反应动力学规律;根据动力学实验数据,进一步证实了环氧氯丙烷的水解拆分反应属于双金属催化的过程.     

手性Salen及Ga(Salen)催化苯基锂对环氧环己烷对映选择性开环反应

合成了14个含1,2-环己二胺、1,2-二苯基乙二胺或邻苯二胺的手性Salen化合物, 研究了手性Salen直接催化苯基锂对环氧环己烷的不对称开环反应, 结果表明二胺的结构和苯环上3,3'-位取代基对反应的对映选择性有很大的影响. 用Salen与 Me₃Ga原位生成的Ga(Salen)催化苯基锂对环氧环己烷的不对称开环反应, 与用Salen直接催化相比, 得到了更好的化学产率和对映选择性. 当用Ga(Slane) 15为催化剂时, 最佳ee值为73%.     

手性伯胺作为有机催化剂对亚胺的不对称反应研究进展

在不对称有机催化领域,手性伯胺化合物是一类特别的有机小分子催化剂.作为手性仲胺催化剂的补充,它可以与羰基化合物形成烯胺或者亚胺盐活性中间体来催化各类不对称反应,在许多不对称转化中具有高对映选择性.对亚胺化合物(包括反应过程中涉及到的亚胺中间体)的碳氮双键官能团的不对称1,2加成,是获得α位手性含氮化合物的有效手段.近年来手性伯胺催化剂对亚胺的高对映选择性的不对称反应取得了一定的进展,因此对这一领域进行了综述和展望.     

甲烷单加氧酶的化学模拟--酚氧双羧酸根桥联Fe2(Ⅲ)和Mn2(Ⅲ)配合物合成、表征及催化性能

合成表征了酚氧、双羧基桥联双组氨酸的手性双铁核配合物和双锰核配合物,研究了它们催化亚碘酰苯对烯烃的环氧化反应和对环烷烃的羟化反应.结果表明这种Fe2(Ⅲ)和Mn2(Ⅲ)配合物均是有效的甲烷单加氧酶(MMO)模型化合物,其中Fe2配合物能较好地再现MMO的某些性质,如电子光谱等.Fe2配合物催化苯乙烯环氧化反应生成环氧苯乙烷的产率为840%(以催化剂计),且R-(+)-构型对映体过量(e.e.)达45.4%.相应的Mn2配合物则以7080%产率给出环氧苯乙烷,R-(+)-构型对映体过量51.6%.Mn2配合物还能够催化环己烯和环己烷的氧化反应,产物及其分布分别为环氧环己烷3880、环己烯醇603、环己烯酮189和环己醇1053、环己酮639%(以催化剂计).EPR研究表明MM=O是反应的活性中间体.     

SDP配体在铑催化的Pauson-Khand反应中的应用

研究了SDP作为双膦配体与金属铑形成的手性催化剂在不对称Pauson-Khand反应中的催化活性和对映选择性, 并考察了影响反应活性和对映选择性的各种因素. 结果表明, SDP配体对铑催化的Pauson-Khand反应是一种有效的手性配体, 它与铑生成的手性催化剂能在1大气压的一氧化碳气氛中, 将一系列1,6-烯炔化合物转化为相应的双环戊烯酮, 反应的对映选择性较高. 在SDP配体中苯环上引入取代基导致反应的对映选择性降低, 但是当取代基为甲氧基时, 催化剂的活性得到明显提高. 溶剂实验表明1,2-二氯乙烷是理想的反应溶剂. 催化剂的阴离子对催化剂活性和对映选择性也有十分重要的影响, 采用六氟锑酸根时, 反应的对映选择性最高.     

