《CO2參與的不對稱電羧化合成手性有機羧酸化合物的研究》是依託華東師範大學，由陸嘉星擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：CO2參與的不對稱電羧化合成手性有機羧酸化合物的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陸嘉星
- 依託單位：華東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
節能減排、降低溫室效應、CO2的固定利用、以及不對稱合成手性藥物等均是當前國內外相關領域的研究熱點。本項目擬採用最具有環境效益的電化學合成方法，在溫和的條件下固定並利用CO2，以潛手性不飽和化合物（如苯乙酮、對甲基苯丙酮等）為底物，在手性誘導環境下，利用常規的恆電流和恆電位電解合成方法生成具有光學活性以單一構型為主的電羧化產物（如S-阿卓乳酸、R-阿卓乳酸，S-α-乙基-α-羥基-4-甲基-苯乙酸、R-α-乙基-α-羥基-4-甲基-苯乙酸等），具有十分重要的創新意義和實際套用價值；在此基礎上，通過對電解體系包括反應介質和對體系中的電荷轉移、物質擴散、遷移以及誘導反應的機理進行探索研究；同時對不對稱電羧化過程的誘導方式進行考察，通過不同的誘導方式進行對比選擇最有效最綠色化的誘導方式。為通過電羧化方式固定利用CO2併合成手性物質的進一步研究與套用提供新的思路和理論依據。
結題摘要
減緩溫室效應、CO2的固定利用、以及不對稱合成手性藥物是當前國內外相關領域的研究熱點。本項目採用最具環境效益的電化學合成方法，在溫和條件下固定利用CO2，併合成具有光學活性的羧化化合物和有機碳酸酯類物質具有十分重要的創新意義和實際套用價值。以生物鹼為誘導劑，實現了潛手性物質苯乙酮的不對稱電化學氫化反應，合成了單一構型為主的氫化產物苯乙醇；並詳細考察了各個反應條件對該不對稱氫化反應的影響；推導了誘導過程。在有機溶液中，以C=O、C=C、C=N等不飽和化合物和鹵代物為底物，通過電羧化反應，成功固定利用CO2，合成了相應的羧酸類物質；最佳化了反應條件；探討了取代基的影響；結合循環伏安法、電解結果及高斯計算，分析了反應歷程。又以離子液體為溶劑，研究了CO2和N2氛圍下，芳香酮的電還原過程；結合各類伏安法、恆電位電解和數字模擬等，探討了其電還原機理，明確其為質子耦合電子轉移過程，且推測過程中有NHC-CO2生成；並進一步分析了反應的動力學特徵。在C=O不對稱氫化和電化學羧化的基礎上，以生物鹼為誘導劑，研究了芳香酮的不對稱電羧化反應，得到具有光學活性的羥酸；考察了不同結構生物鹼對目標反應產物光學活性的影響；並探討了不對稱電羧化的誘導機理。另外，通過直接電活化CO2的方式，促使其與各類醇反應合成相應的碳酸酯類物質。與一元伯、仲醇反應，合成了線性碳酸酯；與二元醇，合成了環狀碳酸酯。參考CO2-BMIMBF4中電還原芳香酮體系，嘗試在兩室型電解池中電解離子液體生成NHCs，與通入CO2可形成NHC-CO2加合物；並套用於CO2與一元醇反應合成相應的線性碳酸酯；用於CO2與二元醇的反應，合成環狀碳酸酯。同時還嘗試了以單一構型環氧化合物為底物，電化學固定利用CO2合成單一構型環狀碳酸酯的反應；最佳化了反應條件；推導了反應的歷程。通過本項目的研究，成功實現了生物鹼誘導的芳香酮的不對稱電還原和電羧化反應，及單一構型環狀碳酸酯的合成；在溫和條件下固定利用CO2的同時，製備了具有手性的物質；為電化學不對稱反應及CO2溫和固定利用的進一步研究和套用提供了新的思路和理論依據。
