可溶性高聚物负载金鸡纳生物碱配体的研究.pdf

可溶性高聚物负载金鸡纳
生物碱配体的研究

(理学院,应用化学系,应用化学专业(精细化工方向) 柯孟)
(学号:2000141047)

摘要:不对称催化反应是获得手性化合物最科学、最经济和最有效的方法之一。然而
OsO4 和配体价格昂贵,以及 OsO4 毒性太大,限制了 AD 反应在工业中的应用。为了使配体
在催化后容易回收和重复使用,人们研究了各种高聚物负载的金鸡纳生物碱配体,为了将不
溶性高聚物负载配体易于回收的优点与均相催化的高活性相结合,人们将金鸡纳生物碱配体
连接到聚乙二醇单甲醚上,制成可溶性高聚物负载的手性配体。
关键词:AD 反应可溶性高聚物金鸡纳生物碱
教师点评:柯孟同学的论文设计并合成了可溶性高聚物负载金鸡纳生物碱配体,对产物
进行了表征,经用于不对称二羟基化反应证明有较好的催化活性和立体选择性。论文内容完
整,论证详尽,层次分明,有独特见解和重要的意义。该同学在做毕业论文期间遵纪守法,
不怕吃苦,做了大量实验工作,具有较强的动手能力。(点评老师:蔡力行,副教授)

1、前言
手性合成的市场
随着人们对环境保护意识的不断增强,绿色合成化学已经成为合成化学家所面临的新的
挑战和未来研究的重要内容,环境友好的高选择性反应尤其是催化不对称反应已经成为有机
化学研究中的热点和前沿领域[1],并且已经取得了一些重要工业应用成果。据统计,1997
年全球药物市场为 900 亿美元,2/3 或 80%以上开发中的药物为手性。由此可见,催化不
对称反应不但可以提供环境友好的绿色合成方法,而且将成为未来手性药物生产的关键技术
之一[2]。
手性合成反应的重要性
手性合成反应是立体化学的主要内容之一,它的研究具有十分重要的实际意义与重大
的理论价值。
生活中,人们有时需要具有某种特定光学活性的化合物。如所周知,具有不同光学活性的药
物在人体内有着迥然不同的生理作用,药物分子构型的变化将对此带来明显的影响。例如,
(十)—抗坏血破具有抗坏血病的功能,而(一)—抗坏血酸则无此活性。氯霉素中仅(1R,2R)
—异构体有药效,等等。在手性合成反应出现以前,人们只得从反应得到的具有不同构型的
产物混合物中,利用繁杂的拆分手段分离出所需构型的立体异构体,舍此别无他途。然而,
这无形中相当于把反应所获得的一半产物白白地废弃掉。手性合成反应则使人们可以像完成
一般的有机化学反应一样,借助化学反应的方法为实现这一目的开拓一条成功的道路。因而,
可以认为手性合成反应的问世,使药物合成和有机合成进入了一个崭新的阶段。这类反应还
广泛应用于有机化合物分子构型的测定和阐明有机化学反应的机理,以及研究酶的催化活性
等领域,因而它实际上大大丰富了有机化学、药物化学、有机合成化学和化学动力学[3]。
AD 反应中的手性配体
1980 年,Hentges 和 Sharpless 首次将手性配体用于化学计量的不对称二羟基化反应。
1988 年,Jacobsen 和 Sharpless 首次报道了将手性配体用于催化不对称二羟基化(AD)反应。
此后,为了提高 AD 反应的立体选择性和扩大底物范围,先后合成和筛选了大量手性配体。
1
其中绝大部分属于金鸡纳生物碱衍生物,即二氢奎宁或二氢奎尼定的衍生物(图 1)。
5
3 4 3
5 4
1 6
2 N 6 1
N 2
7 7
R O OR
8 H H 8
9 9
5' 5'
OMe MeO 3'
3' 6' 6'
2' 7' 7' 2'
N N
' 8' 8' '
1 1
二氢奎尼定的衍生物二氢奎宁衍生物
图 1 金鸡纳生物碱衍生物配体
金鸡纳生物碱衍生物配体的构效关系
通过对金鸡纳生物碱进行结构改造,并对有关衍生物进行动力学分析及立体选择性评
价,总结出如下规律[4](有关原子编号见图 1):
(1) 奎宁环为必需的结构要素,奎宁环的桥头 N 原子是与 Os 配位的配位原子。
(2) C8、C9 必须为赤式构型。若为苏式构型,则既不利于配体与 OsO4 结合,也不利于
提高立体选择性。天然存在的奎宁及奎尼定为赤式构型。
(3) C9 的分支结构有助于提高反应速度及立体选择性。
(4) 喹啉环芳香平面既有助于配体与 OsO4 结合,又有利于提高反应速度及立体选择性。
喹啉环上的 N 原子被 C 原子取代时,配体性质无明显改变。
(5) 喹啉环 C6’位甲氧基有助于配体与 OsO4 结合,也有利于