（有机化学专业论文）线型聚苯乙烯支载噁唑烷2硒酮的合成研究.pdf

s y n t h e s i so fn c p ss u p p o r t e d o x a z o l i d i n e - - 2 - - s e l o n e at h e s i ss u b m i t t e df o rt h ed e g r e eo fm a s t e r c a n d i d a t e ：l ij i a s u p e r v i s o r ：p r o f c h e nz u x i n g f a c u l t yo fc h e m i s t r y & c h e m i c a le n g e e r i n g h u b e iu n i v e r s i t y m a y , 2 0 1 0 湖北大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的研究成果。除了 文中特- y , j 力n 以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 论文作者签名：并甲 日期：如如年月占e l 、，- 学位论文使用授权说明 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本； 学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，并提供目录检 索与阅览服务； 学校可以允许采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存学位论文； 在不以赢利为目的的前提下，学校可以公开学位论文的部分或全部内容。( 保密论 文在解密后遵守此规定) 论文作者签名： 专呷 签名n 期：孙年 月p1 7 1 指导教师签名_ 刮釜旁呓廖 签名几期：山，。年乡月艿几 摘要 嗯唑硒酮是一类新颖的于性诱导试剂，用来诱导不对称a l d o l 反应、烷基化反应和 共轭加成反应等多种不对称反应，与其他手性助剂相比，具有较高的立体选择性，它也 是一类优良的手性衍生试剂，常被用来测定于性化合物的绝对构型和e e 值，但价格较 为昂贵，这促使我们研究该试剂的高效回收和重复利用。 手性诱导试剂支载在不溶性聚合物载体上，使得产物的分离提纯变得快捷和便利， 同时也实现了手性诱导试剂的的回收利用。但是存在着一些不足：非均相反应；反应效 率低，反应时间长；不能进行常规的在线检测。 可溶性线性聚苯乙烯支载的手性诱导试剂不但具有固相支载合成的优点，而且很好 的弥补了它的不足，在液相中进行均相反应，提高了反应效率，同时可以在线检测反应 进程。 本论文在回顾了嗯唑烷酮类手性诱导试剂在不对称合成中的应用，特别是手性噫唑 硒酮的相关应用以及它作为手性衍生试剂的相关进展的基础上，提出了本论文的设计思 想：设计合成手性嗯唑硒酮单体，并将其支载在线型聚苯乙烯上，制备出尚未文献报道 的线型聚苯乙烯支载的手性嗯唑2 硒酮。具体的研究内容如下： 1 、在无机碱k 2 c 0 3 作用下，n - b o c l 酪氨酸乙酯分别与苄溴和对乙烯基苄氯反应， 然后分别在l i a l h 4 作用下，酯基被还原为羟基，进而在乙酰氯和甲醇构成的强酸条件 下氨基脱b o c ，得到两种含有不同取代基的氨基醇。在对甲基苯磺酸作用下，氨基醇与 d m f d m a 反应关环，生成嗯唑啉后，在有机锂试剂作用下脱去2 位的质子，硒原子插 入，合成了两种手性嗯唑硒酮单体：( s ) 一4 一( 4 一乙烯基苄氧基) 苄基嗯唑2 一硒酮和( s ) - 4 一( 4 - 苄氧基) 苄基嗯唑2 一硒酮，总产率分别为3 8 4 和3 9 2 。 2 、分别以三一苯丙氨基醇和溴苯为原料，合成了三一苯丙嗯唑2 硒酮和二苯联硒， 用作7 7 s e n m r 分析的外标物，总产率分别为7 2 0 和9 0 o 。 3 、在三乙胺作用下，丙酰氯与( s ) 4 ( 4 苄氧基) 苄基嗯唑2 硒酮反应，实现了噫 唑硒酮的丙酰化，生成( s ) 4 ( 4 苄氧基) 苄基3 一丙酰基嗯唑2 硒酮，总产率3 4 1 。 4 、采用二种实验方案探讨了线型聚苯乙烯支载嗯唑一2 硒酮的制备：( 1 ) 在 p d ( o h ) 2 c ，h 2 作用下，( s ) 4 ( 4 苄氧基) 苄基嗯唑啉脱苄基，得到( s ) 一4 ( 4 一羟基) 苄基嗯 唑啉，在无机碱k 2 c 0 3 作用下，将其支载在氯甲基化的线型聚苯乙烯上，然后在有机锂 试剂作用下脱去2 位的质子，硒原子插入，制备了线型聚苯乙烯支载的于性嗯唑一2 - 硒酮， 总产率为4 5 。( 2 ) 在a i b n 作用下，手性单体( s ) 一4 ( 4 一乙烯基苄氧基) 苄基嗯唑2 硒 酮与苯乙烯进行溶液聚合，得线型聚苯乙烯支载手性的嗯唑2 硒酮，总产率为2 3 0 。 5 、拓展了手性诱导试剂嗯唑硫酮合成的新方法。( s ) - 4 ( 4 苄氧基) 苄基噫唑啉在有 机锂试剂作用下脱去2 位的质子，硫原子插入，生成( s ) 4 - ( 4 - 苄氧基) 苄基嗯唑一2 - 硫酮， 总产率为3 7 9 。 6 、利用i r 、n m r 、m s 等分析方法对其中间体进行表征，其结果与化合物结构 相吻合。 