大位阻烯烴不對稱環(huán)氧化合成手性環(huán)氧化合物

1、Vol . 30高 等 學(xué) 校 化 學(xué) 學(xué) 報 No . 82009年 8月 CHE M I CAL JOURNAL OF CH I N ESE UN I V ERSI TI ES 15591565大位阻烯烴不對稱環(huán)氧化合成手性環(huán)氧化合物孫允凱 , 陽年發(fā) , 吳 詩 , 凌 瑩 , 歐陽昆冰(湘潭大學(xué)化學(xué)學(xué)院 , 環(huán)境友好化學(xué)與應(yīng)用省部共建教育部重點實驗室 , 湘潭 411105摘要 采用大位阻的有機鋰試劑或格氏試劑與鹵代烯烴偶聯(lián)合成了 7種大位阻取代烯烴 . 以 Oxone (KHS O 5 作為氧化劑 , 分別在 D 2果 糖衍生酮和 (2S , 5R 222異 丙基 252甲 基環(huán)己酮

2、為催化劑的催化下 , 將合成的 7種大 位阻取代烯烴轉(zhuǎn)變成了 7個大位阻的手性環(huán)氧化合物 . 其中以 D 2果 糖衍生酮的對映選擇性最好 , 當雙鍵碳 上含有 3個取代基時 , 對映選擇性最高 , e . e . 值為 9618%9915%.(2S , 5R 222異 丙基 252甲 基環(huán)己酮的對映 選擇性較差 , 無論是一取代的烯烴還是三取代的烯烴 , 其 e . e . 值均介于 2516%3411%之間 .關(guān)鍵詞 三苯甲基 ; 取代烯烴 ; 不對稱環(huán)氧化 ; D 2果 糖衍生酮 ; (2S , 5R 222異 丙基 252甲 中圖分類號 O62113 文獻標識碼 A 文章編號 20790

3、( 08收稿日期 :2008212210.基金項目 :國家自然科學(xué)基金 (批準號 :20772102 和教育部博士點專向科研基金 (批準號 :20060530002 資助 .聯(lián)系人簡介 :陽年發(fā) , 男 , 博士 , 教授 , 主要從事不對稱有機化合物的合成研究 . E 2mail:nfyangxtu. edu . cn 聚醚是一類非常有用的聚合物 , 聚醚的有效方法 1. 本課題組最近報道 (簡稱手性環(huán)氧化合物 通過開環(huán)聚合 , , 并且這種單手性螺旋結(jié)構(gòu)在溶液中也能 穩(wěn)定存在 2, 3.4. 通過選擇性開環(huán) 、 . 另外 , 手性環(huán)氧化合物是重要的藥物合成 中間體 . 因此對手性環(huán)氧化合物

4、合成方法的進一步研究 , 可以得到結(jié)構(gòu)多樣的 、 e . e . 值較高的大位阻 手性環(huán)氧化合物 .不對稱環(huán)氧化一直是有機合成研究的熱點 . 1980年 , Shar p less 等5使用 Ti 2酒 石酸催化體系成功 地實現(xiàn)了對烯丙醇的不對稱環(huán)氧化 . Jacobsen 等 6、 Katsuki 等 7和包河彬等 8分別報道了在手性 Salen 2錳 絡(luò)合物催化下非官能化烯烴的不對稱環(huán)氧化反應(yīng) . Shi 等 9報道了 D 2果 糖衍生的手性酮催化 非官能化烯烴的不對稱環(huán)氧化反應(yīng) , 研究了由一系列糖類衍生的手性酮催化烯烴的不對稱環(huán)氧化反 應(yīng) , 發(fā)現(xiàn)由果糖衍生的酮是有效的催化劑 .以往在

