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有机胺类化合物是一类非常重要的有机化合物,它们在有机合成、有机材料、药物等领域具有重要的应用价值,同时广泛存在于生命体系中,具有重要的生物学功能,因此,有机胺类化合物的研究对化学化工、药物化学和生命科学的研究均具有重要的意义。烯烃的胺功能化是构建有机胺类化合物最为有效的方法之一,因此备受有机化学家的关注和青睐。
烯烃的胺卤化反应作为一种重要的烯烃胺功能化的方法,目前已经取得了一定的进展。此类反应能在温和的条件下,通过简单的操作实现高区域选择性和高立体选择性地生成相邻有机卤胺类化合物,是有机化学和药物合成科学中的一种非常有效工具。然而,在烯烃的不对称胺卤化反应方法学的研究方面,由于选择性控制同时生成的两个手性中心的构型有较大难度,相关报道还很少。如何寻找一种有效的方法,能在简单的条件下,实现烯烃的不对称胺卤化反应,已成为该研究领域极具重要性和挑战性的工作。本论文主要进行了手性辅基诱导的不对称胺卤化反应的研究。首次将手性辅基引入到胺卤化反应的氮源中,在简单温和的条件下,实现了一系列α,β-不饱和腈类烯烃底物的不对称胺卤化反应。
论文第一部分中,我们首先尝试将手性的(1S)-10-樟脑磺酰胺作为氮源引入到胺卤化反应中,在NCS的作用下,使α,β-不饱和腈发生胺卤化反应。反应在通常的胺卤化条件下就可以进行,但该反应体系的产率较低。
第二部分工作中,我们首先设计合成了一个于性烷基取代的氮氯源,(1S)-10-N,N-二氯代樟脑磺酰胺,然后再将其用于胺卤化反应。在通常的胺卤化条件下,该氮氯源能与一系列的α,β-不饱和腈反应,产率较好,最高可达到97%,反式和顺式加成产物比例介于5:1到20:1之间,但是反应的非对映选择性较低,de值大都在10-20%之间。我们对产物的绝对构型进行了鉴定,经研究发现,过量异构体产物中新生成的两个手性中心构型为2R,3R。
论文最后一部分的工作主要集中在提高此反应的非对映选择性方面。我们仍然以(1S)-10-N,N-二氯代樟脑磺酰胺,及α,β-不饱和腈为反应的底物,同时在反应中加入了2当量的(1S)-10-樟脑磺酰胺作为反应的另一个底物,以期望能够提高反应的de值。反应中加入(1S)-10-樟脑磺酰胺后,反应的非对映选择性有了提高。对于某些底物,反应产物de能达到70%,且过量异构体产物中新生成的两个手性中心构型为2S,3S,这和前面没有加(1S)-10-樟脑磺酰胺的反应相比刚好相反。同时反应也得到了较好的产率,大部分反应的产率介于60.70%之间。此外,反应的区域和立体选择性也得到进一步提高,大部分产物的反式和顺式加成产物比例达到20:1以上。
对得到的手性胺卤化产物,我们通过重结晶的方法,成功分出6对非对映异构体中绝对构型为2R,3R的单一胺卤化产物,反应的立体化学通过X-射线单晶结构分析得以确认。同时我们还成功分离得到了两个绝对构型为2S,3S的单一胺卤化产物。所有单一胺卤化产物均通过了1H NMR、13C NMR、MS、IR和元素分析进行了结构鉴定和确认。