（物理化学专业论文）烯烃的不对称氮杂环丙烷化反应研究.pdf

摘要 ， f 合成对映体纯的化合物已经成为化学研究的中心，其中手性氮杂环丙烷化合物在最 t 近十几年越来越受到化学家的重视。因为一些包含氮杂环丙烷单元的自然产物和合成化 合物具有抗菌和抗肿瘤活性，手性氮杂环丙烷化合物在不对称合成中还可以作为手性辅 y r ，一 助剂、手性试剂和手性配体j 本文从简单的起始原料合成一系列( s a i e n ) 金属化含物和 ( s a l e n ) m n ( n ) 化合物，并把后者作为氮转移试剂，用于c = c 双键的不对称氮杂环丙烷化反 应。这种新型的氮转移试剂是九十年代末刚刚出现的，它在直接的不对称氮杂环丙烷化 反应中的应用目前见于报道的仅有几例。本文从简单廉价的烯烃合成手性氮杂环丙烷， 从手性氮杂环丙烷再开环可以继续合成有重要应用价值的化合物，如氨基酸及其衍生物、 生物碱等。 ， ( 本文的主要工作包括： i 1 概述s a l e n 试剂的研究成果和不对称氮杂环丙烷化反应的研究进展。 2 从简单的起始原料苯酚合成了三种取代( s a l e n ) 配体，十几种( s a l e n ) 金属化合物和三 种( s a l e n ) m n ( n ) 化合物。通过水杨醛上不同的取代基( 分别是简单的水杨醛；5 ，5 是甲氧基 的取代水杨醛；和3 ，3 1 ，5 ，5 是叔丁基的取代水杨醛) ，考察电子效应和空间效应。 用u v v i s 和c d 光谱等手段对这种氮转移试剂进行研究考察了它们的性质。迄今 为止，用光谱手段对这种试剂的研究的报道较少。 3 首次得到了一种新的u 氧双【( r r ) - n ，n - 双( 3 ，5 二叔丁基水杨醛) 1 , 2 环己二胺 铁 j a c o b s e n ( 鼯l e n ) f e 】：o 的晶体，对它的晶体结构进行分析。 4 将这种新型的氮转移试剂用于烯烃的不对称氮杂环丙烷化反应，从得到的初步结 果判断，有取代基的( s a l e n ) m n ( n ) 试齐r j 效果比没有取代基的差，因此空间效应可能在催 化反应中起主要作用。有关这方面的工作在国内尚数首例。 5 通过量化计算、获得新型的氮转移试剂的最稳定构象，氮杂环丙烷反应的能量势 垒。根据量化计算、实验结果及经验规则推测可能的反应机理，受空间效应的影响t f s a l e n ) m n ( n ) 试剂与烯烃作用时，烯烃双键沿着s a l e n 试剂的c = n 双键方向与金属- 氮键作 用，形成最大轨道重叠。卜可一 关键词：手性化合物，不对称氮杂环再烷化厚应，s a l e n 配合物，( s a l e n ) m n ( n ) 量化计算 a b s t r a c t i th a sb e e nt h ef b c u so fc h e m i c a lr e s e a r c ht os y n t h e s i z ee n a n i o m e r i c a l l yp u r e c o m p o u n d s ， a m o n g w h i c hc h i r a la z i f i d i n e sc a m et ob eah e a tp o i n ti nt h el a s td e c a d e 。s o m en a t u r a la n d s y n t h e t i cc o m p o u n d sp o s s e s s i n g 枷d i n eu n i t sh a v eb o t ha n t i b i o t i ca n da n t i t u m o ra c t i v i t y 。 c h i r a la z r i d i n e sa r ea l s ou s e di na s y m m e t r i cs y n t h m i sa sc h i r a la u x i l i a r i e s 、c h i r a l 嘲；e f i t sa n d c h i r a | l i g e n d s a i nt h i sm i d e as e r i e so fm e t a ls a l e na n d ( s a l e n ) m n ( n ) c o m p o u n d sw a sb e e n s y n t h e s i z e df r o ms i n g l em a t e r i a l s ，a n d t h el a t e rw a su s e di na s y m m e t r i ca z i r i d i n a t i o nr e a t i o no f c = cd o u b l eb a n d sa sn i t r o g e na t o m - t r a n s f e r r e a g e n t 。