2氯3羰基酯的不对称转移氢化反应研究以及新型手性Bronsted酸的设计合成.docx

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2氯3羰基酯的不对称转移氢化反应研究以及新型手性Bronsted酸的设计合成

17479,《2

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矽f防工玎

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731

443Illll

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论文作者签名：

诌巡日期：

狮啮．订

导师签名：

隆盈坠日期：

出￡2f／

中文摘要

一、2一氯．3．羰基酯的不对称转移氢化反应的研究

1．以较高的收率合成了一系列2．氯．3．羰基酯。

核磁共振表明该类化合物以酮

式一烯醇式平衡混合物形式存在。

．

源，对一系列2．氯．3．羰基酯的不对称转移氢化反应进行了研究，合成了相应的手

性2．氯．3．羟基酯。

反应的对映选择性最高达98％ee，非对映选择性最高达7．1：

1毋。

二、新型手性Bronsted酸的设计合成及其催化性质的初步研究

了表征。

对其在一些反应如不对称转移氢化反应中催化活性进行了初步研究。

关键词：

2．氯．3．羰基酯；不对称转移氢化反应；手性Bronsted酸

作者：

白进进

指导老师：

张雅文

墓塞盟兰：

塑：

：

夔基堕丕塾签鳖鳌氢丝医廛堕婴壅旦垦堑型王丝里婴型塑里塑坠墅±全盛

ResearchonReductionof

Asymmetric

EstersviaTransferandand

Design

Hydrogenation

BronstedAcid

ofanewkindofChiral

Synthesis

Abstract

esters

Aonthereductionof2-chloro-3一OXOviatransfer

studyasymmetric

hydrogenation

1．Aseriesof2-chloro一3-OXOestershavebeenin

synthesizedgood

yield．All

havebeenwellconfirmedlHNMR．Itwasfoundthatthiskindof

productsby

existasmixtureofketo―andenol-forms．

compoundsequilibrium

the2一chloro-3-OXOesterswas

reduetionofofaboveachieyed

2．Asymmetricby

theirtransferasthe

HCOOH：

Et3N5：

2hydrogen

asymmetrichydrogenationusing

sourcethethechiral

and假D-TsDPEN-RuIIascatalyst，providingcorresponding

toand

esterswithenantioselectivities98％ee

2-chloro一3-hydroxygoodup

t0dr．

diastereoselectivityup7．1：

ofanewkindofBronstedacidanda

Theandchiral

designsynthesis

onits

study

preliminaryproperties

Anewl【indofchiralBronstedacidWasanditsstructure

designedsynthesized，and

NMRandbeen

Wascharacterized1HHRMS．Ahas

byNMR，3lPpreliminarystudy

oninsomereactionssuchastransfer

doneits

propertiesasymmetrichydrogenation．

words：

2-chloro-3-OXOtransfer

Keyesters；asymmetric

Bronstedacid

WrittenBai

by：

Jinjin

by：

YawenZhang

Surpervised

第一部分2氯．3羰基酯的不对称转移氢化反应的研究……………………………1

1．1研究背景……………………………………………………………………-1

1．2前言…………………………………………………………………………………………………?

1．3结果与讨论…………………………………………………………………15

1．4实验部分……………………………………………………………………?

1．5参考文献……………………………．．．……………………………………?

第二部分新型手性Brensted酸的设计合成及其催化活性的初步研究…………?

2．1研究背景……………………………………………………………………?

2．2结果与讨论…………………………………………………………………40

2．3实验部分……………………………………………………………………?

2．4参考文献……………………………………………………………………?

附录一攻读硕士期间本人公开发表的论文………………………………………?

附录二新化合物数据一览表………………………………………………………?