胺基修饰的ZnPS-PVPA固载手性salen Mn(Ⅲ)高效催化非功能化烯烃不对称环氧化反应

手性环氧化物是用途很广的中间体,通过区域和立体选择性开环反应,手性环氧化物能转化为多种对映纯的手性化合物.烯烃不对称环氧化反应是制备光学活性环氧化物的重要途径,在医药、农药和香料等精细化学品合成中具有非常重要的意义.由于salen Mn(Ⅲ)化合物在非官能团化烯烃的不对称环氧化反应中表现出高的催化活性和对映选择性,以及相对于均相手性催化,非均相手性催化具有产品易于分离和催化剂可重复利用等优点,因而成为手性催化领域的研究热点.近年来关于手性salenMn(Ⅲ)化合物的固载化研究受到广泛关注.虽然均相Mn(salen)催化剂在不对称环氧化反应方面已取得很大进展,但是在反应后处理、催化剂分离回收以及产品纯化方面也存在一定缺陷.多相salen Mn(Ⅲ)催化体系与均相催化体系相比,具有催化剂易分离回收、环境友好、产物易纯化、操作成本低和可以使用连续流反应器以及大规模生产等优点.因为在均相催化体系中,Mn(salen)Cl可能形成无活性的μ-oxo-Mn(Ⅳ)二聚体,而将salen Mn(Ⅲ)催化剂固载后则可以抑制这种二聚体的形成,并且将salen Mn(Ⅲ)催化剂多相化之后还可以促使活性位点的分离,进而增加催化剂的稳定性和保持单催化活性中心的高催化活性.本课题组近年来探索了磷酸锆与聚苯乙烯这类典型的有机功能高分子的复合,制备了一系列有机-无机杂化材料如聚(苯乙烯-异丙烯膦酸)-磷酸氢锆(ZPS-IPPA)和聚(苯乙烯-苯乙烯基膦酸)-磷酸氢锆(ZPS-PVPA),以这一系列材料为载体,通过对载体中的苯环进行氯甲基化,再接枝磺烃基、胺基或苯氧基等连接基团制备了多种非均相手性salen Mn(Ⅲ)催化剂.所制备的这些多相催化剂在催化活性、稳定性和循环使用性等方面显示出优良性能.本文在上述研究基础上,在ZnPS-PVPA的苯环上引入氯甲基,然后通过接枝芳香二胺和脂肪二胺最后轴向配位固载手性salen Mn(Ⅲ),实现了手性salen-Mn(Ⅲ)均相催化剂的多相化.并运用FT-IR,UV-Vis,XRD,TG,TEM,SEM和N2吸附-脱附等测试手段对多相催化剂进行了表征.分别以NaClO、m-CPBA和NaIO4为氧化体系考察了固载手性salen-Mn(Ⅲ)催化剂催化苯乙烯、α-甲基苯乙烯及茚的不对称环氧化反应的性能,对不同的氧化体系存有选择性;同时考察了温度、时间及溶剂等因素对催化性能的影响.考察了不同连接基团修饰的ZnPS-PVPA固载的手性salen-Mn(Ⅲ)在催化烯烃环氧化方面是否具有很好的催化性能和对映选择性.考察了助催化剂在不同的氧化体系中是否扮演着不同的角色.催化数据显示,助催化剂NMO和咪唑在催化反应中起着不同的作用.在m-CPBA氧化体系中,添加助催化剂NMO不但不能改善催化性能反而降低催化活性;在NaIO4氧化体系中,添加助催化剂咪唑略微改善了催化性能.选择催化效果最好的催化剂在m-CPBA催化体系中考察其重复使用性能,结果表明,多相催化剂经过9次循环使用,仍然显示出较好的催化性能.选择催化性能最好的多相催化剂进行环氧化反应的放大反应,结果显示,当放大倍数达到100倍时仍显示出与实验计量相当的催化性能,其转化率和ee值最高均可超过99％,具有潜在的工业应用价值.     

仿生催化剂——Salen金属络合物催化不对称环氧化烯烃的基础

Salen与卟啉、Salen金属络合物与卟啉铁的结构和性质相似, 因此可将Salen金属(Salen-M)络合物认为是仿生催化剂, 它们的仿生性突出表现在不对称催化反应中的高对映异构选择性. 重点介绍了Salen-M络合物催化环氧化烯烃的反应机理, 环氧化合物的对映选择性与Salen配位体中的取代基效应(以取代常数σ_p表示)之间呈线性关系. 另外, 对映异构选择性的高低还与催化剂配体和底物的结构以及反应条件有关.     

“一锅法”不对称多组分串联反应合成手性氢化环氧异色烯衍生物:一种快速构建分子复杂性方法（英文）

设计、研究了一种重氮、4-羟基丙烯酸乙酯和呋喃衍生物参与的三组分串联反应,在Rh2(OAc)4/Zr-3-I-联二萘酚共催化下,该反应能快速高效地一锅构建复杂O-杂并环化合物.利用该方法,可从简单起始原料高立体选择性地合成含有八个连续手性中心的氢化环氧异色烯衍生物,非对映选择性和高对映选择性分别高达99/1 dr和99%ee.结合理论计算对反应的高立体选择性进行了探讨.可能的反应机理为羟基叶立德捕捉的多组分反应后发生分子内的Diels-Alder反应,再发生双键环氧化反应.该方法为复杂O-并杂环化合物的高效合成提供了一种新途径,同时也为高效构建分子复杂性提供了一种新思路,在基于表型筛选的新药发现中具有重要潜在应用.     

