可见光/金属 协同催化烯醛和炔醛的还原偶联反应研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 李彦霖 |
| 答辩日期 | 2021-11-24 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 夏纪宝 |
| 关键词 | 可见光光致氧化还原,不对称金属催化,共轭二烯和炔烃,醛,还原偶联反应 |
| 学位名称 | 理学博士 |
| 学位专业 | 有机化学 |
| 其他题名 | 无 |
| 英文摘要 | 烯丙醇和高烯丙醇类结构单元广泛存在于天然产物及药物分子中，其合成方法的研究受到了研究者们极大的关注。传统合成 烯丙醇及高烯丙醇类化合物主要通过醛与预金属化的 烯基或烯丙基 碳亲核试剂 发生 加成 反应 来 实现 。 这些方法伴随着安全性，经济性和步骤繁多等问题。1,3-丁二烯与简单炔烃作为廉价易得且应用广泛的化工原料，在镍催化下可以与醛发生还原偶联反应来构建烯丙醇及高烯丙醇类化合物。然而这 类方法 在区域选择性和对映选择性 的控制 方面仍存在诸多挑战。因此，发展新的催化体系实现醛与 1,3-二烯 或 炔烃高效、高选择性的还原偶联反应具有十分重要的合成意义和应用前景。本论文基于可见光光致氧化还原与过渡金属协同催化策略，围绕醛与共轭二烯及醛与炔烃的选择性还原偶联反应，以实现高烯丙醇及手性烯丙醇的高效合成为目标展开研究。本文的研究内容分为以下两个部分：第一部分：以醛与1,3-丁二烯为原料，使用可见光光致氧化还原/镍协同催化策略，首次实现了醛与 1,3-丁二烯的还原偶联反应。该反应以Ir[dF(CF3)ppy]2(dtbbpy)PF6作光敏剂、NiCl2•6H2作催化剂、5,5’-二甲基 -2,2’-联吡啶作配体，Hantzsch酯作氢源，室温下即可以简便高效的生成支链选择性的高烯丙醇产物。机理研究表明在光氧化还原条件下， 低价镍首先与Hantzsch酯反应得到镍氢 物种。随后，该物种与 1,3-丁二烯发生迁移插入，生成 π-烯丙基镍中间体。该中间体通过Zimmerman-Traxler过渡态与醛发生加成反应，实现了对支链选择性的高效控制。该反应具有优秀的底物普适性和官能团兼容性，可以应用于天然产物例如香茅醛、柑青醛和含有醛基的复杂分子的后期修饰。第二部分：以醛与简单的炔烃为原料，使用可见光光致氧化还原与钴协同催化策略，首次实现了醛与炔烃的不对称还原偶联反应。该反应以4CzIPN为光敏剂，Hantzsch酯为氢源，CoBr2与 (S,S)-BDPP作为催化 剂，以优异的收率、区域选择性和对映选择性 (>95:5 rr, >95:5E/Z, 82−99% ee) 构建了一系列重要的手性烯丙醇类化合物。 机理 研究表明，低价钴 首先 与醛、炔烃 经过氧化环 金属 化过程生成关键的氧杂五元环钴中间体 。最后经质子化得到相应的产物。此外，另一种可能的反应途径 是 通过 钴氢物种对炔烃 发生 氢金属化生成烯基钴中间体。随后该中间体 与醛发生加成反应来得到产物。与镍催化的不对称炔醛还原偶联反应相比，该方法在 区域 选择性和对映选择性的控制上都有了大幅度的提升。对于 1,2-二烷基内炔类底物，镍催化策略通常难以控制反应的区域选择性，导致反应得到两种区域异构体的混合物。我们的方法则可以得到区域选择性专一的产物。此外，该方法具有优异的底物普适性和官能团兼容性，可以应用于天然产物和含有药物分子骨架的醛的后期修饰。我们利用该方法高区域选择性和 高对映选择性的合成了具有潜在药物活性的手性氨基醇化合物 并且实现了这类重要化合物的后续转化。 |
| 页码 | 193 |
| 源URL | [http://ir.licp.cn/handle/362003/30043]  |
| 专题 | 兰州化学物理研究所_OSSO国家重点实验室 |
| 作者单位 | 1.中国科学院大学 2.中国科学院兰州化学物理研究所; |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李彦霖. 可见光/金属 协同催化烯醛和炔醛的还原偶联反应研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2021. |
入库方式： OAI收割
来源：兰州化学物理研究所
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