不對(duì)稱催化合成光學(xué)活性醇的研究進(jìn)展

不對(duì)稱催化合成光學(xué)活性醇的研究進(jìn)展

添加污染物和二烷基硫酸鈉是延長碳鏈的重要反應(yīng)。這類反應(yīng)的不對(duì)稱催化方法引起了廣泛的關(guān)注。它不但可以在有機(jī)金屬配合物催化下進(jìn)行,也可以在非有機(jī)金屬試劑即所謂配體催化下進(jìn)行。光學(xué)活性醇是藥物、農(nóng)藥、香料等的重要合成中間體,對(duì)其各種合成方法的研究也日益增多。醛類與烷基鋅進(jìn)行不對(duì)稱烷基化是制備光學(xué)活性醇最有效的方法之一,催化醛類與烷基鋅進(jìn)行不對(duì)稱烷基化制備光學(xué)活性醇無論在學(xué)術(shù)上還是工業(yè)應(yīng)用方面都具有很重要的地位。近年來,許多研究小組都致力于這方面的研究,并取得了杰出的成果。這個(gè)領(lǐng)域的大部分研究工作是設(shè)計(jì)新的手性配體。本文就催化醛與烷基鋅進(jìn)行不對(duì)稱烷基化反應(yīng)中手性配體的最新研究進(jìn)展作一概述。1不對(duì)稱化反應(yīng)的催化劑1.1s,現(xiàn)有測(cè)定化合物的不對(duì)稱烷基化反應(yīng),有以下幾種Dimitrov從(+)-樟腦和(-)-葑酮出發(fā)分別合成了氨基醇(1)和(2),催化乙基鋅對(duì)苯甲醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng),分別為56%e.e.和58%e.e.(e.e.即enantiomericexcess,是對(duì)映體過量的意思,%e.e表示化合物的光學(xué)純度。此為光學(xué)產(chǎn)率,下同)。Philipova從(+)-樟腦出發(fā)合成了氨基醇(3),催化乙基鋅對(duì)苯甲醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng),最好結(jié)果為80%e.e.。Panev從(-)-孟酮出發(fā)合成了氨基醇(4),催化乙基鋅對(duì)苯甲醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng),最好結(jié)果為77%e.e.。Hanyu[7～9]等從(+)-樟腦和(-)-葑酮出發(fā)分別合成了1,4-氨基醇(5)和(6)。(5)催化乙基鋅對(duì)苯甲醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng),得到(S)-醇,可獲得95%e.e.的產(chǎn)物,(6)則給出(R)-醇,最好結(jié)果為79%e.e.,較(1)和(2)的催化性能有較大提高。(2S)-DAIB(7)或(2R)-DAIB(8)催化烷基鋅對(duì)苯甲醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng)可以得到高對(duì)映體過量的仲醇,Kitamura對(duì)其催化機(jī)理作了研究,認(rèn)為是單烷基鋅氨醇鹽而不是其二聚物作為催化劑。Knollmuller從(+)-樟腦出發(fā)分別合成了1,4-氨基醇(9),催化丁基鋰和丁基溴化鎂對(duì)苯甲醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng),光學(xué)產(chǎn)率不高于37%e.e.,催化乙基鋅對(duì)苯甲醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng),獲得的最好結(jié)果是87%e.e.。Nakamura合成了麻黃堿衍生的氟化氨基醇(10),催化乙基鋅對(duì)苯甲醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng),得到(R)-醇,最好結(jié)果為85%e.e.,氟化氨基醇以氟化的反相硅膠過濾即可回收,不經(jīng)純化就可以重新使用。由(S)-亮氨酸,纈氨酸,苯丙氨酸合成的系列β-氨基醇(11a-11m),催化乙基鋅對(duì)芳香醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng)獲得的最好結(jié)果是97%e.e.[14～16]。催化乙基鋅對(duì)脂肪醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng)也可以獲得95%e.e.的好結(jié)果。20%e.e.的(11c)可獲得93%e.e.的產(chǎn)物,存在強(qiáng)的非線形效應(yīng)(不對(duì)稱放大)。催化乙基鋅對(duì)苯甲醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng),(12a)可獲得86%e.e.的結(jié)果,得到(S)-醇,氮原子上有兩個(gè)丁基的(12b)則效果很差,且得到(R)-醇。Wolf對(duì)(12)催化的苯甲醛的乙基化機(jī)理作了研究。(13)催化乙基鋅對(duì)芳香醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng)獲得的最好結(jié)果是97%e.e.。(14)催化乙基鋅對(duì)苯甲醛和芳香醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng),獲得的最好結(jié)果是90%e.e.。Qian合成了氨基-TADDOL衍生物(15a-15e),催化乙基鋅對(duì)芳香醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng)獲得的最好結(jié)果是88%e.e.。氮原子上的取代基對(duì)反應(yīng)的對(duì)映選擇性非常重要,甚至可使構(gòu)型改變。Couty合成了手性方氨基醇配體(16)和(17),催化乙基鋅對(duì)苯甲醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng),均可獲得98%e.e.。2003年,Gonsalves由(L)-酒石酸出發(fā)合成了一系列β-氨基醇(18),催化乙基鋅對(duì)苯甲醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng),獲得的最好結(jié)果是80%e.e.。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,氮原子上的取代基和反應(yīng)溫度對(duì)手性醇產(chǎn)物的對(duì)映體過量有顯著影響。