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色酮类化合物参与的不对称催化1,4-加成反应和σ-迁移重排反应研究认领

作者：

李毅

学位授予单位：

四川大学

摘要：

色酮类化合物是以苯并吡喃酮为核心骨架的含氧杂环化合物,广泛存在天然产物分子中,以色酮为核心骨架的色酮和黄酮类天然产物是目前分离表征最多也是研究最广的天然产物之一。因其独特的结构和展现出的重要生物活性,色酮骨架常出现在传统中药以及合成药物中。基于色酮的不对称催化转化是合成相关复杂天然分子的全合成和药物分子研发的重要途径之一。色酮类化合物参与的1,4-共轭加成反应是构建2-位取代手性色满酮类化合物最直接高效的方法,也被运用于色满酮-丁内酯类天然产物gonytolide A、gonytolide G和四氢蒽酮类天然产物secalonic A、penicillixanthone A等的全合成研究中。但目前该类天然产物主要通过动力学拆分实现不对称全合成,不对称催化合成方法有限。重排反应是最基础和实用的有机化学转化之一,色酮衍生的烯丙基醚参与[3,3]-Claisen重排反应是桑根酮类天然产物全合成的关键步骤。已报道的桑根酮类天然产物全合成多以消旋体的形式,或通过动力学拆分实现部分天然产物的不对称全合成;同时,色酮衍生烯丙基醚直接的[1,3]-重排反应受到的关注少,催化区域选择性的不对称[1,3]-重排和[3,3]-重排反应缺乏系统性的研究。系统性地研究催化色酮衍生物的不对称催化共轭加成和重排反应将为相关天然产物全合成提供更直接高效的方法。在本文中,我们利用手性路易斯酸催化剂分别实现了2-酯基色酮与γ-丁烯内酯的不对称插烯共轭加成反应,以及色酮衍生的醚类化合物参与的区域选择性不对称[1,3]-重排和[3,3]-重排反应。主要研究结果如下: 一、实现了2-酯基色酮和γ-丁烯内酯的不对称插烯共轭加成反应。以手性双氮氧配体-Sc（OTf）3为催化剂,能够以优异的对映和非对映选择性获得了一系列色满酮-丁内酯类化合物（96->99%ee）。通过对反应产物简单的衍生,完成了色满酮-丁内酯类天然产物gonytolide C和四氢蒽酮类天然产物blennolide C的不对称全合成,是目前合成该类天然产物最简洁高效的方法。二、实现了色酮3-醚基衍生物的区域选择性的不对称[1,3]-重排反应和[3,3]-重排反应。在手性双氮氧配体-Co（OTf）2配合物催化剂条件下,2-位芳基取代色酮-3-醚衍生物发生不对称[1,3]-重排反应,高对映选择性地得到系列2,2-双取代色满二酮化合物;在手性双氮氧配体-Ni（NTf2）2配合物催化剂条件下,2-位无取代色酮-3-烯丙基醚化合物发生不对称[3,3]-重排反应,高对映选择性地得到一系列2-烯丙基取代色酮衍生物。通过系统性的机理实验研究和DFT计算,阐明了[1,3]-重排反应经历紧密离子对机理,而[3,3]-重排反应经历周环反应机理。这是第一例利用类似催化体系能够同时兼容区域选择性的氧到碳的不对称[1,3]-重排和[3,3]-重排反应。此外,我们还开展了不对称催化反应构筑手性催化剂和配体的研究工作。利用手性双氮氧配体-Yb（OTf）3配合物催化剂,实现了2-吡啶酰基氮杂环丙烷的不对称Heine反应,获得了一系列新型光学活性吡啶-噁唑啉化合物,可以作为有机小分子催化剂和手性配体运用到以色酮的不对称Hayashi-Miyarua反应为代表的化学转化中。

摘要译文

关键词：

不对称催化; 手性金属配合物; 共轭加成反应; σ迁移重排反应; Heine反应; 色酮; 天然产物全合成

学位年度：

2023

学位类型：

博士

学科专业：

有机化学

导师：

刘小华

中图分类号：

O621.251;O621.25[化学性质、有机化学反应]

学科分类号：

070303[有机化学];081704[应用化学]

D O I：

10.27342/d.cnki.gscdu.2023.002425