（有机化学专业论文）手性氨基醇的合成及其催化性能研究.pdf

郑重声明 本人的学位论文是在导师指导下独立撰写并完成的，学位论文没 有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为，否则，本人愿 意承担由此产生的一切法律责任和法律后果，特此郑重声明。 学位论文作者( 签名) ： 杨文科 2 0 0 6 年5 月2 0 日 郑州太学於聪蜃；璐士磅嚣生毕业论文 摘要 零论文对搭式1 ，2 二苯蒸也凄( 萋己醇靛合成、警链据劳帮驻毛- 撩氨酸蠹蒸 本学性骨架的铽基醇化合物的合成及其时“，p 不饱和羰基化合物的不对称环铽 诧厦盛嚣簇纯性缝避簿了磷究，取褥翔下磷究结果： 1 苏式一1 ，2 一= 苯基一2 一氮溅己醇的合j 靛、拆分 飙苯串醛趱发，遵过多步反盎撂劐蠹莹0 1 ，2 一二苯蒸盘爨基乙醇，然嚣将氨慕 保护起来后，褥经过构型转纯，就成功褥爨了苏武* l ，2 - 二苯基- 2 攥罄乙醇。 詈剐_ 满 2 1 2 2 2 一普 e r y i h r 0 - t h e r o - 然后利用离光学纯度3 一位氧化木糖作为拆分试赉j ，成功察观了对苏式l ，2 二苯基一2 一氨熬乙醇的拆分，产物结构通过红外、梭磁共振、质谱釉旋光测定， 蔼嚣逶遘其单艇络籀溅定涟实了纯台勃2 8 熬笼黠褥鍪。 十( 蚓：+ ( j 2 + 虢精羝敲兔基本手懿臀黎戆氨萋黪傀台餐瓣台畿及其辩疆妒+ 举难帮羧蒸化 岱物的不对称环氧化反墩的催化性能 强豢徐荔褥茨爱式4 羟基。弦氮酸翻。麓氨酸为基本手链源，设计合成了 褥类良精氮酸为手性嚣粱翡手性氨基簿衍生秘，分粼将其应餍予铫一不谗窝羰 郑州大学2 0 0 6 届硕士研究生毕业论文 基化合物的不对称环氧化反应当中，并用高效液相色谱法测定了产物的对映异构 体过量值。初步研究结果表明这两类氨基醇衍生物对n ，p 一不饱和羰基化台物的不 对称环氧化反应具有一定的催化活性，但其立体选择性较差。 反式4 羟基l 脯氨醇类衍生物： h b r 日 h o 日 3 石e l 一脯氨酰胺类衍生物： 几f ( 。户父强丫一n b ” h o 、p h 3 - 9 k 口洲a h h o 、p h b o c h a 3 1 03 1 3 关键词：氨基醇拆分脯氨酸催化不对称环氧化 h 黟。 o i 文 h 郑州大学2 0 0 6 届硕士研究生毕业论文 a b s t r a c t i nm i st h e s i s ，也cs y n 伍e s e sa n dc h i r a lr e s o l 戚o no ft h c m 一1 ，2 一d i p h e n y l 一2 一帅i n o a l c o h 0 1w e r es t u d i e d s o m ep m l i n eb a s e dc h 砌锄i n oa l c o h o l ss y n m e s i z e d 幻m c o i n m e r c i a la v a i l a b l e 廿a i l s _ 4 h w h d n x y - l - p r o l i l l ea sw e l la s l p r o l i n ea n dm e i r c a t a i ”i ca c t i 啊缸e si n 既l a n t i o s e i e c t i v ee p o 】【i d a t i o no fn ，p u n s a t u r a t e dk e t o n e sw e r e a l s os 嘣c d 1 勖m t h e s e sa n dc h i r a ln s o l u t i o no ft h e m - l ，2 一d i p h e n y l - 2 - a m i n oa k o h o l e r y t l o 1 ，2 - d i p h e n y l - 2 - 锄i n oa l c o h o l 、a ss y n t h e s i z e d 矗o mb e l l z a l d e h y d eb y s e v e 豫l 咖p s 1 k l e r o - 1 ，2 一d i p h e n y l - 2 - a r n i n oa l c o h o l 啪so b t a i n e ds u c c e s s 柚l yb y c o n f i g u r a ：t i o n恤璐f e 枷 o ft h ec o i t e 哪 o n ( 1 i n ge r y m r o l ， 2 - d i p h e n y l _ 2 - 咖i n o a l c o h 0 1 2 p h c h o 坠! ：垡! 旦坚- 2 卧c h o 。