关键词：线型聚苯乙烯；支载；手性诱导试剂；嗯唑硒酮；嗯唑硫酮 i l a b s t r a c t o x a z o l i d i n e - 2 - s e l o n ei san o v e le v a n sc h i r a la u x i l i a r y , w h i c hi s w i d e l yu s e d i n a s y m m e t r i cs y n t h e s i s ，s u c ha sa s y m m e t r i ca l d o lc o n d e n s a t i o n ，a l k y l a t i o na n dm i c h a e l a d d i t i o n ，a n d s o o n c o m p a r e d w i t ho t h e re v a n sc h i r a l a u x i l i a r y , i td i s p l a y s b e t t e r s t e r o s e l c t i v i t yi na p p l i c a t i o n b e s i d e s ，i ti s a ne x c e l l e n tc h i r a ld e r i v a t i z i n g a g e n t ( c d a ) ， a l l o w i n gt h ed e t e r m i n a t i o no ft h ee n a n t i o m e r i ce x c e s s e s ( e e ) a n da b s o l u t ec o n f i g u r a t i o n so f c h i r a lc o m p o u n d s h o w e v e r , i t sc o s t l i n e s si n d u c e su st or e c y c l ea n dr e u s e si te f f i c i e n t l ya f t e r t h ea p p l i c a t i o n a l t h o u g hi n s o l u b l ep o l y m e rs u p p o r t e dc h i r a la u x i l i a r i e sc o n t r i b u t e st ot h ee f f i c i e n c eo f p u r i f i c a t i o na n dc o n v e n i e n c eo fr e c y c l i n g ，t h e r ea l es e v e r a ls h o r t c o m i n g sw eh a v et of a c e ： h e t e r o g e n e o u s p h a s er e a c t i o n s ；l o n g e rt i m ef o rt h ec o m p l e t i o n ；n oi n v e s t i g a t i o nb yc l a s s i c a l a n a l y t i cm e t h o d s i fc h i r a la u x i l i a r i e sa l e s u p p o r t e d o ns o l u b l ep o l y m e r , s u c ha sn o n c r o s s - l i n k e d p o l y s t e r e n e ( n c p s ) ，t h ea d v a n t a g e so fh e t e r o g e n e o u s - p h a s er e a c t i o n sc o u l db er e t a i n e d ， b e s i d e st h er e a c t i o nc o u l db ec a r r i e do u tu n d e rm o r ee f f i c i e n th o m o g e n e o u ss o l u t i o n c o n d i t i o n s ，a n dc o n v e n i e n ti n v e s t i g a t i o n sc o m et r u e f i r s t l y , w es u m m a r i z e dt h ea p p l i c a t i o no fa l lk i n d so fe v a n sc h i r a la u x i l i a r i e s ，e s p e c i a l l y t h es y n t h e s i sa n da p p l i c a t i o no fo x a z o l i d i n e - 2 一s e l o n ea sc h i r a la u x i l i a r ya n dc d a f i n a l l y , b a s e do nt h ec o n s i d e r a t i o na b o v e ，t h ed e s i g ni d e