苯环上氯取代位对四苯基金属卟啉催化烯烃环氧化性能的影响

以苯乙烯、环己烯和反式二苯乙烯为烯烃底物,以双氧水、叔丁基过氧化氢和异丙苯过氧化氢为氧化剂,以苯环上对位和邻位氯取代的四苯基金属卟啉为仿生催化剂,对烯烃的催化环氧化反应进行了对比研究.讨论了不同氯取代位的四苯基金属卟啉对烯烃环氧化性能的影响.实验结果表明,在没有助催化剂存在下,邻位氯代的四(2,6-二氯苯基)铁(锰)卟啉对烯烃的环氧化具有优异的催化性能,烯烃底物的转化率和环氧选择性都比对位氯代的四苯基铁(锰)卟啉高,且反应条件温和.其中FeⅢ(TDCPP)Cl的催化性能最好,环氧化选择性最高,催化氧化苯乙烯时,环氧苯乙烷的选择性达到了90.4%.相同金属离子不同配体的金属卟啉传递氧原子的能力为TDCPP>T(p-Cl)PP>TPP.氧化剂的结构对环氧化物的选择性有较大影响.过氧键连有吸电子基团的异丙苯过氧化氢对环氧化物的选择性最高.根据实验结果,对金属卟啉催化环氧化机理进行了分析.     

不对称有机催化构筑二环己内酰胺类化合物

设计了一例α,β-不饱和烯醛与含有双亲核活性中心的α-酮酰胺不对称有机催化高选择性的Michael-hemiaminalization-hemiacetalization串联反应,并以高收率(up to 97%)、优异的对映选择性和非对映选择性(up to99%ee,20∶1 dr)获得一系列具有两个顺式手性中心的二环己内酰胺化合物.     

手性双提蓝钴卟啉配合物催化二氧化碳对环氧的不对称环加成（英文）

绿色化学是当今化学科学研究的前沿领域.仿生催化是绿色合成技术和方法学研究的一个重要方面.生物质和酶分子在酶催化转化过程中的"构-效"关系可以通过仿生催化进行模拟研究.CO_2作为温室气体的主要成分是造成全球气候变暖的主要因素,但它同时也是C1化学的重要原料.利用CO_2与有机环氧化合物通过偶联反应制备有机环碳酸酯或聚碳酸酯则是CO_2化学研究的热点之一,并已经取得了长足的进步.但是运用手性催化剂对此反应进行不对称环加成得到手性环碳酸酯的研究不多.本文首次设计并合成了具有双提篮结构的手性钴卟啉螯合物.其中的提篮部分由手性联萘酚(S或R)和L-苯丙氨酸组成,从卟啉骨架的meso位引入,首先制备了两种手性结构的自由卟啉配体(6a,7a);然后与醋酸钴反应得到两种二价钴卟啉手性配合物(6b,7b),加入醋酸后,通过空气氧化得到三价钴卟啉手性催化剂(6c,7c).采用紫外、红外光谱、质谱和核磁共振(包括二维NMR)等技术对得到的卟啉中间化合物、配合物和催化剂进行了详细的表征,确定了化合物的结构.将得到的三价钴卟啉配合物作为手性催化剂用于CO_2和环氧化合物的不对称环加成反应.结果表明,提篮的手性基团对小分子的环氧化合物环氧丙烷具有手性选择性,在低温-20°C下,可以得到大于50%的ee值.同时由于提篮与卟啉平面空间的有限性,导致分子体积较大的环氧化合物与CO_2的反应很慢,也没有发现其对环碳酸酯的对映选择性.我们相信本工作对于合成手性卟啉分子及其在不对称催化中的应用具有一定的意义.     

叔胺硫脲催化的2,5-二羟基-1,4-二噻烷与氮叔丁氧羰基醛亚胺的不对称[3+2]环化反应

以双功能手性叔胺硫脲作为催化剂,用于催化2,5-二羟基-1,4-二噻烷与氮叔丁氧羰基(N-Boc)醛亚胺的不对称[3+2]环化反应.实验结果表明,在10%(摩尔分数)手性催化剂的作用下,反应底物均能高产率地转化成目标产物,并且得到高达95%的对映选择性和7∶1的非对映选择性,实现了一系列含有四氢噻唑骨架的双手性中心化合物的合成.     

可回收手性配体催化烯烃不对称氨羟化反应研究

一种可重复使用的非支载型金鸡纳生物碱衍生物配体与金属锇形成原位催化剂用于催化5种肉桂酸甲酯类烯烃的不对称氨羟化(AA)反应,表现了好的对映选择性(91%～96%)和反应活性(52%～72%).在以对甲基肉桂酸甲酯为底物的AA反应中,采用了两种不同的回收方法,均能有效地进行配体的回收和再利用,配体的催化活性和对映选择性基...     

