手性配体 - Ti - OPr - i - 4催化苯甲醛的不对称硅氰化反应-

1、文章编号:046527942(20020320006205手性配体 T i (O Pr -i 4催化苯甲醛的不对称硅氰化反应周正洪杨卓鸿刘建兵唐除痴(南开大学元素有机化学国家重点实验室,南开大学元素有机化学研究所,天津,300071摘要以(S 2联萘二酚、D 2樟脑、(-2假麻黄碱、(-22苯乙胺以及(+2氯霉胺为手性源,合成了6种新的手性磷化合物及一种新的Sch iff 碱.将它们作为配体催化剂,在T i (O P r 2i 4存在下,用于催化苯甲醛的不对称硅氰化反应,得到很好产率的氰醇,但立体选择性不理想,只有中等程度以下的ee 值.关键词:手性配体;三甲基硅氰;苯甲醛;硅氰化反应;对映选

2、择性中图分类号:O 627.51文献标识码:A0引言在有机合成中,旋光活性的氰醇是一类重要的中间体,通过它可以衍生出许多在医药、农药及其它精细有机化学上有用的手性化合物.通常,氰醇可以通过生物或化学方法制备.最重要的一类化学方法是在T i (O P r 2i 4、T i C l 4、A lC l 3等L ew is 酸的手性配体参与下,催化醛与三甲基硅氰的不对称硅氰化反应得到手性氰醇.在此反应中,常用的手性配体有Sch iff 碱19、二羟基化合物1012、双酰胺13、磷化合物1417.为便于与L ew is 酸中的金属原子配位,所有手性配体均含有游离羟基或氮原子上具有氢原子的胺基.为此,我们

3、从(S 2联萘二酚、D 2樟脑、(-2假麻黄碱、(-22苯乙胺出发设计合成了6种新的手性磷化合物16;从(+2氯霉胺出发合成了一种新的Sch iff 碱7.并将它们作为手性配体催化剂用于苯甲醛与三甲基硅氰的氰化反应.结果表明,这7种配体均能催化硅氰化反应,得到很好产率的手性氰醇,但立体选择性尚有待提高,6种磷配体只得到较低的ee 值(对映体过剩,Sch iff 碱7能得到中等程度的ee 值.1实验部分111仪器与试剂31P NM R 及1H NM R 在B ruker A C 2P 200型核磁共振仪上测定.CDC l 3为溶剂,31P NM R 用85%H 3PO 4为外标,1H NM R

4、用TM S 为内标.比旋值在Perk in 2E l m er 241M C 旋光仪上测定.熔点用T hm as 2Hoover 型熔点仪测定.元素分析用M T 23CHN 元素自动分析仪测定.所有温度计未经校正.M e 3Si CN 按文献18制备,T i (O P r 2i 4为F luka 公司试剂,所有溶剂经无水处理.112手性配体的制备化合物1:0172g (2.5mm o l (S 2联萘二酚溶于30mL 二氯甲烷中,然后加入0.43g (2.5mm o l O ,O 2二乙基硫代磷酰氯,0.25g (2.5mm o l 三乙胺,室温搅拌24h 后依次用水、饱和N aC l 水溶液

5、洗涤,无水硫酸镁干燥,滤液减压蒸去溶剂,粗产物用乙酸乙酯重结晶得产物10.86g .元素分析数据(实侧值 理论值:C %68.0568.24;H %5.35 5.49.化合物2:1.43g (5mm o l (S 2联萘二酚溶于30mL 二氯甲烷中,然后加入1.88g (10mm o l O ,O 2二乙基硫代磷酰氯,1.01g (10mm o l 三乙胺,室温搅拌24h 后,反应物依次用水、饱和N aC l 水溶液洗涤,无水第35卷第3期南开大学学报(自然科学V o l .3532002年9月A cta S cientiarum N atu ralium U niversitatis N a

