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.     

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.     

β-环糊精衍生物诱导Na2MoO4催化H2O2不对称氧化苯甲硫醚

以单(6-O-p-甲苯磺酰基)-β-环糊精为原料,通过亲核取代反应合成了5个未见文献报道的环状氨基醇修饰β-环糊精CD-1～CD-5,收率36%～68%,其结构经过1H NMR,13C NMR和ESI-MS进行表征确认.将这些β-环糊精衍生物CD-1～CD-5作为Na2MoO4的配体,应用于H2O2不对称氧化苯甲硫醚,研究结果显示,反应介质的pH值对该反应体系的对映选择性具有较大影响.较佳配体CD-4在pH 7.0,1 mol/L CH3COONa-HCl中,诱导Na2MoO4催化H2O2不对称氧化苯甲硫醚,ee值为21.25%.通过2D-1H ROESY NMR表征,表明制约CD-1～CD-5在诱导Na2MoO4催化H2O2不对称氧化苯甲硫醚反应中ee值提高的主要因素为CD-1～CD-5的分子内自包结行为,并且该自包结状态也从量子化学计算方面得到了证实.     

环糊精衍生物在金属催化有机合成中的应用

综述了环糊精(包括α-环糊精,β-环糊精和γ-环糊精)衍生物在金属催化有机合成中的应用,主要包括其作为金属离子配体、金属纳米粒子稳定剂和反相相转移催化剂在氧化、水解、还原、偶联等金属催化反应中的应用.其中环糊精衍生物作为金属离子配体应用最广,由于环糊精部分与底物形成包结络合物,拉近了底物和具有催化活性的金属离子的距离,并固定了底物的反应部位,往往可以显著提高催化反应的反应速率,增强反应的区域选择性和对映选择性.     

蒽酮与β-硝基苯乙烯的不对称Michael加成反应

不对称催化Michael加成反应是一类重要的形成碳—碳键的反应,以蒽酮作为亲核试剂的不对称Michael反应报道甚少.以手性伯胺硫脲作为催化剂,对蒽酮与硝基苯乙烯的不对称有机催化Michael加成反应进行了研究.实验结果表明,所用的伯胺硫脲均具有较好的催化活性(80%～95%收率),其中硫脲4a得到了较高的对映选择性.对反应条件进行优化后,以乙醚为溶剂,使用5%摩尔分数催化剂4a和苯甲酸,研究了多个硝基苯乙烯类底物和蒽酮的Michael加成反应,获得了优异的化学收率(95%～98%)和较好的对映选择性(最高86%ee).     

天然和修饰环糊精的不对称光化学

用修饰的α-,β-,γ-环糊精(CDs)的包结增感作用研究(Z)-环辛烯(1Z)向手性(E)-异构体(1E)的超分子对映差向光异构反应。建立定量圆二色(CD)和差圆二色(DCD)公式, 研究修饰α-,β-,γ-环糊精衍生物与1Z包结反应的构象、化学量和稳定常数。 实验发现结合诱导的CD光谱变化是温度和修饰环糊精浓度的临界函数。同时发现光稳态E/Z随照射时间增长而增加最后达到光稳定状态, 但明显依赖于增感剂结构和溶液中甲醇含量,它与环糊精手性空腔被客体1Z占有率有直接关系。考查含o-,m-,p-羧酸甲酯基团的苯甲酸β-环糊精酯衍生物的光增感和对映差向能力,更好地认识到在CDs空腔内的有效光能转换是怎样发生的。用邻苯二甲酸β-环糊精酯的对映体过剩（ee）从2.9% 增加到24%。有趣的是产物的ee值与取代基常数（Hammett,σ）间没有明显的关系,却与某些苯甲酸β-CD酯的主体占有率有直接关系,即是通过分析在不同甲醇含量的水溶液中被一些β-CD衍生物增感的对映差向光异构反应中的ee,得出被底物1Z占有主体空腔的百分率 。     

Asymmetric Conjugate Addition of Unmodified Cyclic Ketones to Nitroolefins Using Aminophosphonate as the Organocatalyst

