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在现代手性合成化学领域,催化的不对称合成反应有三种类型,除了金属催化的反应和酶催化的化学反应外,第三类即是有机小分子催化反应。有机小分子催化反应所用的催化剂是低分子量的有机小分子,它们不需要过渡金属或其他金属,具有对水和氧气相对稳定、廉价、无毒和环境友好并且可以实现反应规模的放大等优点。正是因为这些优点,有机小分子催化剂已经成为不对称催化合成反应领域中一个重要的组成部分。
本文以“氢键活化”的思想为基础,设计了多种具有氢键活化作用的有机小分子催化剂,并实现了几类不同的有机催化不对称反应,得到了很好的结果,而且催化了几种新类型的反应。
合成了一种新型的双功能硫脲催化剂,首次实现了丙二腈和硝基烯的不对称Michael加成反应,对各种类型的底物都能取得很好的结果,获得了高达96%的收率和83%的对映选择性。我们在实验中发现,4A分子筛对该反应的对映选择性有很大的提高。在有机小分子催化中,催化剂直接活化丙二腈是比较困难的,尽管如此,我们通过对反应机理的探索,还是实现了丙二腈的活化。该反应过程中避免了金属的参与,这为不对称的Michael加成反应,构建手性的碳碳键,提供了一种方便实用的方法。
合成了多种手性磷酸催化剂,基于手性磷酸的双功能作用对底物亚胺和硝基的活化思想,首次催化了对甲苯酚、芳香胺和乙醛酸乙酯的三组分Friedel-Crafts反应类型的不对称Mannich反应,和2-萘酚与硝基烯的不对称Friedel-Crafts反应,得到目标化合物的结构经过1H NMR所确证。
首次发现了2-萘酚作为亲核试剂,对醛基基团的亲核加成反应,并用手性磷酸催化剂催化了该反应,在没有优化条件的情况下,得到了中等的对映选择性,同样,所得到的目标产物的结构被1H NMR所确证。