乳液多相催化不对称直接Mannich反应合成手性氮杂环的研究

The emulsion system can increase the contact probability between the substrates and the catalysts, and further accelerate the reaction, for the improvement on the mass transferring between water phase and oil pahse. In this plan the heterogeneous catalytic asymmetric direct Mannich reaction with cyclic imines in emulsion system will be studied to synthesize chiral N-heterocycles. On the basis of our previous research on the homogeneous catalytic asymmetric Mannich reaction, we are going to develop a novel method to build the N-heterocycle structure unites in heterogeneous emulsion, which will have potential applications for the recyclable catalysts. Furthermore, the mechanism of Mannich reaction with cyclic imines in emulsion system will also be studied.

在双亲性催化剂作用下的乳液多相催化体系中，乳状液被当作反应介质能增加油水两相体系的接触面积和提高相间传质，增加反应底物与催化剂之间的相互接触几率，从而提高反应的活性。本项目计划研究乳液催化环状亚胺的不对称Mannich反应合成手性氮杂环，在前期均相催化不对称Mannich反应的工作基础上，通过本项目研究使均相反应多相化，利用多相催化反应能回收催化剂的特点，期望能发展一种新的具有潜在应用前景的构建手性氮杂环的方法。并将在实验基础上，结合理论分析，构建乳液多相体系催化环状亚胺不对称Mannich反应的模型，阐明不对称Mannich反应在多相乳液体系中的机理和规律。

本项目设计和合成了几个水油双亲性手性含有仲胺和伯胺的氨基酸催化剂，也合成了几个水油双亲性手性季铵盐催化剂，探索它们在水油两相乳液体系中对环状亚胺的不对称Mannich反应中的催化应用，期望能建立一类绿色环保高效的构建手性氮杂环的方法。尽管对环状亚胺的不对称Mannich反应未能达到预期的反应活性，但是在研究过程中，合成得到了一类新颖的带有三氟甲基环状酮亚胺，并用手性伯胺-叔胺双官能催化实现了三氟甲基取代的环状磺酰基酮亚胺的高对映选择性的Mannich反应。进一步，通过金鸡纳生物碱衍生的伯胺催化剂和三氟乙酸共催化实现了较难的芳基酮作为亲核给体和环状磺酰亚胺的不对称Mannich反应，也获得了高的对映选择性。用金鸡纳生物碱衍生的方酰胺作为手性催化剂实现了具有氮杂环结构单元的巴比妥酸衍生物和烯酮的高对映选择性Michael反应，开发了新的方法学构建了传统的具有重要药效作用的巴比妥酸类氮杂环化合物。