5、合成單手性螺旋過量的聚醚的過程中使用的大位阻手性環(huán)氧化合物單體是通過大體積的金 屬有機化合物與光學(xué)純的環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)制得的2, 3, 但所得到的大位阻手性環(huán)氧單體在結(jié)構(gòu)上非常 受限制 . 此時 , 環(huán)氧碳上只有一個取代基 , 且在環(huán)氧基團與大位阻基團 (如三苯甲基 之間一定有一個亞甲基 CH 2.為了得到其它結(jié)構(gòu) (如含有二取代 、 三取代或四取代 的大位阻手性環(huán)氧單體 , 我們嘗試先構(gòu)筑大 位阻烯烴 , 再通過不對稱環(huán)氧化將大位阻烯烴轉(zhuǎn)變成大位阻手性環(huán)氧化合物單體 . 為此 , 設(shè)計并合成 了 7個大體積基團取代的烯烴 , 然后利用 D 2果 糖衍生酮和 (2S , 5R 222異 丙基 2

6、52甲 基環(huán)己酮作為催化 劑將所得大體積基團取代的烯烴進行不對稱環(huán)氧化 , 得到了 7個大位阻基團取代的新手性環(huán)氧單體 , 其中有 5個環(huán)氧單體的 e . e . 值超過了 96%.反應(yīng)式見 Sche me 1. Sche m e 1 Syn thesis route of ch i ra l epox i desa . R 1=H, R 2=CH 3, n =1; b . R 1=Ph, R 2=CH 3, n =1; c . R 1=PhCH 2, R 2=CH 3, n =1; d . R 1=CH 3(CH 2 2,R 2=CH 3, n =1; e . R 1=CH 3(CH 2 3

7、, R 2=CH 3, n =1; f . R 1=Ph, R 2=H, n =1; g . R 1=Ph, R 2=H, n =2.1 實驗部分1. 1 儀器與試劑AVANCE 400MHz 核磁共振儀 (B ruker 公司 , CDCl 3為溶劑 , T MS 為內(nèi)標 ; 島津高效液相色譜 儀 柱類型 :Chiralcel OD 2H; 流動相 :Hexane /I P A (體積比為 99 1 ; 流速 018mL /min; 檢測器波 長 :UV220n m ;AA 210R 自動旋光測定儀 (c 012, CH 2Cl 2 ; X 24; o E L 元素分 析儀 .D 2果 糖衍

8、生酮按文獻 10方法制備 ; (2S, 5R 222異 11方法制備 ; 乙 基鋰 、 正丙基鋰 、 正丁基鋰和苯基鋰皆按文獻 1, 213方法制 備 ; 1, 12二 苯基乙烯按照文獻 14. 2保護下用二苯甲酮作指示劑 , 加入鈉絲 回流至藍色后蒸餾使用 ; 12丁 烯 (f 15方法制備 . Oxone (過硫酸氫鉀 , A. R. 級 , A lfa Aeser ; .1. 2 1. 2. 1 22甲 基 5苯基 222戊 烯 (1a 和 22甲 基 25, 5, 52三 苯基 222戊 烯 (1b 的合成 在裝有攪拌器的 100mL 三口瓶中 , 加入 1168g 二苯甲烷 , 在氮

9、氣保護下注入 40mL 干燥的 T HF . 攪拌 , 于 0 滴加 13mL n 2BuL i 的正己烷溶液 (111mol/L , 溶液變?yōu)檠t色 . 滴加完畢后 , 繼續(xù)攪拌 30m in, 再于室溫攪 拌 2h . 將溫度降至 -30 , 滴加 12溴 232甲 基 222丁 烯 (12B r omo 232methylbut 222ene, 簡稱 BME , 使顏色 褪去 . 滴加完畢后 , 在 -30 繼續(xù)攪拌 015h, 再于室溫攪拌 2h . 反應(yīng)結(jié)束后加入飽和食鹽水洗滌 , 分出有機層 , 用無水硫鎂干燥后 , 減壓蒸出溶劑 , 得油狀物 . 將此油狀物在硅膠柱上分離 展開劑

