《L-脯氨酸-環糊精超分子體系催化不對稱Michael加成反應》是依託中山大學，由曹小輝擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：L-脯氨酸-環糊精超分子體系催化不對稱Michael加成反應
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：曹小輝
- 依託單位：中山大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
Michael加成反應是有機合成中構建碳-碳鍵的重要反應，而不對稱催化Michael加成更是眾多合成手性藥物及其中間體的有力手段。然而，目前以L-脯氨酸及其衍生物為代表的有機分子催化劑雖然能夠實現高光學選擇性，但其活性仍顯不足，存在催化劑用量過高的問題，難以大規模實際套用。因此，發現和構建新型、高效的用於Michael加成反應的手性催化劑或催化體系具有重要理論和實際意義。 本項目擬嘗試一種新的催化劑設計思路，將L-脯氨酸中的手性吡咯烷結構通過鍵合組裝在環糊精這種超分子主體上，通過環糊精空腔與底物形成穩定的分子組裝體這一性質，擬構建一種新型的不對稱催化Michael加成的超分子體系，實現大幅提高催化活性的目的。本項目主要內容包括：（1）將手性吡咯烷結構通過不同連結基團鍵合在環糊精上，並通過對環糊精其它位點修飾合成一系列催化劑；（2）通過量化計算手段對新催化體系的催化機理與構效關係進行研究。
結題摘要
Michael加成反應是有機合成中構建碳-碳鍵的重要反應，而不對稱催化Michael加成更是眾多合成手性藥物及其中間體的有力手段。針對目前傳統有機小分子催化劑在不對稱Michael加成領域遭遇到的瓶頸，本項目對以環糊精為母體的超分子催化體系進行了研究，嘗試發展一類新型的不對稱超分子催化體系。 本項目的主要研究內容包括了催化劑的設計、合成、性能測試及機理研究。 通過三年的研究工作，我們設計併合成了一系列新型手性胺-環糊精結構的超分子催化劑，並從中篩選出三種可以高光學選擇性催化丙酮與β-硝基苯乙烯不對稱Michael加成反應的催化劑（最高ee值達到95%）。該類催化劑亦可方便的從反應體系中回收。但不足之處在於底物普適性較差，收率偏低（最高58%收率）。 在拓展反應套用範圍研究中發現一類手性環己二胺-γ環糊精的催化劑能夠以高選擇性催化環酮對對硝基苯甲醛的Adol反應，（最高ee達97%，dr 84:16），優於已報導的手性環己二胺-β環糊精的催化結果。 同時我們也對反應催化機理進行了研究，為了對照超分子催化劑與小分子催化劑的異同，我們根據環糊精上具有大量羥基的特性，製備了一類側鏈為手性氨基醇結構的脯胺酸衍生物，並研究了其構效關係，發現側鏈α位羰基對催化選擇性有不利影響。量化研究結果表明在小分子催化劑中，側鏈α位基團的位阻對選擇性有重要影響。而在L-脯胺酸-環糊精的超分子催化劑的催化結果中，此處基團的位阻並不重要。 此外，小分子催化劑的手性選擇性主要依靠手性胺的手性中心控制，而在超分子催化劑中，環糊精的手性空腔則起到了決定性作用，某些催化劑中，更改手性胺的中心構型，依然得到了手性構型相同的優勢產物。這一手性胺-手性側鏈，手性胺-手性空腔對反應立體構型控制的機理對於我們進一步研究新的催化劑提供了新的設計思路。