附录三化合物部分谱图………………………………………………………………48

致谢…………………………………………………：

……………………………………………………51

2．氯．3．羰基酯不对称转移氢化反应的研究以及新型手性Bronsted酸的设计合成第一部分

第一部分2．氯．3．羰基酯的不对称转移氢化反应的研究

1．1研究背景

不对称转移氢化是不对称还原CO，CN双键的一类重要方法，是对不对称

催化氢化反应的一个补充和替代【l】。

二者的不同之处显而易见：

不对称催化氢化反

应使用氢气作为氢源，氢源单一，而不对称转移氢化反应则使用其他物质作为氢

源，如异丙醇、甲酸、甲酸钠．水等在一定条件下均可作为氢源进行反应。

相对于

不对称催化氢化反应，不对称转移氢化反应具有如下优点：

1不用氢气作为氢源，因而避免了氢气的危险性。

2反应在常压下进行，无需加压设备。

3反应条件温和，操作方便。

正是由于这些优点，使得不对称转移氢化反应对于小规模的反应具有很大的

吸引力，受到越来越多的化学工作者青睐。

香酮【31以及促肛不饱和炔基酮【41已经相当成熟。

自从Noyofi等人【51首次尝试了利用

手性Ru催化剂催化不对称氢化动态动力学拆分以来，关于利用Noyofi经典催化

剂催化不对称转移氢化反应有诸多报道，也涌现了一大批新型催化剂【6】。

本文将就近几年各种羰基化合物不对称转移氢化反应作以简单综述。

目前关

于这一类反应，文献上羰基化合物主要有以下八种类型：

1．1．1环状仅．取代酮

2为氢源对一系列1．芳基．2．萘满酮的转移氢化反应进行了研究，以高产率，高ee

值得到相应的醇Scheme1．1。

分2．氯．3．羰基酯不对称转移氢化反应的研究以及新型手性Brensted酸的设计合成

Ru-S≯-TsDPEN

5：

2，rt．

HCOOH：

EIBN

a：

94％PP，91％yield

b：

XCl

b：

95％ee，91％yield

c：

X20CH3c：

99％PP，88％yield

Scheme1-1．1．芳基．2．萘满酮的不对称转移氢化反应

2006年，该小组【引进一步拓宽该反应的底物范围，仍然以I沁．@固．TsDPEN为

催化剂，HCOOH．Et3N为氢源，不对称还原各式萨取代的酮，得到主产物醇为顺

式产物，且ee高达98％，de值高达97％Scheme1-2。

OOH

Ru-S,S-TsDPEN

RR3

―---―-------――-―-----―――――--―--―◆

HCOOH-Et3N，20

87％yield，de97％，ee98％

Rl。

R2CHCH-CHCH-，R3Ph

72％yield，de9r7％，ee98％

RlR2HR3Ph

Scheme1_2．仿取代的酮的不对称转移氢化反应

的对映选择性催化应用范围，将此催化剂应用于一系列萨卤代苯并环酮以及非苯

氢源，以较高收率和对映选择性得到相应的卤代醇，为合成手性卤代醇提供了一

条有效的途径，其中包括手性溴代、氯代以及氟代醇的合成，实现了动态动力学

1．3。

拆分Scheme

2．氯．3．羰基酯不对称转移氢化反应的研究以及新型手性Bronsted酸的设计合成第一部分

Ru-S,S-TsDPEN

Ru-僻皿-TsDPEN

X―――――――――――――-―――――――――――-――◆X

HCOOH-Et3NR玲

0HCOONa-TBABOH

and

withwith

Ru-§,S-TsDPENcatalystHCOOH?

Et3N

R1R2H，Xct,刀1，80％yield，de80％，ee80％．

withandwithHCOONa?