MCM-41固载Co席夫碱配合物的制备及其催化烯烃环氧化的研究

环氧化合物作为有机合成中间体具有广泛应用,催化烯烃环氧化一直是催化化学中的一个重要课题[1～2].尽管已经报道了以过酸、过氧化氢、烷基过氧化物、或分子氧为氧化剂,以金属配合物(通常为钌、钼、钛的配合物)为催化剂的反应体系,但对环氧化物的选择性却很低[3].另外,除了需探索具有高选择性的催化体系外,应用分子氧或空气作为氧化剂更适宜于经济和安全的要求.目前,在以分子氧作为氧化剂,均相催化烯烃环氧化的研究中,应用醛类化合物作为氧转移试剂是一种有效的和方便的促进烯烃环氧化的方法[4].但是,均相催化剂难于分离和重复使用,因此…     

有机催化靛红衍生酮亚胺与噁唑酮的不对称Mannich型加成反应

研究了手性磷酸催化的靛红衍生酮亚胺与噁唑酮的不对称Mannich型加成反应, 以良好至优秀的收率(高达97%)、 对映选择性(高达99% e.e.)以及非对映选择性(均>20∶1 d.r.)得到一系列含噁唑酮骨架的手性3,3′-二取代氧化吲哚化合物. 该反应可以进行扩大化和衍生反应.     

1,1,3,3-四(全氟己基乙基)二锡氧烷二聚体在环氧化合物开环反应中的催化作用

采用氟碳-有机溶剂两相催化体系,考察了1,1,3,3-四(全氟己基乙基)二锡氧烷二聚体(1)在环氧化合物开环反应中的催化作用.结果表明,催化剂(1)在氟碳-有机溶剂两相体系中使环氧苯乙烯和甲醇的开环反应产率高达95%,¹³CNMR谱表明,开环反应的区域选择性为100%.在氟碳-有机溶剂两相催化体系中以一锅法制备了3-苯基丙酸2-甲氧基-2-苯乙醇酯,收率高,方法简便,催化剂几乎可以定量回收循环使用.     

Sm(Ⅲ)催化的三级环氧醇高度非对映选择性重排还原 反应-1, 3-二醇单酯的新 合成方法

本文报道了一个α-羟基环氧化物被Sm(Ⅲ)催化的新颖的串联反应。此反应一步完成了两个连续反应,高度非对映选择性地构筑了三个连续的立体中心。它可以成为一种高度非对映选择性地构筑2-季碳-1,3-二醇结构的一般方法。该反应的条件和机理在文中也作了详细的讨论。     

大位阻烯烃不对称环氧化合成手性环氧化合物

采用大位阻的有机锂试剂或格氏试剂与卤代烯烃偶联合成了7种大位阻取代烯烃. 以Oxone(KHSO₅)作为氧化剂, 分别在D-果糖衍生酮和(2S,5R)-2-异丙基-5-甲基环己酮为催化剂的催化下, 将合成的7种大位阻取代烯烃转变成了7个大位阻的手性环氧化合物. 其中以D-果糖衍生酮的对映选择性最好, 当双键碳上含有3个取代基时, 对映选择性最高, e.e.值为96.8%~99.5%. (2S, 5R)-2-异丙基-5-甲基环己酮的对映选择性较差, 无论是一取代的烯烃还是三取代的烯烃, 其e.e.值均介于25.6%~34.1%之间.     

气相色谱法辅助分析环状1,3-二羰基化合物的去对称对映选择性还原反应机理

建立了一种利用气相色谱(GC)检测1,3-环戊二酮化合物去对称对映选择性还原反应转化率和产物含量的方法,作为一种重要辅助手段,用于磷中心手性膦酰胺催化环状1,3-二酮类化合物的去对称对映选择性还原反应机理的研究.样品经DB-WAX色谱柱(30 m×0.25 mm,0.25μm)分离,以标准化合物比对的方法,采用GC进行定性及定量分析,可简便、快速、准确测定在不同反应时间剩余原料和生成的不同产物的量.采用本方法对无添加剂和催化剂、只加入添加剂、只加入催化剂以及同时加入添加剂和催化剂4种情况下的反应进程进行了检测.结果表明,相比其它3种反应体系,同时加入添加剂N,N-二异丙基乙胺(DIPEA)和催化剂的反应体系的原料转化速度快,在5 min内反应转化率达到80％以上,单还原目标产物的含量接近70％.对照实验结果表明,加入DIPEA可大幅提高产物的对映选择性.本研究结果有助于深入理解相关反应的机理,即胺类添加剂的加入可促进手性活性催化物种的生成.     

手性受阻路易斯酸碱对催化的烯醇硅醚不对称氢化反应

正J.Am.Chem.Soc.2014,136,12261~12264受阻路易斯酸碱对(FLPs)化学的发展为非金属催化氢化提供了崭新的途径,一系列不饱和化合物的催化氢化反应相继实现,但相应的不催对称催化氢化仍处于起步阶段,反应的对映选择性低于90%,同时底物也仅限于亚胺和喹啉两类化合物.因此发展高对映选择性的不对称催化新体系是这个领域中亟待解决的重要挑战性难题之一.中国