t h e s e n e w n i t r o g e na t o m - t r a n s f e rr e a g e n t s e m e r g e i nt h el a s t9 0 s ，t h a em o n l y s e v e r a ls a m p l e so f i t su s ei nd i r e c ta s y m m e t r i ca z i r i d i n a t i o n r e 组t i o nh a v e b e e nr e p o r t e d 。i nt h i sa r t i c l e ，c h i r a la z i r i d i n e sw e 槌s y n t h s i z e d 矗o m c h e a p o l e f i n s 。 c h i r a la z i r i d i n e sd n g st h e nc h o r db eo p e n e dt os y n t h e s i z ei m p o r t e n tc o m p o u n d s , ，s u c ha s a l k a l o i d s ，b - l a c l a ma n t i b i o t i c s ，a n da m i n oa c i d sa n di t sd e r i v a t e s 。 t h em a i nc o n t e n t so f t l l i sa r t i c l ea r es h o w l la sf o l i o w s ： 1 t h es a l e nc o m p o u n d sa n d a s y m m e t r i c a z i r i d i n a t i o nr e a t i o nw e r er e v i e w s 。 2 t h r e es u b s t i t u t e ds a l e nc o m p o u n d s ，m o r et h a nt e nm e t a ls a l e nc o m p o u n d sa n dt h r e e ( s a l e n ) m n ( n ) c o m p o u n d sw c i es y n t h s i z e d 。e l e c t r o n e f f e c ta n ds p a t i a le f f e c tw e r e r e s e a r c h e dt h r o u g hd i f f h ms u b s t i t u t i o no f s a l i c y l a l d e h y d e ，i n c l u d i n g5 , 5 s i t u a t i o na m m e t h o x y - s u b s t i t u t i o n s a n d 3 , 3 ，5 , 5 s i t u a t i o na r et - b u - s u b s t i t u t i o n s 。 3 t h e s en e wn i t r o g e na t o m - t r a n s f e rr e 捌g e m sw e r et e s t e dt h r o u g hu v - v i sa n d c d s p e c t r o s c o p y 。 4 u - o x o - b i s ( r , r ) - n ，n - b i s ( 3 ，5 - d i - t e r t - b u t y l s a l i c y l a l d e n e ) - i ，2 - c y c l o h e x a n e d i a m i n e f e i sg o ta san e w c r y s t a l 。 5 t h e s e 1 0 wn i t r o g e na t o m - t r a n s f e rr e a g e n t sw e r eu s e di na s y m m e t r i ca z i r i d i n a t i o n r e a t i o n 。f r o mt h er e s u l t so ft h ee x p e r i e n c e ，i ti sc o n c l u d e dt h a tt h e ( s a l e n ) m n ( n ) h a s s u b s t i s u t i o ni sn o ta sg o o da st h a td o e sn o th a v e ，s os p a t i a le f f e c tm a yh et h em o s t i m p o r t e n tf a c t o r i nc a t a l y t i cr e a t i o n 。