本文设计合成了光学纯吡咯烷基磷酸酯,并成功地应用于酮类底物与b-硝基芳基乙烯衍生物的不对称催化Michael加成反应中。在20 mol %催化剂用量下,以10 mol %三氟乙酸作为添加物,无溶剂条件下,0 oC反应7-24小时,Michael加成产物的收率最高达96%,非对映选择性最高可达97:3,ee值最高可达90%。     

手性方酰胺催化巴比妥酸和硝基烯的不对称Michael加成反应

用手性环己二胺衍生的方酰胺催化1,3-二甲基巴比妥酸和硝基烯的不对称Michael加成反应,合成了一系列新型巴比妥衍生物,其结构经¹H NMR和¹³C NMR表征。并考察了底物结构对反应收率和立体选择性的影响。结果表明：该反应可获得较高的收率(80%~100%)和中等至良好的对映选择性(ee 43%~90%)。     

β-环糊精诱导苯乙酮衍生物不对称还原反应中的取代基效应

研究了在β-环糊精存在下,苯乙酮衍生物中取代基团对不对称还原反应的影响.结果表明,当苯乙酮上连有取代基团且在低温下进行不对称还原反应时,对映体选择性得到提高,产物醇的绝对构型与取代基团的位置有关,苯乙酮及其间位、对位衍生物还原产物绝对构型为S型,邻位衍生物所得产物为R型.苯乙酮衍生物的对映体选择性是取代基团的大小、氢键作用、空间位阻等因素协同作用的结果.此外,根据取代基团的性质以及取代位置推测了底物在β-环糊精空腔内的可能定位.     

Asymmetric Epoxidation of Terminal Olefins with Binaphthyl Strapped Porphyrin Catalysts: (‐( Stacking Interaction and Steric Effects on the Enantioselectivities

将两种具有相似手性联萘空腔的手性卟啉1b和2b作为催化剂,对苯乙烯衍生物及非芳香烯烃底物进行了催化不对称环氧化反应。应用理论计算方法研究了底物同两种催化剂之间的作用机理;应用1H NMR探讨了催化剂的手性空腔结构;结果表明芳香烯烃同催化剂的手性联萘基团之间的p-p相互作用是决定该类催化剂对映选择性的重要因素,同时催化剂手性结构的立体位阻效应使该类催化剂具有良好的ee值。     

硫脲衍生物有机催化蒽酮与硝基烯烃的不对称Michael加成反应

将硫脲衍生物用于有机催化蒽酮和β-硝基烯烃的不对称Michael加成反应.考察溶剂、温度及催化剂用量等对反应催化性能的影响.结果表明,最佳催化条件为5%(摩尔百分数)催化剂1f,二氯甲烷为溶剂,室温反应.得到了80%~97%的化学产率和最高达99%ee的对映选择性.     

环糊精衍生物在液相有机合成中的应用

综述了环糊精(包括α-环糊精、β-环糊精和y-环糊精)衍生物在液相有机合成中的应用,主要包括其作为人工合成酶、超分子光学手性源、亲偶极体和微通道反应器在氧化、水解、还原、光催化异构化、1,3-偶极环加成等反应中的应用.其中环糊精衍生物作为人工合成酶应用最广,该催化剂中起催化作用的为环糊精衍生物的修饰基团.与环糊精母体相比,修饰基团的引入增加了环糊精分子中官能团的种类和数量,拓展了环糊精在液相有机合成中的应用,并提高了催化反应的催化活性和选择性.     

有机催化丙二酸酯与β-硝基烯烃的不对称 Michael加成反应

将金鸡纳生物碱衍生物用于催化丙二酸酯和β-硝基芳基乙烯的不对称Michael加成反应。考察溶剂、温度及催化剂用量对反应催化性能的影响。结果表明,最佳催化条件为5 mol%催化剂1e,甲苯为溶剂,0℃反应。得到了86～93%的化学产率和最高达99%ee的对映选择性。     

手性方酰胺催化环状1,3-二羰基化合物对β,γ-不饱和-α-酮酯的不对称Michael加成反应（英文）

发展了新型手性双功能叔胺-方酰胺催化的环状1,3-二羰基化合物和β,γ-不饱和-α-酮酯之间的不对称Michael加成反应,反应条件温和,底物适用范围广泛,相应产物的产率和对映选择性分别高达97%和97%ee,为合成和医药上极为重要的手性色烯衍生物的立体选择性合成提供了一种实用的方法.     

