联二萘酚衍生手性二胺催化的不对称Aldol反应.pdf

2 0 1 1 年第1 9 卷 合成化学 V 0 1 1 9 ，2 0 1 1 第2 期，2 3 6 2 4 0 C h i n e s eJ o u r n a lo fS y n t h e t i cC h e m i s t r y N o 2 ，2 3 6 2 4 0 = = = ：= = ：= ：= = = = ：= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = ：= = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = 研究简报 联二萘酚衍生手性二胺催化的不对称A l d o l 反应 张义斌，倪承燕，刘全忠 ( 西华师范大学化学化工学院，四川南充6 3 7 0 0 2 ) 摘要：在1 0t 0 0 1 手性二胺和1 0m 0 1 手性磷酸的催化下，苯乙酮及其衍生物与三氟丙酮酸甲酯完成A l d o l 反 应。得到8 0 的产率和7 3 e e 的对映体过量产物，其结构经1 HN M R 和n CN M R 表征。 关键词：不对称A l d o l 反应；联二萘酚；有机催化；对映选择性；手性二胺；合成 中图分类号：0 6 2 1 2 5文献标识码：A文章编号：1 0 0 5 1 5 1 l ( 2 0 1 1 ) 0 2 - 0 2 3 6 - 0 5 B i n a p h t h o lD e r i v e dC h i r a lD i a m i n e sC a t a l y z e d A s y m m e t r i cA l d o lR e a c t i o n Z H A N GY i - b i n ， N IC h e n g y a n ，L I UQ u a n z h o n g ( C o H e g eo fC h e m i s t r ya n dC h e m i c a lE n g i n e e f i n g ，C h i n aW e s tN o r m a lU n i v e r s i t y ，N a n c h o n g6 3 7 0 0 2 ，C h i n a ) A b s t r a c t ：As e r i e so fe n a n t i o m e r i ee x c e s sp r o d u c t si n8 0 y i e l dw i t h7 3 e ew e r es y n t h e s i z e db yt h e A l d o lr e a c t i o no fa c e t o p h e n o n er e a c t e dw i t ha - k e t oe s t e r si np r e s e n c eo f1 0m 0 1 o fc h i r a ld i a m i n e s a n d1 0t 0 0 1 c h i r a lp h o s p h o r i ca c i d s T h es t r u c t u r e sw e r ec h a r a c t e r i z e db y 1HN M R ，1 3 CN M R K e y w o r d s ：a s y m m e t r i cd i r e c tA l d o lr e a c t i o n ；b i n a p h t h o l ；o r g a n o c a t a l y s i s ；e n a n t i o s e l e c t i v i t y ；c h i r a l d i a m i n e s ；s y n t h e s i s M d o l 反应是形成碳一碳键的重要反应，在 有机合成中占有非常重要的地位。自从L i s t 等旧1 发现脯氨酸催化的A l d o l 反应以来，有机小分子 催化的不对A l d o l 反应以原子经济和条件温和而 受到广泛关注，并取得了令人瞩目的进展【3 J 。 2 0 0 7 年程津培等一1 发现具有一级一三级胺结构 的手性胺能有效催化醛与酮之间的A l d o l 反应； 2 0 0 8 年冯小明等J 发展了一类新的手性二胺催 化剂，在催化A l d 0 1 种具有非常好的反应活性和 立体选择性。