10、為石油醚和 CH 2Cl 2的混合溶劑 (體積比 5 1 , 得到化合物 1a 1166g . 1H NMR (CCl 3D , :71287119(m , 10H, A r ; 51075104(t, 1H, CH , 31983188(m , 1H, Ph 2CH , 21742171(t, J =1414Hz, 2H, CH 2 ; 1161(s, 3H, Me ; 1155(s, 3H, Me ; 13C NMR (CDCl 3 , :143136, 131114, 128169, 127185, 126140, 121149, 62185, 36152, 26133, 191641元

11、 素 分 析 (%, C 18H 20計 算 值 :C 91131(91147 , H 8151(8153 .22甲基 25, 5, 52三 苯基 222戊 烯 (1b 的制備除了用 2144g 三苯甲烷代替 2g 二苯甲烷外 , 其余步驟與 化合物 1a 的制備一致 , 最后得到的產(chǎn)品在石油醚和乙醇 (體積比 1 1 的混合溶劑中重結(jié)晶 , 得到化合物 1b 2148g, m. p. 8182 . (文獻值 :8082 16 .1. 2. 2 22甲 基 25, 5, 62三 苯基 222己 烯 (1c 的合成 將 0115g 鋰剪成鋰絲 , 加到帶機械攪拌的 100mL 三口瓶中 , 在

12、N 2氣保護下注入 5mL 干燥的 THF . 滴加 50mL 溶有 210g 1, 1, 12三 苯基氯乙烷的 THF 溶液 , 劇烈攪拌并加熱回流 , 溶液變?yōu)檠t色 , 滴完后繼續(xù)攪拌回流 2h . 將反應(yīng)物冷卻至室溫后 , 轉(zhuǎn) 移到另一 N 2氣保護的 100mL 三口瓶中 , 將溫度降至 -30 , 滴加 1mL BME, 此時顏色迅速褪去 . 在 -30 將反應(yīng)混合物繼續(xù)攪拌 20m in, 再在室溫攪拌 2h . 反應(yīng)結(jié)束后加入飽和食鹽水洗滌 , 分出有 機層 , 用無水硫鎂干燥 , 蒸出溶劑 , 得油狀物 , 冷卻結(jié)晶 , 過濾收集晶體 . 重結(jié)晶 , 并用少量甲醇洗滌晶體表面

13、得化合物 1c 1120g . 1H NMR (CCl 3D , :71257102(m , 13H, A r , 61506148(d, J =7100651高 等 學(xué) 校 化 學(xué) 學(xué) 報 Vol . 30 Hz, 2H, A r , 41974195(t, J =1015Hz, 1H, CH , 3138(s, 2H, CH 2 , 21652164(dd, J =812,516Hz, 2H, CH 2 , 1163(s, 3H, Me , 1144(s, 3H, Me ; 13C NMR (CDCl 3 , :148144, 138111,133186, 130185, 128167,

14、127183, 127140, 126105, 125189, 120149, 50197, 44132, 35111, 26120, 181481元素分析 (%, C 25H 26計算值 :C 91189(91197 , H 8108(8103 .1. 2. 3 22甲 基 25, 52二 苯基 222辛 烯 (1d 和 22甲 基 25, 52二 苯基 222壬 烯 (1e 的合成 在 100mL 的三口瓶 中 , 加入 6mL 1, 12二 苯基乙烯 , 在 N 2氣保護下注入 25mL 干燥的 THF . 在磁力攪拌下 , 于 0 滴加新 制的 30mL 乙基鋰溶液 (112mol/L