6、nkaiensis Sep.2002收稿日期:20012112193基金项目:国家自然科学基金(29872016硫酸镁干燥,滤液减压蒸去溶剂,粗产物用减压硅胶柱层析提纯(200300目硅胶、石油醚 乙酸乙酯梯度淋洗,得产物1.62g .元素分析数据(实测值 理论值:C %65.55 65.74;H %5.30 5.29.化合物3和4:于室温搅拌下,将1.80g (10mm o l O 2乙基硫代磷酰二氯滴加到由1.40g (10mm o l (+2cis 21,2,22三甲基21,32环戊二胺、2.02g (20mm o l 三乙胺以及30mL 二氯甲烷所组成的溶液中,加完后升温至5560回流

7、反应10h ,反应物冷却后依次用水、饱和N aC l 水溶液洗涤,无水硫酸镁干燥,滤液减压蒸去溶剂,粗产物经硅胶柱层析分离一对非对映异构体(200300目硅胶、石油醚 丙酮梯度淋洗,得两个馏分,3:白色结晶0141g ,元素分析数据(实测值 理论值:C %48151 48.36;H %8.38 8.52;N %10.95 11.28;4:白色固体0.92g ,元素分析数据(实测值 理论值:C %48.34 48.36;H %8.22 8.52;N %10.99 11.28.化合物5:于-30搅拌下,将1150g (15mm o l 三乙胺缓慢滴加到由5mL 甲苯、0194g (5mm o l

8、O ,O 2二乙基硫代磷酰氯及0183g (5mm o l (-2假麻黄碱所组成的溶液中,加完后在此温度反应3h ,并于相同温度下加入30mL 10%醋酸与30mL 乙醚的混合液,搅拌3h ,分离有机相,水相用20mL 乙醚提取两次,合并有机相,并依次用10%醋酸溶液、饱和N aC l 水溶液洗涤,无水硫酸镁干燥,滤液减压蒸去溶剂,粗产物用减压硅胶柱层析提纯(200300目硅胶、石油醚 乙酸乙酯梯度淋洗,得粘稠物1118g .元素分析数据(实测值 理论值:C %5217552198;H %7160 7162;N %4140 4141.化合物6:搅拌并冷至0以下,向40mL 二氯甲烷、2168(

9、10mm o l (-2N ,N 2(2苯乙基21,22乙二胺和2142g (24mm o l 三乙胺混合物中缓慢滴加2167g (10mm o l O 2对叔丁基苯基磷酰二氯,加完后升至室温反应24h ,然后用2m o l L 氢氧化钠溶液调节pH 值至中性,反应物依次用水、饱和N aC l 水溶液洗涤,无水硫酸镁干燥,滤液减压蒸去溶剂,粗产物用减压硅胶柱层析提纯(200300目硅胶、石油醚 丙酮梯度淋洗,得无色粘稠物3152g .元素分析数据(实测值 理论值:C %72153 72176;H %7135 7163;N %6104 6106.化合物7:将2110g (10mm o l (+2

10、氯霉胺、30mL 甲苯、1120g (20mm o l 邻羟基苯甲醛及0110g 对甲苯磺酸混合并升温至100回流反应7h ,冷至室温后过滤,固体产物用无水乙醚洗涤,得白色固体3100g .元素分析数据(实测值 理论值:C %60170 60175;H %4195 5110;N %8175 8186.113苯甲醛与三甲基硅氰反应(一般操作0122mm o l 配体催化剂以及5mL 二氯甲烷加入氮气保护的25mL 反应瓶中,搅拌,待配体溶解后用微量注射器加入0120mm o l T i (O P r 2i 4,室温反应1h ,冷至-50,加入1mm o l 苯甲醛及2mm o l 三甲基硅氰,在

11、-50-40反应24h ,然后将反应液倒入3mL 1m o l L 盐酸和40mL 乙酸乙酯溶液中,室温搅拌4h ,分离有机相,用饱和N aC l 水溶液洗涤,无水硫酸镁干燥,滤液减压蒸去溶剂,粗产物经硅胶柱层析提纯(200300目硅胶、石油醚 乙酸乙酯梯度淋洗,得产物氰醇,测定比旋值后,氰醇用乙酸酐酯化直接用手性柱测定ee 值.2结果与讨论211手性配体的合成所合成的7个手性配体的结构式见图1,物理数据如表1所示.化合物1、2和5按本实验方法,分别以(S 2联萘二酚和(-2假麻黄碱为手性源,与磷酰氯或硫代磷酰氯在缚酸剂存在下反应制得,这三个手性磷试剂在芳醛与二乙基锌的烷基化反应中也有一定的催

