手性氮杂环卡宾催化偶氮甲亚胺与α-氯代醛的[3+2]环加成反应

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摘要近年来，随着氮杂环卡宾的研究逐渐深入，由它催化的多类有机反应引起广泛关注，由于该类卡宾特殊的结构和性质，使得它催化的反应在产率和选择性方面均有一定的优越性，而卡宾催化的众多反应中[3+2]环加成反应是制备五元环非常重要的一种方法。过去几年，许多焦点一直放在研究提高反应的对映选择性和区域选择性上，本实验我们研究了一种手性卡宾催化偶氮甲亚胺与α-氯代醛的[3+2]环加成反应，在以CHCl3为溶剂、DIPEA为碱的条件下，得到76%的产率和98%的ee值。46991

Abstract Since the separation of stable heterocyclic carbene (NHC), heterocyclic carbenes have been widely used in a variety of reactions as organocatalysts. This thesis mainly focuses on the investigation of N-heterocyclic carbene catalytic asymmetric cycloaddition reactions, achieving new synthetic strategies. Herein, we reported a chiral NHC-catalyzed [3+2] cycloadditon reaction of 3-oxopyrazolidin-1-ium-2-ides and α-chloroaldehyde in the presence of DIPEA in CHCl3 was developed. The reaction furnished yields (up to 76%) and excellent enantioselectivity (up to 98% ee).

毕业论文关键词：氮-杂环卡宾; 有机催化; 环加成反应；偶氮甲亚胺；α-氯代醛。

Key words: N-Heterocyclic carbenes; Organocatalysis; Cycloaddition Reaction; Azomethine Imine; α-chloroaldehyde.

第一章文献综述 1

1. 氮杂环卡宾的研究 1

1.1 氮杂环卡宾在有机催化中的研究进展 1

1.2 氮杂环卡宾的结构 2

2. 氮杂环卡宾催化α,β-饱和醛的反应 3

2.1 氮-杂环卡宾催化α,β-饱和醛的机理 3

2.2 氮-杂环卡宾催化α，β-不饱和醛生成内酯和内酰胺的反应 4

2.3 氮杂环卡宾催化的环加成反应 5

4．总结 6

第二章氮卡宾不对称催化的偶氮甲亚胺 [3+2]环加成反应 7

1. 偶氮甲亚胺参与的环加成反应 7

2.卡宾催化偶氮甲亚胺反应的研究历史 7

3. 实验步骤 9

3.1 制备α-卤代醛的步骤 9

3.2 制备3-oxopyrazolidin-1-ium-2-ides的步骤 10

3.3 不对称[3+2]环加成反应的一般步骤 10

4. 实验结果 11

4.1 溶剂的影响 11

4.2 碱的影响 12

4.3 温度的影响 12

4.4 反应底物拓展 13

5. 反应机理 15

6. 结论 16

7. 分析仪器和数据 16

7.1 分析仪器 16

7.2 化合物数据 17

参考文献 31

附录…21

致谢 33

第一章文献综述

氮杂环卡宾（N-Heterocyclic Carbene: NHC）性质独特，最初主要用于金属配体以形成金属配合物催化反应。Arduengu等科学家在1991年第一次分离出来游离的NHC，此后NHC作为有机小分子催化剂开始受到极大关注。由于氮杂环卡宾作为有机小分子催化剂具有催化效率高、选择性好和催化性能优异等特点，在合成、催化反应和应用等方面的研究都得到了快速发展。氮杂环卡宾催化的反应主要有5类，分别是：安息香缩合反应、setter反应、催化α,β-不饱和醛与各种亲电试剂的反应、催化的亲核取代反应、参与的多组分反应。本论文主要研究卡宾不对称催化的[3+2]环加成反应，由于不饱和烯醛带有可离去基团而使得此类物质具有特殊的反应性能，即在NHC催化下的α-卤代醛的反应有一个很重要的中问体，即烯醇盐（enolate）中间体，该中间体能够与氮杂或氧杂二烯体进行环加成反应，生成具有手性中心的内酯或内酰胺。