第28 卷第2 期西南师范大学学报(自然科学版) 2003 年4 月Vol . 2 8 No . 2 Journal of Southwest China Normal Universi ty ( Natural Science ) Apr. 2003
文章编号: 1000 5471 (2003) 02 0243 04
用手性醇改性的铝锂试剂
①
杨晓兰, 尹承烈
11 重庆医科大学基础医学院, 重庆400016 ; 21 北京师范大学化学系, 北京100875
摘要: 为开发新型手性铝锂试剂, 探讨双不对称诱导效应, 选用含杂原子的光学活性氨基醇为辅助配体, 与 1 ,
2 ,5 ,6 2二丙酮甘露醇共同修饰LiAlH4 , 对潜手性芳酮进行不对称还原, 得到光学活性醇; 通过与α2D2乙
酰氧基2
L2丙酰氯生成非对映异构体酯, 经气相谱分析, 对映体过量在4316 %～7717 %之间。结果表明辅助配体的绝对构型、空间位阻、β位杂原子对光学产率均有影响。
关键词: 铝锂试剂; 改性; 不对称还原; 光学活性; 非对映异构体
中图分类号: O621134 ; O621125412 文献标识码: A
近年来, 手性、手性铝锂试剂、手性过渡金属配合物等的研究开发十分活跃, 成为获取光学活性物质的重要手段. 手性铝锂试剂的研究和应用, 成功的例子仅见联萘酚改性的铝锂试剂(BINAL LAH) [ 1 ] . 但联萘酚价格昂贵, 不易合成. 而1 ,2 ,5 ,6 二丙酮甘露醇(DIPM) 天然易得, 且具有联萘酚类似的结构特点, 可望获得相似的对映选择性. 我们已经报道了二丙酮甘露醇改性LiAlH4 形成的二氢配合物(DIPM LAH , Ⅰ)和进一步引入手性、非手性一元醇形成的一氢配合物( Ⅱ) 对潜手性酮的不对称还原[ 2 - 3 ] , 但光学产率低于45 %. 为了提高光学产率，探讨双不对称诱导效应及杂原子的影响，我们选择常用的手性助剂 2 氨基丁醇对映体和左旋经N 烷基化生成的7 个衍生物, 作为辅助配体引入DIPM LAH , 对芳酮进行不对称还原. 结果表明辅助配体的绝对构型、空间位阻、β位杂原子对光学产率均有影响, 其中( R) 2 氨基 1 丁醇与DIPM 修饰的锂铝试剂对苯乙酮的还原, 光学产率可达7717 %. 主要化学反应为
① 收稿日期: 2002 04 08
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(29372038) ; 国家教委博士点基金资助课题. 作者简
介: 杨晓兰(1968 - ) , 女, 重庆巴南人, 讲师, 主要从事不合成研究.
g 244
西南师范大学学报 (自然科学版) 第 28 卷
1 实验部分
111 仪器与试剂
日立 261 50 型红外光谱仪 ( KB r 压片) , joel PMX60 核磁共振仪 , 旋光仪 P E 241 MC.
气相谱 G C 9A , OV 101 谱柱 (直径 0102 mm , 柱长 30 m , 柱温 70～180 ℃, 柱前压 119 kg/ cm 2 , 载 气
为氮) , 氢焰检测器.
气相谱 Finni gan MAT , 4510 GC / MS/ DS. 谱柱为 SE 54 毛细管 , 柱温为 100～200 ℃, 汽化室温度为 200 ℃, 载气为氦.
液相谱仪 LC 4A , ODS 谱柱 (柱温 34 ℃, 流速 1 mL/ min , 流动相为甲醇∶水 = 60∶40) .
l 、dl 2 氨基 1 丁醇 、芳酮 、乳酸为分析纯 ; 芳酮用前重蒸 ; 乙醚 、四氢呋喃经 LiAlH 4 回流 重蒸后加钠保存.
