新型吡咯烷类有机分子催化剂的合成及其在不对称Mannich反应中的应用开题报告

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1、开题报告新型吡咯烷类有机分子催化剂的合成及其在不对称Mannich反应中的应用一、选题的背景、意义1.1选题背景手性指两个具有面对称关系的物体的非重叠性，它广泛存在于分子和晶体中，是自然界的本质属性之一．在有机化学工业中，大部分要合成的目标产物均是具有手性的，若我们只需要其中一种构型的产品，则面临着分离上的极大困难，囚为这些物质的物理性质相同，化学性质相似，仅生物性质可能存在一定的区别．而对仅含一个手性中心的产品，若只有其中一半的对映体有用即意味着最高的原子利用率为50％，是相当不合算的，用“E-因子”评价法也能得出一致的结论．获得手性化合物的途径有天然手性化

2、合物的提取与半合成、外消旋体的拆分和不对称合成等．简单地说，不对称合成就是采取某些方法，使反应生成的两个对映体中一个过量，甚至全部为单一的对映体，从而避免和减少拆分过程．某单一对映体的过量情况，可以用ee即对映体过量率来衡量，ee值越高，则不对称合成的效率越高．从绿色化学的角度出发，高效的不对称合成有利于节约资源，提高原子利用率．因此，不对称合成是手性技术发展的主流方向．不对称催化是不对称合成最有效的方法，它是有机合成化学研究的热点和前沿．通过不对称催化不但可以提供医药、农药、精细化工所需的关键中间体，而且可以提供环境友好的绿色合成方法．催化不对称合成反应主要

3、包括催化不对称氢化反应、氢硅烷化反应、氢甲酰化反应、氢酯化反应、环丙烷化反应、环氧化反应、不对称酮还原反应、糖类衍生物催化反应和酶催化反应等．近些年，许多能得到高产率和立体选择性的化合物转化方法得到了极大的发展，其中大部分反应本质上为催化反应．催化反应能提供最好的原子经济性，是因为它可以避免或至少减少了化学计量的诱导和手性辅助试剂的使用．有机催化剂是指纯粹的有机小分子，主要由碳、氢、氮、硫和磷等元素组成．有机催化剂的催化活性是低分子量的有机小分子本身而不需要过渡金属或其他金属．有机催化剂具有容易操作和一些“绿色”的优点，如：1)不需金属引发，不必担心有毒的金属

4、泄漏到环境；2)有机催化剂通常价格低廉，容易修饰和制备；3)有机催化剂通常可以在溶液或空气中进行反应，不必拘泥于苛刻的无水无氧条件；4)有机催化剂容易从产物中分离和回收．由于有机催化剂的发展日新月异。以下我们仅对几类比较重要的有机官能团反应中的有机催化剂作简单介绍，以期窥一斑而见全豹．催化过程应用于大规模生产的潜力是催化效率的重要表现．有机催化在规模生产中的应用应考虑到以下几个评价标准．1)催化剂的经济性．在这方面人们无疑看到了有机催化的主要优势，许多有机催化剂很容易得到，它们可能是廉价和易得的手性源或可能是其简单衍生物．如生物碱及其衍生物、酒石酸、L-脯氨酸

5、和其他一些天然氨基酸．2)催化剂的稳定性以及操作问题．有机催化剂的另一优势在于其稳定性和易操作性．对于大部分有机催化剂不用担心其对潮湿的敏感性，而这一问题一直困扰着许多作为路易酸催化剂的手性金属配合物，因此有机催化剂的操作通常不需要什么特殊装备．3)催化剂的回收，有机催化剂的固载化．催化剂能否回收利用是影响催化剂成本的一个重要方面．与金属化合物的固载(常通过同相束缚的配体方法)相比，流失问题对于通过共价键与固相载体相连的有机催化剂并不是很关键的问题．在下游工艺结束后回收再利用有机分子催化剂在一些工艺中已有所报道．一些有机催化剂已经能够有效地回收利用.4)对映选

6、择性、转化率和催化剂用量．高效的有机催化剂已经广泛地应用到各种有机转换中，并能以99％ee合成期望的目标分子，还有许多其他的有机催化反应具有高的对映选择性(>95％ee)并能够进一步提高．因此对于许多有机催化反应来说，其对映选择性、转化率和催化剂用量对于放大应用来说具有相当大吸引力．二、相关研究的最新成果及动态1.2脯氨酸及其衍生物在不对称催化中的应用研究概述1.2.1脯氨酸催化剂L-脯氨酸是最早发现的不对称有机小分子催化剂，其结构简单，其天然含量非常丰富，价格低廉，所以人们对其研究比较深入。目前脯氨酸已被发现可以催化许多反应，并且大部分反应能够得到比较理想的

7、收率和立体选择性，具体反应如下：1.2.1.1直接不对称Adol反应2000年，List[5]等人首次报道了利用L-脯氨酸催化醛酮之间的直接不对称Adol反应（图1.2.1.1），获得了中等的产率和ee值。图1.2.1.1L-脯氨酸催化的醛酮直接不对称Adol反应2002年，Northrup[6]等人报道了利用L-脯氨酸来催化醛醛的直接不对称Adol反应（图1.2.1.2），得到中等的产率和非常高的ee值。图1.2.1.2L-脯氨酸催化的醛醛直接不对称Adol反应1.2.1.2不对称Mannich反应2000年，List[7]等人在发现L-脯氨酸在有机催化中有

8、很好的效果以后，紧接着，他们研究了用该