在此基础了，我们1 以联二萘酚为 原料合成了一类性能优良的手性二胺催化剂。 A l d o l 反应尽管取得了极大的成功，但其底物 仅限于丙酮等脂肪酮，芳酮如苯乙酮作为A l d o l 反应的底物仍然少见报道，因此研究A l d o l 反应 使其具有良好的底物使用范围仍然具有重要的意 义。我们设想手性二胺催化剂也许能催化苯乙酮 的不对称A l d o l 反应。 有机化合物中氟原子取代后其物理化学性质 有明显变化，往往具有独特的生物活性“ 8 】。本文 以手性胺2 a 一2 j ( C h a r t1 ) 和手性磷酸3 a 一3 i ( C h a r t2 ) 为催化剂，考察芳基甲基酮( 1 a l f ) 与三 氟甲基酮酸酯的不对称m d o l 反应( S c h e m e1 ) 。 1 实验部分 1 1 仪器与试剂 P o l A A r3 0 0 0 型自动旋光仪；B r u k e rA D V A N C E 4 0 0 - 珏5 | 核磁共振仪( C D C l 3 为溶剂，T M $ 为 收稿日期：2 0 1 0 - 0 8 - 2 6 基金项目：国家自然科学基金资助项目( 2 0 7 7 2 0 9 7 ) 作者简介：张义斌( 1 9 8 7 一) 。男。汉族江西景德镇人，硕士研究生，主要从事不对称催化合成的研究。 通信联系人：刘全忠教授。E m a i l ：q u a m h o n g l i u l I I I C o r n 万方数据 第2 期 张义斌等：联二萘酚衍生手性二胺催化的不对称A l d o l 反应 一2 3 7 一 - 一一一 2 c ( A r = C 6 H 5 - ) ， 2 d ( A r = 3 ，4 ，5 - F 3 C 6 H 2 一) ， 2 e ( A r = 3 。4 , 5 一( C R ) ，C 6 l 2 - ) N H 2 N H 2 H 2 2 f P h P h U H 、H 2 2 I C h a r t 1 内标) ；$ h i m a d z uS P D 一2 0 A 型高效液相 色谱仪 检测波长2 5 4 砌，手性柱A D H 柱和o J H 柱，流动相：y ( 正己烷) ： y ( 异丙醇) = 8 ：2 ，流速1 0m L I l l i n 。1 。 2 a 一2 9 6 1 ，3 a 一3 i 【9 1 按文献方法制 ，、 备；三氟丙酮酸脂，幽公司；l a l f ，成 ， 都科龙化工；其余试剂均为分析纯。 C o m p A r 1 24 的合成( 以4 a ) 为例 在干燥试管中加入l a0 2r m n o l 和 三氟丙酮酸脂0 1m m o l ，搅拌下加入2 0 0 1m m o l 和30 0 1m m o l ；N 2 气保护， 注入纯化的C H ：C 1 21m L ，冰水浴冷却下 反应9 6h 。经柱层析 洗脱剂：矿( 石油 醚) ：V ( 乙酸乙酯) = 2 0 ：1 分离得白色 固体4 a 。 用类似方法合成白色固体4 b 一4 f o 4 a ：1 H N M R 艿：3 7 2 ( d ，- - - 1 7 6 H z ，l H ) ，3 7 8 ( d ，= 1 7 6H z ，l H ) ， 3 9 2 ( n l ，3 H ) ，7 5 0 ( t ，= 8 0H z ， 2 H ) 。7 6 1 7 6 5 ( m ，l H ) ，7 9 4 ( d ， ，= 8 4H z ，2 H ) ；”CN M R 艿：4 0 6 5 。 5 4 1 0 ，7 5 2 8 ( q ，= 2 9 3H z ) ，1 2 3 1 0 ( q ，= 2 8 4H z ) ，1 2 7 3 9 ，1 2 8 3 5 ， 1 3 3 9 9 ，1 3 5 7 0 ，1 6 9 3 5 ，1 9 4 7 8 ；t 。i o r = 1 2 c r 7I I l i n ，t 面。