i ti st h ef i r s tt i m et od os u c hw o r k a th o m e 。 6 t h em i n i m a le n e r g yc o n f o r m a t i o no ft h i sn e wn i t r o g e na t o m - t r a n s f e rr e a g e n tt h r o u g h m o l e c u l a rm e t h a n i c s 。t h ei m p o s s i b l er e a t i o nm e c h a n i s mw a sg u e s s e dt h r 伽g hq u a n t u m c h e m i c a lc a l c u l a t i o n te x p e r i m e n m lr e s u l t sa n de x p e r i m e n t a lr u l e s aw h e n ( s a l e n ) m n ( n ) a n do l e f i ni n t e r a c t ，d o u b l eb o n do fo l e f i na p p r o a c ha t t i r e dm n = nd o u b l eb o n d 。f ( s a l e n ) m n ( n ) a l o n g t h ed e r e c t i o no fc = nd o u b l eb o n do f s a l e n 。 k e y w o r d s ：e 斟c o m p o u n d ，a s y m m e t r i ca z i r i d i n a t i o n r e a t i o n ，s a l e nc o m o r d i r a t i o n c o m p o u n d s ，( s a l e n ) m n ( n ) , q u a n t u m c h e m i c a lc a l c u l a t i o n 南开大学硕士研究生学位论文 1 1 s a l e n 试剂的研究综述 第一章前言 s a l e n 化合物是在四配位的s h i f t - b a s e 化合物l 基础上发展起来的。最初由p p f e i f f e r 等 人合成l ”。此后很多年的工作主要集中在合成各种包含b i s ( s a l i c y l a d e h y d e ) e t h y l e n e d i i m i n a t e 配体的金属化合物上( s a l e n 一金属化合物) 。非手性s a l e n 化合物用于环氧化催化见于8 0 年 代初，j k k o c h i 等人的工作【2 | 。他们进行了一系列( s a l e n ) c r ( m ) 、( s a l e n ) m n 0 i i ) 催化烯烃环 氧化的实验，分离出了具有催化活性的o x a c h r o n i u m ( v ) 化合物并测定了它的结构。s a l e n 化 合物的催化活性开始引起人们的注意。随着人们对对映体纯化合物的兴趣兴起，各种手性 s a l e n 化合物被合成出来，它们在催化反应中开始被广泛应用。 9 0 年代，手性( s a l e , n ) m n 配台物用于催化烯烃的不对称环氧化，随后手性s a l e n 配合物 催化范围逐渐扩大，在不对称羟基化反应、氮杂环丙烷反应、硫化物的氧化、环丙烷反应、 加成反应等方面都有应用。 1 催化不对称环氧化反应 有两类典型的手性s a l e n 配体，分别是j a c o b s e n 型化合物和k a t s u k i 型化合物。 1 9 9 0 年，j a c o b s e n 等人第一次把手性( s a t e n ) m n 配合物用于催化烯烃的不对称环氧化 1 3 。环氧化反应底物的应用范围从最初的顺式取代烯烃弘i ，到后来逐渐扩大到反式取代i ”、 三取代1 6 和四取代1 7 1 底物的对映异构选择性环氧化。 j a c o b s e n 和他的同事们在对数十个化合物的研究之后，发现化台物2 b 是最有效的手性 配体，对简单的烯烃，使用这种催化剂可以达到9 7 以上的产率和9 8 的e ei 4 “。氧源通 常是p h i o 和次氯酸钠。