嵩；r + e r y t h r 乎 2 3 o 一篙2 ( 2 ) n a o h 口h 2 5 b yu s i n gx y l o f 证a n o s ed 甜v a t i v e 嬲r e s o l v i n ga _ g c n t ，t l l er a c e m i ct l l r e o - l ，2 - d i p h e n y l 一2 - 姐血oa l c o h o l 、v 鹋r e s 0 1 疵de 嬲嘶t oi t s 足r - a n ds 娶i s o m c r si nh i g h y i e l d s a | 1o x a z o l i d i n y ls p i r a jc o 娜舢d2 - 8w a sf o 】= 1 e dr a p i 棚yw b e ns t i 州n gt l 】e r a c e m i c 锄i n oa l c o h o l 、i mx y l o 如瑚o s ed e r i v 撕v ei nap m p e rs o l v e m 姐di t s a b s o l u t es 饥i c “i r ew 鹊c o 越彻e dt 0b e 冠矗一c o n 丘g u r a t i o nb yx r a yc r y s 锄i o g r a p h i c 柚a l y s i s 1 1 1 cs 协l c 乱，r e so fc o n “c t sw e r cc i 憎r a c t e r i z c db yi 1 hn m r ，m sa n d o p t i c a lr o t a t i o ns p e c 缸a t h er e 蹰t i o nm e c h a l l i 锄b a sb e e ns t i l d i e d 3 郑娜大学2 6 满i 蘸士研究生毕业论文 + ( 糊。+ ( 粼“c 。o 旁。 2 罐2壤2一o 2 s o m ep m 髓n eb a s e dc h i r 缸a m i n oa i c o h o b 盯n t h 嘲i 髓df h mc o m m e r c i a l 删a n 雄b i et n n s 4 岫d 黼n 妒k p l i n e 嬲w e ha sl p 舶i 鼍n ea n dt h e i rc 曩协l y t i c 触i 娃船叠ne n 羽i 娃0 s e l 黜娃v ee p o x i d 矗1 i i o no f p - u n s 奠t l l r 趣t e dk e t o n 惴w e n 巍l s o s l 娃d i e d 。 甍褥姊e s o fd 喇v 艇v e s锵f e 掣骓l 抽s i z e d 董b m聪鑫d l y 斜畦l a b l e 枉a 璐4 - 姆- l - p f o l i n c 缸d 州酶。e 鑫捂萋簿c 矗c 耋i 嘶秘de 豫艘粥e l 酬v 主移。f 协e s ed e r i v a t i v e sw e r es t u d i e di ne n 甜l t i o s e l e 撕v ee p o x i d a 畦o no f 氆，- 砒l s a t 诞箍舔 k e t o n e s 1 h e 姐则删枷ce x c e s so fm ep r o d u 嘛w e r ed 阳嘶n e d b y 肿l c 拍e 坤s l l l t s0 1 ，t a i n e ds h o w e dt h a tt t l e 怕，ok i n d so f 蛳豫l 锄i n o a l c o h o l sc o u i dc a 俄i y z ct h e 镄o x i d 越i o no fa ，8 岫黼t u 糊：t e dk c t o n e sm o r ee 航c i e n u y b u tt h es t e r e o s c l e c t i v i t yw a s p f l 貔蛀v 越i v 站ss w l l 量瓣s i 互e d 自凇挂瞄秘垂幻“匹n x 弘l 巾糟l 酶： d 商v a t i v e ss y i i t 量i e s i 棚螽口mo p l i n e ： 八。8 h 夕k 毽丫轴 b o c h 7 黼 参母 瞩掣矿、旷魄 孓1 8孓1 3 3 - 1 4 k e yw o 门：枷n o c o h o l ，糟l u t i o n ，l - p f o l i 骗c a t a l 秘i e ， e n a n t i o s e e c t i v e e p a 贼d a t i o n 4 郑州大学2 0 0 6 届硕士研究生毕业论文 1 1 手性的意义 第一章前言 当分子中不存在对称中心和对称面时，分子就存在对映异构体，我们称之为 “手性分子”。手性是人类赖以生存的自然界的本质属性之一。生命现象中的化 学过程都是在高度不对称的环境中进行的。构成机体的物质大多数具有一定空间 构型，如组成蛋白质和酶的氨基酸为l 构型，糖为d 构型，d n a 的螺旋结构均 为右旋。在肌体的代谢和调控过程所涉及的物质( 酶和细胞表面的受体) 一般也 都具有手性，在生命过程中发生的各种生物化学反应过程均与手型的识别和变 化有关，治疗疾病的手型药物因为必将参与人体内某一部分的生物一化学过程和 反应，所以不同构型的手型药物将会产生不同的生理活性和药理作用。