= 1 9 3 2m i n o R 2 b 皿 lN 澍 2 9 必 P 0 H 3 a 一3 i abcde t tP h l - n a p h t h y l 4 - F C 6 H 4 T M S f g hl 2 ，4 , 6 - M e 3 C 6 H 2 - 4 - M e O e 6 H - 3 ，5 - ( C F 3 ) l C s H 3 一P h 3 S i C h a r t 2 O 3 j C h a n3 H C F 3 C O C 0 2 M e 1 0m 0 1 2 , 1 0 m 0 1 3 , D C M , Oc | C R l a l f 4 a - 4 9 c o m p abcdef g R H O b f e N 0 2 B rF C A O H S c h e m e l 4 b ：1 t tN M R6 ：3 6 6 ( d ，- - - 1 7 6H z ，l n ) ，3 7 2 ( d - ，= 1 7 6H z ，1 H ) ，3 8 9 ( s ，3 H ) ，3 9 1 ( s ，3 H ) ，6 9 5 ( d 。，= 8 8 I t z ，2 H ) ，7 9 2 ( d ，_ 7 = 8 8 t t z ，2 H ) ；1 3 C N N P 晒：4 0 2 5 。 万方数据 一2 3 8 一 合成化学 v 0 1 1 9 ，2 0 1 1 5 4 0 l 。5 5 4 5 ，7 5 3 9 ( q ，_ ，= 2 9 3r t z ) ，1 1 3 8 9 ， 1 2 3 1 0 ( q J = 2 8 4H z ) ，1 2 7 4 4 。1 3 0 4 7 ，1 6 4 2 0 ， 1 6 9 4 2 ，1 9 3 3 2 ；t m j 。，= 2 0 1 0m i n ，t 嘶= 3 4 3 9 m i n o 4 c ：1 HI 、I M R 占：3 7 3 ( d ，J = 1 7 6H z ，l H ) ， 3 8 2 ( d 。J = 1 7 6H z ，l H ) 3 9 4 ( 8 ，3r 1 ) ，8 1 l ( d ，J = 9 2H z ，2 1 ) ，8 3 5 ( d ，J = 9 2H z ，2 I - I ) ； 1 3 CN I V I R 占：4 1 0 4 ，5 4 3 2 ，7 4 9 7 ( q ，= 2 9 3 I - I z ) ，1 2 3 2 0 ( q ，J = 2 8 4r l z ) ，1 2 3 9 6 ，1 2 9 1 7 ， 1 4 0 0 3 ，1 5 0 7 6 ，1 6 8 9 5 ，1 9 3 1 7 ；t m j 。= 1 3 2 9 m i n t m i n o r = 1 9 6 5m i n o 4 d ：1 HN M R6 ：3 6 6 ( d ，J = 1 7 6H z ，l H ) ， 3 7 3 ( d ，J = 1 7 6H z ，l H ) ，3 9 2 ( s ，3 H ) ，7 6 4 ( d ，J = 8 8H z ，2 r 1 ) ，7 8 0 ( d ，_ r = 8 8I - I z ，2 H ) ； 1 3 CN M R6 ：4 0 5 5 ，5 4 1 7 ( q ，J = 2 9 3H z ) ， 7 5 1 5 ，t 2 3 o o ( q ，J = 2 8 4l - I z ) ，1 2 9 3 7 ，1 2 9 5 2 ， 1 3 2 1 0 ，1 3 4 4 4 ，1 6 9 2 0 ，1 9 3 7 3 ；t m i 。= 1 3 5 6 m i n ，t 。j 。= 2 4 6 0m i n o 4 e ：1 Hb l M R 艿：3 6 7 ( d ，J = 1 7 6H z ，l H ) ， 3 7 4 ( d ，J = 1 7 6H z ，l H ) ，3 9 1 ( 8 ，3 H ) ，7 1 5 7 2 0 ( m ，2 H ) ，7 9 6 8 0 0 ( n l ，2 H ) ；CN I 、I R6 ： 4 0 5 3 。5 4 1 0 ( q ，J = 2 9 3H z ) ，7 4 9 0 ，1 1 6 4 0 ， 1 2 3 0 0 ( q ，J = 2 8 4H z ) ，1 3 0 8 2 ，1 3 3 2 0 ，1 6 6 1 9 ， 1 6 0 2 4 ，1 9 3 1 6 ；t 。；。= 1 2 0 0m i n 。t 栅= 1 7 5 0 m i n o 4 f ：1 HN M R6 ：3 6 6 ( d ，J = 1 7 6H z ，1 H ) ， 3 7 4 ( d ，= 1 7 6H z ，l H ) ，3 9 2 ( 8 ，3 n ) ，7 4 7 ( d ，J = 8 8H z ，2 H ) 7 8 8 ( d ，J = 8 8H z ，2 H ) ； ”CI 、I M R6 ：4 0 5 7 ，5 4 1 7 ( q ，J = 2 9 3I t z ) ， 7 5 1 0 ，1 2 3 0 0 ( q ，J = 2 8 4H z ) ，1 2 9 1 0 ，1 2 9 4 6 ， 1 3 4 0 4 ，1 4 0 6 1 ，1 6 9 2 0 ，1 9 3 5 3 ；t 嘶= 1 2 6 0 m i n ，t m i 。