15、 , 溶液變?yōu)檠t色 . 滴加完畢后 , 繼續(xù)在 0 攪拌 30m in, 然后將 溫度降至 -78 , 滴加 4mL BME, 使顏色褪去 . 在 -78 繼續(xù)攪拌 15m in, 然后于室溫攪拌 2h . 反 應(yīng)結(jié)束后 , 先用 10%硫酸洗滌 , 再用水洗 , 分出有機層 , 用無水硫鎂干燥后 , 蒸出溶劑 . 最后進行減壓蒸餾 , 收集 200202 (2400Pa 的餾分 , 得到化合物 1d, 產(chǎn)率 6618%.1H NMR (CDCl 3 , :71547113(m , 10H, A r , 41904179(m , 1H, CH , 21912189(d, J =618Hz,

16、2H, CH 2 , 21212112(m , 2H, CH 2 , 1176(s, 3H, Me , 1156(s, 3H, Me , 11421140(m , 2H, CH 2 , 01980194(m ,3H, Me ;13C NMR (CDCl 3 :148168, 133132, 129105, 127198, 125110, 120110, 49179, 40117,36125, 25184, 17166, 17146, 141671元素分析 (%, C 21H 26計算值 :C 90146(90159 , H 9147(9141 .化合物 1e 的制備與化合物 1d 的制備步驟一

17、致 . 最后減壓蒸餾 , 收集 215217(2400Pa 的餾 分 , 得到化合物 1e, 產(chǎn)率 6314%.1H NMR (CDCl 3 , :71267113(m , 10H, 804165(m , 1H, CH , 21792177(d, 2H, CH 2 , 21062101(, CH 2 11, 6H, Me , 11261123(m , 2H, CH 2 , 01950193(m , 2H, CH 2 , 0182(m , ; C NMR (CDCl 3 , :148187, 133146, 128158, 127166, 125152, 136137, 26148, 26117

18、, 23143, 17187, 141071元素分析 (%, C 22H 28計算值 :C 90(1 , H 9160(9165 .1. 2. 4 5, 5, 52三 苯基 21100mL 恒壓滴液漏斗的 250mL 三口 瓶中加入 5g (約 2用 2. 注入 012mL 溴乙烷引發(fā)反應(yīng)后 , 將 溶有 5g (1211, 12100mL T HF 溶液注入恒壓滴液漏斗中 , 在攪拌下緩慢滴 加 , . 滴加完畢后繼續(xù)攪拌回流 6h, 得到褐色的格氏試劑溶液 . 取另一個 250mL 三口瓶 , 裝上攪拌裝置 , 在通入 N 2氣流條件下加入 25mg Cu B r, 注入 5mL 溶有 1

19、215mmol 烯丙基溴 的 THF 溶液 , 于室溫下緩慢滴加上述格氏試劑 , 此時溶液變?yōu)榇渚G色 , 加完繼續(xù)攪拌 4h . 反應(yīng)完畢 后 , 加水水解 , 分出有機層 , 水層用乙醚萃取 , 合并有機層 . 有機層先用體積分數(shù)為 10%的 H 2S O 4洗 滌 , 再用水洗滌 , 然后用無水硫酸鎂干燥 . 減壓蒸餾除去溶劑 , 得到固體 . 固體在正己烷 /乙醇 (體積比1 10 中重結(jié)晶得化合物 1g, 產(chǎn)率 8115%.1H NMR (CDCl 3 , :71277116(m , 15H, A r , 51875177(m , 1H, CH , 51014197(d, J =171

20、2Hz, 1H, CH 2 , 41934191(d, J =1312Hz, 1H,CH 2 , 21682166(m , 2H, CH 2 , 11831177(dd, 2H, J =618, 1516Hz, CH 2 ; 13C NMR(CDCl 3 , :147126, 138167, 128172, 127135, 125181, 114126, 56152, 39150, 301161元素分析 (%, C 22H 28計算值 :C 92150(92157 , H 7141(7143 .1. 2. 5 取代烯烴的不對稱環(huán)氧化 在裝有攪拌器和 2個滴液漏斗的 100mL 三口瓶中 , 加