112 实验方法
d/ l 2 氨基 1 丁醇按文献[ 4 ]由 dl 2 氨基 1 丁醇拆分得到 ; 所有配体按文献[ 5 ]合成 ; 1 ,2 ,5 ,6 二丙酮甘露醇按文献[ 6 ]合成 ; 配体和衍生化试剂均经结构和比旋光度测定.
在 N 2 保护下 , 将 015 g (1215 mmol ) LiAlH 4 溶于 30 mL 绝对乙醚中 , 搅拌下滴入 312 g (12 mmol ) 二丙酮甘 露醇溶于 20 mL 无水 THF 的溶液 , 于室温下反应 1 h , 再滴入 12 mmol 手性一元醇与 10 mL THF 的溶液 , 室 温反应 2 h 后 , 冷至 - 15 ℃慢慢滴入 10 mmol 芳酮的 15 mL 无水 THF 溶液 , - 15 ℃反应 8～10 h. 低温下依 次滴加水 、1∶1 稀盐酸至分层 , 搅拌 10 min 后升至室温 , 继续搅拌 015 h 后分出有机层 , 乙醚提取 3 次 , 合 并有机层 , 水洗除去二丙酮甘露醇 , 干燥 , 蒸去溶剂后直接用气相谱分析.
还原产物对映体含量按文献[ 7 ]用柱前衍生化气相谱法测定 , 气质联用确定结构 ; 还原反应化学产 率用液相谱测定.
2 结果与讨论
7 种辅助配体分别为 R ( - ) 2 N , N 二甲基氨基丁醇 , S ( + ) 2 N ,N 二甲基氨基丁醇 , R ( - ) 2 N ,N 二丁基氨基丁醇 , S ( + ) 2 N ,N 二丁基氨基丁醇 , l ( - ) N 甲基 , l ( - ) 丁基 , l ( - ) N 卞基.
d/ l 2 氨基 1 丁醇 : [α] H 25
为 + 9
137°/ - 9130°(neat ) , 文献值为 + / - 918°(neat ) . 25
R ( - ) / S ( + ) 2 N ,N 二甲基氨基丁醇 : [α] H g + / - 32104°(c313 ,CH 2Cl 2) . 为 33197°/ - 33102°(c6184/ 1615 ,CHCl 3) , 文献值为 25 R - ) / S ( + ) 2 N ,N : [α] H g + / - 92149°(c313 ,CH 2Cl 2) .
为 82183°/ - 76189°(c714/ 615 ,CHCl 3 ) , 文献值为 l ( - ) N 甲基 : [α] Hg
为 - 27160°(c3128 ,CHCl ) , 文献值为 - 2915°(c510 ,CH OH ) .
25
3
3
l ( - ) N 丁基 : [α] Hg
为 - 2128°(c3106 ,CHCl ) .
25 3 l ( - ) N 苄基 : [α] Hg 为 10172°(c2103 ,CHCl ) , 文献值为 12180°(c2 ,CH OH ) .
25
3
3
211 杂原子的影响
文献[ 8 ]提示 , 当配体含有杂原子时 , 手性铝锂试剂的对映选择性提高 , 原因可能是带孤对电子的杂原
子从 H 原子背面进攻含空轨道的 Al 原子并与其配位 , 使过渡态螯合环稳定性增加 , 同时也可促进 H 原子 向羰基碳的转移. 本实验在 DIPM LAH 体系中引入含杂原子的手性β 氨基醇类衍生物 , 其结果表明 , 对
芳酮的不对称还原对映选择性都有相应提高 , 且均为 R 构型 (表 1) . 反应可能通过过渡态 (图 1) 完成.
212 辅助配体绝对构型的影响
改变 N 烷基化氨基丁醇的绝对构型 , 发现 R 构型的辅助配体较 S 构型的辅助配体对映选择性略高(表 1) . 这反映出不同配体协同作用的对称性匹配关系. 但此影响并不显著 , 原因可能是辅助配体手性中心距离太
远 , 且乙基体积较小.