ao ft h et h e s i sw a sd e s c r i b e d ：a f t e rs y n t h e s i s o fc h i r a lo x a z o l i d i n e 一2 一s e l o n e ， s u p p o r t i n gi t o nn c p sa n df o r m i n gak i n d o fc h i r a l a u x i l i a r yw h i c hh a v en o tb e e nr e p o r t e d - n c p ss u p p o r t e dc h i r a lo x a z o l i d i n e - 2 - s e l o n e t h e m a i n w o r kc o n t a i n e dt h ef o l l o w i n ga s p e c t s ： 1 w e s y n t h e s i z e d( s ) 一4 一( 4 一v i n y l b e n z y l o x y ) b e n z y l o x a z o l i d i n e 一2 s e l o n ea n d ( s ) 一4 一( 4 - b e n z y l o x y ) b e n z y lo x a z o l i d i n e 一2 一s e l o n e a f t e rt h ep r o t e c t i o no fp h e n o l i ch y d r o x y lo f 三一t y r o s i n en - b o c - l t y r o s i n ee t h y le s t e r , r e d u c t i o nr e a c t i o nw h i c hw a sc a r r i e do u tb yl i a i h 4 ， t h e nd e p r o t e c t i o no fb o c ，o - ( p v i n y l b e n z y l ) 三一t y r o s i n o la n do - b e n z y l - l - t y r o s i n o lw e r e g a i n e d t r e a t m e n tt h el - t y r o s i n o lw i t hd m f d m a i nt h ec o n d i t i o no ft s o ha t12 0 c ，t h e c y c l i z a t i o np r o d u c to x a z o l i n ew a so b t a i n e d d e p r o t o n a t i o na tc 2i nt h ec o n d i t i o no fl h m d s a t 一7 8 c ，a n da d d i t i o no f s e l e n i u mw h i c ha l l o w sf o rt h es e l e n i u mi n s e r t i o ni n t ot h ec 2l i t h i u m b o n dr e s u l ti nt h et a r g e t o x a z o l i d i n e 一2 一s e l o n e t h eo v e r a l ly i e l d sw e r e3 8 4 a n d3 9 2 2 i no r d e rt oc h a r a c t e r i z eo x a z o l i d i n e 一2 - s e l o n e sb y r s e n m r w es y n t h e s i z e dt w o e x t e r n a l s t a n d a r d s ：( s ) - 4 一b e n z y lo x a z o l i d i n e 一2 一s e l o n ea n dd i p h e n y ld i s e l e n i d e f r o m l p h e n y l a l a n i n o l ，a d o p t e dt h ep a t ho f1 ，t h ef o r m e rw a so b t a i n e da n dt h eo v e r a l ly i e l d sw e r e 7 2 0 a d d i n gs e l e n i u mi n t ot h eg r i g n a r dr e a g e n tp h m g b r , a c i d i f i c a t i o nb yh y d r o c h l o r i c a c i d ，a n do x i d a t i o nw i t hh 2 0 2r e s u l ti nt h ed i p h e n y ld i s e l e n i d e t h eo v e r a l ly i e l d sw e r e 9 0 0 3 a tt h ea p p e a r a n c eo fc a t a l y t i ce t s n ，u s eo fp