手性方酰胺在不對稱催化反應(yīng)中的應(yīng)用

手性方酰胺在不對稱催化反應(yīng)中的應(yīng)用摘要：二茂鐵作為一種結(jié)構(gòu)特殊的金屬有機(jī)化合物，具有特殊的理化性質(zhì)及生物活性。二茂鐵類化合物以其特殊的性質(zhì)而被廣泛的應(yīng)用于生物醫(yī)藥、功能材料、電化學(xué)分析及有機(jī)手性催化劑的制備方面，并顯示出了優(yōu)異的應(yīng)用前景。本文根據(jù)二茂鐵類化合物的應(yīng)用領(lǐng)域不同，對其應(yīng)用進(jìn)行綜述，期望對二茂鐵類化合物的研究及開發(fā)提供一定的參考。關(guān)鍵詞：二茂鐵；二茂鐵衍生物；應(yīng)用；進(jìn)展1手性方酰胺的結(jié)構(gòu)特征手性方酰胺主要有以下四個(gè)特征：第一個(gè)特征是表現(xiàn)出二元性，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明手性方酰胺在兩部分鍵合當(dāng)中很容易參與鍵合。一方面又因?yàn)槭中苑锦０返媒Y(jié)構(gòu)包括兩個(gè)氫鍵供體（N-H）和兩個(gè)羰基受體（C=O），所以使得手性方酰胺具有雙功能氫鍵功能。手性方酰胺還能形成一種第三方的氫鍵性質(zhì)以及自身的二聚物，具有受電子性和供電子的性質(zhì)（圖1所示）。H-bcrdacceptorH-bon-3dcror圖1第二個(gè)特征是具有剛性結(jié)構(gòu)，研究發(fā)現(xiàn)在手性方酰胺催化劑的結(jié)構(gòu)中，氨基的氮原子連接在烯鍵上，含有環(huán)四丁烯二酮，氨基的N原子跟烯間上面的C共存一個(gè)平面，很大程度上限制了方酰胺結(jié)構(gòu)上N、C所形成的單鍵旋轉(zhuǎn)，所以表明手性方酰胺具有剛性結(jié)構(gòu)。第三個(gè)特征是我們在手性方酰胺的晶體研究中發(fā)現(xiàn)，手性方酰胺上N鍵上的H之間的距離約為2.72A，硫脲上的H之間距離為約為2.13A。我們確定手性方酰胺雙氫鍵的距離與硫脲催化劑上雙氫間的距離約為0.6A。第四個(gè)特征是是由于手性方酰胺的雙氫鍵上距離與硫脲上的雙氫的距離約為0.6A，所以手性方酰胺的結(jié)構(gòu)能誘導(dǎo)其的氮?dú)滏I向內(nèi)收斂（如圖2所示）。圖22手性方酰胺在不對稱催化中的應(yīng)用2.1不對稱醛酮還原手性方酰胺作為一種新型的催化劑，其應(yīng)用于不對稱催化領(lǐng)域最早報(bào)道于四川大學(xué)謝如剛課題組。經(jīng)過對催化劑的篩選，發(fā)現(xiàn)方酰胺催化劑表現(xiàn)出優(yōu)異的活性以及選擇性，此項(xiàng)突破性的探索發(fā)現(xiàn)受到不對稱催化領(lǐng)域研究者的青睞（如圖3所示）。0日到一|_|Q.HR"乂呼~THF,代*RR2圖3周海兵課題組首先用1，2-二苯基-2-氨基乙醇高產(chǎn)率地合成了一系列含有胺基、烷氧基及烷硫基的手性配體。用該類配體來催化漠代苯乙酮的不對稱還原反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)表明反應(yīng)得到的手性仲醇的化學(xué)產(chǎn)率約在85-100%之間。而且該課題組對反應(yīng)條件進(jìn)行優(yōu)化對比處理，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其在甲苯中反應(yīng)比在CH2C12或THF中可得到更高的對映體超量，反應(yīng)溫度最適宜為50°C，溫度升高或降低均會影響對映體超量，配體最適宜的當(dāng)量數(shù)為0.1當(dāng)量（如圖4所示）。

