酶促4+2和2+2环加成反应:区域与立体选择性的理解与应用

4+2和2+2环加成反应均是构筑环结构的重要有机化学反应,在复杂天然产物、手性药物的化学合成和生物合成方面有广泛的应用。发现、发展包括4+2和2+2在内的酶促环加成反应,是当前化学生物学研究的热点之一。近期,国际、国内研究团队相继报道了多个酶促4+2和2+2环加成反应,解析了环化酶的蛋白结构和催化机制,设计了新的环化酶,或通过定向进化实现了不同类型环加成反应的区域和立体选择性调控。相关研究为采用合成生物学的策略设计和优化新型环加成酶提供了理论基础和成功范例,有利于促进酶促反应在有机合成领域的应用。

有机催化4-羟基香豆素与靛红、丙二腈的不对称Michael加成/环化串联反应

含有杂环的光学活性螺环羟吲哚衍生物因其多种多样的生物活性而备受关注。靛红衍生物的不对称Michael/环化串联反应是构建手性螺环羟吲哚化合物的重要方法。本文将11种有机催化剂用于靛红、4-羟基香豆素与丙二腈的不对称Michael加成/环化串联反应。筛选出最佳的催化剂体系为:10 mol%金鸡纳碱衍生物催化剂1f,二氯甲烷(1 m L)为溶剂,室温反应。将最佳条件用于不同取代靛红的反应,以80~88%的产率和最高达96%的对映选择性获得了螺[羟吲哚-3,4′-吡喃色烯]化合物。本研究拓宽了该反应的催化剂类型和底物范围。

结构简单的4-羟基脯氨酰胺高效催化醛和硝基烯不对称迈克尔加成反应

开发了两种结构简单的反式-4-羟基-L-脯氨酰胺有机小分子催化剂,用于高效催化不对称迈克尔加成反应。在醛和硝基烯的不对称迈克尔加成反应中,以(S)-1,1’-联-2-萘酚为协同催化剂,对两种脯氨酰胺衍生物的催化活性进行研究,发现催化剂摩尔分数仅为0.5%~1%时,产物的收率最高可达96%,非对映和对映选择性值最高可达99/1和99%。该方法为开发低成本、高效率的不对称迈克尔加成反应有机催化剂体系提供了简单易行的选择。

催化邻羟基苯基取代对亚甲基醌与酮亚胺环加成反应合成二氢-1,3-苯并噁嗪化合物

发展了邻羟基苯基取代对亚甲基醌与酮亚胺在磷酸催化体系中的[4+2]环加成反应,以高产率和优良的非对映选择性得到了一系列二氢-1,3-苯并噁嗪化合物.当向反应体系加入催化量的B(C_(6)F_(5))_(3)时,产物的产率得到保持且发生非对映选择性翻转.

3,5-二叔丁基-4羟基苯基丙酸甲酯合成技术优化研究

研究了2,6-二叔丁基苯酚和丙烯酸甲酯的Michael加成反应机理。考察了不同催化剂配比对该反应体系的影响,确定较优的催化剂配比为KOH与NaOH物质的量比为4,n(M^(+))/n(酚)=3%。在该催化剂配比下,对原料配比、滴加速率、反应压力、反应温度、反应时间等工艺参数进行了系统的研究,得出3,5-二叔丁基-4羟基苯基丙酸甲酯的最优合成工艺参数。该结果可用于指导实际生产中的操作优化。

4A分子筛固载铂催化剂催化乙炔硅氢加成反应

研究了4A分子筛固载铂催化剂的制备及其催化乙炔与三乙氧基硅烷硅氢加成反应的反应规律,考察了反应温度、原料配比、催化剂铂含量、乙炔流量等对反应的影响。结果说明4A分子筛固载铂催化剂对乙炔与三乙氧基硅烷硅氢加成反应具有较好的催化活性,并且反应条件温和,催化剂回收利用3次仍具有较高的活性。

1,3-偶极环加成合成新型含2-苯基-1,2,3-三唑基的1,2,4-噁二唑啉衍生物

Schiff碱 3和肟或氯代肟在三乙胺作用下通过 1,3 偶极环加成生成一系列含 2 苯基 1,2 ,3 三唑基的 1,2 ,4 二唑啉类化合物 4a～ 4g ,5a～ 5g和 6a～ 6g .2 1个新化合物的结构经元素分析 ,1 HNMR ,IR和MS谱确证 .