1 9 6 0 年 欧洲出现了药物致畸的“反应停” i g u r e1 一1 ) ( n l a l i d 0 i n i d e ) 悲剧( t i m e ，1 9 9 4 ，j u n e ， 1 3 ，p 6 7 ) 。作为镇静剂和止吐剂的反应停，其外消旋体被孕妇服用后产生多起畸 胎事件。直到1 9 6 5 年，科学研究才发现r - 构型的反应停有镇静作用，而另一对 映体s 构型反应停则有致畸作用【l l 。 f 蛾m _ e l - l o ( s ) - t h a d o m i d e( r ) 4 h a l 讨o m i d e 致畸剂( t e 嘲e n ) 镇静剂( s e d a t i v e ) 事实告诉我们，科学研究已经提高到了非常精确的高度，尤其是近年来，手 性科学的迅猛发展，其研究已经不仅仅局限于对手性医药和农药的有关化学技术 的发展及科学基础的支撑，它还对包括材料科学和信息科学等在内的其他科学领 域提供了科学的基础和技术的支持。如手性液晶显示、手性传感、手性分离等。 更为重要的是，手性科学研究有助于人类进一步认识自然界中的基本问题，如手 性的起源、手性的( 线性与非线性) 传递与放大、手性分子相互作用的规律等。 郑期大学2 6 耀硬士磋楚生毕业论文 因此生命现象中这一特殊形态对手性医药、农药、香料、香精、食品添加剂镑需 求以及电予工业对手性液晶材料潮功能崧分子材料等的需求无论在数量上逐是 程转豢上鄹越来越多，适疲这一嚣要的衰凝技寒产业手牲技术 妣测o g y ) 正在起1 2 l 。 程手往技术当中的不对称催仡，挺是其裔独特的魅力，啜弓l 着毽赛番簪静科 研人员。所谓不对称偎化，就楚稍糟合理谈计的手性配俸或者手性金属络台耪( 催 他量) 来精确地区分左右手陌种进攻方式，从而产生高度光学活性的化合物， k b s l l a i p l e s s 【3 】和r n o y o r i 【4 l ( 1 9 9 3 年四面体奖获得者) 在这方面做出了很大的贡 献。农手性金属终合物的设计当中，配体的选择是很重娶的，往往直接影响到反 感豹芋性识别效巢。 芋性氮基簿群g 瑚el 一2 ) ( 一般撸多一氨基释) 胃以镁纯不对称嚣擘化、不对秘羰 氮双键静还原、羰基仡合物与有机试绱的不对称翔成等爱应，德稻的催健效莱与 整体结构有着密切的关系，特莉怒手性氨基醇配体中的氯原予及氮原子的盘好配 位能为，可与多种元素如b 、l i 、z n 等形成配合物，参与不对称俄化反应，故 在不对称催化当中起劐徽重要的作用。大量实验证实它是一类仍具有很犬发展潜 力的优秀浆体或催化刹例。作为配体的手性氨基酵，可以是囱天然手性化合物衍 生嚣米，妇樟脑1 6 】，躯黄碱明，辫痰黄碱嘲，艟氨酸f 9 】，蛋氨酸【10 】，会鸡纳生物 碱，还琴叛是设计合裁，懿二茂铁氨基簿f 1 习等。 聱豫r e l l 2 1 2 获得手性化合物的方法 l r 3 “蔽应停”懿悲掰霞久稍越来越谈谈羁雉消撬药物审对浃冥橡体熬错误馒嗣 楚一种严重的药耪湃染，其毒副作用可畿跑嫠膏医药活性的对映弄构体髓疗教要 大的多。和用手性技术来获得光学纯的他合物就显褥非常静重要，手住纯合物的 6 郑州大学2 0 0 6 届硕士研究生毕业论文 获得，除了来自天然以外，人工合成也是另外一种途径。外消旋体拆分、生物酶 法合成、不对称催化合成是以化学手段获得手性化合物的三种主要手段，概括如 下： 1 2 1 外消旋体拆分 通过与手性试剂的不同作用( 化学键或分子间作用) ，从而将一对外消旋体 分开来制备单一对映体是目前获得手性化合物最常用的方法。拆分方法由于仅将 外消旋体中有用的一半摄取出来，这里有摄取尽可能完全( 即最多量达5 0 ) 的 问题以及拆分后至少剩余一半无用对映体的再转化或复原成原来的外消旋体的 问题。外消旋体的拆分方法大致分为以下三种： 第一种：非对映体结晶 通常在待拆分含有一定官能团的外消旋体分子中，加入拆分试剂，则形成非 对映体结晶而析出，最后达到纯化拆分的目的。如果在非对映体结晶拆分过程中， 能发生去外消旋化( d c r a c c m i s a t i o n ) 【1 3 l ，即在一个结晶诱导的不对称转变过程 中，发生自身的外消旋化，那么这种拆分方法是最有效的。一个典型的例子是一 系列芳基甘氨酸脂在羰基化合物如苯甲醛或丙酮存在下用酒石酸拆分，其化学产 率为8 5 9 0 ，光学纯度大于9 5 。羰基化合物的作用是催化溶液中“无用对映 体”的外消旋化，理论上产率为1 0 0 ( s c h 嘲e 1 1 ) 。 s c h e m e1 1 ( d i ，1 ar c h c o ，m e 三匕! 皇旦兰型三! ( d ) 一a r 9 h c o2 m e ( d l ) 一a r f h c 0 2 m e 二t u ，一a i 。丫n l u2 m e n h ，r 1 c o r 2 ，m e o h n h 2 郑州丈学2 8 。