Xu合成了C2對(duì)稱的雙β-氨基醇(19),催化乙基鋅對(duì)苯甲醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng),獲得的最好結(jié)果是95.4%e.e.,催化其它芳香醛的烷基化反應(yīng)也獲得了較好的結(jié)果,產(chǎn)物為(S)-醇。1.2乙基鋅對(duì)正己醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng)Prieto等合成了磺酰胺(20),催化甲基鋅對(duì)苯甲醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng),對(duì)映體過量只有5%e.e.,催化乙基鋅對(duì)正己醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng)卻可達(dá)96%e.e.。Yus等合成了C2對(duì)稱的磺酰胺配體(21),催化芳香醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng)可達(dá)92%e.e.。催化乙基鋅對(duì)苯甲醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng),(22)可獲得98%e.e.的產(chǎn)物,催化乙基鋅對(duì)其它醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng)也獲得了較好的結(jié)果,在79%e.e.以上,產(chǎn)物為(R)-構(gòu)型。1.3催化劑的不對(duì)稱烷基化反應(yīng)手性二茂鐵類配體是不對(duì)稱催化中的重要配體,此類配體同時(shí)具備三種手性成分:中心手性、平面手性、軸向手性,已得到越來越廣泛的應(yīng)用。Kim合成了二茂鐵衍生的磺酰胺(23),催化乙基鋅對(duì)苯甲醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng)獲得的最好結(jié)果是96%e.e.,催化乙基鋅對(duì)對(duì)甲基苯甲醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng)則可達(dá)100%e.e.。(24)催化乙基鋅對(duì)醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng),可獲得68%～95%e.e.的產(chǎn)物。(25)催化乙基鋅對(duì)苯甲醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng),可獲得83%e.e.的產(chǎn)物。2003年,Bastin合成了二茂鐵衍生的氨基醇(26),(27),(28),催化乙基鋅對(duì)苯甲醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng),獲得的最好結(jié)果分別是94%e.e.,95%e.e.,90%e.e.。Arroyo等合成了配體(29),催化乙基鋅對(duì)苯甲醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng),獲得的最好結(jié)果是97%e.e.。1.4不對(duì)稱烷基化反應(yīng)Nevalainen合成了吡啶醇(30),催化乙基鋅對(duì)苯甲醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng),獲得的最好結(jié)果是89%e.e.。Wu也合成了一系列吡啶醇,(31c)效果最好,催化乙基鋅對(duì)苯甲醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng),獲得的最好結(jié)果是91.3%e.e.,催化其它醛也獲得了較好的結(jié)果,最好結(jié)果是98.3%e.e.。Zhong合成了配體(32),催化芳香醛獲得的最好結(jié)果是92%e.e.。1999年,Kwong合成了C2對(duì)稱的2,2-聯(lián)吡啶二醇(33),催化乙基鋅對(duì)苯甲醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng),獲得的最好結(jié)果是95%e.e.。Goanvic合成了C2對(duì)稱的三齒手性配體(34),催化乙基鋅對(duì)苯甲醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng),獲得的最好結(jié)果是95%e.e.,通過比較不同配體的催化效果可以得出結(jié)論:配位原子之間適當(dāng)?shù)逆滈L對(duì)于獲得高對(duì)映選擇性至關(guān)重要。1.5磷酰胺及賦酰胺的催化活性楊卓鴻合成了幾種新型的具有醇羥基或酚羥基的磷酸酯或磷酰胺以及環(huán)狀磷酰胺酯,并考察了它們?cè)诜枷闳┡c二乙基鋅加成反應(yīng)中的催化活性,對(duì)催化機(jī)理作了探討。催化乙基鋅對(duì)苯甲醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng),e.e.值中等偏低。。1.6催化乙基鋅對(duì)苯甲醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng)多相手性催化劑具有易于分離、可循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn)而引起研究人員的極大興趣。2001年,Abramson將(-)-麻黃堿和(-)-O-甲基麻黃堿固載到礦物上,催化乙基鋅對(duì)苯甲醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng),獲得的最好結(jié)果是62%e.e.。Hu則將麻黃堿支載到聚合物上,催化乙基鋅對(duì)苯甲醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng),獲得的最好結(jié)果是76%e.e.。董春娥通過將(R)-6,6-二甲?；?1,1-聯(lián)二萘酚與鄰苯二胺及對(duì)苯二胺反應(yīng)制得手性聚合物,該類手性聚合物與Ti(O-i-Pr)4形成的配合物應(yīng)用在二乙基鋅對(duì)芳香醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng)具有較好的催化活性和對(duì)映選擇性,多次使用不影響催化活性和選擇性。2手性催化劑體系綜上所述,迄今為止,對(duì)醛的催化不對(duì)稱烷基化研究已經(jīng)取得了很大的成就(可達(dá)100%e.e.)。但絕大多數(shù)配體只對(duì)芳醛的不對(duì)稱烷基化反應(yīng)有效,因而開發(fā)廣泛底物適應(yīng)性的手性催化劑或是手