4-甲基-5-烯-庚腈氧化物分子内环加成反应的立体选择性

用过渡状态理论和量子化学AM1方法 ,对 4 甲基 5 烯 庚腈氧化物环加成反应机理进行了研究 .结果表明 ,虽然存在得到 2种产物的平行反应 ,但由于 2个反应的速率常数比很大 ,基本上只得到单一的反式产物 .4 甲基 5 烯 庚腈氧化物立体专一选择性不仅由活化焓决定 ,还与活化熵有关 .

氨基硫脲与4-氯查尔酮亲核加成-缩合反应的理论研究

对氨基硫脲与4-氯查尔酮亲核加成-缩合反应的反应物和生成物,用量子化学密度泛函方法在B3LYP/6-31G水平上进行了几何构型全优化,从获得的4-氯查尔酮分子中主要原子的Mulliken净电荷,可以推测该化合物具有较高的亲核加成反应活性。对优化后的构型进行了振动分析,得到了不同温度下反应物和生成物的热力学性质,据此计算了相应温度下该反应的焓变、吉布斯自由能变和平衡常数。实验结果表明,在298～1000K内,氨基硫脲与4-氯查尔酮的亲核加成-缩合反应是一个放热反应,吉布斯自由能变为负值,平衡常数很大,说明反应在温和条件下即能自发进行。在此基础上采用含时密度泛函方法计算了分子激发态的电子跃迁能,得到对应激发态的吸收波长,所得结果与文献值基本吻合。

4A分子筛固载PEG络合铂催化苯乙烯硅氢加成反应

研究了4A分子筛固载聚乙二醇络合铂催化剂的制备及其催化苯乙烯与甲基二氯硅烷硅氢加成反应的反应规律,常压下该催化剂对连续式多相硅氢加成反应有着很高的催化活性和稳定性,在反应温度为90℃、投料速率为6.7mL.h-1、催化剂铂含量为5.87×10-3mmol.g-1的条件下甲基二氯硅烷单程转化率可达94.8%,β-加成产物选择性100%。并且考察了温度、催化剂铂含量和投料速率等参数对硅氢加成反应的影响。

1,3-偶极环加成合成双-4,5-二氢-1,2,4-噁二唑啉衍生物

用2-苯基-1,2,3-三唑基-4-甲醛(1)或喹喔啉基-2-甲醛(2)与乙二胺缩合成双席夫碱3或4,然后与α-氯代肟在三乙胺条件下发生1,3-偶极环加成得到双-4,5-二氢-1,2,4-噁二唑啉衍生物6a～6f或7a～7f.目标化合物的结构经元素分析,IR,1HN MR和MS确认.

微波促进的1,3-偶极环加成4β-1,2,3-三唑鬼臼毒素的合成

在微波作用的无溶剂条件下 ,由 4β 叠鬼臼毒素与炔烃反应 ,合成了 8个含有 1,2 ,3 三唑的鬼臼毒素衍生物 ,并用IR ,1HNMR ,MS确定了这些化合物的结构 .该反应操作简单 ,产率较高 ,副产物少 ,同时具有原子经济性 .

Hf(NMe_2)_4催化下芳香胺与丙烯酸叔丁酯的氮杂迈克加成反应

研究了以Hf(NMe2)4为催化剂的芳香胺与丙烯酸叔丁酯的氮杂迈克加成反应,讨论了催化反应过程中催化剂用量,反应温度,以及芳胺取代基对反应收率的影响。利用该方法合成了6种取代的氮杂加成产物,并对反应条件进行优化,使收率在18～63%之间。研究发现,芳香胺上取代基的给电子能力越强,反应收率越高,产物结构经1H NMR,13C NMR表征,证明为目标产物。

α,β-不饱和硫酮体系[4+2]环加成反应的研究

系统研究了β,β-不饱和硫酮在[4+2]环加成反应中的行为.选取5-芳亚甲基四氢噻唑-2,4-二硫酮作为反应的杂共轭双烯体系,与N-苯基马来酰亚胺等嗜双烯作用,得到12个新化合物.观察到丙烯酸乙酯和丙烯腈在对杂共轭双烯进行[4+2]环加成反应时存在着某种区域选择性.初步探讨了这类环加成反应条件及反应物的反应活性.

