氟离子诱导卤代缺电子烯烃与亲电试剂间的交叉反应研究

缺电子烯烃与亲电试剂间的交叉偶联反应是一类形成碳碳键的有效方法，其催化剂一般为叔胺或叔膦。最近我们发现，beta-氯代烯醛在四丁基氟化铵作用下可以发生双分子缩合，也可以与其它Michael受体发生交叉偶联反应。迄今尚无有关卤代缺电子烯烃在氟离子诱导下与亲电试剂间发生交叉偶联反应的文献报道。因此，围绕下述学术问题：1）如何利用氟离子诱导的直接攫氢反应产生的烯基烯醇负离子，进行各种不同类型的亲核加成反应，选择性地实现卤代烯醛等缺电子烯烃与其它亲电试剂间的偶联反应；2）可与氟离子发生亲卤反应的卤代缺电子烯烃的结构特征以及反应条件；3）如何利用氟离子亲卤反应这种新的极性逆转手法，开发新的有价值的多官能团化合物的合成反应； 4）如何在手性相转移催化剂存在下，高立体选择性地实现卤代烯醛等缺电子烯烃与其它亲电试剂间的偶联反应，一步构建含多个立体中心的分子结构；展开系统研究，具有重要的学术意义和应用前景。

不同烯烃间的交叉偶联是合成化学中诸多难题之一。虽然分子内缺电子烯烃偶联研究取得了重大进展，适用于分子间交叉偶联的实例却有限。 beta–卤代烯醛是一类重要的活泼中间体，反应位点多，如何控制其反应的选择性是一个重要的课题。本项目以这类中间体为主要对象，重点围绕如下学术问题展开了研究，主要研究内容与结果包括：.一、氟离子诱导的beta–卤代烯醛或烯酮的反应. 氟离子具有亲核性和碱性双重性质，它与beta–卤代烯醛或烯酮之间有可能发生亲核氟代反应，消除反应以及攫取γ-位质子的反应。我们制备并观察了16个不同结构的beta–卤代烯醛或烯酮在四丁基氟化铵存在下的反应行为。结果显示，含γ-位活性氢的底物主要发生γ-位质子的攫取反应，含有alpha-位氢的底物则发生1，2-消除反应以及氟化氢的加成反应，形成炔醛和beta–氟代烯醛，但基本上不发生氟代反应。虽然卤代烯醛或烯酮失去γ-质子后可以发生自身的二聚反应，我们发现含γ-位活性氢的底物在四丁基氟化铵存在下可以分别和丙烯腈等缺电子烯烃发生高选择性加成反应，高区域选择性地形成高产率的alpha-位上的Michael加成产物；与此不同，这些底物对应的烯基烯醇负离子与芳香醛反应时，则高选择性地形成γ-位的加成产物。上述反应实现了缺电子烯烃间的交叉偶联，这一新的偶联方式是对传统偶联方式的一个很好的补充，为双键与双键的加成提供了新的思路，同时提供了一种合成拥有季碳中心、邻近含有烯基卤骨架的螺-3,4-二氢吡喃衍生物的新方法。.二、beta–卤代烯醛与硝基甲烷间的反应研究.beta–卤代烯醛含多个反应位点，了解它们与硝基甲烷在碱存在下的反应情况，开拓新的合成方法是一项有意义的工作。结果发现，在一些普通的碱作用下，它们的反应相当复杂，但是我们发现，这些卤代烯醛在本实验室自己设计的手性二胺-铜盐催化体系作用下高选择性地发生Nitroaldol反应，反应显示出很好的对映选择性和底物适应性，在-20 度下beta-氯代环己烯醛和硝基甲烷的反应获得了94%的产率和99%的e.e.值。这是首例卤代烯醛的不对称催化nitroaldol反应。该催化剂体系催化效率高，也适用于其它烯醛的反应，催化剂用量只需要2.5 mol%。由此得到的高光学纯度的硝基高烯丙醇化合物经过还原、磺酰化、碘氨基环化反应，可以构筑光学纯的具有三个相邻手性碳的生物活性氮杂三环骨架。