12、化活性19.化合物3和4为一对非对映异构体,我们在研究(+2cis 21,2,22三甲基21,32环戊二胺与硫代磷酰氯的不对称环化反应时,曾尝试合成了它们20.本文首次将它们作为配体催化剂用于醛的硅氰化反应.按文献21方法,(-22苯乙胺与1,2二溴乙烷反应得到(-2N ,N 2(2苯乙基21,22乙二胺,然后再与O 2对叔丁基苯基硫代磷酰氯反应得到配体6.(+2氯霉胺为抗生素氯霉素的前体,可以便宜地从制药工业中得到,将它与邻羟基苯甲醛反应,以高产率得到一种新型的Sh iff 碱7.7第3期周正洪等:手性配体 T i (O P r 2i 4催化苯甲醛的不对称硅氰化反应 图1手性配体17的结构F

13、 ig 1The structures of ch iral ligands 17表1手性配体17的数据Table 1The dat a of ch iral ligands 17配体ligands产率 %yield m .p . o r n D 25D 25(CHC l 331P NM R (,ppm 1H NM R (,ppm 181.5178180-51.0-4.910.83(t ,3H ,1.16(t ,3H ,3.43(dq ,2H ,3.80(dq ,2H ,4.90(br ,1H ,7.30(m ,8H ,7.93(m ,4H 274.0粘稠物th ick -112.363.45

14、0.85(t ,3H 1.16(t ,3H ,3.51(dq ,2H ,3.90(dq ,2H ,7.30(m ,8H ,7.96(m ,4H 373.4141143+21.665.600.77(s ,3H ,0.87(t ,3H ,0.96(s ,3H ,1.40(s ,3H ,1.75(m ,2H ,2.10(m ,1H ,2.43(m ,1H ,2.85(m ,2H ,2.98(dd ,1H ,3.90(q ,2H 474.2162164+14.668.480.77(s ,3H ,0.92(t ,3H ,0.96(s ,3H ,1.40(s ,3H ,1.75(m ,2H ,2.12(m

15、 ,1H ,2.45(m ,1H ,2.85(m ,2H ,2.95(dd ,1H ,3.96(q ,2H 574.4粘稠物th ick -56.977.410.87(d ,3H ,1.31(t ,6H ,2.72(d ,3H ,4.05(m ,5H ,4.39(d ,1H ,7.33(m ,5H 676.27880-6.417.771.30(s ,9H ,1.54(d ,3H ,1.68(d ,3H ,2.80(m ,4H ,4.36(dq ,2H ,7.29(m ,14H 795.6184186+308.43.63(m ,3H ,5.19(s ,1H ,6.84(d ,2H ,7.25(d

16、 ,2H ,7.69(d ,2H ,8.15(d ,2H ,8.31(s ,1H 212苯甲醛的不对称硅氰化反应以上述合成的7种手性配体为催化剂,在T i (O P r 2i 4存在下,探讨了苯甲醛与三甲基硅氰的不对称硅氰化反应,反应式如下,所得结果如表2所示.从表2的结果可以看出,当6种手性磷配体用量为底物苯甲醛的10%40%(摩尔百分比,配体与T i (O P r 2i 4的摩尔比为1114时,所得产物的产率均较好,但立体选择性较差,ee 值均在20%以下,温度从10-40变化,ee 值也未有明显变化.8南开大学学报(自然科学版第35卷 表2手性配体17 Ti (OPr -i 4催化的苯甲

17、醛的硅氰化反应Table 2The reaction results of silylcyanation of benzaldehyde cat alyzed by ligands 17 Ti (OPr -i 4配体ligands 配体用量 mo l %amount of L 3T i (O P r 2i 4 mo l %温度 temp .25D (C 1,CHC l 3产率 %ayield 对映体过剩e .e %b1401010-5.094.01122020-30-20-8.490.219310100-6.290.214410100-1.075.2252220-40-30-5.190.211

