柳文敏
a 3
王巧峰b 刘雪英b 张生勇
b
(a 南阳师范学院化学与制药工程学院 南阳473061;b 第四军医大学药学系化学教研室 西安)
摘 要 采用以L 2脯氨酸为原料合成的5种手性β2氨基醇作为有机小分子催化剂，用于催化α,β2不饱和酮的不对称环氧化反应。考察了影响对映选择性的催化剂结构、氧化剂种类、溶剂、反应温度等因素。结果表明，催化剂的结构、氧化剂的种类、反应的溶剂对对映选择性和化学产率影响较大，而反应温度在室温至 -20℃范围内，对反应的对映选择性和化学产率影响不明显。当以叔丁基过氧化氢(T BHP )为氧化剂、正己
烷为溶剂、在室温下、以(S )222吡咯烷2α,α2二(α2萘基)甲醇(2b )作催化剂时，所得环氧化物的对映体过量最高为8416%e .e .，产率最高为8917%。通过1H NMR 对所得环氧化物4的结构进行了表征，并利用手性谱柱通过高效液相谱法(HP LC )对产物4的对映体过量进行了测定。
关键词 环氧化反应，手性β2氨基醇，不对称催化,α,β2不饱和酮,L 2脯氨酸衍生物
中图分类号:O643.3 文献标识码:A 文章编号:100020518(2007)0820925204
2006211220收稿,2007202220修回
国家自然科学基金(20572131)资助项目
通讯联系人：柳文敏，女，博士，副教授;E 2mail:liuwm1969@163；研究方向：不对称催化反应
海南建设国际旅游岛光学活性的α,β2环氧酮类化合物是一类重要的生理活性化合物，不但是许多天然产物的活性中
心，而且也是有机合成中重要的中间体[1]
。因此，在不对称催化领域中,α,β2不饱和酮的不对称环氧化
反应一直备受关注[2]。目前，催化α,β2不饱和酮的不对称环氧化反应主要有金属有机催化剂[3～5]
、相转
移催化剂[6～8]、多肽催化剂[9,10]
。研究最多、反应条件最成熟的是金属有机催化剂，并且有些金属有机
催化剂的催化性能确实很好，可以达到99%的化学产率和85%～98%的对映选择性[3]
。然而，金属有机催化剂在反应体系中受溶剂和其它催化微环境的影响比较大；同时，由于光学活性的环氧化物是重要的医药中间体，用过渡金属配合物作为催化剂必然会有金属残留，而许多过渡金属(尤其是重金属)对人体有害。所以，有机催化剂，特别是有机小分子催化剂，因其具有操作简便和原子经济性强而成为当前不对称催化领域中研究的又一新热点。为了寻高活性的有机小分子催化剂，本文以天然L 2脯氨酸为原料合成的手性β2氨基醇(Sche me 1)，用于催化α,β2不饱和酮的不对称环氧化反应(Sche me 2)。考察了催化剂结构、氧化剂种类、溶剂、反应温度等因素对对映选择性的影响
。
Sche me 1 Structures of the chiral pyrr olidinyl m ethanol
derivatives
Sche me 2 Enanti oselective epoxidati on of α,β2enones
第24卷第8期
应用化学
Vol .24No .82007年8月
CH I N ESE JOURNAL OF APP L I E D CHE M I ST RY
Aug .2007
1 实验部分
L 2脯氨酸(生化试剂，上海源聚生物试剂有限公司),20%氢氧化钯2炭(陕西开达化工有限责任公
司)；氯苄、氯化亚砜、α2溴萘、对甲氧基苯甲醛(A ldrich )、对甲氧基苯乙酮、对溴苯乙酮均为分析纯试剂;T BHP (≥70%)，正己烷和异丙醇为谱纯(Kruma 产品),α,β2不饱和酮按文献[11]方法制备。其余试剂均为国产分析纯或化学纯。
四氢呋喃用二苯酮和金属钠处理；苯及甲苯用4A 分子筛干燥后，再加金属钠回流；正己烷和金属钠回流，均为随蒸随用；其他试剂按常规方法处理。
XR 21型显微熔点仪，温度计未经校正;Perkin El m er 343型自动旋光仪;B ruker EQU I N OX 55型红外光谱仪;B ruker AVANCF 300型超导傅立叶数字化核磁共振仪,T MS 为内标，除注明外，均用CDCl 3溶剂;Agilent 1100型高效液相谱仪,Chiralcel OD 2H 、Chiralcel AD 2H 、Chiralcel OJ 2H 手性谱柱。1.2 手性β2氨基醇的合成
