双官能团手性硫脲催化剂的制备

双官能团手性硫脲催化剂的制备

王华英

化学化工学院化学教育专业07级指导教师：刘全忠

摘要：有机小分子催化的有机不对称反应在现代催化反应中占有十分重要的作用。手性硫脲催化剂由于能和某些反应物形成氢键而得以活化，在一系列有机不对称催化反应中取得了优异的成绩。目前手性硫脲主要由手性二胺1,2 - 二苯基乙二胺和生物碱衍生的手性胺为原料衍生而来。这限制了手性硫脲催化剂在有机不对称反应中的进一步应用。本文利用光学纯的联二萘酚﹑氨基酸和异硫氰酸酯为原料，合成了一系列新型的双官能团硫脲催化剂。

关键词：硫脲，联二萘酚，氨基酸，异硫氰酸酯

Preparation of Bifunctional group chiral Thiourea

Wang Hua-Ying

College of Chemistry and Chemical Engineering，Grade 2007

Directed by: Liu Quan-Zhong

Abstract:Organocatalysis has received great attentions from chemical society for the facile preparation of catalyst, mild conditions for the reaction and the environmental benign aspects. Chiral urea or thiourea have wildely been employed in a wide array of transformations such as Henry reaction, aza-Henry reaction, Mannich, Strecher, and Friedel-Crafts reactions or Michael and nito- Michael additions with high enantioselectivities attributed to their strong activation of carbonyl or nitro groups through efficient double hydrogen bonding interactions. The present thioureas mostly derived from cyclohexane diamine, 1,2-diphenylethane-1,2-diamine and cinchona alkaloids, and this limits the further application of the method. So development of highly efficient ureas or thioureas is still highly desired. In this thesis, new thioureas derived from optically pure binaphthol and amino acids were synthesized.

Key words:thiourea, 1, 1'-binphthol, amino acid, isothiocyanate

第一章文献综述

1.1前言

近年来，有机小分子催化的不对称合成反应引起了国内外化学家的广泛兴趣。与手性金属催化剂相比，有机小分子催化的不对称合成反应操作简便，对环境污染小，对水汽和空气相对不敏感，原料来源便宜，广泛且便于回收循环使用，有利于实现规模化合成。从催化机制的角度看，有机小分子催化剂可被视为人工的酶制剂。由于近来来在这个领域的重大研究进展，科学家们发现许多酶催化反应获得的对应选择性和化学收率都可以由有机小分子催化剂来同等实现。在各种不同的配体与底物的相互作用中，脲/硫脲衍生物作为酸催化剂在对Lewis碱底物的活化中具有非常重要的作用。目前，脲/硫脲衍生物已被许多研究小组成功地应用在有机不对称反应中[1]。

本章对近年来不同类型的脲/硫脲类催化剂所催化的不对称反应作一综合概述。

1.2单功能的脲﹑硫脲催化剂

Jacobsen 小组在脲﹑硫脲催化剂的领域做了许多开创性并极具价值的研究工作。近年来他们发展了一系列新的含schiff-base的脲﹑硫脲催化剂并用它们成功催化了不对称Strecker，Mannich，nitro-Mannich以及pictet-Spengler等反应。

1998年，Jacobsen 小组首次报道了用含schiff-base硫脲催化剂1a 催化N-烯丙基取代的醛亚胺2的不对称Strecker反应（Scheme 1-1，reaction a）[2a] 得到了较好的对映选择性（up to 91% ee）。优化条件下的大量合成实验数据证实，1a 中所含的L-tert-leucine结构，(R,R)-1,2-diamino-cyclohexane结构和3-tert-butyl-5-methoxysalicylaldehyde结构是得到高对映选择性反应产物4的必要因素。随后的研究发现催化剂1c对N-苄基取代的脂肪醛亚胺5a的不对称Strecker 反应有很好的对应选择性（up to 92％ee）和反应收率（up to 97％yield）(Scheme 1-1，reaction b)[2b],硫脲1c在N-苄基取代的脂肪醛亚胺的不对称Strecker反应中能循环使用10次而不损失催化活性。经过大量的筛选，Jacobsen 小组在2002年报道了硫脲催化剂1e催化N-苄基取代的醛﹑酮亚胺5的不对称Strecker反应，在对底物进行扩展时发现，不论是芳香族还是脂肪族的醛﹑酮亚胺，都能得到非

常高的对应选择性（up to 99.3％ee）和收率（up to 96％yield）(Scheme 1-1，reaction c)[2e]。

Scheme 1-1

2002年，Jacobsen 小组报道了含Schiff-base的硫脲1f催化的N-Boc亚胺8和烯醇硅醚9的不对称Mannich反应(Scheme 1-2，reaction a)[3]，取得了很好的对映选择性（up to 98% ee）和收率（up to 99% yield）。经由该反应能够实现一类β-芳基-β-氨基酸的不对称合成。2004年，该小组报道了硫脲1e催化的N-苄基亚胺5对亚磷酸酯11的不对称磷酰化反应(Scheme 1-2，reaction b)[4]，取得了很好的对映选择性（up to 99% ee）和收率（up to 93% yield）。该反应为手性α-氨基磷酸的合成开创了一条新的道路。