21、入 1mmol 上述合成的烯烴 , 開動攪拌 , 加入 5mL CH 3CN 和 10mL 二甲氧基甲烷 (DMM 的混合溶液 , 然后加入 10mL 緩沖溶液 0105mol/LNa 2B 4O 7 10H 2O 和 410-4mol/L乙二胺四乙酸二鈉鹽 Na2(EDT A 溶 液 , 溶液變渾濁 . 再加入 01015g (0104mmol 四丁基硫酸氫銨和 013mmol 手性酮催化劑 , 在攪拌下將該反應(yīng)物冷卻至 -10 , 在一個滴液漏斗中加入溶有 0185g Oxone 的 410-4mol/L的 Na 2(EDT A 溶液 615mL; 在另一個滴液漏斗中加入 615mL 溶有

22、 018g K 2CO 3的水溶液 . 同時滴加兩種溶液 , 控制 滴加速度使滴加時間不少于 2h, 滴加完畢后攪拌幾分鐘 , 再加入 10mL 水和 10mL 正己烷結(jié)束反應(yīng) . 將反應(yīng)液移至分液漏斗中 , 分出有機層 , 水層用正己烷萃取 (10mL 3 . 合并有機相 , 用飽和食鹽水 洗滌 3次 , 用無水硫酸鎂干燥 . 過濾除去干燥劑后 , 將濾液濃縮 , 得出產(chǎn)物 . 化合物 2a 2e 通過柱層 析方法純化 展開劑為石油醚 /乙醚 (體積比 10 1 ;化合物 2f 和 2g 通過石油醚 /乙醇 (體積比 1 5 重 結(jié)晶純化 . 最后 , 將得到的環(huán)氧化產(chǎn)物分別在旋光儀上和手性

23、高效液相色譜柱上測定所得產(chǎn)物比旋光1651 No . 8 孫允凱等 :大位阻烯烴不對稱環(huán)氧化合成手性環(huán)氧化合物 度和 e . e . 值 .2 結(jié)果與討論2. 1 大位阻取代烯烴的制備方法通過不對稱環(huán)氧化制備大位阻取代的手性環(huán)氧化合物 , 首先要制備大位阻取代烯烴 . 有關(guān)制備大 位阻取代烯烴的路線比較多 , 但大多數(shù)路線比較長 , 而且合成出來的大位阻取代烯烴結(jié)構(gòu)的多樣性方 面也受到限制 . 本文合成的烯烴中 , 除化合物 1b 和 1f 已有文獻報道外 , 其余 5種皆為新化合物 .凌瑩等 16通過三苯基丙醛與 W ittig 試劑反應(yīng)制備了化合物 1b, 如果考慮三苯基丙醛的制備過程 在

24、內(nèi) , 其合成路線比較長 , 因此總產(chǎn)率較低 . 使用三苯甲基鋰直接與 12溴 232甲 基 22丁 烯反應(yīng) , 一步反 應(yīng)就直接得到化合物 1b . 與經(jīng) W ittig 試劑反應(yīng)合成化合物 1b 的方法相比 , 本文提出的合成路線短 , 成 本低 , 產(chǎn)率高 , 比較經(jīng)濟 .采用大位阻的有機鋰試劑或格氏試劑與鹵代烴偶聯(lián)的方法 , 合成了 7種所希望得到的大位阻取代 烯烴 , 結(jié)果列于表 1. 從表 1可以看出 , 由于該合成路線比較短 , 總產(chǎn)率較高 , 最高產(chǎn)率可達 9216%, 最低產(chǎn)率也有 5612%.Table 1 Syn thesis of olef i n s w ith bu

25、lky pendan tsNo .O rganometal compound Hal ogeno compound t /hTemperature / Yield (% 1(Ph 2CHL i a Me 2C CHCH 2B r 215171122(Ph 3CL i a Me 2C CHCH 2B r 5301b 79143(Ph 2(PhCH 2 CL i b Me 2C CHCH 210-1c 56124(Ph 2C (n 2Pr L i a Me 2 C -781d 66185(Ph 2C (n 2Bu L i a Me 2C 2r 110-781 e 63146CH 2CHCH 2Mg