化合物1a ～1c 和化合物2a ～2b 按文献[12]方法制备。所得手性β2氨基醇的有关物理数据为：化事物1a ～2b 熔点分别为:1a，透明液体;1b,113～115℃;1c,172～174℃;2a,74～75℃;2b,75～76℃。
化合物1a ～2b 比旋光度[α]20
D 分别为:1a,-6912°
(neat );1b,+7218°(c 1,CH 2Cl 2);1c,+205°(c 2,CHCl 3);2a,-69°
(c 3,CHCl 3);2b,-70°(c 2,CHCl 3)。1.3 手性β2氨基醇催化α,β2不饱和酮的不对称环氧化反应(以2b 催化查耳酮的环氧化反应为例)
在Schlenk 瓶中，加入159mg (0145mmol )化合物2b 、312mg (115mmol )化合物3a 、8mL 新蒸的正己烷及01400mL (4104mmol )T BHP，在室温下搅拌，用T LC 检测反应。减压抽去溶剂。剩余物用硅胶柱
分离，洗脱剂用石油醚/乙酸乙酯(体积比9∶1)，得化合物4a，比旋光度[α]20
D -13116°(c 0185,CHCl 3)[文献
[13]
mp 89～91℃,[α]20
D -268°(c =1,CHCl 3)]，用HP LC 测得e .e .值为4819%。将其比旋光度
和文献对照，知其构型为(2R,3S )。1.3.1 不同手性β2氨基醇的催化性能和催化条件的选择 分别以化合物1a ～化合物1c 和化合物2a
代替化合物2b，其余操作同本文113节。
分别在-10和-20℃下进行反应。其余操作同本文1.3节。分别以8mL 新蒸的乙醇、乙腈、T HF 、甲苯、CHCl 3和CH 2Cl 2代替正己烷，其余操作同本文113节。分别以416mL (4104mmol )H 2O 2、0175mL (4104mmol )异丙基苯过氧化氢(CHP )代替014mL (4104mmol )T BHP，其余操作同本文113节。1.3.2 化合物2b 催化不同α,β2不饱和酮的不对称环氧化反应 分别以化合物3b ～3h 代替化合物3a，其余操作同本文113节。
2 结果与讨论
2.1 不同催化条件下的反应结果
化合物1a ～2b 催化查耳酮反应结果见表1。催化条件的选择见表2。化合物2b 催化3a ～3h 的实
验结果及化合物4的1
H NMR 数据见表3。
表1 化合物1a ～2b 催化查耳酮的反应结果
Table 1 Ca t a lyti c enan ti oselecti ve epox i da ti on of cha lcone pro m oted by co m pounds 1a ～2b
Entry Catalyst (mg/mmol )Ti m e /h Yield /%a
e .e .
/%b (Config .)c
11a (86.0/0.45)16844.09.40(2R,3S )21b (155/0.45)
16841.110.2(2R,3S )31c (200/0.45)16842.014.3(2R,3S )42a (114/0.45)11280.060.2(2R,3S )5
2b (159/0.45)
112
78.0
68.1(2R,3S )
a .Based on is olated p r oduct;
b .The e .e .values were deter m ined by HP LC analysis on a chiral column Chiralcel OD 2H;
c .The configurati ons
were deter m ined by comparing the sign of s pecific r otati ons with those of known compounds .
