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研究生: 葉宇盛
Yeh, Yu-Shang
論文名稱: 利用有機催化串聯反應同時建構出五個四級碳立體中心
Enantioselective Cascade for Simultaneous Generation of Five Quaternary Stereocenters
指導教授: 林文偉
Lin, Wen-Wei
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 化學系
Department of Chemistry
論文出版年: 2017
畢業學年度: 105
語文別: 中文
論文頁數: 337
中文關鍵詞: 有機合成不對稱催化四級碳立體中心串聯反應
英文關鍵詞: Organo synthesis, Asymmetry catalysis, Quaternary stereocenter, Cascade reaction
DOI URL: https://doi.org/10.6345/NTNU202202817
論文種類: 學術論文
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  • 本篇是以本實驗室開發的四取代烯烴作為親電試劑,以不同結構和反應特性的親核試劑利用金雞納鹼的衍生物作為催化劑,進行有機催化串聯反應建構出含有五個四級碳立體中心的產物。

    第一部分為利用 1,3-茚二酮衍生物 119 和 3-亞烷基羥吲哚衍生物 120 使用接有硫脲片段的奎寧催化劑,在溫和的反應條件下,可進行 Vinylogous Michael addition / Acetalization / oxa-Michael addition / Michael addition 的不對稱串聯反應,產率最好可達 91%,鏡像超越值有 80%,產物結構具有六個立體中心,其中的五個為四級碳結構。

    第二部分為利用鄰羥基芳醛亞胺衍生物 135 和 1,3-茚二酮衍生物 119 使用接有方醯胺基片段的奎尼丁催化劑作用下,可先進行一個 [3+2] 環加成後再進行 Double acetalization / Lactonization 的串聯反應,可以得到單一非鏡像異構物且產率可達 99%,而鏡像超越值也達 99%,和第一部分的結構一樣具有六個立體中心,其中五個為四級碳結構。

    The tetra-substituted olefins were developed by our laboratory as electrophile, reacted with different nucleophiles and cinchona alkaloid derivatives as a catalyst for organocatalytic cascade reactions to establish six stereogenic centers including five quaternary stereocenters.

    Part I:A sequential vinylogous Michael / acetalization / oxa-Michael / Michael cascade is presented for the synthesis of product 121 employing 3-alkylidene oxindole pronucleophile 120 and 1,3-indnadionederived electrophile 119. The cacade product 121 was obtained in excellent yield and good entantioselectivity (up to 91%, yield, up to 80% ee).

    Part II:A sequential [3+2] cycloaddition then double acetalization and lactonization resulting in the cascade product 158, bearing six including five quaternary stereocenters was obtained as a single diasteromer in good yields and enantioselectivities.

    目錄 簡歷 I 摘要 II Abstract III 謝誌 IV 目錄 V 前言 1 0-0-0. 四級碳立體中心的重要性 1 0-1. 催化模式建構四級碳立體中心 2 0-1-1. 去對稱化反應 (Desymmetrization reactions) 2 0-1-2. 聚烯烴環化 (Polyene cyclizations) 4 0-1-3. 過渡金屬催化 (Transition-metal-catalyzed insertions) 6 0-1-4. 手性碳親核試劑耦合反應 (Coupling of chiral carbon nucleophiles) 8 0-1-5. 手性碳親電試劑耦合反應 (Coupling of chiral carbon electrophiles) 9 0-1-6. 環加成反應 (Cycloaddition reactions) 10 第一部分、使用3-亞烷基羥吲哚衍生物對 1,3-茚二酮衍生物進行 Vinylogous Michael / Acetalization / oxa-Michael / Michael Cascade 合成含有五個四級碳中心的化合物 13 1-1. 研究動機 13 1-1-1. 螺環羥吲哚化合物結構介紹 13 1-1-2. 以有機不對稱串聯反應合成螺環羥吲哚衍生物方法和報導 14 1-1-3. 3-亞烷基羥吲哚化合物做為親核試劑的報導 21 1-2. 實驗結果與討論 26 1-2-1. 最佳化催化劑的篩選 26 1-2-2. 最佳化溶劑的篩選 29 1-2-3. 水對反應的影響 30 1-2-4. 最佳化溫度的篩選 31 1-2-5. 催化劑添加量的篩選 32 1-2-6. 保護基的篩選 33 1-2-7. 起始物當量數最佳化的篩選 34 1-2-8. 取代基效應 35 1-2-9. 反應機構的探討 37 1-3. 結論 38 1-4. 未來展望 39 1-5. 實驗部分 40 1-5-1 分析儀器及基本實驗操作 40 1-5-2 反應步驟 42 1-5-3 起始物實驗數據 44 1-5-4 產物實驗數據 52 1-6. 參考文獻 61 第二部分、使用鄰羥基芳醛亞胺衍生物對 1,3-茚二酮衍生物進行 [3+2] Cycloaddition / Double Acetalization / Lactonization Cascade 合成具有五個四級碳中心的產物 64 2-1. 研究動機 64 2-1-1 使用 o-Hydroxy Aromatic Aldimine 的目的 64 2-1-2 o-Hydroxy Aromatic Aldimine 的反應介紹 65 2-2. 實驗結果與討論 71 2-2-1 最佳化催化劑的篩選 71 2-2-2 最佳化溶劑的篩選 73 2-2-3 酸性添加劑的篩選 74 2-2-4 分子篩添加劑的篩選 75 2-2-5 起始物當量數最佳化的篩選 77 2-2-6 最佳化溫度的篩選 77 2-2-7 催化劑添加量的篩選 78 2-2-8 取代基效應 79 2-2-9 衍生化反應 83 2-2-10 反應機構的探討 85 2-3. 結論 87 2-4. 實驗部分 88 2-4-1 分析儀器及基本實驗操作 88 2-4-2 反應步驟 90 2-4-3 起始物實驗數據 92 2-4-4 產物實驗數據 107 2-5. 參考文獻 128 附錄一 129 附錄二 251 附錄三 280

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