手性八面体配合物的合成及其在不对称转移氢化反应中的应用

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随着手性化合物在药物、香料、农用化学品、有机功能材料等方面的广泛应用,不对称合成及催化已发展成为当今有机化学研究的热门领域,许多经典的有机化学反应及重要手性有机分子都能实现不对称合成。然而,相比之下,手性八面体配合物的不对称合成却不甚成熟,而其作为催化剂在不对称催化领域的研究更是鲜有报道。鉴于手性八面体配合物的分子刚性、易于衍生化以及立体化学的多样性等特征,此类分子在不对称催化领域可望具有较大的应用前景。因此,本论文旨在发展手性八面体配合物的高效立体选择性合成方法,同时,以此类分子为结构模板设计唯金属手性八面体配合物多功能氢键催化剂,并将其应用于不对称转移氢化反应中。  第一章为绪论,首先介绍了目前已见报道的手性八面体配合物的主要合成方法;然后概述了在有机不对称催化中氢键催化剂的广泛应用。  第二章主要讨论了我们所发展的新型手性辅助剂用于高效不对称合成八面体配合物:首先,设计并合成了含有烯醇-手性噁唑啉结构的辅助剂,该辅助剂能有效地将配体上的手性传导到金属上,生成具有高非对映选择性的辅助剂配合物前驱体;之后,发展了数种不同的辅助剂切断—目标配体引入的方法,立体选择性地获得高光学活性的手性钌三联吡啶配合物,这些方法都能在较好地保持金属中心构型的情况下引入目标配体联吡啶,目标产物的光学纯度从22∶1到52∶1。其中我们重点研究了mCPBA氧化法切断法,对反应机理进行了合理的推导和论证,为手性八面体配合物合成方法的拓展和应用提供了重要的理论和实验依据。  第三章在第二章所述手性配合物合成方法基础上,设计并发展方法合成了在外围配体上包含氢键给/受体官能团的唯金属手性铱和铑配合物,作为多功能氢键催化剂用于β,β-不饱和硝基烯烃的不对称转移氢化反应,通过催化剂外围配体与底物间形成氢键,成功地将手性从金属中心传递到底物,实现高选择性的不对称转移氢化反应。通过对催化剂结构修饰和反应条件优化,在催化剂用量仅为0.1% mol的情况下,不对称转移氢化产物对映选择性高达99% ee。此外,我们对催化反应机理进行了系统探讨,为这类新型催化剂在其它有机反应中的应用奠定基础;而且通过对相同结构的铱、铑催化剂的催化效率的对比,我们发现二者几乎没有区别,这也进一步印证了催化剂设计之初,中心金属不与底物分子发生直接或间接相互作用,仅靠外围配体与底物形成氢键作用活化底物的设计理念。  第四章对本论文的工作进行了总结和展望。
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