6
29应用化学 第24卷
表2 不同反应条件下，化合物2b 催化查耳酮的反应结果
Table 2 Effect of reacti on cond iti on s on the enan ti oselecti ve epox i da ti on of cha lcone pro m oted by co m pound 2b
Entry Solvent Oxidant t /℃
Ti m e /h Yield /%a
e .e ./%b (Config .)c
1Hexane T BHP rt 12078.068.1(2R,3S )2Hexane H 2O 2rt 12063.056.0(2R,3S )3Hexane
CHP rt 12056.050.2(2R,3S )4CH 2Cl 2T BHP rt 12041.154.5(2R,3S )5CHCl 3T BHP rt 12050.058.2(2R,3S )6CH 3CN T BHP rt 1200.6010.0(2R,3S )7THF T BHP rt 1207.1012.2(2R,3S )8Toluene T BHP rt 12072.060.4(2R,3S )9Et O H T BHP rt 12014.026.3(2R,3S )10Hexane T BHP -1012075.969.0(2R,3S )11
Hexane
T BHP
-20
140峰与谷
74.1
68.0(2R,3S )
报表系统 a,b,c sa me as Table 1.
表3 化合物2b 催化8种α,β2不饱和酮不对称环氧化反应的结果
Table 3 Ca t a lyti c enan ti oselecti ve epox i da ti on of α,β2enones pro m oted by co m pound 2b
No .Substrate (mg/mmol )Ti m e /h Yield /%a
e .e ./%(config .)b
Comp.4,1H NMR,δ
13a (312/1.5)12078.068.1c (2R,3S ) 4.08(s,1H,C 3H ),4.30(d,J =1.5Hz,1H,C 3H ),
7.25～8.02(m,10H,PhH )
23b (339/1.5)11886.073.2d (2R,3S ) 4.07(s,1H,C 3H ),4.26(d,J =1.4Hz,1H,C 3H ),7.07～8.02(m,9H,PhH )
33c (364/1.5)12083.070.0e (2R,3S ) 4.07(s,1H,C 3H ),4.25(d,J =1.5Hz,1H,C 3H ),7.26～8.02(m,9H,PhH )
43d (431/1.5)14089.769.1c (2R,3S ) 4.05(s,1H,C 3H ),4.24(d,J =1.4Hz,1H,C 3H ),7.24～8.01(m,9H,PhH )
53e (357/1.5)20060.984.6d (2R,3S ) 3.79(s,3H,OCH 3),4.07(s,1H,C 3H ),4.25(d,
J =1.5Hz,1H,C 3H ),7.26～8.07(m,9H,PhH )
63f (333/1.5)19082.158.0c (2R,3S ) 2.38(s,3H,CH 3),4.04(s,1H,C 3H ),4.29(d,J =1.3Hz,1H,C 3H ),7.19～8.01(m,9H,PhH )73g (431/1.5)14083.167.4c (2R,3S ) 4.07(d,J =1.3Hz,1H,C 3H ),4.23(d,J =1.6Hz,1H,C 3H ),7.35～7.90(m,9H,PhH )
8
3h (357/1.5)
190
58.0
68.8d (2R,3S )
3.88(s,3H,OCH 3),
4.08(s,1H,C 3H ),4.29(d,
J =1.5Hz,1H,C 3H ),7.40～8.05(m,9H,PhH )
a .Is olated yield after flash column chr omat ography on silica gel;
b .Abs olute configurati onswere deter m ined by comparis on of the HP LC reten 2
ti on ti m e or op tical r otati ons with those reported in the literature;c .Deter m ined by HP LC analysis on a chiral Chiralcel OD 2H column;d .Deter 2m ined by HP LC analysis on a chiral Chiralcel OJ 2H column;e .Deter m ined by HP LC analysis on a chiral Chiralcel AD 2H column .
