1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

对于新型手性Lewis碱的设计和合成一直是一个非常活跃的领域，同样对于高效、新颖的催化剂的研究也是永无止境的。以催化一系列非常广泛的有机合成转化过程的小分子手性Lewis碱为主角的一系列丰富的化学反应一直是化学家所关注的焦点。手性Lewis碱包括一系列不同的化合物，例如天然的生物碱、氨基酸还有人工合成的胺类、氮氧类以及膦氧类催化剂。手性膦类化合物作为Lewis碱类有机催化剂展现出了它在有机合成领域新的魅力。相比于结构类似的胺类化合物，膦类化合物具有更低的碱性和更高的亲核性，并且可以通过选择合适的取代基来调节分子的电子特性。这些膦类和胺类各自独特的性质可能使它们具有不同的催化机理。

手性膦氧催化剂是一种手性Lewis碱，目前主要有磷酰胺和苯基膦氧这两大类，典型的化合物有BINAPO、DIOPO、BITIANPO等等(Fig.1)。主要应用于羟醛缩合反应、烯丙基硅加成反应、环氧开环反应、醛的炔丙基化或丙二烯化反应的不对称催化，能得到不错的结果。

Fig.1. Typical chiral phosphine oxides

羟醛缩合反应：不对称羟醛缩合反应是一种最基本的碳碳键形成反应，因为β-羟基羰基化合物对于生物活性结构的合成是一种很好的手性构建基团。之前的对映选择性羟醛缩合反应首先需要用Lewis酸催化反应形成三甲基烯醇醚作为羟醛缩合的电子贡献者（Mukaiyama羟醛缩合）。而后发展为用碱催化形成三氯硅烯醇醚在进行羟醛缩合反应，从实际来看三氯硅烯醇醚的制备需要由酮经过两三步的制备并且经过三甲基硅烯醇醚中间体而得到（公式（1）），而最近报道的羟醛缩合反应不需要对羰基化合物进行预处理。由于它的可修饰性强、原子经济性高等原因，赢得了化学家们广泛的关注。

（公式（1））

由酮在Lewis碱和羟醛缩合受体的存在下直接制备三氯硅烯醇醚并在含有激活的烯醇醚催化剂的存在下促进受体的反应就能实现不需要预先制备的羟醛缩和反应(Fig. 2)。

Fig.2. Our concept for the aldol reaction catalyzed by phosphine oxide

首先对环己烷和苯甲醛在四氯化硅和二异丙基乙胺的存在下，以二氯甲烷作溶剂在室温下用BINAPO做催化剂的羟醛缩和反应做了研究。反应的确是进行了，但是由于只有很少的酮转化成相应的三氯硅烯醇醚，产率还是相对较低。后续经过了相当大量的条件筛选我们发现以丙腈作溶剂，在0℃的条件下给出了最好的结果（表1，条目1）；筛选结果总结在表1中。

表1. Enantioselective aldol reactions of cyclic ketones with aldehydes catalyzed by BINAPO

entry	X	R	Yield (%)	syn/anti	ee of (anti) (%)
1	CH2	Ph	81	1/6	54
2	CMe2	Ph	84	1/24	53
3	C(OCH2CH2O)	Ph	79	1/31	73
4	C(OCH2CH2O)	4-MeOC6H4	69	1/38	71
5	C(OCH2CH2O)	4-BrC6H4	74	1/19	64
6	C(OCH2CH2O)	PhCH2CH2	trace	-	-

通过对位引入大的基团可以使对映选择性和非对映选择性都得到提高，尽管提高后对映选择性仍只是中等水平。随后化学家们的一系列改进使得产率及对映选择性都得到很大的提高。膦氧催化剂在羟醛缩合反应中的应用，为羟醛缩合反应提供了一个新的方向和思路。

卤代硅烷存在下的烯丙基化反应：尽管运用Lewis碱催化烯丙基化反应在这一领域发展中代表了概念上的进步，然而第一例运用中性Lewis碱催化烯丙基化反应直到1994年才被报道。Denmark小组报道了加入亚化学计量的Lewis碱催化的芳香醛或烯醛与烯丙基三氯硅烷在非极性二氯甲烷中的烯丙基化反应，而脂肪醛却不反应，尽管他们在羰基加成过程中比共轭醛具有更高的活性。对Lewis碱的初步检测（例如二甲基亚砜，N，N-二甲基甲酰胺，吡啶类氮氧化物）揭示出HMPA是最有效的催化剂。实际上如果没有Lewis碱存在反应将不发生。Sakurai的团队指出，加成是立体多样的并经过一个围绕高价态硅的椅式手性过渡态（Fig.3）。

Fig.3. Divergent mechanistic pathways in reactions of allytrichlorosilane.