在各种情况下，适当的填加剂都能促进催化反应的产率和选择性 4 一苯基氮氧吡啶( 4 一p p n o ) 是最有效的填加剂i “。 在j a c o b s e n 小组发表他们关键性的发现后不久，k a t s u k i 和他的同事们合成了另一系列 化合物，配体设计上主要的不同点在于c 3 和c 3 。位置引入更弯曲的独特的手性基团( 典 型的化合物如3 和4 ) 。k a t s u k i 型的化合物催化反应的转化率和选择性上并不比j a c o b s e n 型的更好，他们的工作更主要的意义是在设计配体，研究结构与催化剂性能的关系，反应 的机理等方面【”。 第一章前言 c 一令c - 7 0 6 0 还有一类比较特别的s a l e n 配合物。z h a o 等人合成了混合的i v l n 吡啶酰胺水杨醛( 化 合物5 ) ，这种非对称的催化剂在环氧化反应中得到一般的选择性( 3 1 7 4 e e ) ，但它的 转化数要高的多【9 1 。p e d r o 等人用化合物6 ，催化环氧化各种非功能团烯烃，得到较高的产 率( 7 8 9 9 ) 和很低的选择性( 5 1 0 e e ) 1 0 1 0l o p e z 等人合成了一系列含有两个不同的 水杨醛基团的不对称手性s a l e n 席呋碱j 。 2 南开大学硕士研究生学位论文 具有催化环氧化活性的过渡金属还有( s a l e n ) c r 。g i l h e a n y 报道t ( s a l e n ) c r 化合物7 催 化非官能团烯烃的不对称环氧化，对反式烯烃比对顺式异构体得到更高的e e i “1 。k a t s u k i ( s a l e n ) c r 催化环氧化共扼烯，发现溶剂、供电子配体和立体选择性之间有很大的关系m 。 2 硫化物的氧化( s c h e m e l ) f u j i t a 和他的同事第一次报道用手性( s a t e n ) v a n a d i u m ( 化合物8 ) ，催化氧化硫化物， 选择性一般“】。后来他们又报道了! - t o x o b i s ( s a l e n ) t i t a n i u m ( 化合物9 ) 作为催化剂。 j a c o b s e n 等人用光学活性的化合物5 d 催化氧化硫化物得到亚砜。h 2 0 2 作为氧化剂，乙 腈作为溶剂，2 - 3 m 0 1 催化剂，硫化物转变为亚砜，获得8 4 9 5 的分离产率和3 4 6 8 e e 】。 k a t s u k i 用( r s ) 一3 b 和限r ) 7 ，( k s ) 7 的甲氧基衍生物氧化烷基芳基硫，某些条件下得到较 高的产率和甜”。 r 3 r r m s 7 r 9 3 ，催化氰化氢加成到亚胺 j a c o b s e n 等人用j a c o b s e n 型手性( s a l e n ) a l ( 1 ) c i 催化把氰化氢( h y d r o g e i lc y a n i d e ) 艄r j 亚胺( i r n i n e s ) 上( s t r e c k e r 反应) ，进一步再合成晓氨基酸衍生物，反应的产率和e e 值很高， 尤其对取代基为芳烃的达到9 0 ( s c h e m e 2 ) 1 1 8 l 。 第一章前言 n ，一少铋编2 e 。q 。u t i 。v l y h 。c nh d i m c t h v i b a r b “u r i ca c i d 5 m 0 1 、p d ( p p hs ) 4 掣 咿咖m e 7 8 y i e l d ，9 2 e e 删2 h c c o 2 m e r e c r y s t a l l i z e d 6 0 y i e l d 9 9 e e 4 催化异d i e l s a i d e r 反应( h e t e r o d i e l s - a i d e rr e a t i o n s ) 手性( s a l e n ) c r ( i i i ) ( 化含物l o ) 用来催化h e t e r 。一d i e l s - a i d e r 反应，得到较高的产率和 e e ( s c h e m e 3 v 1 ”。 象x 。邶。弋+ 弘r 雨1 c a t a l y s t v 、+ 弘雨 限，r ) - i o x 三b f 4 ，a = y = t b u s c h e m e3 b ：y = o m e 0 众r 5 选择性c - h 的氧化 1 9 9 4 年，j a c o b s e n 等人在t , 2 一二氢萘( 1 ，2 d i h y d f o i 即h t h a l e n e ) 的环氧化实验中，分离出 手性环氧化合物苯乙烯c h 键不对称羟基化的产物( 主要产物为1 1 ) ( s c h e m e 4 ) 2 0 o 。