新型双环咪唑类手性亲核催化剂的设计、合成及其在不对称催化中的应用

利用手性亲核催化剂的不对称酰基化反应可用于合成多种具有重要应用价值的手性中间体，但是目前有效的可用于催化该类反应的手性亲核催化剂较少，而且还存在合成成本高以及催化效果欠佳的缺点，因此，设计合成结构简单，合成便易，原料易得，结构易调的新型高效手性有机小分子亲核催化剂依然是一个具有挑战性的课题。所以，本课题设计了一类全新的具有双环咪唑结构的手性亲核催化剂，并将其应用于不对称酰基化反应中，建立一个具有自主知识产权的有机小分子不对称催化体系。

利用手性亲核催化剂的不对称酰基化反应可用于合成多种具有重要应用价值的手性中间体。手性叔胺类亲核催化剂的发展历史悠久，同时具有多样性、稳定性和高效性等优点，使它成为手性有机小分子催化剂家族中的重要分支之一。但是，由于该类催化剂的设计上存在着催化活性和对映选择性的矛盾，目前有效的可用于催化不对称酰基化反应的手性亲核催化剂较少，而且还存在合成成本高以及催化效果欠佳的缺点，因此，设计合成结构简单，合成便易，原料易得，结构易调，实用性广泛的新型高效手性叔胺类亲核催化剂依然是一个具有挑战性的课题。本课题就是针对这些问题，设计合成了一系列新型的具有双环咪唑结构的手性亲核催化剂，并将其应用于三类不对称酰基化反应中，获得了以下的研究结果。.1）设计合成了一类手性碳上具有烷氧基取代的双环咪唑结构的新型手性亲核催化剂(OR-DPI)，并将该新型手性双环咪唑类亲核催化剂应用于不对称磷酰化反应中，获得了很好的反应产率和一定的对映选择性，这是到目前为止首次成功实现手性磷酰胺类化合物的不对称催化合成，其中乙氧基正丙巯基磷酰氯和己内酰胺之间的不对称磷酰化反应获得了最好的催化效果（47% conversion, 34% ee）。.2）设计合成了手性碳上具有酰氧基取代的手性双环咪唑亲核催化剂(Acyloxy-DPI)，并首次成功地将其应用在了不对称Black重排反应上，对于包括13种新化合物在内的一系列的苯并呋喃碳酸酯，都取得了非常好的催化效果(up to 88%ee)。到目前为止，对于不对称Black重排反应，是最为全面，且底物范围最广的。.3）在手性碳上具有烷氧基取代的手性双环咪唑类亲核催化剂基础上，利用理论计算结果指导，开发出针对二级醇动力学拆分的催化剂Cy-PDPI，获得了很好的催化效果。针对不同取代基的1-苯乙醇衍生物，Cy-PDPI均能获得很好的对映选择性（s > 15），尤其对位阻较大的2,4,6-三甲基苯基甲基甲醇，获得了67的对映选择系数，这在手性叔胺类亲核催化剂中是最高的。对杂芳基类底物如3-吡啶基甲基甲醇，Cy-PDPI也取得了很好的对映选择性（s = 18），远高于已报道的结果。. 另外，还进行了铜催化的不对称共轭加成反应的研究。研究开发了具有高区域选择性和高对映选择性的铜催化的格氏试剂对线性 α,β,γ,δ-不饱和烯酮化合物的不对称1,4-共轭加成反应。