摘 要

含有螺环结构单元的分子在自然界中普遍存在，合成具有螺环结构单元的分子可以追溯到19世纪90年代^[1]。螺环化合物在手性不对称催化领域有着广泛的应用。自从20世纪60年代Knowles^[2]和Horner^[3]各自独立采用手性单磷配体替代Wilkinson催化剂[Rh(PPh₃)₃Cl]中的三苯基膦，实现首例均相不对称氢化以来，这一研究领域得到快速发展，许多高效手性催化剂被开发出来。在对手性配体及其催化性能关系的研究过程中，配体骨架的刚性、配体的空间立体结构、配位原子的电性等是影响配体催化效果最直接的因素。

但是令人惋惜的是，手性螺环化合物作为配体的研究直到最近才有文献报道，其中最主要的原因是光学纯的手性螺环化合物很难合成。由于螺环化合物中两个环是通过σ-键连接在一个季碳中心上，所以手性螺环非常稳定，不会发生消旋化。正因为手性螺环这一优异的特性，说明它是一类非常有潜力的配体骨架。因此，对于这类手性配体作进一步的深入研究，是非常有意义的^[4]。

本论文主要研究工作如下：（1）以1,4-二溴-2-丁炔为原料，与活化的锌粉反应形成Reformasky 锌试剂，再与苯丙醛反应得到1,3-丁二烯仲醇衍生物。产物结构经过¹H-NMR表征确认。（2）基于文献调研，将对得到的1,3-丁二烯仲醇衍生物开展对螺环化合物的全合成研究，以期获得理想的螺环产物。

关键词：手性螺环化合物；1,3-丁二烯-2-仲醇；不对称合成；对映选择性

Abstract

Molecules with a spiro ring structure are ubiquitous in nature. Synthesis of molecules with a spiro ring structure can be traced back to the 1890s^[1]. The spiro ring compounds have been widely used in the field of chiral asymmetric catalysis. In the 20th century 60's, Knowles^[2] and Horner^[3] independently using chiral phosphorus ligands alternative to phosphine, triphenyl Wilkinson's catalyst [Rh(PPh₃)₃Cl], achieve that the first homogeneous asymmetric hydrogenation , this research field obtained rapid development, many efficient chiral catalysts were developed since then . In the study of the relationship between the chiral ligands and their catalytic properties, it is found that the factors that affect the catalytic effect of the ligand are rigid, the steric structure of the ligand and the electrical properties of the ligand.

Unfortunately, it is not until recently that the chiral spiro compounds as ligands have been reported in the literature, the most important reason is that it is difficult to synthesize optically pure chiral spiro compounds. Because of the two ring spiro compounds are connected in a quaternary carbon center through a sigma bond, so the chiral spiro is very stable and will not racemization. Because of this outstanding characteristic, it is potential ligand framework. Therefore, It is meaningful to go further study about this kind of chiral spiro ligand^[4].

The main research work of this paper is as follows: (1) 1,4-dibromobut-2-yne as raw material, reacted with activated zinc powder and form Reformasky zinc reagent,and then reacted with 3-phenylpropanal to get 1,3-butadiene secondary alcohol derivatives. The product structure was confirmed by ¹H-NMR characterization. (2)Based on literature research, the study on the synthesis of 1,3- butadiene secondary alcohol derivatives was carried out in order to obtain the ideal spiro product.

Key words : chiral spiro-compounds; 1,3-butadienyl-2-carbinols; asymmetric synthesis; enantioselectivity.

目录

第一章 绪论 1

1.1手性及螺环化合物 1

1.2手性螺环化合物的研究进展 1

1.2.1手性螺环化合物的发展历程 1

1.2.2手性螺环化合物的分类 3

1.3.手性螺环化合物的合成 3

1.3.1螺环亚磷酸酯和氧膦-亚磷酸酯手性配体的合成 3

1.3.2螺环亚磷酰胺手性配体的合成 4

1.3.3螺环二膦手性配体的合成 4

1.3.4螺环双异噁唑啉手性配体的合成 5

1.3.5螺环膦-噁唑啉手性配体的合成 6

1.4螺环化合物的应用 6

1.4.1手性螺环用于脱氢氨基酸的不对称氢化反应 6

1.4.2手性螺环用于烯胺的不对称氢化反应 6

1.4.3手性螺环用于α,β-不饱和酸及其衍生物的不对称氢化反应 7

1.4.4手性螺环用于简单酮的不对称氢化反应 7

1.4.5手性螺环用于不对称Michael加成反应 7

1.4.6手性螺环用于不对称Wacker-Type环化反应 8

1.4.7手性螺环用于不对称分子内氨羰基化反应 8

1.4.8 手性螺环在医药上的应用 8

1.5 本论文研究意义及立题思想 9

第二章 实验部分 10

2.1手性二醇化合物的合成 10

2.1.1实验方案 10

2.1.2 实验仪器及药品 10

2.1.3 实验步骤 12

2.1.4 实验结果讨论 15

2.2手性螺环化合物的合成 16

2.2.1合成路线 16

2.2.2实验步骤 16

2.2.3结论 20

第三章 展望与总结 20

参考文献： 21

附图：化合物的核磁共振谱图 23

致谢 32

1. 绪论

1.1手性及螺环化合物

手性是天然界的基本特性之一，几乎所有的生物大分子都含有手性单元，生物体内的组成部分如氨基酸、碳水化合物等都是手性分子。手性物质在生命科学、材料等各大领域均有重要的应用^[4]。对映异构体结构非常相似，但并不能完全重合，所以手性物质的对映异构体之间存在较多相同的理化性质如溶解度、熔点等，但在某些物理化学性质上有极大的差异，如与手性物质反应会产生不同的产物、旋光性等。因为生命体内具有手性特异识别能力，所以在生命体内手性物质的两个对映异构体往往会表现出完全不同的生物活性，会对生命体造成不同的影响^[5]。比如上个世纪60年代，沙利度胺^[33]两对映体的混合物（外消旋体）用于减轻妊娠的药物反应，后来在欧洲发现大量生产“海豹畸形婴儿的孕妇”。之后的研究表明该药物的(S)-异构体有强烈的致畸作用，而(R)-异构体具有中枢镇静作用，即使大剂量使用时也不会引起畸变。直到这时，人们才开始意识到手性药物的重要性，因此,获得纯异构体作为特效药物并且减少其副作用对于人体的危害已经成为当今药学界发展的趋势。