o a 苎竺：竺竺。? h s a 一 l e e 等人研究了苄基的c h 的氧化，最高的分离产率达9 2 ( s c h e m e 5 ) 2 ”。 4 争 h j ! 哒堂墅圭堕壅竺兰些堡壅 e c 囝 k a t s u k i 等人用k a t s u h 型手性s a l e n ( 化合物1 2 ，1 3 ) 催化苄基c h 键不对称氧化f s c h e m e 6 ) 和内消旋杂环c - h 的选择性氧化( s c h c m e7 尸l 。 厂) h 皂h 假，s ) - 1 2 rr h 1 3 a ：a r - - - 4 一阻b u ( c 6 h s h s i c 6 h 4 r 2 3 ，5 - ( c 1 - 1 3 ) c 6 h 3 b ：a r - - - 4 - t - b u ( c 6 h 5 ) s i l c g - 1 4 r r - ( c h 2 ) 4 咕 照+ 跨 导a 。h + a 。 竺竺，人+ k c i c 6 h 5 ilil o 、o h o ，兮o 6 交连聚合物支持的手性s a l e n 1 9 9 4 年，s i v a r a n 等人利用两种s a l e n 单体1 4 和1 5 与乙二醇二甲基丙烯酸盐聚合成交 链化合物，他们研究了该化合物在室温下，p m o 为氧化剂，催化端基烯烃环氧化，其效果 不理想，但结果显示聚合物比单体更稳定。 第一章前言 厂9 。6 脊! + 。o 弋 1 5 s c h e m e 8 d a s i td e 等人在b e s t a t i n 的合成中利用聚苯胺支持的( s a l e n ) c o o t 9 作为环氧化催化剂， 在从l 亮氨酸甲酯的肉桂酰胺转化到相应结构的b e s t a t i n 类似物中，得到很好的结果【2 5 。 s h e r r i n g t o n 和他的同事合成的一系列聚合物支持的( s a l e n ) m n c l ，s a l o n 通过聚苯乙烯和聚异 丁烯酸酯树脂的一个芳环固定“1 ：l e m a i r e 和他的同事用一系列聚合物支持的金属s a l e n 化 合物( 金属包括i r , c o ，g u ) 催化不对称苯乙酮氢化2 5 q 等，但催化效果都不好。 7 内、外消旋化合物的动力学拆分及开环 j a c o b s e n 用手性( s a l o n ) c r ( 1 1 1 ) 催化m e 3 s i n 3 对环氧化合物的不对称开环，s c h e m e9 中， 主产物的产率 8 0 ，e e 8 0 。一系列五元环、六元环环氧化合物作为底物，产率都在8 0 以上，e e 在8 0 9 8 ，包含醚、烯、羰基等功能基团的环氧化合物都是活泼底物“。进一 步的分析表明，实际起催化作用的是叠氢化合物( s a l e n ) c r n ( 化合物1 6 ) 在后来的应用中， j a c o b s e n 直接把叠氮化合物作为催化剂狮】。 g 凿，9 37 s 芍? 苔3 s e r m i n e9 6 南开大学硕士研究生学位论文 j a c o b s e nj 喟( s a l e n ) c o 催化动力学水解廉价的外消旋端基环氧化合物，得到光学纯的端 基环氧化合物和二醇( s c h e m e l o ) 胁1 。这个反应如果采用不同的开环底物，可以得到双官能 团产物i “i 。 1 6 +c墼catalyst(02m01h20 4 m 0 1 ，刀 + c h 3 c 0 2 h ( o) 0 “7 0 h i + h 。h l m o lo 5 5t o o l c y c l ei4 4 y i e l d5 0 y i e l d s c h e m e1 09 86 e e9 8 e e k a t s u k i 用( s a l e n ) m n 化合物动力学拆分外消旋的丙二烯得到光学富集的丙二烯产物 ( s c h e m e l1 ) t 2 引。 ! 竺：型旦 弋p p c h 2 d 2 m e 6 0 乱4 5 5 c o n v e r s i o s e h e m e1 1 8 不对称环丙烷反应 k a t s u k i 等发现( s a l e n ) c o 化合物1 7 和叔丁基2 ：偶氮己酸催化苯乙烯的不对称环丙烷化 否b 赫三。：尹 1 7s c h e m e l 2 ( s c h e m e l 2 ) ，该反应显示出对反式产物的较高的选择性l 。 