26、 c3110251f 92167(Ph 2CH CHCH 2B r 810251g 8115 a . The by dr opp ing the s oluti on of RL i, and then stir for the aforesaid ti m e; b . the reacti on was carried out at 75 by stirring pheyl oethane in THF; c . the m ixture was stirred at 65 for 30m in t o give THF s oluti on of allylmagnesium br o

27、2m ide .在化合物 1c 的合成中 , 有機鋰的制備經(jīng)歷了一個苯基遷移的重排反應(yīng) . 1, 1, 12三 苯基乙基氯和金 屬鋰反應(yīng)生成 1, 1, 12三 苯基乙基鋰 , 在實驗條件下 , 1, 1, 12三 苯基乙基鋰重排生成 1, 1, 22三 苯基乙基 鋰 , 1, 1, 22三 苯基乙基鋰再與 BME 反應(yīng)生成化合物 1c (見 Sche me 2 .Schem e 2 Prepara ti on of co m pound 1c實驗表明 , 1, 1, 22三 苯基乙基鋰也可通過苯基鋰與二苯乙烯反應(yīng)制得 (參見 Sche me 3 , 制得的 1, 1, 22三 苯基乙基鋰與

28、BME 反應(yīng) , 得到的化合物 1c 產(chǎn)率略高 , 但產(chǎn)物的最后純化較復(fù)雜 .Sche m e 3 Prepara ti on of 1, 1, 22tr i phenylethyl lith i u mMoret 等 17于 1988年報道的用三苯甲基鋰與烯丙基溴的偶合反應(yīng) , 得到了 4, 4, 42三 苯基 212丁 烯(1f , 產(chǎn)率 76%.本實驗采用烯丙基溴化鎂與三苯甲基氯反應(yīng)得到的化合物 1f 的產(chǎn)率高達 9216%.2. 2 手性環(huán)氧化物 (2a 2g 的波譜表征化合物 2a 2g 的相關(guān)波譜數(shù)據(jù)和元素分析數(shù)據(jù)列于表 2. 2651高 等 學(xué) 校 化 學(xué) 學(xué) 報 Vol . 3

29、0 Table 2 Physi ca l param eters of ch i ra l epox i des 2a 2g Compd . 1H NMR (CCl 3D , 13C NMR (CDCl 3 , Elem. Anal . (%,Calcd . C H 2a C 18H 20O 7131 7117(m, 10H, A r ; 4116 4112(t, J =1518Hz, 1H, CH ; 2169 2166(t, J =1212Hz, 1H, CH O ; 2133 2123(m, 2H, CH 2 , 1117(s, 3H, Me , 1107(s, 3H, Me 12815

30、4, 128110, 127180, 126145, 63112, 58190, 48166, 34185, 24170, 1817885175(851677197(7199 2b C 24H 24O 7133 7121(m, 15H, A r ; 3134 3130(dd, J =1415, 215Hz, 1H, CH ; 2168 2165(dd, J =812, 215Hz, 1H,CH 2 O ; 2142 2136(dd, J =1415, 812Hz, 1H, CH 2 ;0194(s, 3H, Me ; 0174(s, 3H, Me 129192, 129124, 128182,

31、 127103, 62147, 59173, 56155, 39190, 24154, 1816587172(87176 7135(7137 2c C 25H 26O 7148 7117(m, 8H, A r , 7117 7100(m, 5H, A r , 6163 6152(m, 2H, A r , 3166 3163(dd, J =1214, 210Hz, 1H, CH 2 O , 3138 3135(dd, J =1214, 211Hz, 1H, CH 2 O , 2169 2167(t, J =1018Hz, 1H, CH O , 2146 2141(dd, J =418, 416H