-TBAB

Ru--S,S-TsDPENcatalyst

R1R2H，XBr，刀2，64％yield，de98％，ee96％；

RlR2H，XBr，刀1，80％yield，de98％，ee45％；

withandwith

Ru-R,R-TsDPENcatalystHCOOH-Et3N

R1R2H，XF’刀1，92％yield，de98％，PP92％；

R1R2H，XCI，一2，79％yield,de94％，贸90％．

Scheme

1-3．仿卤代酮的不对称转移氢化反应

2007年，该小组【1

进一步拓展了底物范围，对弘取代环状酮的不对称转移氢化反应进行了探究，高

1-4。

对映选择性地合成了顺式毋取代环状醇Scheme

7Me

：

222

RMe，X94‰ee96％；

o'80％yield，de

CH2，刀2

RH，X294％，eP97％；

0，78％yield，de

CH2，疗2

290％，ee98％；

RH，X1，75％yield，de

CH2，疗2

RH，XO，玎1，92％yield，de72％，eo980／0；

58％．

266％，ee2

RH，XCH2，刀22，30％yield，de

Scheme

1-4．萨取代环状酮的不对称转移氢化反应

第一部分2．氯．3．羰基酯不对称转移氢化反应的研究以及新型手性Bransted酸的设计合成

1．1．2酮酯

1998年Carpentier等人首次报道了伊酮酯类化合物的不对称转移氢化反应，

该反应体系为碱性体系，其中异丙醇为氢源，产物对映选择性高达94％【ll-12】

1-5。

接着他们又研究了手性羟基酮的不对称还原，非对映选择性高达

Scheme

92％，对映选择性在18．80％2__t悟qtl

31Scheme

1-6。

S,S-Ru-TsDPEN

从Ⅳis，2R-+-ephedrine

烈

【RuareneC12]2

oPr0H．JPr0K

2CH3，CH30CH2，Ph

R’Et，t-Bu，Me

Scheme1-5

R＼人OH人0人0Bu

Bu罢警R＼人OH人OH人O

Scheme1-6

Noyod手性配体设计上做了改进，引入强吸电子的三氟甲磺酰基，代替TsDPEN

的对甲苯磺酰基，不对称转移氢化动态动力学拆分外消旋卢羰基．仿氨基酸甲酯，

所得产物卢羟基．铲氨基酸甲酯ee值由94％提高到98％，产率由80％提高到

100％，并且反应速率也有所加快，其反应时间由原来的72h缩短到35

hScheme

1-7。

oooHo

[RuCl2P-cymene]2／ligand

MeOM

MeOoC35hM

HCOOH-Et3N，45

蛐d孓≯b

Scheme1-7

2．氯．3．羰基酯不对称转移氢化反应的研究以及新型手性BrDnsted酸的设计合成第一部分

2004年Mohar小组报道了伉．酮酯，三氟苯乙酮等活化羰基类化合物的不对称

氢转移，最高取得了98％的对映选择性【11-8。

51Scheme

ooH

X僻，黔Ru-TsDPENX

HCOOH／Et3N

L34-100％conv．，25―98％ee

X．C02Et，CF3

Scheme1．8

1，

基毋酮酯，得到了绝对构型2S,3S为主的三氟甲基一卢羟基酯，其办值为89：

ee值为97％Schemel-9。

限uCl2rnesitylene]／S,S一R2NS02DPEN

F3CF3

HCoOH-TEA，DMF，rt．

刀lPP97％，dr89：

刀2口g97％，dr89：

Scheme1．9

1-10。

99％Scheme

分2．氯．3．羰基酯不对称转移氢化反应的研究以及新型手性Br巧nsted酸的设计合成

m01％

Ru?