8 0 y 9 3 e e ( t r a n s ：c i s ) ( 9 6 ：4 1 尉c 叱 第一章前言 参考文献： 、p f e i f f e r p ；b r e i t h e ；l i i b b e , e a n dt s u m a k i ，t l i e b i g s a n n t ：h e m 5 0 3 8 4 f j 9 3 3 ) 2 ( a ) s i d d a l l ，t l ；m i y a u r a ，n ；h u f f m a n ，jc ；k o c h i ，t k 3 c h e m s o c c o m m u n 1 9 8 3 1 1 8 5 ( b ) s a m s e l ，e _ j ；s r i n i v a s a m ，k ；k o c h i ，tk a 牌c h e m ，s o c ，1 9 8 l1 0 7 , 7 6 0 6 ( c ) s r i n i v a s a m , k ；m i c h a u d ，pa n dk o c h i ，tk 1 a m c h e m s o c , 1 9 8 6 , 1 0 8 , 2 3 0 9 3 z h a n g ，w ；l o e b a c h ，j l ；w i l s o n ，sr a n dj a c o b s e n ，e n j a m ( 7 h e m s o c 1 9 9 0 , 1 2 ，2 8 0 j 4 ( a ) l e e ，nh ；m u c i ，a r a n dj a c o b s e n ，en t e t r a h e d r o n l e t t e r s , 1 9 9 1 ，3 2 , 5 0 5 5 ( b ) d e n g ，l a n dj a c o b s e n ，en j o r g c h e m ，1 9 9 2 ，5 l 4 3 2 0 5 ( a ) c h a n g 。s ；l e e n h a n dj a c o b s e n , e n j o r g c h e m 1 9 9 3 , 5 8 , 6 9 3 9 ( b ) c h a n g ，s ；g a l v i n ，j m ；j a c o b s e n , en j a m c h e m s o c ，1 9 9 4 , 1 1 6 , 6 9 3 7 6 b r a n d e s ，b d ；j a c o b s e n , e n o r g c h e m 1 9 9 4 ，5 9 , 4 3 7 8 7 b r a n d e s ，b d ；j a c o b s e n ，e n t e t r a h e d r o n l e t t ，9 9 工3 6 , 5 1 2 3 8 ( a ) i r i e , r ；n o d a , k ；i t o ，y m a t s u m o t o ，n a n dk a t s u k i ，t t e t r a h e d r o n l e f t ， 1 9 9 0 ，3 1 ，7 3 4 5 ( b ) i r i e ，r ；n o d a ，k ；i t o ，y a n dk a t s u k i ，t t e t r a h e d r o n l e f t ，1 9 9 1 ，z 1 0 5 5 f c ) s a s a k i ，h ；i r i e ，r ；h a m a d a , t ；s u z u k i ，k ；k a t s u k i ，t ，t e t r a h e c b o n1 9 9 4 , 5 0 , 1 1 8 2 7 ( d ) h o s o y a ，n ；h a t a y a m a , a ；i r i e ，r ；s a s a k i ，h ；k a t s u k i ，t t e t r a h e d r o n1 9 9 4 , 5 0 , 4 3 1 1 ( e ) h a m a d a ，t ；f u k u d a , t ；i m a n i s h i ，h ，；k a t s u k i ，t t e t r a h e d r o n1 9 9 6 , 5 2 5 1 5 9 z h a o sh ；a r t i z pr ；k e y s ，ba a n dd a v e n p o r t ，kg t e 折a h e d r o nl e f t ，1 9 9 6 , 3 7 , 2 7 2 5 1 0f e m a n d e z , i ；p e d r o ，j r a n ds a l u d ，r t e t r a h e d r o n1 9 9 6 , 5 2 1 2 0 3 1 1 1 l o p e z ，i ；l i a n a s ；b u ，x r t e t r a h e d r o nl e f t 1 9 9 8 ，3 9 ，4 1 9 9 1 2b o u s q u e t ，c