2.2 催化剂结构对催化效果的影响
表1为5种手性β2氨基醇催化查耳酮的不对称环氧化反应结果。从表1可以看出，催化剂的结构对化学产率及e .e .影响较大。一般地说,β2仲氨基醇的催化效果(表1中Entry 4和Entry 5)比β2叔氨基醇(表1中Entry 1～Entry 3)的催化效果较好。2.3 氧化剂、溶剂和反应温度对对映选择性的影响
选用化合物2b 作催化剂，分别考察了氧化剂、溶剂和反应温度等各种因素对对映选择性的影响，结果列于表2。表2显示，用正己烷作溶剂时，催化反应的对映选择性最高(6811%e .e .)(表2中Entry 1)；而其它极性稍大的溶剂如CH 2Cl 2、CHCl 3和甲苯等，对映选择性有所降低，分别得到5415%e .e .、5812%e .e .和6014%e .e .(表2中Entry 4,Entry 5和Entry 8)；用THF 或乙醇作溶剂时对映选择性更低，分别为1212%e .e .和2613%e .e .(表2中Entry 7,Entry 9)；用CH 3CN 作溶剂时，反应基本没有进行。说明溶剂对对映选择性和化学产率影响均较大。然而反应温度在室温至-20℃时，对反应的对映选择性和化学产率影响不大(表2中Entry 1、Entry 10和Entry 11)；氧化剂对反应的对映选择性也有影响(表2中Entry 1～Entry 3),T BHP 的效果最好。
7
29 第8期柳文敏等:(S )222吡咯烷基甲醇衍生物催化α,β2不饱和酮的不对称环氧化反应
829应用化学 第24卷
滇虹康王
单元音2.4 不同底物的影响
本文以化合物2b为催化剂,T BHP为氧化剂，正己烷作溶剂，室温下进行反应，考察了8种α,β2不饱和酮的不对称环氧化反应，结果列于表3。表3显示，当R2的苯环上连有吸电子基(—F、—B r、—Cl)
时，立体选择或无取代基时，立体选择性相差不大(表3中Entry1～Entry4)；当R2的苯环上连有—CH
3
时，立体选择性最好(表3中Entry5)，得8416%性较差(表3中Entry6)；当R2的苯环上连—OCH
3
<；然而当R1的苯环上连有—OCH3时，所得环氧化物的立体选择性较差(表3中Entry8)；当—B r无论在哪一个苯环上时，均可得到相近的结果(表3中Entry4和Entry7)。
参 考 文 献
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A sy mm etr i c Epox i da ti on ofα,β2Enones Ca t a lyzed
by Ch i ra l Pyrroli d i n yl m ethanol D er i va ti ves
L I U W en2M in a3,WANG Q iao2Feng b,L I U Xue2Ying b,Z HANG Sheng2Yong b
(a College of Che m istry and Phar m aceutical Eng ineering,N anyang N or m al U n iversity,N anyang473061;
b D epart m ent of Phar m acy,the Fourth M ilitary M edica l U niversity,X i′an)
Abstract Five chiralβ2a m ino alcohols were p repared fr o m(S)2p r oline in an efficient manner and app lied in the organocatalytic asy mmetric epoxidati on ofα,β2enones.The effect of the catalyst structure,oxidant,s olvent and reacti on te mperature on enanti oselectivity was als o studied.The results show that the catalyst structure, oxidant and s olvent were i m portant for the stereoselectivity and the conversi on.However,the change in the enanti oselectivity was not obvi ous when the reacti on te mperature was decreased fr om r oom te mperature t o -20℃.W hen tert2butyl hydr oper oxide(T BHP)was used as the oxidant,and hexane as the s olvent,at r oom te mperature,(S)222(di2α2naphthylhydr oxy methyl)pyrr olidine2b was successfully app lied in the organo2 catalytic asy mmetric epoxidati on ofα,β2enones with g ood yield and up t o8416%enanti omeric excess.The structure of compound4was confir med by1H NMR,and values were deter m ined
by HP LC analysis on chiral colu mns.
Keywords epoxide,chiralβ2a m inoalcohol,asy mmetric catalysis,α,β2enone,L2p r oline derivative
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
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