论文总字数：18225字

摘 要

四氢吡咯衍生物是重要的化工中间体，同时也是很多药物的组成部分，其在造纸业，医药行业，以及高分子材料等众多领域发挥着至关重要的作用。然而，目前传统的四氢吡咯衍生物合成方法大都具有着产率不高、过程繁琐或者条件苛刻等的问题。故而我们想到将碱土金属催化与 [3＋2]环加成反应相结合，使用Ca（NTf₂）₂作为催化剂来构筑四氢吡咯衍生物的方法。并且，我们成功地筛选了合适的反应条件，高效地构筑了具有四氢吡咯环架构的产物。接着在优化合成方法的基础上，向手性的合成探索。我们研究了新型手性配体与Ca催化剂络合催化该反应的例子，预期可以以较高对映选择性高产率地构筑得到四氢吡咯衍生物。我们以Pybox配体为设想，目前尚未有进展，进一步的实验仍需探索。

关键词：碱土金属催化剂 四氢吡咯衍生物 [3＋2]环加成

Tetrahydropyrrole compounds construction through Alkaline earth metals catalyzed cycloaddition

Abstract

Tetrahydropyrrole derivatives are very important chemical intermediates, also important components of many drugs ,which play an important role in the fields of paper making , medicine , polymer materials and many other fields. However, most of the traditional methods for the synthesis of tetrahydropyrrole derivatives have low yield, complicated process or severe conditions. Therefore, we came up with the method of combining alkaline earth metal catalysis with [3 2] cycloaddition reaction and using Ca (NTf₂) ₂ as catalyst to construct tetrahydropyrrole derivatives. Moreover, we successfully screened the appropriate reaction conditions, and efficiently constructed the product with tetrahydropyrrole ring structure efficiently. On the basis of the optimized synthesis method, we then investigated the complexation of a novel chiral ligand with Ca catalyst to catalyze the reaction and expected to construct tetrahydropyrrole derivatives with high enantioselectivity and high yield. As far as Pybox ligand is concerned, no progress has been made, and further experiments are still to be explored.

Key words: alkaline earth metal catalyst； tetrahydropyrrole；[3 2] cycloaddition

目录

第一章 文献综述 1

1.1 引言 1

1.2 研究意义 1

1.3 构筑四氢吡咯衍生物的常见方法 2

1.3.1 缩合环化法 2

1.3.2 1,3—偶极环加成反应 3

1.3.3 普通的[3＋2]环加成反应 5

1.4 碱土金属催化剂在环加成反应中的应用 6

1.4.1 碱土金属催化剂 7

1.4.2 钙催化不对称[3＋2]环加成反应 7

1.5 总结 9

第二章 碱土金属催化的环加成反应构筑四氢吡咯化合物 10

2.1 原料制备 10

2.1.1原料的制备方法 10

2.1.2 实验试剂 10

2.1.3 实验仪器 11

2.2 起始原料的制备 11

2.3 研究思路 12

2.4 实验内容 13

2.4.1 条件筛选 13

2.5 配体的筛选 16

第三章 结果与讨论 18

3.1 结果与讨论 18

3.2 代表性谱图 19

参考文献 21

致谢 24

第一章 文献综述

1.1 引言

四氢吡咯衍生物是很多药物的重要成分，如具有多种生物活性的Akuammiline生物碱^[1]中往往都具有四氢吡咯并吲哚啉骨架。它也是重要的化工中间体，在农药方面，医学，食品，感光材料，造纸业，甚至高分子材料等领域都有着十分广泛的用途。另外，它们也是构成有机合成催化剂的重要单元。

四氢吡咯传统的合成方法有缩合环化法、1,3—偶极环加成反应构筑法、[3＋2]环加成构筑法等。本综述首先就目前常见的构筑四氢吡咯衍生物的方法进行了介绍，分析与对比。如缩合环化法，产率尚可，但是原料难得，步骤繁琐；1,3-偶极环加成法产率较高，但是底物合成难度较大不利于进一步的拓展；普通的[3＋2]环加成构筑法产率较高，原料易得，步骤也相对简单，是比较有前途的合成四氢吡咯的方法，但是目前常见的此法构筑的四氢吡咯衍生物往往手性，反应没有很好的对映选择性。而金属催化剂往往用于不对称催化反应中构筑手性分子，故而我们设想了用金属催化剂来改进[3＋2]环加成法。其中，碱土金属由于其较低的电负性、稳定的价态和较大的离子半径，理论上比其他金属具有更好的效果。我们同时也找到了碱土金属应用于环加成催化的先例，尽管关于此方面的报道目前并不多（下文会具体介绍）。因此，我们打算使用碱土金属通过一个环加成反应来合成四氢吡咯衍生物。

另外的，我们将在优化条件的基础上寻找合适的手性配体来与碱土金属催化剂共同作用，预期以高效的对映选择性得到我们的产物。

1.2 研究意义

首先，吡咯烷类衍生物是一类含氮的五元杂环化合物。它们的化学性质与胺类化合物较为相似。四氢吡咯衍生物是很多药物的重要成分，如具有多种生物活性的Akuammiline生物碱^[1]中往往都具有四氢吡咯并吲哚啉骨架。它也是重要的化工中间体，在农药方面，医学，食品，感光材料，造纸业，甚至高分子材料等领域都有着十分广泛的用途。另外，它们也是构成有机合成催化剂的重要单元。所以，关于四氢吡咯衍生物的合成研究也越来越受到重视。

其次，目前已经被报道过的构筑四氢吡咯衍生物的方法，很多都不具有高度的对映选择性，产物并没有手性，这就在一定程度上限制了产物本身的应用范围和独特的特性。而目前虽然有报道通过不对称催化反应来得到手性产物的例子，但是在催化剂的选择上还是比较局限。我们发现碱土金属催化剂在不对称催化领域有着不可估量的潜能，不仅效率高，对映选择性高，而且更重要的是比较其他金属而言，具有更小的毒性，更加符合绿色化学的要求。

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