新型吡咯烷類有機分子催化劑的合成及其在不對稱Mannich反應(yīng)中的應(yīng)用開題報告

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1、開題報告新型吡咯烷類有機分子催化劑的合成及其在不對稱Mannich反應(yīng)中的應(yīng)用一、選題的背景、意義1.1選題背景手性指兩個具有面對稱關(guān)系的物體的非重疊性，它廣泛存在于分子和晶體中，是自然界的本質(zhì)屬性之一．在有機化學工業(yè)中，大部分要合成的目標產(chǎn)物均是具有手性的，若我們只需要其中一種構(gòu)型的產(chǎn)品，則面臨著分離上的極大困難，囚為這些物質(zhì)的物理性質(zhì)相同，化學性質(zhì)相似，僅生物性質(zhì)可能存在一定的區(qū)別．而對僅含一個手性中心的產(chǎn)品，若只有其中一半的對映體有用即意味著最高的原子利用率為50％，是相當不合算的，用“E-因子”評價法也能得出一致的結(jié)論．獲得手性化合物的途徑有天然手性化

2、合物的提取與半合成、外消旋體的拆分和不對稱合成等．簡單地說，不對稱合成就是采取某些方法，使反應(yīng)生成的兩個對映體中一個過量，甚至全部為單一的對映體，從而避免和減少拆分過程．某單一對映體的過量情況，可以用ee即對映體過量率來衡量，ee值越高，則不對稱合成的效率越高．從綠色化學的角度出發(fā)，高效的不對稱合成有利于節(jié)約資源，提高原子利用率．因此，不對稱合成是手性技術(shù)發(fā)展的主流方向．不對稱催化是不對稱合成最有效的方法，它是有機合成化學研究的熱點和前沿．通過不對稱催化不但可以提供醫(yī)藥、農(nóng)藥、精細化工所需的關(guān)鍵中間體，而且可以提供環(huán)境友好的綠色合成方法．催化不對稱合成反應(yīng)主要

3、包括催化不對稱氫化反應(yīng)、氫硅烷化反應(yīng)、氫甲?；磻?yīng)、氫酯化反應(yīng)、環(huán)丙烷化反應(yīng)、環(huán)氧化反應(yīng)、不對稱酮還原反應(yīng)、糖類衍生物催化反應(yīng)和酶催化反應(yīng)等．近些年，許多能得到高產(chǎn)率和立體選擇性的化合物轉(zhuǎn)化方法得到了極大的發(fā)展，其中大部分反應(yīng)本質(zhì)上為催化反應(yīng)．催化反應(yīng)能提供最好的原子經(jīng)濟性，是因為它可以避免或至少減少了化學計量的誘導和手性輔助試劑的使用．有機催化劑是指純粹的有機小分子，主要由碳、氫、氮、硫和磷等元素組成．有機催化劑的催化活性是低分子量的有機小分子本身而不需要過渡金屬或其他金屬．有機催化劑具有容易操作和一些“綠色”的優(yōu)點，如：1)不需金屬引發(fā)，不必擔心有毒的金屬

4、泄漏到環(huán)境；2)有機催化劑通常價格低廉，容易修飾和制備；3)有機催化劑通?？梢栽谌芤夯蚩諝庵羞M行反應(yīng)，不必拘泥于苛刻的無水無氧條件；4)有機催化劑容易從產(chǎn)物中分離和回收．由于有機催化劑的發(fā)展日新月異。以下我們僅對幾類比較重要的有機官能團反應(yīng)中的有機催化劑作簡單介紹，以期窺一斑而見全豹．催化過程應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)的潛力是催化效率的重要表現(xiàn)．有機催化在規(guī)模生產(chǎn)中的應(yīng)用應(yīng)考慮到以下幾個評價標準．1)催化劑的經(jīng)濟性．在這方面人們無疑看到了有機催化的主要優(yōu)勢，許多有機催化劑很容易得到，它們可能是廉價和易得的手性源或可能是其簡單衍生物．如生物堿及其衍生物、酒石酸、L-脯氨酸

5、和其他一些天然氨基酸．2)催化劑的穩(wěn)定性以及操作問題．有機催化劑的另一優(yōu)勢在于其穩(wěn)定性和易操作性．對于大部分有機催化劑不用擔心其對潮濕的敏感性，而這一問題一直困擾著許多作為路易酸催化劑的手性金屬配合物，因此有機催化劑的操作通常不需要什么特殊裝備．3)催化劑的回收，有機催化劑的固載化．催化劑能否回收利用是影響催化劑成本的一個重要方面．與金屬化合物的固載(常通過同相束縛的配體方法)相比，流失問題對于通過共價鍵與固相載體相連的有機催化劑并不是很關(guān)鍵的問題．在下游工藝結(jié)束后回收再利用有機分子催化劑在一些工藝中已有所報道．一些有機催化劑已經(jīng)能夠有效地回收利用.4)對映選

6、擇性、轉(zhuǎn)化率和催化劑用量．高效的有機催化劑已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到各種有機轉(zhuǎn)換中，并能以99％ee合成期望的目標分子，還有許多其他的有機催化反應(yīng)具有高的對映選擇性(>95％ee)并能夠進一步提高．因此對于許多有機催化反應(yīng)來說，其對映選擇性、轉(zhuǎn)化率和催化劑用量對于放大應(yīng)用來說具有相當大吸引力．二、相關(guān)研究的最新成果及動態(tài)1.2脯氨酸及其衍生物在不對稱催化中的應(yīng)用研究概述1.2.1脯氨酸催化劑L-脯氨酸是最早發(fā)現(xiàn)的不對稱有機小分子催化劑，其結(jié)構(gòu)簡單，其天然含量非常豐富，價格低廉，所以人們對其研究比較深入。目前脯氨酸已被發(fā)現(xiàn)可以催化許多反應(yīng)，并且大部分反應(yīng)能夠得到比較理想的

7、收率和立體選擇性，具體反應(yīng)如下：1.2.1.1直接不對稱Adol反應(yīng)2000年，List[5]等人首次報道了利用L-脯氨酸催化醛酮之間的直接不對稱Adol反應(yīng)（圖1.2.1.1），獲得了中等的產(chǎn)率和ee值。圖1.2.1.1L-脯氨酸催化的醛酮直接不對稱Adol反應(yīng)2002年，Northrup[6]等人報道了利用L-脯氨酸來催化醛醛的直接不對稱Adol反應(yīng)（圖1.2.1.2），得到中等的產(chǎn)率和非常高的ee值。圖1.2.1.2L-脯氨酸催化的醛醛直接不對稱Adol反應(yīng)1.2.1.2不對稱Mannich反應(yīng)2000年，List[7]等人在發(fā)現(xiàn)L-脯氨酸在有機催化中有

8、很好的效果以后，緊接著，他們研究了用該