6 援硕士辫宠生毕韭论文 第二种：直接优化结照拆分 饯化结熬指黝是步 淤旋混食物通过秘晶数方法采抵分。它要求被拆分瓣褒物 熊绫络鑫凝聚体舞潴旋混合物秀不是外游旋纯会耪静形淼存在。个最镶静拆分 方法怒蛊接结晶与无媚钵的裔身矫清旋仡耜结合。 例如 1 ，4 - b e n z 砌a z 印赫0 0 x a 趵i e 的两种对映体l 和2 在溶液中进行自殷夕 消旋化，肖溶液在室温放置时，其中一个对映体能以大于5 0 的产率析出。 观察表明结晶过程通过二次不对称转化，其中一种对映体由于自发的成核作用， 优先乎另_ 种对映体结晶。达到乎衡之后，母液再外消旋化，如此周瓶笈始结晶 褰辑( s 曲嘲o l l 2 ) 。 5 沁h 艘n e l 2 第三种：动力学拆分 新嗜一。嘻 2 动力学拆分是涉及一个外消旋体( a b ) 中的两个对映体，( a ) 比( b ) 更 褰易转变成产物( s c k m e l - 3 ) ，对殃体比搴e ，表示其攒分效率。 s 瞳嘲e 1 3 a ky ，b k z ，嚣； k 。 8 郑州大学2 0 0 6 届硕士研究生毕业论文 动力学拆分主簧有三种途径： ( 1 ) 计量忧学反应。如多缝分混合物f l s l 戬及聪鼹巍谖熬线墼妻辑分。 ( 2 ) 化学催化。这种方法随着新型催化剂的发现而不断发展。例如s h a r p l e s s 嚣戴铯健纯转交1 1 霹虢及不辩称焦弦氯纯l 娜。 ( 3 ) 难物酶俄化拆分。这种生物拆分包括酶、微生物、细菌等广泛1 生生物 源。主要特赢是立体专一彀强，拆分效率鬻，生产条俘温和l 狰l 。( r ) 丁酸缩永 甘油酯3 具商重要王业价值，它通过脂肪酶催化水鹪褥到。3 及其剁产物缭水甘 油醇可用来合成( s ) 。静阻断荆鳓( s c h e m e l 4 ) 。 s e h e m e l 4 乱。h 蒂撇赫+ 乱* 1 2 2 生物酶法合成 酶是一耱控制寂傣合成的生物偻纯裁，经特定瓣戆终翘，可以产生擎一对袭 体化台物。比如将天然手性化合物如氨基酸、酒石陵、糖、生物碱、萜类警衍生 键扶恧褥到凝戆手髋铯会彩。生会体系孛熬有撬纯学爱痤靠戆是酶健诧，这是穗 对简单的方法，其特点是魇应条件淑和，专一性强，可在水溶液中进行，不足之 处爨酶不稳定，酶静种类有限，专一往太强嚣使底物种类受限翎，教所得化合物 也容限。 l 。2 3 化学不对称催化合成 在过去翁三+ 多年戬采，不霹称篷毯磷究壤域凝褥了妖足静发疆，穗翔蔗在 新型手性配体设计、新反应、新概念、新方法、面向实用化和绿色化学的新蘸略 等辑究方瑟，展示了这一颢域的独特魅力。2 1 年诺受尔化学奖之所戳授予三 位从枣不对称催化 辩究的科学家k n o w l e s 、n o y o r i 期s h a 攀l e s s ，以凌彰他们在这 一预域的基础和应用研究方面的杰出贡献，同时也说明手性催化研究领域本身的 9 郑州大学2 0 0 6 尉硕士研究生毕业论文 重要意义以及对相关学科如药物、新材料将产生的深远影响站”。 不对致偬学壤化会残反墩是获缮筝性纯食凌最鸯效约方法，因势窕摄容；舞实 现不对称增殖，一个高效率的催化剂分子可毗产生成褥上千乃至上百万个光学活 瞧产物分子，透魏，秀发离效率撼馥i n c y ) 、离逡耩洼s e l c c 畦v i 动、高产激率 ( p r o d u c t i v 嘞的手性俄化剂已经成为发展手性技术的核心问题】。不对称化学催 化主黉可班分为手往众属配合物萑他和有机小分子穰化两种方法。 等性金属配合物催化是避三+ 年来发展簸为迅速匏一种不对称含成方法，一 般是囱手性配体和与其配位的金属原子组成，金属原予是催化中心，手性配体提 供一个手性空阕，反癍物分子在这秘特定戆手牲环境巾澎或戆量最必毒利的过渡 态，娥终形成特定构澎占优势的产物。有机小分子催化是用筝性有机小分子盥接 谨鬟二爱应，不嚣要金瘸戆参毒，其终羯方式爨象是酶瓣终丽，霞魏，氇豢穗冀为 人造酶( a n i f i c i a le 胧y m e s ) 绒酶类似物( e n z y m em i i n 鲥c s ) 。这是j 鹾几年来发展 迅速的种孚性催讫方法。 过去的二十多年掇，有机金属催化几乎主宰了整个手性会成颁域，这使襁手 性金属配合物催化几乎成了不对称催化的代名词。手性金属配合物倦化确实宥许 多往势，翅遴过改变金属或鬣薅可以形或多耪多样黟擎性镁纯劐，以镤键多萋孛 类型的反应，反应选择性好。但是使用有机小分子催化剂来避行手性合成，肖其 狻特豹优势： ( 1 ) 有机小分子倦化用的是手性有机化合物，不含金属，从制备的角度寐看 有酮驻静优势； ( 2 ) 所用的催化剡避免了重金属离子的存在，价格便宜，污染小，不存农产 物中有重金属而难以分离的问题，熙符合绿色化学的要求； ( 3 ) 扶爱癍搡 筝寒善，麓洁性裹，反盛条馋渥秘，可以凌含求溶裁孛送行； ( 4 ) 有机小分子催化剂的化学性质多数比较稳定，比酶和其它生物有机倦化 ； l | 鸯较大熬傀势，舔戮在较宽静反癍条磐下遂行； ( 5 ) 可以方便地网载到黼分子或其它固棚载体上以便于阐收利用。 