4-羟基香豆素类化合物与对醌的Michael加成反应

综述了不同条件下4-羟基香豆素类化合物与对醌的 Michael 加成反应及其反应机理.在丙酮-水中,4-羟基香豆素类化合物与1,4-苯醌反应生成2,3-二取代-1,4-苯醌,与1,4-萘醌反应生成2,3-二取代-1,4-萘醌.在丙酮-水中,吡啶存在下,4-羟基香豆素类化合物与1,4-苯醌反应生成两性离子化合物;类似反应条件下,得到4-羟基喹啉酮两性离子化合物.4-羟基香豆素类化合物与2,3-二氯-5,6-二氰基对苯醌反应获得了新的螺环化合物.

4-甲基-5-烯-庚腈氧化物1、3-偶极环加成反应的立体异构选择性研究

腈氧化物1、3－偶极分子内环加成反应在有机功能性分子的合成中很重要，已被用来合成一系列新的立体专一性化合物，弄清此反应的机理很有意义，它可以预示产物的组成，有助于合成线路的设计。本文用过渡状态理论和量子化学AMI方法，对4－甲基－5－烯－庚腈氧化物反应机理进行研究，结果表明，虽然存在得到两种产物的平行反应，但由于两个反应的速率常数比很大，基本上只得到单一的反式产物。标题物立体专一选择性反应的大小不仅由活化焓决定，还与活化熵、反应温度和偶极矩有关，尤其是活化熵对速率常数的贡献是不可忽略的。

手性BINOL/Ti(O^iPr)_4配合物催化辛炔对醛的不对称加成反应

利用手性联二萘酚/Ti(O^iPr)_4配合物作为催化剂,对辛炔对醛的不对称加成反应进行了研究。在该体系下,芳香醛、脂肪醛以及α,β-不饱和醛类底物都可通过该方法获取相应手性炔醇产物,并可取得中等至良好的对映选择性。

正丁基锂、氯化锌、BINOL/Ti(O^iPr)_4促进的炔与醛的不对称加成反应

利用手性BINOL/Ti(OiPr)4配合物作为催化剂,对正丁基锂与氯化锌参与的端基炔与醛的不对称加成反应进行了研究。在该体系下,芳香醛、脂肪醛以及不饱和醛类底物都可通过该方法获取相应手性炔丙醇产物,并取得良好产率和对映选择性,反应时间明显缩短,具高效性。该方法为含有手性炔丙醇结构的目标化合物的合成提供了一个有效的途径。

1，3-偶极环加成合成双-1，2，4-噁二唑啉衍生物及单晶结构

2-苯基-1,2,3-三唑基-4-甲醛与1,3-丙二胺或对苯二胺缩合,形成新的双席夫碱3和4,然后分别与氯代肟在三乙胺条件下发生1,3-偶极环加成,得到新型双-1,2,4-噁二唑衍生物6a～6f和7a～7f.结构经元素分析,IR,1HNMR和MS确证,并用X射线衍射法测定了化合物6e的晶体结构.化合物6e属于单斜晶系,C2/c空间群,晶胞参数a=3.5134(8)nm,b=0.50575(11)nm,c=2.0598(5)nm,α=90°,β=102.02(8)°,γ=90°,Mr=756.81,V=3.5798(14)nm3,Dc=1.404g/cm3,Z=4,F(000)=1576,μ=0.095mm-1,R=0.0787,wR=0.2093.

[4+3]环加成反应研究进展

本文对［４＋ ３］环加成反应体系以及最近在合成中的应用进行了综述， 并对进一步研究的方向进行了讨论。