邻羟基苄醇与邻羟基苯乙烯的催化不对称[4+2]环加成反应——手性色满骨架的立体选择性构建

研究了手性磷酸催化下邻羟基苄醇和邻羟基苯乙烯的不对称［4+2］环加成反应,立体选择性地一步构建了手性2,4-二取代四氢色满骨架,该反应具有较高的收率、中等到较高的对映选择性和很好的非对映选择性（最高产率为78%,最高ee值为72%,dr值基本都大于95∶5）.带有不同取代基的多种邻羟基苄醇和邻羟基苯乙烯均适用于该反应,电子效应对于该反应的对映选择性有一定影响,其中连有供电子基的底物具有更高的反应活性和对映选择性.由邻羟基苄醇原位生成的邻亚甲基苯醌中间体和邻羟基苯乙烯可以同时与催化剂手性磷酸形成双重氢键,对于促进反应的进行和控制该反应的对映选择性起着至关重要的作用.     

环糊精手性微反应器中苯乙烯的不对称环氧化反应

研究了酮与环糊精手性协同催化作用下,用非手性酮与过氧硫酸氢钾(商品名Oxone)原位产生的二氧杂环丙烷实现了对包合在环糊精手性微反应器中苯乙烯的不对称环氧化反应,考察了α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精与不同的酮协同催化反应效果,并对协同催化反应机理进行了探讨.结果表明,β-环糊精和甲基异丁基酮(MIBK)及Oxone原位形成的二氧杂环丙烷具有较好的协同催化作用;MIBK用量、碳酸氢钠用量、反应时间和温度等因素对反应产物的收率和对映体选择性有一定的影响.在优化条件下,环氧苯乙烷的ee值可达46%.     

铜催化炔丙醇酯与β-羰基膦酸酯的不对称[3+2]环加成反应合成手性膦酰化2,3-二氢呋喃

手性2,3-二氢呋喃衍生物是一类重要的杂环化合物,广泛存在于天然产物和生物活性分子中.它们也经常被用于手性四氢呋喃化合物的不对称合成.因此,人们发展了很多合成手性2,3-二氢呋喃化合物的方法,如有机小分子催化的多米诺迈克尔-烷基化反应、“中断的”Feist-Bénary反应或改进的 Feist-Bénary反应.此外,过渡金属催化的手性2,3-二氢呋喃的不对称合成在近些年引起了人们的极大关注. Ozawa等通过 Pd-催化2,3-二氢呋喃的动力拆分方法获得了手性2-芳基-2,3-二氢呋喃. Evans发展了一种 Sc-催化联烯硅和乙醛酸乙酯的[3+2]环加成反应合成手性2,3-二氢呋喃的方法.最近, Fu和 Tang等发展了 Cu催化烯酮和重氮化合物的[4+1]环加成反应合成手性2,3-二氢呋喃的方法.在 Nishibayashi和 van Maarseveen的开创性工作之后, Cu催化的不对称炔丙基转化反应取得了很大的进展.最近,我们发展了一类新的三齿手性 P,N,N-配体,在 Cu催化不对称炔丙基取代、脱羧炔丙基取代、[3+2]、[3+3]和[4+2]环加成反应中表现出优秀的对映和非对映选择性.其中,我们发现采用 Cu催化炔丙醇酯和β-酮酯的[3+2]环加成反应,能高对映选择性地获得手性2,3-二氢呋喃.我们设想,采用β-羰基膦酸酯代替β-酮酯,通过这种 Cu催化[3+2]环加成反应,将可以合成一类具有重要生物活性的手性膦酰化2,3-二氢呋喃化合物.基于这种设想,本文使用手性 P,N,N-配体,通过 Cu催化炔丙醇酯与β-羰基膦酸酯的不对称[3+2]环加成反应,以很好的收率和最高92% ee的对映选择性获得了一系列光学活性的膦酰化2,3-二氢呋喃化合物.我们以炔丙醇酯1a与β-羰基膦酸酯2a为标准底物,优化了反应条件,考察了配体、Cu盐、碱和反应温度等对反应收率和对映选择性的影响.我们确定了最佳的反应条件：以4b为配体,以 Cu(OTf)2为铜盐,以t-BuOK为碱,以 MeOH为溶剂,–20oC反应24 h.在此条件下,我们对β-羰基磷酸酯2的适用范围进行了考察.结果表明,各种苯基取代的β-羰膦磷酸酯均能得到很好的收率和对映选择性.苯环上取代基的空间效应对反应的对映选择性影响不大,但对反应收率影响较大,与相应3-取代或4-取代底物相比较,2-取代的底物获得的收率较低.苯环对位取代基的电子效应对反应的影响不大,给电子基或吸电子基的底物,均得到了较好的收率和对映选择性.杂环取代的底物同样适用于该反应,以90%的收率和89% ee的对映选择性获得了相应的[3+2]环加成产物.对于烷基底物,虽然反应的产率略低,但是得到了高达92% ee的产物.此外,我们对炔丙醇酯底物的适用范围也进行了考察.结果表明,该体系对于各种取代的炔丙醇酯底物均可以获得较高的收率和良好的对映选择性.总之,本文发展了一种铜催化炔丙醇酯与β-羰基膦酸酯的不对称[3+2]环加成反应的方法,成功合成了手性膦酰化2,3-二氢呋喃化合物.通过使用一个结构刚性的酮亚胺三齿 P,N,N-配体,以很好的收率和最高92% ee的对映选择性获得了一系列光学活性的膦酰化2,3-二氢呋喃化合物.     