溺诧，搽寻反应条件温翱、能有效进行竽性诱导并且能较好建预测产物构型 的有枧小分子催化剂( o r g a n o c a l a l y s t s ) ，已缀成为有机合成化学中的一项新的挑 战。 郑州大学2 0 0 6 届硕士研究生毕业论文 1 3 手性氨蒺醇在不对称催化中的应用及新进展 手性氨基醇传为聚体或者催化剡霹以用来催化多糖蠢援合戏反痰，下面篱单 分缨凡转葶挫氮基酵在这方瑟豹癍薅； 1 3 1 不对称俄化a l d o i 反应 叁从发理髓戥酸能够 爨磐戆模数l 类醛缭酶继纯a l d o l 菠应戳采，搽寻箕它 麓离效莛选择性懿继优a l 酾l 反寂静裔枫夺分子穰纯裁雩i 超了更广泛的关注。 b s t 等入合成的氮基醇类有机，j 、分予催化莉，在低温时对a l d o l 反应表现出 很好的对映选择性汹( f i g i 】嘴1 3 ) 。 f i g u m l _ 3 h z l l o n g ，g u o f l l 等人利用脯氮醇作为催化剂实现了不对称a l d 0 1 反应，并取得 了较好的收率和对映异构选择性( s c h c m e1 5 ) 0 2 4 1 。 s c h e m e1 咚 1 3 2 不对称催化环氧化反应 手性蒌l = 氧纯含物爨有梳合成串一个十分有瘸静串阔体，它可激立傣选择或区 域选择佳撬转纯为多种官能纯物旗。烯烃韵不对称环氧纯反应是最重要的台成手 警慨 ， 姥帮盎 疋 n魄 器一 式扩 斟 郊强丈学0 6 届嫒士疆究生毕她谵文 性环氧化合物的方法之一，并发展成为能够实现高度的不对称诱导的多种催化体 系，如烯丙醇黝不对称s h a 烈e s s 环氧化肚懿，卧啉配合物【2 6 1 ，s a l e n 羁已舍物旧， 手憔酮圆催纯下懿菲富宾l 傀烯径的不对称繇氧纯爱痊。一不镌窝戮静环氧稼反 臌也是不对称氧化反应中研究的热点，环钒化合物可以作为多种天然产物及生物 活性分子合成的重要中闻体。 a l 豁s a 痢瞻b 髓a 珏孟翻蹋b 耱氨醇作势催纯裁，猩过氧豫裁静佟稻下，实蠛 了b 一不饱和烯酮的不对称环氧反应，此方法是制备有机化合物中间模块的一 静麓要的方法辟。l ( s e 抽m1 6 ) 。 s c h e m e l o r p 八婆r 从磁 h 6 h 。| | 1 3 3 不对称催化d i e k 棚d e 礴反应 u p t o8 7 y i e l d l 攀t 08 0 e e 不对称镶纯d i e l h 啦d e r s 反应是形成警性六元环纯食物煞重要方法，它一觳 在l e 、i s 酸的作用下完成毋0 】。如手性氨基醇9 与b b r 3 原位形成的盐l o 就是一个 较好的催促剂 3 1 1 。( s c l e m e l 7 s c h e m e l - 7 9 。十q 且 1 0 舷+ 奄 e x o - a d d 村攒 e n 幽a d d u c 1 2 塑型查堂! 塑! 旦堡主婴壅生望些笙塞 _ _ 一 1 3 4 手性氨基醇拥烷络合物的不对称催化反应 手性氨基醇与硼烷形成的络合物是一类没有过渡金属参与的新型催化剂a 由 于在反应中它具有选择性、稳定性及溶解性好等优点，常被视为“化学酶”。它 可以催化的反应有以下几种类型。 1 3 4 1 不对称还原前手性酮 1 9 8 1 年n s l l n o 等人【3 司首次发现p 氨基醇1 1 与硼烷形成的络台物1 2 可以催 化酮的不对称还原，并继而开发了手性聚合物体系唧。这是一类研究得较为成 熟的反应( s c h e m e1 - 8 ) 。 s c h e m el 一8 一拶1 r 2 + r - c o 一+ 一h 立： 1 9 8 7 年c o 唧发展c b s 体系刚，利用1 3 与1 4 作为催化酮的不对称还原， 显示出手性氨基醇一硼烷络合物催化体系的良好催化活性( f i g i l r e1 _ 4 ) 。 f i 鲥他1 _ 4 1 7 盛嘲哪 1 4 1 5 p h 1 8 1 6 帆 睁 v，h 带” 郑州大学2 0 0 6 艨陌士研究生毕业论文 袭1 1 列出一些有关此反应的成功例子淄3 。 袭1 1 手毪燕基萋一疆靛终念耪疆纯下兹手链鬃懿苓聪髂逐覆 慰戴反成姆极理麟释也魄较成熬。s c h e 蛀l e1 9 先c o r e y 提出蛉反殿枫毒【3 3 ， 经过大量实验证明此假想机制比较台理。c o r e y 等人认为在艇应中间体1 9 中存 在一个“船式穴元臻避渡态”，遥整天蒸錾鑫攥嚣髂系串立体疆礴拳的懿。一 面，丽使氢的转移只始从特定的一面进行。然而，k j o i l e s 等人依据蜃化计算结 果狰辫，提国1 9 中存在的是一伞“祷式六元环过渡态”。藏二静过渡态掰颈灏静 产物构型是致的。 s d - e m e1 9 洋粤鼍帮 1 4 8 h 3 r l 1 9 ，、 郑州大学2 0 0 6 届硕士研究生毕业论文 1 3 4 2 不对称催化c = n 双键的还原 廊甩i t s l n l o 试剂【3 9 】及c ：0 r e y 试剂【4 0 l ，还可以对酮肟0 横基醚2 0 或照黢2 l 送彳予不对称还原( s 曲e 搬e 卜l o ) 。