手性氨硼烷参与的不对称转移氢化反应

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氨硼烷(NH3·BH3)是一种白色的固体,分子量很低,有很高的储氢含量(19.6wt%),非常稳定而且容易制备,因此受到广泛关注。作为一种理想的储氢材料,化学工作者报道了一系列的催化剂催化氨硼烷的放氢反应。此外,氨硼烷也常被用作还原剂直接参与转移氢化。氨硼烷可以作为氢源直接参与还原,在最近的十年里,报道了氨硼烷可以直接转移氢化亚胺、烯胺、醛、酮以及极性烯烃类化合物得到对应的饱和产物。此外,各种各样的金属、非金属以及纳米粒子催化剂能够催化氨硼烷还原不饱和化合物。然而,关于氨硼烷参与的不对称转移氢反应的报道还很少。因而,开发高效的氨硼烷参与的不对称转移氢化体系有很大的必要性。为此,本文开发了一种可以循环再生的手性氨硼烷并且将其运用到亚胺、β-烯胺酯/腈的不对称转移氢化上,得到对应的手性产物。并且完成了手性磷酸催化的大位阻酮的不对称转移氢化反应。
  1、可再生手性氨硼烷参与亚胺底物的不对称转移氢化。研究发现手性磷酸和氨硼烷在体系中可以放出氢气,原位生成手性氨硼烷。这种手性氨硼烷可以高对映选择性地转移氢化亚胺底物,以很高收率得到高达87-94%ee值的手性胺产物,并且进一步拓展了底物应用范围。实验证明,水作为添加剂的加入对手性氨硼烷的再生有至关重要的作用,可以很大程度上促进转移氢化反应。值得注意的是,在苯作为溶剂时手性磷酸的用量可以降低到0.1mol%。通过DFT计算和一系列机理实验研究,进一步提出了可行的中间过渡态反应机理,并详细诠释了手性氨硼烷的循环再生过程。这份工作首次设计合成了可循环再生的手性氨硼烷并实现了亚胺的不对称转移氢化,具有很重要的意义,为一系列不饱和底物的不对称还原提供了新的思路。
  2、手性氨硼烷参与β-烯胺酯/腈底物的不对称转移氢化。对β-烯胺酯/腈的不对称还原是合成β-氨基酸的一种很直接高效的方法。成功将手性氨硼烷运用到β-烯胺酯/腈底物的不对称转移氢化上,并且拓展了底物的适用性范围,能够高效的以55-98%的收率得到对应的手性产物,ee值能够高达66-94%。由于非金属体系不对称还原β-烯胺酯/腈底物很少有报道,这份工作开发了新的不对称转移氢化体系,为β-氨基酸类化合物的合成提供了新的思路。
  3、氨硼烷参与大位阻酮的不对称转移氢化反应。氨硼烷也能实现大位阻酮的不对称转移氢化。通过对反应条件的优化,氨硼烷能高效的还原大位阻酮,得到完全转化的醇产物,ee值能够达到75%。二硫化碳是目前最优的反应溶剂,而且手性磷酸的用量可以降低到0.5mol%。之后在此基础上,拓宽底物的应用范围,得到高达77%ee值的光学活性产物,与之前的手性氨硼烷参与反应的机制不同,本文通过机理研究更倾向于手性磷酸活化底物的协同转移氢化过程。
  4、以氨硼烷为氢源,硼烷催化吡啶的转移氢化。成功以氨硼烷为氢源,硼烷作为催化剂的非金属体系完成吡啶底物的转移氢化反应,得到了44-88%收率的顺式哌啶产物。由于这个体系克服了加氢反应需要外加高压氢气的缺点,为哌啶的合成提供了新的方法。
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