a n dc * i l h e a n y , dg t e t r a h e d r o nl e t t ，1 9 9 5 , 3 6 , 7 7 3 9 1 3i m a n i s h i ，ha n dk a t s u k i ，y t e t r a h e d r o nl e t t 1 9 9 t 3 8 , 2 5 1 7 1 4s r i n i v a s a n , k ；k o j i m a , m a n df u j i t a j ( m 胡，l e t t 1 9 8 6 , 1 4 8 3 1 5s a s a k i ，c ；n a k a j i m a , k ；k o j i m a , m a n df 域t a ，j b u 肛c h e m s o c d p r z ，1 9 9 1 ， 6 4 , 1 3 1 8 1 6p a l o c k i ，m ；h a n s o n ，p a n dj a c o b s e n ，e n t e t r a h e d r o n l e f t ，1 9 9 2 ，3 ，7 1 1 1 1 7 ( a ) n o d a ，k ，；h o s a y a , n ；y a n a i ，k ；i r i e , r a n dk a t s u k i ，t t e t r a h e d r o n l e t t ，1 9 9 4 3 5 1 8 8 7 r 南开大学硕士研究生学位论文 ( b ) k o k u b o ，c a n dk a t s u k i ，t r e t r a h e d r o n ，1 9 9 6 , 5 2 ，1 3 8 9 5 i8 s i g m a n , m s ；j a c o b s e n ，e na a m ( ：h e m s o c 1 9 9 8 ，1 20 ，5 3 1 5 1 9s c h a u s ，se ：b r a n a l t ，j ；j a c o b s e n ，e n a o r g ( ；h e m1 9 9 & 6 3 ，4 0 3 2 0l a r f o w 3fa n d j a c o b s e n ，en。l a i n ( ：h e m s o c 1 9 9 4 1 1 6 , 1 2 1 2 9 2 1 l e e , n h ；l e e ，c - s ；j u n g ，d s t e t r a h e d r o nz 掣托1 9 9 8 , 3 9 1 3 8 5 2 2h a m a d a , t ；i r i e r ；m i h a r a , j ；h a m a c h i ，ka n dk a t s u k i ，t t e t r a h e d r o n , 1 9 9 8 , 5 4 1 0 0 1 7 2 3m j y a f u j i ，a a n dk a t s u k i ，t t e t r a h e d r o n , 1 9 9 8 , 5 4 , 1 0 3 3 9 2 4d e , b b ；l o h r a y ，b b ；s i v a r a m , s ；d h a l ，pk m a c r o m o l e c u l e s , 1 9 9 4 , 2 7 , 1 2 9 1 2 5 ( a ) a s i td e i b a s a k ，p ；i q b a l ，j t e t r a h e d r o nl e f t 1 9 9 7 , 3 8 ，8 3 8 3 c o ) c a n a l i ，l ；c o w a n ，e ；d d e u 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相对于已经非常成功的后两者，对前者的研究很有限。 由于三元环的巨大张力，氮杂环丙烷化学集中于它的开环反应上，用广泛的亲核试 剂，包括金属有机试剂，通过底物控制和试剂控制，开环反应可以获得极好的立体选择 性和区域选择性，这样，氮杂环丙烷就成为合成重要的具有生物活性产物的底物。对氮 杂环丙烷生物活性的兴趣集中在对d n a 的化学修饰上。一些包含一个或多个氮杂环丙烷 单元的结构具有交连到d n a 上的稳定性，是具有抗肿瘤活性的合成化合物，如t a b l e l 所 示的几种结构。还有一些包含氮杂环丙烷单元的自然产物，如m i t o m y e i n a ，b ，- c ， - a z i n o m y c i na ，f r 9 0 0 4 8 2 ( t a b l e 2 ) 等，都表现出抗菌和抗肿瘤活性。