与羧基仡合物的不对称还原相比，c = n 双键 的逐缀掌拔怨粳，馨蕊还嚣骥想熬镁纯体系。 r 犬咏p 屺州一眦 1 3 s 不对称催化烷基化反应 不对称催化c 键的形成可谓合成化学中的一火挑战。1 阿手性甄基酵作为配 体或德证裁，在筵爰痘串发挥着重要静终薅。 1 3 s 1 羧蕊化合物的不对称催化烷基化 羰基化台物的不对称催化烷基化是一类研究得坡为深入的反碰。早期岭工作 一敷爨应用纯学诗蠢鹩宥梳镰蕺有撬镁 _ 凇忿。 淼双烷基锌的参与下，实现了蘸的高度对映选择烷基化( 1 1 1 3 ) f 4 2 】。此后， s c b 鼬el 。l l p h c h o b l 正i 咖 。 e t 测g c a t ( 1 - li - 1 ) f l - l l 也 p “y r f 1 m 3 o 秘 这类艇应被不断发展和完善。到目前为止，融有多种平性氨爨醇催化剂成功的甩 一 郑州大学2 0 0 6 届硕士研究生毕业论文 于此反应上。反应中采用有机锌试剂，是因为在非极性溶剂中非催化反应缓慢， 从而使催化剂的促进效应及立体控制明显【4 ，】。 2 0 0 5 年，王敏灿研究小组报道了利用手性二茂铁基吡咯甲醇和具有c 2 对称 轴的二茂铁基氮杂环丙醇类手性配体来催化二乙基锌和芳香醛的不对称加成反 应，都取得了较高的产物收率( u p t o9 5 ) 和e e 值( u p t o9 9 0 ) ，并提出了可 能的反应机理脚】。( s c h 锄e1 1 2 ) s c b e m e1 1 2 p h c a t ： o h 焉瓣p 。 t o i u e n e ，4 8 h h p h 磷 r = p h ，b n ，m e e t ，p r 。卜b u 1 3 s 2 烯酮的对映选择共轭烷基化反应 此类反应一般在化学计量的手性试剂作用下完成，而真正的催化反应却很 少。s o a i 等曾用降麻黄碱衍生物2 3 与n i 形成的络合物h 5 1 以及无过渡金属存在 下的氨基醇2 4 娜1 作为催化剂，初步研究了此类反应( 1 1 3 1 ) ，发现产物的光学 收率仍与催化剂的浓度成正比。 s c h e m e l 1 3 b u 2 q o h p h 、尹o “h 鞲r 1 锄掣n 彤m 删 1 s 。2 r ) ( - ) 2 31 s ，2 r ) - 2 4 0 “ o ( 1r 。2 s ) - f 1 _ 2 3( 1r 2 s ) - 2 4 p h 、c 0 2 m 。+ 办c 。2 ，k c 洲。m 协z ， c o 。m e 1 6 7 ， 蔚 书瑟 ， 郑州大学擂硬圭研究生毕数论文 另外，有人利用氨基醇锂盐2 5 ，2 6 等作为催化；f ! | 研究了此类m i c h 趾l 反成 ( 1 1 3 _ 2 ) ，发现o 1 姗o l 的健化剂与1 1 “臌o l 的催化荆对反应产物的光学收孳相 豢不多群l 。 1 3 5 3 其他反应 由于多官能团有机锌试剂的开发及应用，使得不对称催化c c 键的形成反 应类型大为增加。p k 丑o c h e l 首先合成了多宫能廷l 裔钒锌试剂，著将其应鼹于 多富能霞分子游合成，觚磷减少了宫能黼静保护、去绦护或稿互转换等步骤拜8 j 。 式( 1 1 4 - 1 ) 为r e f o 蛐l 扛蚵反应，( 1 1 4 2 ) 为羟基酯及内酯的合成，( 1 一1 4 3 ) 为羟基 剿静合成( 得铡h 。m o a l d o l 发应产物) ，( 1 1 4 q 为鬣翠基化反应 删。 s 曲e m el - l i r 1 c h 。+ b 鳓c h 2 c 。2 h 3 ) 三、t e ( c h 3 ) ( 1 - 1 4 _ 1 ) 6 弑 o h c 。( c h 2 ) n + 1 心0 2 r + r 1 2 z n，r 1 h 2 ) n + 1 “c ! ! 量 lr 1 o r 人c h 占r 1 c h o 叫 r c h o + b r 2 r n c h 2 c n 。- 卜 r c h o h c h 2 c n r 1 ( 1 1 删 ( 1 1 4 4 ) 舅终，透过建方法还霹戮舍藏炔蒸黪、烯墓酵、芳羞醇、簿嚣貉、肇嚷嚷纂 及吡啶基的光学活性伸醇镣。这些反应中所用的催化剂都是手性氦基醇。蒋耀忠 簿也对在基翻，c o o h i c n 的包位引入烧基进行了研究( s c h e n l e1 一1 5 ) 【5 0 】。 s 墙e 越el l s 1 7 q _ g 一 挂 科q h 雌 垮 郑州大学2 0 0 6 届硕士研究生毕业论文 另外利用c i n c h o l l i 北及其衍生物可以催化醛的三甲基硅氰化反应( 1 1 6 1 ) 洲。 ( 1 1 6 - 2 ) 所示的烯酮与三氯乙醛的不对称环加成反应是在q u i n i d i n e 的催化下完成 的【52 1 。手性氨基醇在不对称催化中的应用是十分广泛的。 s c h e m e1 1 6 s s 刚三c k m 铂m 傅， c c l 3 c h o + c h 2 = c = o 1 4 课题的研究意义 、c c b ( 1 1 6 2 ) 近年来，随着新型药物、新型材料等科学的飞速发展，手性科学的研究也越 来越重要，而不对称催化在手性合成中扮演着不可替代的角色。