【摘要】：在不對稱Michael加成反應(yīng)中,有機(jī)小分子如伯胺、吡咯烷類衍生物、(硫)脲類、手性方酰胺、聯(lián)萘類、奎寧類、手性膦、離子液體和肽類等是目前使用的主要催化劑,如果能避免或少量使用有機(jī)溶劑,則更符合"綠色化學(xué)"的環(huán)境友好發(fā)展方向.β-環(huán)糊精的內(nèi)腔疏水,而外部親水,可以類似酶分子結(jié)合有機(jī)反應(yīng)物,在水相體系進(jìn)行催化反應(yīng).當(dāng)β-環(huán)糊精分子上連接催化部位或結(jié)合部位時,能產(chǎn)生更優(yōu)異的包結(jié)底物和誘導(dǎo)對映選擇性的能力.目前基于β-環(huán)糊精衍生物構(gòu)筑人工類酶催化劑用于不對稱Michael加成反應(yīng)的報道較少.本文通過親核取代反應(yīng)將氨基類有機(jī)小分子與單(6-O-p-甲苯磺�；�)-β-環(huán)糊精結(jié)合,得到9個氨基修飾β-環(huán)糊精衍生物CD-1 CD-9(收率在24.2% 64.9%,分子結(jié)構(gòu)通過~1H NMR,~(13)CNMR和ESI-MS表征確認(rèn)),并用于室溫水相體系不對稱Michael加成的仿生催化反應(yīng),以期獲得較好的催化反應(yīng)活性和對映選擇性.通過設(shè)計不同β-環(huán)糊精衍生物的修飾基團(tuán)結(jié)構(gòu)、改變反應(yīng)介質(zhì)pH值和反應(yīng)底物結(jié)構(gòu),分析了Michael加成反應(yīng)體系產(chǎn)物產(chǎn)率和對映選擇性的變化,采用2D-~1HROESY NMR、紫外吸收光譜、紅外光譜和和量子化學(xué)計算,分析了β-環(huán)糊精衍生物和反應(yīng)底物分子的包結(jié)狀態(tài),探究了反應(yīng)過程機(jī)理.結(jié)果顯示,在該水相體系中進(jìn)行的不對稱Michael加成反應(yīng)產(chǎn)物產(chǎn)率和對映體過量值(ee值)受修飾基團(tuán)結(jié)構(gòu)、反應(yīng)介質(zhì)pH值和底物結(jié)構(gòu)影響較大.當(dāng)反應(yīng)介質(zhì)pH值低于6.0時,由于氨基分子被質(zhì)子化而失去催化活性;當(dāng)pH值為7.5時,獲得中等水平的對映選擇性,通過量子化學(xué)在ONIOM(B3LYP/6-31G(d):PM3)水平上的優(yōu)化計算發(fā)現(xiàn),底物分子與β-環(huán)糊精衍生物的包結(jié)可以出現(xiàn)兩種形式:當(dāng)?shù)孜锓肿拥幕钚圆课唤咏?環(huán)糊精衍生物小口端的修飾基團(tuán)時,產(chǎn)生分子內(nèi)催化,誘導(dǎo)反應(yīng)產(chǎn)生較好的對映選擇性;當(dāng)?shù)孜锓肿拥幕钚圆课贿h(yuǎn)離β-環(huán)糊精衍生物小口端的修飾基團(tuán)時,產(chǎn)生分子間催化,幾乎沒有對映選擇性,而這兩種情況同時存在.當(dāng)?shù)孜锓肿右暂^大的空間位阻與β-環(huán)糊精疏水性空腔結(jié)合時,產(chǎn)生較好的對映選擇性,鄰位取代的2-硝基-β-硝基苯乙烯比對位取代的4-硝基-β-硝基苯乙烯ee值更高,通過量子化學(xué)優(yōu)化計算證實空間位阻效應(yīng).應(yīng)用2-金剛烷酮與β-環(huán)糊精衍生物空腔形成競爭性的包結(jié)反應(yīng)實驗,產(chǎn)物產(chǎn)率和ee值都下降,說明β-環(huán)糊精衍生物的疏水性空腔是產(chǎn)生不對稱誘導(dǎo)和催化活性不可或缺的部分,底物分子與β-環(huán)糊精衍生物的包結(jié)過程通過2D-~1HROESYNMR和紫外吸收圖譜獲得確認(rèn).其中L-2-氨甲基吡咯烷修飾β-環(huán)糊精CD-1表現(xiàn)出較好的反應(yīng)對映選擇性,在溶劑(pH=7.5,0.5mol/LCH_3COONa-HCl)2mL,環(huán)己酮2mmol,2-硝基-β-硝基苯乙烯0.2mmol,CD-1用量0.04mmol,25°C反應(yīng)96.0h的條件下,環(huán)己酮與2-硝基-β-硝基苯乙烯Michael加成產(chǎn)物的ee值達(dá)71%,產(chǎn)率為47%.該反應(yīng)過程在β-環(huán)糊精衍生物的疏水性空腔內(nèi)進(jìn)行,修飾基團(tuán)L-2-氨甲基吡咯烷與環(huán)己酮形成烯胺的催化反應(yīng).

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本文編號：2554756