32、z, 2H, CH 2 , 1104(s, 3H, Me ; 0191(s, 3H, Me 147164, 147103, 137121, 130197,128146, 127186, 127118, 126109,61150, 58132, 50132, 45129,35154, 24150, 1815687172(87168 7161(71652d C 21H 26O 7128 7119(m, 10H, A r , 2157 2156(dd, J =314, 315Hz, 2H, CH 2 , 2131 2126(dd, J =818, 1116Hz, 1H, CH O , 2110 21

33、04(m, 2H, CH 2 , 1125 1123(m, 2H, CH 2 , 1107 0187(m, 9H, Me 148129, 128119, 128106, 125190,61163, 58152, 49122, 41142,37104, 24160, 18166, 17158,1416985163(85167 8187(8190 2e C 22H 28O 7128 7117(m, 10H, A r , 2159 2156(dd, J =218, 410Hz, 2H, CH 2 , 2134 2129(dd, J =215, 812Hz, 1H, CH O , 2109 2104(

34、m, 2H, CH 2 , 1129 1122(m, 4H, 2CH 2 , 1106(s, 3H, Me , 0191(s, 3H, Me , 0188 0180(m, Me 2f C 22H 20O 7128 7118(m, 15H, A r , 3132 3(J =3316,1H, CH 2 O , 2193 21( O , 248(t, J =819Hz, H 145J =618, 618Hz,1H, , 114(q, J =75Hz, 1H, CH 2177, 129106, 127194, 126118, 55179, 50117, 48185, 4317487186(87196

35、6174(6171 2g C 23H 22O 7127 15H, A r , 2190 2185(m, 2H, CH 2 O, CH O , 21 2170(m, 1H, CH 2 O , 2164 2161(m,1H, CH 2 , 2142 2140(m, 1H, CH 2 , 1136 1127(m, 2H,CH 147104, 129116, 127190, 125195, 56147, 53153, 46158, 36186, 2814687185(87186 7106(7105 2. 3 在 D 2果 糖衍生酮 (Ca t . A 或 (2S , 5R 222異 丙基 252甲 基

36、環(huán)己酮 (Ca t . B 的催化下大位阻烯烴的 對映選擇性環(huán)氧化烯烴的對映選擇性環(huán)氧化的關(guān)鍵是對映選擇性催化劑的使用 . 到目前為止 , 關(guān)于烯烴的不對稱環(huán) 氧化的催化劑的報道較多 . Shar p less 等 5的 Ti 2酒 石酸催化體系對烯丙醇的不對稱環(huán)氧化非常成功 .I nanaga 課題組 18的 B I N OL 2鑭 絡(luò)合物對 , 2不 飽和酮的環(huán)氧化有相當高的對映選擇性催化作用 . 但本研究的目標環(huán)氧單體不含羥基 、 羰基等官能團 . W ang 等 10報道 , D 2果 糖衍生酮可以用來對映選擇性催化非官能烯烴的環(huán)氧化 , 且對于一些烯烴對映選擇性還很高 , 因此 ,

37、在大位阻烯烴的對映選擇性環(huán) 氧化中 , 將 D 2果 糖衍生酮作為手性催化劑的考察對象 . 從天然的 L 2薄 荷醇氧化得到的薄荷酮 (2S , 5R 222異 丙基 252甲 基環(huán)己酮 也是一種手性酮 , 且 (2S , 5R 222異 丙基 252甲 基環(huán)己酮比 D 2果 糖衍生酮制 備過程要簡單一些 , 所以也將該化合物用來作為大位阻烯烴的對映選擇性環(huán)氧化的催化劑 . 在環(huán)氧化 過程中選擇 Oxone 作為氧化劑 . Shi 等 9, 10的研究表明 , 在 D 2果 糖衍生酮 2Oxone 環(huán)氧化體系中 , 反應(yīng)介 質(zhì)的 pH 值和溶劑組成對環(huán)氧化反應(yīng)的對映選擇性影響相當大 , 因此在