僻皿-TsDPEN，0．5

COOEt

HCOOH-Et3N

1R，2R

1，syn：

anti99：

1，ee99％

yield90％

疗22，syn：

anti99：

1，ee99％

yield81％

Scheme

1-10．苯并环状卢酮酯不对称转移氢化反应

底物的结构以及官能团的位置的变化对反应的非对映选择性和对映选择性的

影响很大。

对于双环苯并卢酮酯，当羰基与苯环不共轭时，对于六元环结构的底物

所得产物的咖仅为2：

1，但ee值均可达94％，而对于五元环结构的底物，非对映

选择性较好，但对映选择性却很差Scheme1-11。

――――――――――――――――――■-¨，I／一+

∞。

―S，．S'-I磊0．5-2…

HOOCH+．1'tlU～∞％10：

：

Et3N1．2：

COOEtC00Et

ee24％,yield60％

ee33％。

yield9％

5：

syn：

anti1

刀2ee94％，yield32％

ee95％，yield59％

syn：

anti2：

Scheme

1．11．底物的结构以及官能团的位置的变化对反应的影响

同时他们还研究了单环肛酮酯的转移氢化反应，非对映选择性很好dr99：

1，但对映选择性却很差，还原五元环卢酮酯，其顺式产物的ee值仅为20％，还

原六元环肛酮酯的顺式产物ee值也仅为50％，当提高催化体系的酸性HCOOH：

Et3N5：

2时，则还原六元环卢酮酯所得顺式产物的ee值可以提高到70％

Scheme

1-12。

2．氯．3．羰基酯不对称转移氢化反应的研究以及新型手性Bmnsted酸的设计合成第一部分

t001％

Ru。

S，LK-TsDPEN，0．5-2

OOEt争coo豇

争。

HCOOH-Et3N

1R2S

20％，yield55％

一1，HCOOH：

Et3N1．2：

I，syn：

anti99：

1，PP

1．2：

1，syn'姐nti99：

1，露250％，yield80％

刀2，HCOOH：

Et3N

22277％

刀2，HCOOH：

Et3N5：

2，syn：

anti99：

1，ee70％，yield

Scheme

1―12．单环p-酮酯的不对称转移氢化反应

1．1．3芳香醛

2000年，著名的Noyori小组报道了醛的不对称转移氢化，取得了很高的转化

率和对映选择性【18】Scheme1．13。

O0HO

S,S-Ru-TsDPENH

DR,R-Ru-TsDPEN

DC02Dv

XCH32CHOHx旷。

87-1

X200％yeild．96-98％ee

H，CH3,OCH3，Br,CF3

Scheme1．13

2009年，我们课题【1研组首次报道了a．取代醛的氢转移反应动态动力学拆分，

取代醛得到了一系列光学活性的伯醇，ee值为18-92％Scheme1-14。

SO。

SO．R2Ru-岱,S-TsDPEN，DMF

I二L‘

R1人CHoR1／‘"CI-120H

HCOOH：

Et3N5：

2，rt,12h

1-14

Scheme

1．1．4二酮

1999年，Ikariya等人【20‘21】报道了1,2．二芳酮类化合物的不对称转移氢化反应，

该反应体系为酸性体系，甲酸为氢源，产率100％，dr高达97．2％，ee大于99％。

在2000年，该小组又通过同样的催化体系，实现了甲酰基和乙酰基芳香酮的不对

称转移氢化Scheme1-15。

第一部分2-氯-3?

羰基酯不对称转移氢化反应的研究以及新型手性Bransted酸的设计合成

OOH

f墨兰∑垦兰墨羔旦!

型．～：

甜缸～R

OHCOOH／Et3NOHOH

to95％ee

99％eeup

RCH3，Etupto

R_Ar99％ee。

dr98．6：

1．4

Scheme1．15

高可达94．5％Scheme1-16。

R，u0OH酩‘

0贴盏R。

uOH

55-9

1％yield，83-94．5％ee

Scheme1．16

2002年，该小组【231实现了l，3．二羰化合物的不对称转移氢化动态动力学拆分，

对映选择性单还原2．芳基．1，3．二酮，高对映选择性地得到主化合物为顺式的2．芳

基一3一羟基酮，ee值高达98％，dr值高达97／3Scheme

1-17。

oOOoHOOH

S芦-TsDPEN

lL．．．．．．．．．．．．．．．。

．．．．．．．．．．．．．．．．+R

R+

HCOOH／Et3N，50

major2R，3研2&as

2dr92：

a：

Ra：

96％ee，84％yield

CH3

d，．91：

b：

Rb：

98％ee．87％yield

2cH22CHCI-12

dr97：

c：

Rc：

97％ee．88％yield

2CH22NHBoc

Scheme1―17

1．1．5环烯酮

1-18。

O0H

R．．．．．．．―[．R．―u．．C．．1―2―．c―y――r―n―e――n――e――]．2．―-．

尼尺-TsDPEN

27-78％yield，70-99％PP

RPh，OCH2Ph,NHco‖e

Scheme1-18

1．1．6杂芳酮和活化了的芳酮

2000年Ikariya小组【251报道了吡啶酮的不对称转移氢化反应，在酸性条件下取

得了高达99．6％eeScheme1-19。

[RuCl2cymene]2

R@，印-TsDPENR

----―--?

--?

-----――------?

--------I卜

OHCoOH／Et3NOH

RMe，Et14-100％yield，9-99．6％ee

Scheme1．19

2002年，该d,组t26]X报道了活化了的芳酮类化合物的不对称转移氢化反应

Scheme1-20。

【Ruchcymene】2

S,S-TsDPEN

―-――-―?

----――----------―?

-------I-

oHCOOH／Et3NOH

67-100％yield，91-99％ee

XCN，N02，N3

1．20

Scheme

2005年，Deng小组【27】报道了水相体系0c．溴代苯乙酮或者苯乙酮的不对称转移

氢化反应的研究，并考察了不同金属对反应活性的影响Scheme1-21。

分2-氯．3．羰基酯不对称转移氢化反应的研究以及新型手性Bmnsted酸的设计合成

RH'一弋‖

x堡HCOO器Na／O

R9八x

Surfactant。

、7

XBr，H

TsPhv☆之陟lbh，f：

I，

孙y☆＼

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