手性(硫)脲衍生物在不对称有机催化反应中的应用

手性(硫)脲衍生物是各种亲核试剂对亚胺、醛、缺电子烯烃加成反应的非常有效的有机催化剂之一, 已成功应用于对映选择性催化Strecker反应、Michael加成反应、Mannich反应、Baylis-Hillman反应、Henry反应等一系列重要的有机合成反应. 手性(硫)脲衍生物具有催化活性高、对映选择性和功能基相容性好、易于制备和修饰、适用范围广等优点, 成为近年来研究较多的不对称反应有机催化剂. 对手性(硫)脲衍生物在有机催化不对称合成中的应用研究进展进行了评述.     

β-硝基苯乙烯衍生物与二溴海因高度区域选择性氨溴加成反应

以β-硝基苯乙烯衍生物为底物,二溴海因为氮源/卤素源,乙腈作溶剂,建立了碳碳双键上高度区域选择性氨溴加成反应新体系.β-硝基苯乙烯衍生物与二溴海因在室温无水碳酸钠催化下反应,可高收率获得邻位氨溴加成产物,最高收率达97%;β-甲基-β-硝基苯乙烯衍生物在氢氧化钾催化下回流反应,也可高收率得到邻位氨溴加成产物,最高收率达95%.实验结果表明,对于硝基苯乙烯衍生物,当苯环4-位具有强供电子基团如CH3O时,可以得到单一的α-氨基-β-溴加成产物,但其收率相对较低;当硝基苯乙烯衍生物的苯环4-位有强吸电子基团如NO2时,反应收率则很高.这一实验结果证明β-硝基苯乙烯衍生物(缺电子烯烃)与二溴海因的氨溴加成反应具有亲核加成的特征.本文共考察了20种不同结构的β-硝基苯乙烯衍生物的氨溴加成反应情况,其产物结构经核磁共振波谱及质谱分析确证,并提出了可能的反应机理.     

一种新型双亲性有机小分子催化剂在水相体系中催化环己酮与硝基烯烃直接不对称Michael加成反应

设计合成了一系列基于脯氨酸巯基咪唑衍生物的新型双亲性有机小分子催化剂,在水相中加入酸作为助催化剂,可以高效高选择性的催化环己酮与硝基烯烃的不对称Michael加成反应,非对映选择性和对映选择性分别高达99：1和96%.