r o p n o y lc h l o r i d eh a sa f f o r d e da3 4 1 y i e l do f ( s ) 一4 一( 4 - b e n z y l o x y ) b e n z y l - 3 一a c y l - o x a z o l i d i n e - 2 一s e l o n e 4 b a s e do nt h ef o r m e r , w ec h o s et w or o u t e sa n d g o tn c p ss u p p o r t e dc h i r a l o x a z o l i d i n e 一2 一s e l o n e ：1 )a f t e rt h e d e p r o t e c t i o n o f b e n z y l o f ( s ) 一4 - ( 4 - b e n z y l o x y ) b e n z y l 一2 - h y d r o g e no x a z o l i n e ，s u p p o r t i n g i to nn c p s ，a n di n s e r t i o n s e l e n i u m ，w eg o ta4 5 y i e l do ft h et a r g e t 2 ) i nt h ep r e s e n c eo ft h ei n i t i a t o r a i b n ， ( s ) 一4 - ( 4 一v i n y l b e n z y l o x y ) b e n z y lo x a z o l i d i n e 一2 一s e l o n ec o p o l y m e r i z e dw i t hs t y r e n e ，w h i c hh a s a f f o r d e da2 3 0 y i e l do ft h eg o a lp r o d u c t 5 w ee x p a n dan e wm e t h o d s y n t h e s i z i n g c h i r a l a u x i l i a r yo x a z o l i d i n e - 2 一t h i o n e d e p r o t o n a t i o na tc 2i nt h ep r e s e n c eo fl h m d sa t - 7 8 c ，a n da d d i t i o no fs u l f u rh a v ea f f o r d e d a37 9 y i e l do f ( s ) - 4 - ( 4 一b e n z y l o x y ) b e n z y lo x a z o l i d i n e 一2 一t h i o n e 6 b yu s i n go ft r a d i t i o n a la n a l y t i cm e t h o d s ( i r ，n m r , a n ds oo n ) ，t h ei n t e r m e d i a t e s w e r ec h a r a c t e r i z e d ，a n dt h er e s u l t sw e r ea c c o r d i n gw i t ht h es t r u c t u r e so fc o m p o u n d s k e y w o r d s ：n o n - c r o s s e d l i n k e dp o l y s t y r e n es u p p o r t ( n c p s ) ；s u p p o r t e d ；c h i r a la u x i l i a r y ； o x a z o l i d i n e - 2 s e l o n e ； o x a z o l i d i n e - - t h i o n e i v 1 2 嗯唑烷酮类手性助剂在不对称合成中的应用2 1 2 1 诱导不对称烷基化反应2 1 2 2 诱导不对称a l d o l 缩合3 1 2 3 诱导不对称m i c h a e l 加成反应4 1 2 4 诱导不对称d a 反应5 1 2 5 嗯唑烷酮类手性诱导试剂的解脱6 1 3 嗯唑硒酮类化合物在不对称合成中的应用7 1 3 1 诱导不对称合成8 1 3 2 手性衍生试剂9 1 4 总结及本论文设计思路1 0 1 5 参考文献1 1 第二章嗯唑硒酮单体的合成研究；1 6 静 2 1 引言1 6 2 2 合成路线1 7 2 3 实验部分2 l 2 3 1 测试仪器一j 2 l 2 3 2 原料，试剂及处理2 l 2 3 3 实验步骤2 3 毋； 2 - 3 3 1 ( s ) 3 ( 4 苄氧基) 苯基2 一( n 叔丁氧羰基) 氨基丙酸乙酯2 的合成2 3 2 3 3 2 ( s ) 3 ( 47 苄氧基) 苯基一2 一( n 一叔丁氧羰基) 氨基丙醇3 的合成2 3 2 3 3 3 ( s ) 3 ( 4 苄氧基) 苯基2 一氨基1 丙醇4 的合成2 4 2 3 3 4 ( s ) 4 ( 47 苄氧基) 苄基嗯唑啉5 的合成2 5 2 3 3 5 ( s ) - 4 ( 47 苄氧基) 