氨基醇类化合物 又依据其独特的结构，可以催化多种类型的不对称反应，而且取得良好的收率和 对缺选择性，所以继续开发一些具有新型结构的手性氨基醇配体，来进一步充实 日异月新的不对称催化体系将会有很重要的意义。 手性氨基醇不论作为配体，还是作为催化剂，它在不对称合成中的应用前景 都是很广阔的。它催化有机反应，在许多方面可与天然酶催化反应相媲美，具有 反应条件温和、操作简便、化学和立体选择性高，而且催化剂能重复使用等诸多 优点。目前，催化不对称合成更以诱人的工业应用前景引起了世界上合成化学家 的浓厚兴趣，国内在利用手性氨基醇进行不对称催化反应的研究领域也取得了一 些可喜的成就。然而，与国外同行相比，仍存在一定的差距。 用氨基醇的配体衍生物来催化吐，p - 不饱和酮的不对称环氧化反应已有很多 的报道，我们结合实验小组的实际工作，设计了反式4 一羟基一l 脯氨醇类衍生 物和l 脯氨酰胺类衍生物等两种不同类型的催化剂，试图用它们来催化a ，b 不饱 和酮的不对称环氧化反应。 型丕堂垫! ! 旦堡主婴塞生兰些笙壅 第一类：反式4 一羟基一l 脯氨醇类衍生物 第二类： l 广脯氨酰胺类衍生物 o c 、n p h h 尝一，p h c o o c h 3 通过运用这两类不同的氨基醇配体，在不同溶剂、不同反应温度、不同的反 应时间等不同条件下来催化a ，肛不饱和酮的不对称环氧化反应，进而研究它们对 该反应催化性能，探讨其在医药、材料、食品和精细化工等行业中的应用，具有 重要的理论意义和潜在的应用价值。 1 9 l 队 h l 0受h l 2 6 ( i ) 】：r l = 0 0 3 6 9 ，w r 2 2 o 0 7 6 3 。 2 2 4 3 结果分析 ( j 足拙) 1 ，2 二苯基2 氨基乙醇的氧原予和氮原子与3 位氧化木糖的羰基形 成的五元环上的n i h 原子与氧化糖环上的双保护的丙叉基的o 。原子之间形成 氢键n 1 h 0 4 ，键长h 0 4 = 2 4 2 2 a ，键角n 1 h 0 4 = 1 1 0 5 5 0 。此氢键的存在， 增加了化合物2 8 的分子稳定性。由于1 ，2 一二苯基- 2 - 氨基乙醇和3 - 位氧化木糖形 成3 个五员环，从五员环的扭转角么c 2 2 一c 2 3 n l - c l o = 4 0 7 0 ，么c 2 3 c 2 2 0 6 c l o = 2 3 0 。知，此五员环( c 防c 2 3 _ n l c l o - 0 6 ) 的原予共平面性较差。 2 2 5 拆分机理的研究 首先，1 ，2 一二苯基一2 一氨基乙醇分子中的氨基对3 一氧化木糖分子中羰基进行 亲核进攻。该羰基碳为前手性碳原子，故对其进攻存在着r e 面和s i 面进攻之分。 如果从酯基同侧进攻为r 七面进攻，从另一侧接近为s i 面进攻。3 一位氧化木糖分 子中两个面的空间环境差别较大，因此对两种构型的氨基醇的接近有高度的选择 郑州文学2 0 0 6 届硕士辑究生毕业论文 性，由此引起了二者之间的对映选择性识别。 l ，2 一二苯基一2 一氮基乙醇分子中的氨基从r 面进攻羰基碳原予时，生成的羟 蒸鬻与缭嚣酮舔楚予嗣秘，霹淡形藏分予肉鑫键，簸不荔篪零彩或囊歉。耨生残 的仲胺氮原子因与苯甲酸酯阿侧，通过与水分子形成氢键而将其活化。活化盼水 分子直接进攻酶羰基碳原子，从而实现对黼基的水解。s c h e m e 2 7 给出可能的酯 东瓣爱疲褪瑾。 s c h e m e 2 7 p h c o o h 。肆一扣 h + 肆 u n g 辍b e 如果l ，2 一二苯基一2 一氨基乙醇分子中的氨基是从羰基碳的s i 面避攻，生成的 仲胺氮原子因不与酯基同面丽不能促进水分予对酯基豹避攻，故不发生模拟酶促 瑟窳解过程，瑟旋褥弱纯合毖2 嘈( s 囟e m e2 喀) 。 s c h e m e2 8 “冀严 嘏 黪+ e h + 2 一寒 移一 耘千 。蟹璐予 拜h f 解 列 婶 郑州大学2 0 0 6 届硕士研究生毕业论文 2 3 小结 利用嵩光学纯度3 位氧化木糖作为拆分试剂，成功实现了对苏式l ，2 * 二苯基 2 。氨萋乙醇静轹分，拆分产物逶遵红拜、梭磁荚掇和菝巍测定，霭盈逶过箕挚 晶结构测定 i e 实了化合物2 培的绝对构型。 2 4 实验部分 2 。4 。l 一般测试 所有试剂均为分析纯或化学纯。乙醇、二氯甲烷、乙酸酐、氯化亚砜、三乙 胺、甲酸z 。貉、嚣戮等试裁翅经予爨嚣按沸点蒸出。挂层撰硅黢免上海五溪铯学 试剂厂生产，薄层儇谱所用硅胶为衡岛海洋化工厂生产的g f 2 5 4 。 络煮嗣x t 5 a 娃徽熔杰溺定铰溺定，湿度诗未经校燕。院蕊港疫磊p 翻赢 e l i n e r 3 4 1 型旋光仪测定。缎外光谱用1 k 撇on i c o l e t 也o o 型红外光谱仪测定， k m 压片。禳磁共振氢谱和碳谱用b 面【e r d p x 4 0 0 ( 4 0 0 m 王z ) 型超导核磁共振 仪测定，弧l s 兔内标。