随后Denmark小组设计具有多样化结构的对称C₂催化剂和不对称的磷酰胺催化剂1-4（Fig.4）,他们小组发现可以生成中等对映选择性产物，而对映选择性也会随着加入催化剂的量减少而降低（表2）。

1 2 3 4

Fig.4. Typical chiral phosphine oxides

表2：loading dependence on phosphoramide-catalyzed allylations

entry	Catalyst[equiv]	t[h]	Yield[%]	e.r.
1	1.0	6	81	80.0:20.0
2	0.5	24	78	78.5:21.5
3	0.25	24	74	79.5:20.5
4	0.1	24	40	76.5:23.5

手性膦氧催化烯丙基化反应仍在不断地发展和完善中，膦氧催化腙的反应也被化学家们不断地研究和优化，相信以后会得到更好的催化剂和更加高产量，高対映选择性，操作便捷的反应。

环氧丙烷开环反应：在之前的羟醛缩合反应中两个醛进行的缩合证明了在氯原子的存在下，氯离子可以作为活化剂活化三氯甲硅烷形成Lewis碱，这种Lewis碱可以作为一个潜在的亲核试剂，在之前一个研究三氯硅烯醇醚与其他亲电试剂得反应中，发现环氧化物与三氯硅烯醇醚反应得到邻氯羟基醇而不是和之前所认为的γ-羟基酮反应。这个结果证明了用卤代硅烷和四氯化硅也许能够发展一种新的高效的开环反应，运用手性磷酰胺催化不对称开环反应(Fig 5)。虽然这不是一个知名由环氧化合物与三甲基氯硅烷形成氯乙醇的反应，但是Andrews等人的研究已经证明了三苯基氧膦是一种高效的催化剂在由环氧化物和三甲基氯硅烷反应得到氯乙醇的反应中，我们已经证实在四氯化硅和亚化学计量的手性磷酰胺催化剂中内消旋的环氧化合物可以迅速的开环生成氯乙醇。

Fig.5. Phosphoramide-catalyzed desymmetrization of cis-stilbeneoxide

Lewis碱催化醛类的炔丙基化和丙二烯化：在这个领域其他有趣的延伸有炔丙基二氯硅烷或丙二烯二氯硅烷与醛或腙反应（Fig.6）。在氯丙炔的反应中三氯硅烷两个异构体1、2的比例直接取决于催化剂的选择。丙炔硅氯1，专一的转化成丙二烯醇3，而丙二烯硅氯2，专一的转化成相应的丙炔醇4。相似的，苯甲酰腙的丙二烯化和炔丙基化之前也曾报道。

Fig.6. Lewis base promoted allenylations and propargylations.

Lewis碱催化的区域和立体化学键形成的反应是一个现代有机化学发展的重要课题。给电子对的手性小分子已证实能促进多种合成转化。各类不同的Lewis碱现在被用于各类不同的有机合成领域中，然而到现在为止，膦氧催化剂还没有得到广泛的关注，膦氧作为手性非金属催化剂的应用还是比较局限，膦氧催化羟醛缩合反应、烯丙基化反应、开环反应等已在上面文章中做了简要的介绍，然而一系列其它应用不同机理的不同类型反应仍值得我们去仔细探索。另一方面，手性膦氧作为催化剂的种类仍然很有限，目前大部分只有苯基膦氧和磷酰胺两大类，并且大部分是以双膦出现，而单膦催化剂或者膦氧作为配体与金属结合这一领域并没有被深入的挖掘，后续我们可以将自己的工作内容向这些方面侧重。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本课题将依托课题组现有的资源，对三苯基膦氧对手性亚胺加成以及所得手性膦氧作为lewis碱或者配体与金属配位在不对称反应中的应用进行研究。

实验方法大致如下：

（1）查阅文献，对反应进行初步的设计，提出几条可行性策略；