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X0NRRRi=R廣HR[=n-CqHgiRbH*PhC%,RfHR1=PhCH2CH2lR2=HRECH辦圖4Ph\Pho^hnxOhoKrR^HR=MeR-n-Cj-H^R=PhGH2對于單酮來講，當(dāng)配體的當(dāng)量數(shù)減至0.05時(shí)，對映體超量超過單手性中心配體催化的反應(yīng)。就以前手性二酮而言，反應(yīng)手性配體能獲得極高的對映體超量，所以目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)隨著氨基醇結(jié)構(gòu)的變化而改變（如圖5）。圖52.2圖52.2不對稱邁克加成反應(yīng)2009年，化學(xué)領(lǐng)域研究組Rawal在不對稱反應(yīng)中，經(jīng)合成研究發(fā)現(xiàn)了一種具有金雞鈉堿衍生物性質(zhì)的手性方酰胺雙功能催化劑。該研究組以CHCl2溶劑，少量的該催化劑，在加成反應(yīng)中成功發(fā)生了催化反應(yīng)，所得目標(biāo)化合物的含量極高（圖6）。

2011年，含有金雞鈉堿衍生物的一種手性方酰胺催化劑被杜大明教授合成出。在一定為溫度，二氯為反應(yīng)溶劑的情況下，查爾酮跟硝基甲烷發(fā)生不對稱邁克加成反應(yīng)。杜大明采用兩種不同結(jié)構(gòu)的金雞鈉堿手性方酰胺催化劑，所得目標(biāo)化合物的含量極高（圖7）。圖7同年，杜大明教授在研究的基礎(chǔ)上合成了一種方酰胺催化劑，用三氟甲基取代了含金雞納堿衍生物，以CHCl2為溶劑，在丙二臘和查爾酮的邁克加成反應(yīng)中，發(fā)生較好的催化效果，所得目標(biāo)化合物的含量極高（圖8）。2011年，在反應(yīng)研究中催化硫醇與查爾酮的不對稱邁克加成反應(yīng)中，陳芬兒教授課題組在Rawal合成一種催化劑。在25°C溫度下，甲苯和該催化劑的一定的催化劑量發(fā)生反應(yīng)后，所得目標(biāo)化合物的含量很高（圖9）。2011年許丹倩教授等人合成了1,2-二苯基乙二胺衍生的手性方酰胺催化劑。反應(yīng)溫度為25°C，以CHCl3為溶劑，發(fā)生不對稱邁克加成反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)光學(xué)純度很高，獲得了較高的對映體超量（如圖12所示）。叩to99%ee圖102.3不對稱Friedel-Ctafts烷基化反應(yīng)2010年，Rawal等報(bào)道了一種方酰胺催化劑。在一定溫度下，四氫吠喃為溶劑，一定劑量的該催化劑，在三氟丙酮酸酯與吲噪衍生物的不對稱Friedel-Ctafts烷基化反應(yīng)作用，獲得了較高的對映體超量（圖11）。叩loUZJSyieri叩圖112012年，周海兵教授課題組合成了一種新型的催化劑。四氫吠喃為溶劑，室溫條件下，一定劑量的該催化劑，在吲噪類化合物與苯磺酰亞胺類化合物不對稱Friedel-Ctafts烷基化反應(yīng)中，發(fā)現(xiàn)光學(xué)純度很高，獲得了較高的對映體超量（圖12）。

THF,12hupto99%yieldTHF,12hupto99%yieldupto99%yield圖122.4手性方酰胺催化的其他反應(yīng)2012年，彭云貴等合成了一種具有新型結(jié)構(gòu)的手性方酰胺催化劑。在anlti-Mauwnich不對稱反應(yīng)中，溶劑為1,2-二氯乙烷，一定的溫度下，一定劑量的該催化劑，反應(yīng)一定時(shí)間，實(shí)驗(yàn)獲得較高的對映體超量（圖13）。3結(jié)論手性方酰胺作為一類結(jié)構(gòu)特殊的手性催化劑，具有良好的氫鍵供體催化活性及選擇性。綜述前人的研究成果及進(jìn)展，能夠有效地指導(dǎo)研究者們根據(jù)手性方酰胺的特殊結(jié)構(gòu)和有機(jī)物手性小分子的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)合成出更多新穎結(jié)構(gòu)的手性方酰胺催化劑，并期望能夠在不對稱催化反應(yīng)中取得較高的對映選擇性和較高的收率。參考文獻(xiàn)劉斌.新型手性方酰胺催化劑的設(shè)計(jì)合成及其在不對稱催化反應(yīng)中的應(yīng)用[D].武漢：武漢大學(xué)，2014.戴樂.雙功能手性方酰胺催化劑促進(jìn)的不對稱硫代Michael加成反應(yīng)研究[D].上海：復(fù)旦大學(xué)，2011.何海曉.方酰胺催化雜環(huán)亞胺的不對稱反應(yīng)研究[D].北京：北京理工大學(xué)，2015.劉建波.手性方酰胺催化的不對稱Michael加成反應(yīng)研究[D].武漢：武漢理工大學(xué)，201