，= 1 9 3 3r n i n o 2 结果与讨论 2 1 催化荆的催化活性 ( 1 ) 2 的催化活性 在2 5 反应，其余反应条件同1 2 ，考察2 在三氟乙酸( T F A ) 存在下催化1 a 与三氟丙酮酸 酯的A l d o l 反应，结果见表l 。由表l 可以看出， 2 a 的催化活性最高，说明S - 构型联二萘酚衍生出 来的催化剂两个手性中心更匹配；但当联二萘酚 上有取代基( 2 e 一2 e ) 时，产物的e e 值降低，说明 空间位阻太大，阻碍了反应的进行。 表1手性胺2 的催化活性 T a b l e1 C a t a l y t i ca c t i v i t i e so fe h i r a la m i n e s2 4 a 4 a 手性胺手性胺 e e Y i e l d e e Y i e l d 2 a 9 94 52 f8 72 7 2 b9 92 7 2 9 9 92 9 2 e8 792 h9 9 2 2 2 d 9 95：2 14 04 1 2 e9 96 2 j 9 98 以苯乙酮为溶剂，于2 5 反应9 6h 。2 和T F A 用 量均为1 0t 0 0 1 ，其余反应条件同1 2 ；值由 H P L C 测定 表2酸的催化活性 T a b l e 2 C a t a l y t i ca c t i v i t i e so fa c i d s 。2 a 和3 用量均为1 0t 0 0 1 ，其余同表1 表3手性磷酸3 的催化活性 T a b l e3 C a t a l y t i ca c t i v i t i e so fc h i r a lp h o s p h o r i ca c i d s3 4 a4 a 手性磷酸手性磷酸 e e Y i e l d e e Y i e l d 3 a8 15 53 f 8 0 7 3 3 b7 76 4 3 9 7 36 2 3 e7 85 83 h7 95 4 3 d 8 4 7 03 i7 25 0 3 e7 85 5 以二氯甲烷为溶剂，于0 反应9 6h ，其余同表l ( 2 ) 3 的催化活性 以2 a 为手性胺，2 5 反应，其余反应条件同 万方数据 第2 期张义斌等：联二萘酚衍生手性二胺催化的不对称A l d o l 反应 一2 3 9 一 2 a 和3 f 用量均为1 0t 0 0 1 ，其余同表1 1 2 ，考察有机酸和3 催化l 与三氟丙酮酸甲酯的 A l d o l 反应，结果分别见表2 和表3 。从表2 可见， 尺一构型的联二萘酚衍生的手性磷酸3 比其余有机 酸能取得比较好的催化效果。从表3 可见，酸的 空间位阻对反应有较大的影响，以3 f 为酸催化剂 可以有效提高产物的e e 值；用空间位阻较大的3 h 为酸催化剂。则产物的e e 值降低。 2 2 溶剂和反应温度对反应的影响 以2 a 和3 f 为催化荆，其余反应条件同1 2 ， 考察溶剂和反应温度对A l d o l 反应的影响，结果见 表4 。由表4 可见，溶剂对反应的产率和对应选择 性有很大的影响。在O 和二氯甲烷条件下反应 最佳。由于反应物在甲醇、乙醚、四氢呋喃等溶剂 中的溶解性欠佳，致使产物的产率和e e 值都大大 降低。温度的降低对反应的e e 值没有明显变化， 但延长反应时间产率则明显降低。 2 3 催化剂的用量对反应的影响 表5手性胺和手性磷酸用量对A i d o l 反应的影响 T a b l e5 雎b c to fc h i r a la m i n e sa n d c h i r a lp h o s p h o r i ca c i d sa m o u n to nA l d o lr e a c t i o n 二氯甲烷为溶剂，于0o C 反应9 6h ，其余同表l 二氯甲烷为溶剂，于O 反应9 6h ，其余反应 条件同1 2 ，考察2 a 和3 f 用量对A l d o l 反应的影 响，结果见表5 。由表5 可见，3 f 用量的改变不能 有效的提高产物的e e 值，当其用量从5t 0 0 1 提高 至1 0t 0 0 1 时，对映选择性从6 2 提高到7 3 ； 进一步提高至2 0 时，e e 值没有改变。