从氮杂环丙烷合成 的重要化台物包括生物碱( s c h e m e d ，氨基糖( s c h e m e 2 ) ，氨酸及其衍生物( s c h e m e 3 ) ，1 3 - 内 酰胺抗生素( s e h e m 0 4 ) 等。氮杂环丙烷化合物在不对称合成中还可以作为手性辅助剂。手 性试剂，手性配体等l 】王3 ) 。 o p 壮卜阁 n t e p a t a b l e1 0 t a b l e2 o 入 n - 殄r 叼 椤 幽 t r e n i m o n t e t m m i n a ：r _ r = 0 m e r i q ( m i t o m y c h - a ) b ：r = o m e , r = o i - i , r 1 k m e ( m i t o m y c i n - b ) c ：r = n h 2 ，r = o m e r l hf l v l i t o m y c m - c ) ” d ：r i n 1 2 ，r = o m e , r k m e e ：r = r = o m e ，r , b m e 0 勺 n l z 人v 训戈啦 南开大学硕士研究生学位论文 r 7 n l t s 、八 s c h e m e1s t e r e o s e t e c t i v es y n t h e s i so f s o m oa l 脚o i d sf i o m c h i r a la 血i d h ”s s c h e m e2c h i 国la z i r i d i n e si nt h es y g a e s 妇o f e n a n t i o n t r i c a l l yp m e s u g a $ 莎c 鼍二阮尺臀茅嘞舭, , c o g h - i n t h 矿c 鼍二鼢凡蒜。，茅嘞舭h s c h e m e3o l i r a la z i f i i m e si nt h es y t h e s 瓷o f a m i n oa c i d sa n dt h e i r d e r i v a t i v e s t h i e m m y c i nr l = o hr 2 ，r 3 2 h s ( c h ) 2 n i - 歌3 p s 5 r i ，r 2 _ i r 3 = a c l b m e t h i e n a m y e i nr i = o hr 2 。m e 聃2 h c o 埘 反耐w 刚扩n r “r f o r t h i c n m y c i n f o r p s - 5向fl b - m e - t h i o n m a c i n c h c m e 4k e y i m e r m e d i a t e s f o r l h e e n a n t i o s e l e c t i v es y n t h e s i s o f s o m o c a f o a p e n e m a n t 击b h c s 2 2 手性氮杂环丙烷的合成 氮杂环丙烷化合物的合成方法很多概括的可分为加工自然产物中现存的对映异构 体纯的起始原料和从c = c 、c = n 双键不对称合成。 2 ：f 1 第一章前言 22l 从自然产物制备 可用米制备手性氨杂环丙烷化合物的对映异构体纯的自然产物包括氨酸( s c h e m e s ) 、 碳水化合物( s c h e m e 6 ) 、胺醇( s c h e m e 7 ) 等，其他的一些起始原料还有t 3 一卤化胺，1 3 一异 氰碘，n 一单卤或n ，n 一二卤化胺等。 0 咖儿、。 n t r c h e m e 5 $ y n t h s i so f 砌伽1 岢i c a l b ，p u r ea z i r i d i n e sf r o mm m o a c i d s o m e n a n 3 5 5 i ) t 配i 瓣 6 0 n i h o s c h e m e6 s y n t h s t so f e n a n t i o n 七d c a l l yp u r e a z k i d i n e sf i o mc a r b o h y d r a t e s 吖 2 认。r 7 0 c h e r n e7s y n t h s i so f c 2 s y r r a n e l r i ca z k i d 妇sf r o mt a r t a r i ca c i d s 2 22 通过a z i r i n e s 合成 从c = n 双键合成氮杂环丙烷包括直接或间接通过环氮乙烯类化合物的转化，这个转 化中可用催化h 2 还原，l i a i h 。，n a b h 。还原等，酰氯也是一种常用试剂( s c h c m e 8 ) ，g r i g n a r d 试剂是一种重要的而且被广泛应用的试剂。n 羟基