手性磷酸催化的不对称含碳杂键化合物合成研究

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1、博士学位论文手性磷酸催化的不对称含碳杂键化合物合成研究STUDIESONTHECHIRALPHOSPHORICACIDCATALYZEDASYMMETRICSYNTHESISOFCOMPOUNDSCONTAININGCHIRALC–XBONDS章逸良哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：O623.736学校代码：10213国际图书分类号：547.466.468密级：公开工学博士学位论文手性磷酸催化的不对称含碳杂键化合物合成研究博士研究生：章逸良导师：史雷教授申请学位：工学博士学科：化学工程与技术所在单位：化工与化学学院答

2、辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O623.736U.D.C:547.466.468DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringSTUDIESONTHECHIRALPHOSPHORICACIDCATALYZEDASYMMETRICSYNTHESISOFCOMPOUNDSCONTAININGCHIRALC–XBONDSCandidate：YiliangZhangSupervisor：Prof.LeiShiAcademicDegreeAp

3、pliedfor：DortorofEngineeringSpeciality：ChemicalEngineeringandTechnologyAffiliation：SchoolofChemistryandChemicalEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要不对称催化是当今有机化学学科中持续发展且意义深远的研究领域，手性催化剂的合成与应用是该研究领域的主要任务之一。随着在该方

4、向研究的持续发展，各种类型的有机小分子催化剂不断涌现。其中，作为有机小分子催化中的一个重要分支，Brønsted酸催化开始受到人们的重视。手性磷酸由于其高效的催化活性、广泛的适用范围以及低廉的制造成本在近年得到了蓬勃的发展，并实际应用于一系列不同类型的不对称催化反应。本文合成了一系列手性磷酸，并探索了其在不对称反应中的应用，主要内容如下：在手性SPINOL磷酸的催化下，使用汉斯酯为氢源，通过不对称转移氢化反应以最高99%的产率和>99%的ee值得到了一系列有光学活性的3-取代-二氢-1,4-苯并噁嗪和2-取代-四氢喹啉。在手性

5、SPINOL磷酸为催化剂，取代汉斯酯为氢源、甲苯为溶剂、50℃反应的最优条件下，通过不对称氢解反应以最高98%的产率和93%的ee值得到了一系列高对映选择性的3-取代异吲哚啉酮。在使用基于手性BINOL骨架的离子对为催化剂，儿萘酚硼烷为氢源的条件下，以最高90%的产率和97%的ee值得到了一系列高对映选择性的取代苯基乙二醇。通过测得产物的旋光值与文献值比较，最终确定产物的绝对构型为S，并提出了可能的反应机理。在不同类型的手性磷酸催化下，成功发展了一系列O–H键插入反应。以羧酸为底物时，在手性BINOL磷酸和铑的共催化下，以最高

6、85%的产率和95%的ee值得到了一系列高对映选择性的2-(取代甲酰氧基)-苯乙酸酯。以醇为底物时，在手性BINOL磷酸和铑的共催化下，以最高87%的产率和90%的ee值得到了一系列高对映选择性的2-(烷氧基)-苯乙酸苄酯。以酚为底物时，在手性SPINOL磷酸、铑和三氟甲磺酸镁的催化下，以最高96%的产率和97%的ee值得到了一系列高对映选择性的2-(芳氧基)-苯乙酸苄酯。为了进一步理解羧酸的O–H键插入反应机理，本文进行了密度泛函理论（DFT）计算并通过培养单晶确定了产物的绝对构型。不论是在动力学或者热力学模拟下，S构型的O

7、–H键插入产物都是优势构型，这与X射线单晶衍射分析实验结果一致。以2-氯-4-甲基-3-氨基吡啶为起始原料，经过甲氧基化，桑德迈尔（Sandmeyer）溴化反应，乌尔曼（Ullmann）反应得到消旋的2,2′-二甲氧基-4,4′-二甲基联吡啶。整个合成路线经过三步反应，总收率为25%。使用(+)-二苯甲酰酒石酸作为拆分试剂来拆分消旋的2,2′-二甲氧基-4,4′-二甲基联吡啶，能-I-哈尔滨工业大学工学博士学位论文够以99%的ee值得到(R)-2,2′-二甲氧基-4,4′-二甲基联吡啶。关键词：手性磷酸；不对称催化；手性还原；

8、O–H键插入；氢解-II-AbstractAbstractAsymmetriccatalysishasemergedasarobustandmeaningfulfrontierinthefieldoforganicchemistry,oneofthemaintasksinth