增加2 a 用量对反应的影响也不大。 综上所述，A l d o l 的最佳条件为：以二氯甲烷为 溶剂，3 f1 0t 0 0 1 ，2 a1 0 t 0 0 1 ，于0 反应9 6h 。 2 4 最佳反应条件下的扩展试验 在最佳条件下考察了不同取代基的苯乙酮 ( 1 a l g ) 与三氟丙酮酸甲酯的反应，结果见表6 。 由表6 可见。取代基为供电子效应基团( 1 b ) 时， 反应的产率和收率都降低；取代基为羟基( 1 9 ) 时，反应没有能够发生；当取代基为吸电子基团 的时候，反应产物的对应选择性和产率都比较相 近，没有发生很大的改变。 表6扩展实验结果 T a b l e 6T h er e s u l t so fe x p a n s i o ne x p e r i m e n t a l 二氯甲烷为溶剂，3 f1 0t 0 0 1 ，2 a1 0 t 0 0 1 ，于0 反 应9 6h ；为A S 柱，其余为O J H 柱；c O 5 ，C H C I ， 万方数据 一2 4 0 一 合成化学 V 0 1 1 9 ，2 0 1 1 3 结论 以手性二胺和手性磷酸成功的催化了苯乙酮 和三氟丙酮酸甲酯的反应，并合成了一系列的衍生 产物，取得了比较理想的结果，为制备具有光学活 性的芳香族含氟化合物提供了个较好的方法。 参考文献 1 G i o v a n n iC o s i r a g h i ，F r a n c aZ a n a r d i T h ev i n y l o g o n s A l d o lr e a c t i o n ：Av a l u a b l e ，y e tu n d e r s t a t e dc a r b o n c a r b o nb o n d f o r m i n gm a n e u v e r J C h e mR e v ， 2 0 0 0 ，1 0 0 ：1 9 2 9 1 9 7 2 2 L i s tB ，L e m e rRA ，B a r b a scF P r o l i n e - - c a t a l y z e dd i - r e e ta s y m m e t r i cA l d o lr e a c t i o n s J JA mC h e mS o e ， 2 0 0 0 ，1 2 2 ：2 3 9 5 3 D a l k oPI ，M o i s a nL I nt h eg o l d e na g eo fo r g a n o c a t a l - y s i s J A n g e wC h e mI n tg d 。2 0 0 4 。4 3 ：5 1 3 8 5 1 7 5 【4 S o n z h o n gI _ a o ，H u iX u ，J i u y u a nL i ，e t 以As i m p l ep r i - m a r y - t e r t i a r yd i a m i n e - b r o n s t e da c i dc a t a l y s tf o ra s y n u n e r - t i ed i r e c tA l d o lr e a c t i o n sc I fl i n e a ra I i p h a t i ck e t o n e s J J ( 上接第2 3 2 页) 6 Z h a n gSH ，J i a n gYM ，u uZM T e t r a n u c l e a rc o b a l t ( ) c o m p l e xa n dt r i n u c l e a rc o p p e r ( I I ) c o m p l e xw i t h t h el i g a n d2 - h y d r o x y - 3 一 ( 2 - s u l f o e t h y l i m i n o ) - m e t h y l b e n z o i ca c i d ：S y n t h e s i s ，s t r u c t u r ea n dp r o p e r t i e s J J C o o r dC h e m ，2 0 0 8 ，6 1 ：19 2 7 1 9 3 4 7 “JM ，J i a n gYM ，W a n gYF ，e ta 1 D i 弘- a z i