基于绿色催化体系的羟基选择性酰基化研究

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由于糖分子空间结构复杂,且存在多个活性相似的羟基,在糖化合物的合成与修饰过程中不可避免的使用到复杂繁琐的保护和去保护操作,因此设计优良的保护和保护基策略往往是研究的核心问题。选择性保护可以实现羟基的特定位点保护,大大提高合成效率,在糖化合物的合成中发挥着重要的作用。与此同时,酰基由于其具有引入和脱除方便,反应条件温和等优点成为最常用的羟基保护基。近年来,多种用于实现糖羟基的选择性酰基化的方法被不断开发出来,均兼具优势和不足之处。如果从是否底物适用范围广,经济绿色,反应条件温和,操作简便以及反应高效等多维度去衡量一个催化体系,目前同时满足上述要求的理想催化剂和方法还未被发展出来。本论文在探究绿色高效的催化剂用于羟基的选择性酰基化过程中,研究了以下内容:一.基于高效的选择性硅烷基化和选择性酰基化发展的一锅法糖羟基保护策略在本研究中,为了实现伯羟基的优先保护,开发了对于含有伯羟基的二醇以及多元醇的高效的选择性硅烷基化方法,以85-95%的分离收率得到伯羟基被硅烷基化的产物。通过机理研究,证实N,N-二甲基甲酰胺可以作为硅烷基化的优良的催化剂。进一步将该硅烷基化方法和实验室之前开发的羟基选择性酰基化方法相结合,可以实现糖羟基的一锅法硅烷基化和酰基化保护,在温和的条件下高效的合成了3位酰基和6位硅烷基取代的正交保护的糖砌块。二.铁(Ⅲ)试剂催化的羟基选择性酰基化为了解决在绿色温和的条件下实现选择性保护以区别糖环中仲羟基活性差异的难题。本研究中开发了绿色高效的乙酰丙酮铁[Fe(acac)3]催化剂,用于1,2-二醇,1,3-二醇以及含有顺式二醇糖苷底物的选择性酰基化反应。该方法反应条件温和,催化剂经济绿色。推测该反应能够实现高选择性的关键在于碱性条件下铁试剂与顺式二醇之间形成的五元环中间体。在对铁(Ⅲ)试剂催化选择性酰基化的进一步探究中,证实了在乙酰丙酮(Hacac)配体的协助下,三氯化铁(Fe Cl3)可以作为优良的催化剂用于上述底物的选择性苯甲酰化,反应的选择性和分离收率在大部分情况下类似于或略差于Fe(acac)3的催化效果。本研究中发展的Fe Cl3催化剂更加经济绿色,更重要的是该研究为深入探究不同的金属盐与配体组合对选择性保护策略的影响提供了可能性。三.氯化亚锡催化的羟基选择性酰基化根据以上研究思路,进一步深入探究不同的金属盐与配体组合以期获得最佳催化体系用于更广泛的选择性保护策略。基于此,成功地发展了以氯化亚锡作为催化剂的高效的羟基选择性酰基化方法,该方法具有更广泛的底物范围,包括使用铁催化剂受限制的含有反式构型二醇的糖苷。氯化亚锡作为催化剂具有结构简单,经济易得,绿色低毒等系列优点,将其用量降低至1 mol%时仍表现出较高的催化活性。四.基于氯化亚锡催化的缩醛化和选择性酰基化发展的准一锅法糖羟基保护策略本研究首先证明了氯化亚锡可以用来催化未保护糖苷底物的高效缩醛化反应,然后结合其催化选择性酰化的研究结果,发展了氯化亚锡催化的准一锅法连续的缩醛化以及选择性苯甲酰化方法,用于高效的制备2-OH或者3-OH的正交保护的糖基受体。通过氧化银介导的酰基迁移反应,很容易获得保护位置相反的糖基受体。同时从利用本方法制备的糖基受体出发高效的合成了血型抗原类似物,证明这些糖砌块在寡糖合成方面的重要应用价值。综上所述,本论文在用于羟基选择性酰基化的绿色催化剂开发方面做了一系列研究。所有发展的羟基保护方法中均使用了相对绿色易得的催化剂,基本符合了本研究的初衷,具有一定的理论研究意义和实际应用价值。
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