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研究生: 許華麟
論文名稱: 非鏡像氰醇化反應之探討
指導教授: 陳焜銘
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 化學系
Department of Chemistry
論文出版年: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
中文關鍵詞: 氰醇化反應氰醇基
英文關鍵詞: Cyanation, Cyanohydrin
論文種類: 學術論文
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  • 摘要
    不對稱氰醇化反應在有機合成上是一重要的反應,此反應所產生之官能基-氰醇基(cyanohydrins)亦為一重要之官能基,它可以應用於許多雙官能基(1,2-bifunction)分子的合成上;除此之外,氰醇基是許多天然物、農用化學藥劑及具有藥物活性化合物結構中所共有的官能基;因此,發展有效率合成方法製備具光學活性的氰醇化合物是相當重要的。許多氰基試劑均被應用於氰醇化合物的合成,而由於TMSCN (trimethylsilyl cyanide)活性穩定,為商品化試劑,故以TMSCN當作氰基來源較為常見。
    本研究以對掌輔助劑N-phenyl camphorpyrazolidinone 60為架構,利用所衍生之-酮醯胺衍生物75-78為起始物,與TMSCN進行不對稱氰醇化反應,可得到不錯的結果。我們成功篩選出以等當量數之路易士酸TiF4及Sn(OTf)2催化不對稱氰基加成反應,可得到不錯的產率(91 %)及非鏡像選擇性(92 % de),亦探討溶劑及溫度對反應結果之影響,以二氯甲烷為反應之最佳溶劑,而反應溫度的降低亦對於起始物為脂肪族取代基77、78有顯著的影響,非鏡像選擇性隨著溫度降低,有明顯的提高。主產物的絕對立體組態亦由X-ray結構分析得之為S-form,而由400 MHz核磁共振儀所測得之13C NMR提供可能之反應機構。

    Cyanohydrins are important synthetic targets due to their application industrially as pesticides and their utility as precursors to many useful classes of organic compounds. The preparation of non-racemic cyanohydrins are considerable utility in organic synthesis due to enantiomerically pure cyanohydrins are important blocks for the synthesis of several 1,2-bifunctional products. For this purpose, several useful cyanating reagents were introduced. Among them, TMSCN (trimethylsilyl cyanide) seems to be one of the most effective and safe cyano anion sources for nucleophilic addition to carbonyl compounds.
    As part of a research program in organic processes, we report herein a convenient, mild, and efficient method for generating acylated cyanohydrins. Diastereoselective cyanation of N-phenyl camphorpyrazolidinone 60 derived -keto amides 75-78 was examined by using trimethylsilyl cyanide in the presence of various Lewis acids. Among these Lewis acids, TiF4 and Sn(OTf)2 are more effective, and we use acetyl chloride as protecting reagent to afford acylated cyanohydrins. The corresponding -carbonyl-O-acetylated cyanohydrins are obtained in good to high level of stereoselectivities(up to 92 % de). 13C NMR studies suggest that a prefered s-cis conformation was formed by the chelation of Lewis acid to the dicarbonyl oxygen atoms.

    中文摘要 英文摘要 第一章 緒論 1.1 前言…………………………………………………………………………1 1.2 鏡像選擇之氰醇化反應……………………………………………………4 1.2.1 以酵素[(R)-oxynitrilase, (S)-oxynitrilase]催化不對稱氰醇化反應…………4 1.2.2 以二酮之衍生物催化不對稱氰醇化反應………………………………5 1.2.3 以對掌螯合劑催化不對稱氰醇化反應………………………………………7 1.3 非鏡像選擇之氰醇化反應…………………………………………………11 1.4 研究動機……………………………………………………………………12 第二章 結果與討論 2.1 對掌輔助劑之製備…………………………………………………………15 2.2 N-phenyl camphorpyrazolidinone衍生物之製備…………………………19 2.2.1 對掌N-乙醛醯之製備………………………………………………………19 2.2.2 對掌-酮醯胺衍生物之製備………………………………………………19 2.3 利用對掌-酮醯胺衍生物進行氰醇化反應………………………………21 2.3.1 路易士酸效應………………………………………………………………23 2.3.2 溶劑效應……………………………………………………………………24 2.3.3 路易士酸之當量數效應……………………………………………………25 2.3.4 取代基效應…………………………………………………………………26 2.3.5 溫度效應……………………………………………………………………27 2.3.6 推測之反應機構……………………………………………………………29 2.4 利用對掌N-乙醛醯進行氰醇化反應………………………………………32 2.5 對掌輔助劑效應對氰醇化反應之影響……………………………………32 2.6 結論…………………………………………………………………………35 第三章 實驗步驟及數據 3.1 分析儀器及基本實驗操作…………………………………………………37 3.2 對掌輔助劑之製備步驟……………………………………………………39 3.3 對掌N-乙醛醯及對掌-酮醯胺衍生物之製備步驟………………………40 3.4 非鏡像氰醇化合物之製備步驟……………………………………………47 第四章 參考文獻 附錄一 1H及13C NMR圖譜……………………………………………………57 附錄二 X-ray結構解析與數據…………………………………………………109

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