d o - 也J I ，：N - b i s a q u a 2 - ( 2 - p y r i d y l m e t h y l i d e n e a m i n o ) e t h a n e s u l f o n a t o - k 3 N ，0 m c k e l ( ) d e h y d r a t e J A c t ac r y 8 t ，2 0 0 5 ，E 6 1 ：m 2 1 6 0 一m 2 1 6 2 【8 蔡金华牛磺酸金属配合物的合成及晶体结构研究 D 广西桂林：广西师范大学，2 0 0 5 9 B r u k e r S M A R T ( V e r s i o n5 6 2 5 a ) a n dS A I N T ( V e r - s i o n6 0 2 a ) f o rw i n d o w sN T ：A r e aD e t e c t o rC o n t r o la n d I n t e g e r a t i o nS o f t w a r e ；B r o k e rA X SI n c K M a d i s o n 。 W i s c o n s i n ，2 0 0 7 ，U S A 1 0 】S h e l d r i c kGM S A D A B S ：P r o g r a mf o rE m p i r i c a lA b - s o r p f i o nC o r r e c t i o no fA r e aD e t e c t o rD a t a 【K U n i v e r - A mC h e mS o c 。2 0 0 7 ，1 2 9 ( 1 1 ) ：3 0 7 4 3 a 7 5 J i eU u ，Z h i q a n gY a n g ，F e iW a n g ，e t 以A s y m m e t r i c d i r e c tA l d o lr e a c t i o no ff u n c t i o n a l i z e dk e t o n e se a t a - l y z e db ya m i n eo r g a n o c a t a l y s t sb a s e do nb i s p i d i n e J JA mC h e mS o c ，2 0 0 8 ，1 3 0 ( 1 7 ) ：5 6 5 4 5 6 5 5 Q u a n z h o n gL u ，X u e l i a nW a n g ，S h i w e iL u o ，e fa 2 F a c i l ep r e p a r a t i o no fo p t i c a l l yp u r ed i a m i n e sa n dt h e i r 8 p p l i e a t i o ni na s y m m e t r i cA l d o lr e a c t i o n 8 J T e t r a - h e d r o nL e t t ，2 0 0 8 ，4 9 ：7 4 3 4 7 4 3 7 李光熙，朱文平，含氟新农药的展望 J J ，农药译丛， 1 9 8 5 ，7 ( 4 ) ：2 1 2 9 R o nD a g a n t E x c h a n g i n gf l u o r i n e so nh i g h l yf l u o r i n a t e d h e t e r o a r o m a t i c si sau s e f u ls t r a t e g yf o rm a k i n go t h e r h i # ys u b s t i t u t e dh e t e r o e y e l e s J C h e mE nN e w s ， 2 0 0 1 ，7 9 ( 9 ) ：4 0 - 4 3 A k i y a m aT ，M o r i t aH ，h o hJF u c h i b e 。e t 以C h i r a l B r o n s t e da c i dc a t a l y z e de n a n t i o s e l e c t i v eh y d r o p b o s - p h o n y l a f i o no fi m i n e s ：A s y m m e t r i cs y n t