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有机小分子催化的串联反应是指在低于化学计量的、不含金属的有机化合物催化下的多步串联化学反应。该类型反应兼备了有机小分子催化和串联反应两方面的优势:首先,有机小分子催化剂一般性质稳定、价格低廉、容易获取以及相对毒性较小;其次,能够高效的构建碳-碳键与碳-杂原子键形成复杂分子骨架,省去了中间体的分离与提纯,减少了副产物的生成。正由于具有这些优良特征,有机小分子催化的串联反应更接近现代生活所要求的“理想合成”这一概念。近年来,有机小分子催化的串联反应得到了许多化学工作者的关注。
本论文主要研究了有机胺催化的串联反应,重点探索碳-碳键和碳-杂原子键的有序构建,包括:叔胺催化下含磷亲核试剂、1,1-双氰基活化烯和烯丙基碳酸酯之间的多组分串联反应;手性脯氨醇硅醚催化双官能水杨醛衍生物和1,1-双氰基活化烯之间的不对称串联环化反应;手性脯氨醇硅醚催化含磷亲核试剂和水杨醛衍生物的不对称环化反应。具体研究内容和结果如下:
首先,在三乙胺催化下,首次实现了含磷亲核试剂、1,1-双氰基活化烯和烯丙基碳酸酯之间的三组分串联反应,通过phospha-Michael-Michael串联方式,高效地实现了碳-碳键与碳-磷键的有序构建,为含磷有机化合物的高效合成提供了简便的新方法。
其次,采用双官能反应底物来实现两组分之间的多重串联反应策略,本文首次实现了手性脯氨醇硅醚催化邻羟基肉桂醛与1,1-双氰基活化烯的不对称串联环化反应,经两种双官能组分之间的多重有序串联反应,实现了多个碳-碳键和碳-氧键的有序构建,形成了氧杂[3.3.1]骨架的产物,并取得了高收率与高度对映体选择性,为高效合成复杂的手性氧杂双环化合物提供了简便的途径。
最后,采用相似研究策略,实现了手性脯氨醇硅醚催化含磷亲核试剂和水杨醛衍生物的不对称环化反应。在手性α,α-二苯基脯氨醇硅醚催化下,邻羟基肉桂醛与二苯基膦氧化物可以发生两组分串联环化反应,该反应同样取得了较高的收率和对映选择性,为磷酰化的苯并二氢吡喃衍生物的立体选择性合成提供了新方法。