18、6401020+3.582.787111020-3.782.7671110-30-20-4.390.2872220-20-10-5.097.71172220-30-20-11.597.72675550-30-20-21.297.7477110100-30-20a .分离产率,b .比较文献22的比旋光值D 20+45(c 1,CHC l 3而确定a .islated yield ,b .deter m ined by the comparison of specific ro tati on values D 20+45(c 1,CHC l 322手性Sh iff 碱配体7催化的上述反应,采用

19、配体 T i (O P r -i 4为11(摩尔比.当改变温度时,ee 值未有明显变化;而配体的用量对立体选择性的影响较大.随着配体用量的增加,ee 值明显升高;当采用55%配体时,得到最高的ee 值(47%.进一步将配体用量增加到110%时,反应进行不正常,未能得到预期产物.参考文献1冯小明,龚流柱,胡文浩等.手性Sch iff Base 2T i (O P r 2i 4配合物催化醛的不对称硅氰化反应J .高等学校化学学报,1998,19:141614212J iang Y Z ,Zhou X G ,H u W H et al .A symm etric synthesis XXV II :

20、A symm etric catalytic tri m ethylsilylcyanati on ofaldehydes by novel T i 2ch iral sch iff base comp lexes J .T etrabed ron :A symm etry ,1995,6:291529163H ayash iM ,Inoue T ,M iyamo to Y et al .A symm etric carbon 2carbon bond fo r m ing reacti ons catalyzed by ch iral sch iffbase 2titanium alkoxi

21、de comp lexes J .T etrahed ron ,1994,50:438543984Belokon Y N ,F lego M ,Ikonnikov N et al .A symm etric additi on of tri m ethylsilyl cyanide to aldehydes catalyzed bych iral (salen T i I V comp lexes J .J Che m S oc P erk in T rans 1,1997,129312955T ararov V ,H ibbs D B ,H ursthouse M B et al .F ir

22、st structurally defined catalyst fo r the asymm etric additi on oftri m ethylsilyl cyanide to benzaldehydel J .Che m Co mm un ,1998,3873886Belokon Y N ,Cacada 2Cepas S ,Green B et al .T he asymm etric additi on of tri m ethylsilyl cyanide to aldehydes cat 2alyzed by ch iral (salen T itanium comp lex

23、es J .J A m Che m S oc ,1990,121:396839737Ho l m es I P ,Kagan H B .T he asymm etric additi on of tri m ethylsilylcyanide to aldehydes catalyzed by ani onic ch iralnucleoph iles.P rat 2J .T etrahed ron L ett ,2000,40:745774608Yang Z H ,W ang L X ,Zhou Z H et al .Synthesis of new ch iral sch iff base

24、s and their app licati on in the asymm etrictri m ethylsilylcyanati on of arom atic aldehydes J .T ertrahed ron :A symm etry ,2001,12;157915829J iang Y Z ,Zhou X G ,H u W H et al .A symm etric synthesis XX II :A symm etric catalytic tri m ethylsilylcyanati on ofbenzaldehyde by novel T i (I V 2ch ira

25、l sch iff base comp lexes J .T etrahed ron :A symm etry ,1995,6:40540810M o ri M ,I mm a H ,N akai T .A symm etric catalytic cyano silylati on of aldehydes using a ch iral binaph tho l titanium.,1997,38:622962329第3期周正洪等:手性配体 T i (O P r 2i 4催化苯甲醛的不对称硅氰化反应11Q ian C ,Zhu C ,H uang T .Enanti o selective

26、 tri m thylsilylcyanati on of aldehydes catalyzed by ch iral lanthano id alkox 2ides J .J Che m S oc P erk in T rans 1,1998,2131213212H ayash iM ,M atsuda T ,O guni N .Enanti o selective tri m ethylsilylcyanati on of som e aldehydes p romo ted by modifiedSharp less catalyst J .J Che m S oc Che m Co

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31、2am inoethyl alcoho ls J .J O rg Che m ,1974,39(7:91491719Yang Z H ,Zhou Z H ,T ang C C .T he synthesis of several ch iral pho spho rus reagents and their app licati on in theasymm etric additi on of arom atic aldehydes w ith diethylzinc J .M ain G roup M etal Che m ,2001,24(6:35535820T ang C C ,L a

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