赢龄辨质谶在w 鞋鼢sm i c 砌飘a 豁q - t o f m i c 7 m 高分辨质 谱仪上用电喷雾离子源测寇，甲醇为溶剂。晶体结构用融g a l 【ur a x i s i v 型面 瑗纹测定。 2 4 2 仡合物的制备 安息香的合成0 1 4 1 2 黼h 。等。 在l o o n 也三鞠烧瓶中，热入1 s 0 3 9 ( 4 2 m m 躐) 维垒索b i ，5 瑚邑蒸馏7 嚣帮 l s m l 乙醇，冰盐浴冷却下( t 喜一l o ) 浦加冷的5 m l l o 氢氧化钠溶液，调节 p h 一9 l o ，此时体系呈黄色澄清溶液。滴加完毕，撒去冰盐浴，加入5 m “约 帮娴大学2 0 0 6 滔硕士研究生毕业论文 9 8 n 猢0 1 ) 摹甲醚，攘热囤浚l 。5 奎瓣。冷帮后援出浅黄色锋状黯体，过滤，洗涤， 干燥君褥安患眷1 1 7 舀产率9 争6 。弧p ：1 3 4 6 1 3 6 4 浓( 国f c 珏r 1 ) ：3 4 1 8 ，3 3 8 0 ，1 6 7 9 ，1 5 9 6 ，1 5 7 9 ，1 4 9 2 ，1 2 6 3 ，7 5 5 ，6 9 6 1 hn m r ( 6 p p m ，d m s o ) ：6 0 9 ( s ，1 h ，c h o ) ，6 1 2 ( s ，l h ，c 0 hx7 2 4 8 0 2 ( m ， 1 0 h ，p h - h ) 。 安息香肟的会成1 1 5 l 瓣0k 一o h p 瓣p n 在2 5 缎l l 三日烧熬孛加入5 。o 。2 9 ( 垂。睨0 6 黼0 1 ) 安惑香，1 5 9 拄正无承乙簿，在 国下攘热至全部溶解，然后鸯霸入2 6 裙g ( o 。0 3 l m 0 1 ) 盐酸羟胶和4 1 0 1 9 ( o 0 4 8 n 硒1 ) 碳黢氢铺。自然冷却，室漱下搅摔l o 小时。将反应混合液过滤，母 液缀浓缩、重结晶褥4 7 0 6 9 白色晶体，产率为8 7 。m p ：1 5 4 1 5 6 ，文献值 1 5 5 1 5 6 ) 。 i r ( k b r c r ) ：3 2 6 8 ，3 0 8 7 ，2 9 2 6 2 9 1 4 ，1 4 9 屯1 4 6 6 ，1 0 3 7 ，7 6 7 ，6 9 9 ，6 9 3 1 hn m r ( 6p p m ，c d c l 3 ) ：5 ，5 4 ，l h ，c 王o 差) ，5 。9 4 ( t ，l 联，c l 一o 差x7 2 3 ( m ， l o 辍，麴- 醚) ，1 0 。8 瓣，l 牲，n 固瞄) e 赤式1 二苯綦2 氨羞乙醇的合成 1 瓣 将1 5 9 ( 0 0 6 6 m 0 1 ) 安息香肟和3 5 0 m l 无水乙醇加入高压釜中，再加入约2 95 的p d * c 催化荆，减压抽战空气，充入h 2 ( 反复操作三次) ，在4 0 ，2 1 0 5 p a 下迤续加氢，从取样阀取样，1 l c 跟踪反艨进程，约l o 小畦反应完全。滤去健 化刹，姆波在旋转蒸发仪上浓缎至于，褥白色鬓体l o 。黠，产率9 9 。爨p 1 4 3 5 1 4 5 0 。 l r ( ：嚣r ，c m 1 ) ：3 3 3 3 ，3 2 7 8 ，3 1 0 7 ，3 0 8 6 ，3 0 6 4 ，3 0 3 3 ，2 8 8 9 ，1 6 8 2 ，1 5 8 4 ， 1 4 9 6 ，1 4 5 4 ，1 0 1 9 ，7 5 3 6 9 9 鄢辩f 大学2 6 麟骚士研巍垒毕啦潦竞 技n m 酞 5 p 轳撒，c d e l 3 l + 寝( 3 h ，n - 娃，o - 挂x 4 。l s 。 辩平虢萋赤戏l 薹玉= 苯萋o 氨鏊己熬戆台戚嘏 糯l 嫩l 三裔黼瓶中黼入3 蚀l l 无永乙醇，然籍加入2 。耗( 9 3 9 m m 0 1 ) 赤式 ，2 c 苯基，2 - 氨蒺乏簿，氢气器轳，瓣熬霞冀溶解，然器秘入2 5 越“遗曩) 擎酸 己酪，2 0 m g 对甲苯横酸，升温至回流( 8 0 ) ，t l c ( 氯仿甲醇= 6 ，1 ) 跟踪检测 反应避程，3 小时后僚止加熟，减鹾浓缩至干，褥捌臼散耪窳状固体，瑗己醇重 结晶，缮烈盎色钟状燕体2 5 9 ，产率9 1 一m 。p 。姒卜一2 0 s + 5 。 敷暇b e 醚1 ) ：3 3 4 3 ，1 6 固，1 5 1 7 ，7 1 e 曝6 爹墨娃娃，】3 i m s o - 矗毋：毒。7 7 避，j2 ：最i 至歉，l 嚣，0 c 壬孥，5 。e l 哇娃，薹l 毋。3 ，6 。8 z ， i h ，n e 珊，7 o 吼7 4 9 ( r 拄，掬壬 ，p h h ) ，7 - 8 9 ( 8 ，1 辑，h e 0 ) ，8 5 7 ( d ，j = 9 3 h z ， l 辑，e 0 n h 。 苏式。l 玉= 举基馘基己群熊合成社嘲 l i e - 冰盐浴( 1 5 ) 冷却下，农5 m n l 单口烧瓶中加入4 m l ( 5 4 m m 0 1 ) = 甄强 羝，然爱加入1 8 0 4 9