第2 期杨晓兰, 等: 用手性醇改性的铝锂试剂对芳酮的不对称还原245 213 辅助配体空间位阻的影响
选用2 氨基丁醇经N 甲基化、N 丁基化, 经N 甲基
化、N丁基化、N卞基化作为辅助配体用于DIPM LAH 体系, 发现辅
助配体N 上取代基空间位阻增大, 还原反应的对映选择性降低(表
1 ，表
2 ) . 这可能是由于N 上取代基体积增大, 阻碍了N 原子进攻Al
原子所致.
辅助配体从2 氨基丁醇到, 氧原子上的空间位阻增大,
还原反应对映选择性降低. 这可能与铝锂试剂的歧化缔合生成非手性
的LiAlH4 有关. 图1 过渡态模型
Fi g11 Transi tion State Model
表1 2 氨基丁醇衍生物和DIPM 修饰的LiAl H4 对苯乙酮的不对称还原结
果
Table 1 The Results of the Asymmetri c Reducti on of Acetophenone
by Lithium Aluminum Hydrides Modified with Ami noalcohol and DIPM
产物醇的还原产率
光学产率/ %
编号底物芳酮辅助配体
/ % (绝对构型)编号底物芳酮辅助配体
产物醇的还原产率光学产率/ %
(绝对构型)
注：表中数据为连续测定3 次的平均值.
214 底物酮的影响
把苯乙酮变为苯丙酮, 发现底物芳酮的脂链增长, 不对称还原的对映选择性降低(表3) . 由过渡态( Ⅲ)知, 六元环a 键上取代基增大, 过渡态稳定性减小.
表3 手性铝锂试剂对苯丙酮的不对称还原结果
Table 3 The Results of the Asymmetri c Reducti on of Propiophenone
by Optically Active Lithium Aluminum Hydrides
编号底物芳酮辅助配体
产物醇的化学产率
/ %
光学产率/ %
(绝对构型)丙
注：表中数据为连续测定3 次的平均值.
3 结论
在二丙酮甘露醇改性的铝锂试剂(DIPM LAH) 中引入含N 杂原子的辅助配体, 其不对称还原的对映选注：表中数据为连续测定3 次的平均值.
表2 衍生物和DI PM 修饰的LiAl H4 对苯乙酮的不对称还原结果
T able 2 The R esults of t he Asymm etric R educti on of Acetophenone
by Lithium Aluminum Hydrides Modified with E phedrine and DIP M
8 S ( + )N ,N 二甲基 2 氨基丁醇2112 4710 (R)
9 苯S ( + )N ,N 二丁基 2 氨基丁醇2815 6215 (R)
10 酮R ( - ) N ,N 二丁基 2 氨基丁醇3610 6310 (R)
11 N 甲基( - ) 4715 5912 (R)
246 西南师范大学学报(自然科学版) 第28 卷
择性提高; 辅助配体的绝对构型、空间位阻及底物酮的空间位阻等对映选择性均有影响. 可以预见, 通过筛选适当的辅助配体和反应条件, DIPM LAH 可望获得BINAL LA H 那样的效果并得以应用.
参考文献:
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Asymm etric Reduction of Aromatic K etone by
Lithium Aluminum Hydride Modif ied with Chiral Alcohol
YANG Xiao2lan1 , YIN Cheng2lie2
1Sch ool of Basi c Me dicine , Ch ong qing Univercity of Me dical Sci en ce , Cho ngqi ng40016 , China ;
21 Dept . of Ch e mistry , Beijing No rmal University , Beijing 100875 , China
Abstract : Lithium aluminum hydrides modifi ed with 1 ,2 ,5 ,62diisopropylidene mannitol andβ2di alkyl aminoalcohol were used to reduce acetophenone or propiophenone to yied corresponding optically acti ve alcohol which were converted to di2 astereoi somers wi thα2acetyl2L2propi onyl chloride. Gas chromatog , analysi s showed that the optical yieds of asymmetric reductions fell between 43. 6 % - 77. 7 %.
Key words : lithium aluminum hydride ; modificati on ; asymmetric reducti on ; optical activity ; diastereoi somers
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