苄基嗯唑2 硒酮6 的合成2 5 2 3 3 6 ( s ) 4 ( 47 羟基) 苄基噫唑啉8 的合成2 6 2 3 3 7 ( s ) 3 ( 47 乙烯基苄氧基) 苯基2 ( n 一叔丁氧羰基) 氨基丙酸乙酯9 的合成 ：1 7 2 3 3 8 ( s ) 3 ( 47 乙烯基苄氧基) 苯基2 ( n - 叔丁氧羰基) 氨基丙醇10 的合成2 8 2 3 3 9 ( s ) 3 ( 47 乙烯基苄氧基) 苯基2 氨基1 一丙醇1 1 的合成一2 9 2 3 3 1 0 ( s ) 4 ( 4 乙烯基苄氧基) 苄基嗯唑啉1 2 的合成2 9 2 3 3 1 l ( s ) 4 ( 47 乙烯基苄氧基) 苄基嗯唑2 硒酮1 3 的合成3 0 2 3 3 1 2 ( s ) 4 ( 47 苄氧基) 苄基3 丙酰基嗯唑一2 硒酮1 4 的合成3 1 2 3 3 1 3 二苯联硒1 6 的合成3 2 2 3 3 1 4 ( s ) 一4 苄基唿唑啉l8 的合成3 2 v 2 3 3 1 5 ( s ) 4 苄基嗯唑2 硒酮1 9 的合成3 3 2 4 结果与讨论3 4 2 4 1 四氢锱锂还原反应的研究3 4 2 4 2 氨基脱b o c 的后处理研究3 5 2 4 3 嗯唑啉的合成与图谱解析3 5 2 4 4 嗯唑硒酮的合成与图谱解析4 1 2 5 结论4 3 2 6 参考文献4 4 第三章线型聚苯乙烯支载手性嗯唑烷2 硒酮的合成研究4 6 3 1 引言4 6 3 2 合成路线4 6 3 3 实验部分5 0 3 3 1 测试仪器5 0 3 3 2 原料，试剂及处理5 0 3 3 3 实验步骤5l 3 3 3 1 线型聚苯乙烯支载手性嗯唑啉2 5 的合成5 1 3 3 3 2 线型聚苯乙烯支载手性嗯唑2 硒酮2 2 的合成5 2 3 3 3 3 氯甲基化聚苯乙烯2 4 的合成5 3 3 4 结果与讨论5 3 3 4 1 聚合物的图谱分析5 3 3 4 1 1 聚合物核磁分析5 4 3 4 1 1 1 化合物2 6 的合成5 4 3 4 1 1 2 化合物2 7 的合成5 5 3 4 1 1 3 化合物2 5 的合成5 6 3 4 1 1 4 化合物2 2 的合成。5 8 3 4 1 2 聚合物红外分析5 9 3 4 2 嗯唑硒酮的反应位点6 2 3 4 3 嗯唑硒酮脱苄基6 2 3 4 4 聚合物的交联6 3 3 5 结论6 5 3 6 参考文献6 6 第四章手性噫唑烷2 硫酮的合成研究7 0 4 1 引言。7 0 4 2 合成路线7 2 4 3 实验部分7 2 4 3 1 测试仪器7 2 4 3 2 原料，试剂及处理7 2 v i 7 3 7 3 7 5 7 5 7 7 7 8 7 9 致谢8 0 v n l 第一章文献综述 1 1 引言 第一章文献综述 众所周知，手性是自然界的普遍属性，由此，对映异构化合物的生理活性往往存在 巨大差异，如何高效地获得单一立体构型的化合物成为摆在化学家面前的一项巨大课 题。普通环境中的有机合成只能产生立体异构体的混合物，只有在不对称环境中的合成， 具有某种构型的化合物的量才会超过其相应的异构体。尽管自1 8 4 8 年p a s t e u r 发现酒石 酸盐的对映异构现象至今已有1 6 0 多年的历史，不对称合成却基本上是在2 0 世纪8 0 年 代后才发展起来的，然而仅仅经过近2 0 年的时间，已成为有机合成中最为活泼的研究 领域之一。m a r c k w a l d 首次将其定义为：以非手性的化合物为起始物制备光学活性物质 的反应。反应过程中可以使用光学活性物质作为中间体，但不包括任何拆分过程作为手 段【l 】。与传统的有机反应相比，不对称合成避免了在反应过后对产物的拆分，实现了原 子经济性和高效性。 此后，在不对称合成的发展过程中，对不对称合成的定义曾有过不同的表述。不对 称合成的关键并不只是在于制备光学活性物质，还在于如何有效的控制反应的立体选择 性，使涉及形成手性中心的反应尽可能只产生所要求的立体构型【2 】。 不对称合成可以划分为四类：( 1 ) 底物控制，优点原料为天然手性产物，光学纯度 较好，但原料构型的单一使其使用受限；( 2 ) 辅基控制，应用较为广泛，首先将潜于性 反应物连接在手性辅基上再进行后续反应，通过邻位的手性中心的空问位阻诱导产生新 的手性中心，手性辅基可以解脱下来重复使用【3 1 ；( 3 ) 试剂控制，手性试剂种类有限， ( 4 ) 催化剂控制，只需催化量手性化合物，一般可以回收再利用。涵盖有机金属催化 4 1 ， 酶催化【5 1 ，有机分子催化嘲三个方向。 利用手性辅助试剂进行不对称合成是不对称合成中应用较为广泛的一种办法，手性 辅助试剂种类很多，可以用来诱导多种不对称反应。常见的予性辅助试剂有樟脑磺内酰 胺、手性氨基醇、手性氨基酸、手性嗯唑烷酮等【7 1 。 其中，嗯唑烷酮于性助剂是适用范围最广、研究最多、最有效的予性辅助试剂之， 在多种不对称反应和许多天然产物的合成中得到了广泛的应用。 湖北大学硕士毕业论文 1 2 噫唑烷酮类手性助剂在不对称合成中的应用 嗯唑烷酮类手性助剂又称e v a n s 助剂，它首先由e v a n s 开发【8 】，经过这些年的发展， 其助剂类型不断丰富，涵盖嗯唑烷酮【9 1 ，嗯唑硫酮【l o ，1 ，噻唑硫酮【1 2 j 3 】，嗯唑硒酮1 1 4 】， 嗯唑苯亚胺1 5