38、本研究中采用上述介質(zhì)體系 . 加入 Na 2B 4O 72乙 二胺四乙酸二鈉鹽緩沖溶液以控制體系的 pH 值為 78, 采用 CH 3CN 和 DMM 作溶劑 以獲得較高的對映選擇性 , 加入四丁基硫酸氫銨是加速反應(yīng)物和生成物在水相和有機相之間的轉(zhuǎn)移 , 而加入 K 2CO 3溶液則是為了使體系的 pH 值保持在 1015左右 , 利于反應(yīng)的進行 . 實驗結(jié)果列于表 3.從表 3可以看出 , 兩種酮對于大位阻烯烴的環(huán)氧化都有對映選擇性催化作用 . 對于一取代的大位 阻烯烴 (1f 和 1g , 兩個酮的對映選擇性差不多 , e . e . 值都不高 . 但對于三取代的大位阻烯烴 (1a, 1b

39、, 1c, 1d 和 1e , D 2果 糖衍生酮的對映選擇性達到了非常滿意的程度 , e . e . 值達到 96%以上 , 特別是化 3651 No . 8 孫允凱等 :大位阻烯烴不對稱環(huán)氧化合成手性環(huán)氧化合物1564 高 等 學(xué) 校 化 學(xué) 學(xué) 報 Vol 30 . 合物 1d 環(huán)氧化后的 e. e. 值達到了 9915%. ( 2S , 5R 2 2 丙基 2 2 基環(huán)己酮無論是對于單取代還是三 2異 5甲 取代的大位阻烯烴環(huán)氧化 , 對映選擇性差不多 , 產(chǎn)物的 e. e. 值都不高 , 在 26%34%之間 . O lefin 1a 1c 1e 1f 1b 1d 1g 化合物 1f

40、和 1g在 D 2 糖衍生酮催化下的環(huán)氧化的對映選擇性不高 , 是因為它們是末端烯烴 . 末 果 9 端烯烴環(huán)氧化的低對映選擇性 , 可以用 Shi 的相關(guān)研究結(jié)果來解釋 : 在 D 2 糖衍生酮催化的三取代 果 烯烴的環(huán)氧化過程中 , 有 8 個可能的過渡態(tài) , 包括 4 個螺旋過渡態(tài)和 4 個平面過渡態(tài) . 在這 8 個過渡 態(tài)中 , 從空間位阻分析 , 以螺旋過渡態(tài) A 和平面過渡態(tài) B 最為有利 (參見 Schem e 4 . 過渡態(tài) A 所生成 的環(huán)氧化物的構(gòu)型正好是過渡態(tài) B 所生成的環(huán)氧化物的構(gòu)型的對映異構(gòu)體 . 軌道分析表明 , 螺旋過渡 態(tài)能量更低 , 因此螺旋過渡態(tài) A 更

41、為有利 . 在 D 2 糖衍生酮催化下三取代的烯烴環(huán)氧化中的對映選擇 果 5 性很高 . 但當烯烴是末端烯烴時 ( R = H , 平面過渡態(tài) B 的能量迅速降低 , 使其在反應(yīng)體系中的含量 加大 , 因而末端烯烴的對映選擇性降低 . Schem e 4 Structures of sp iro sta te( A and planar sta te( B 上述研究結(jié)果表明 , 三取代的大位阻手性環(huán)氧化合物可通過下列路線合成 : 先合成大位阻三取代 10 的烯烴 , 然后以 Oxone ( KHSO5 作為氧化劑 , 以手性酮為催化劑 (即用 Shi 的不對稱環(huán)氧化方法 , 將大位阻三取代的烯

42、烴轉(zhuǎn)變成大位阻手性環(huán)氧化合物 ; 當手性酮為 D 2 糖衍生酮時 , 三取代的大位阻 果 手性環(huán)氧化合物的 e. e. 值可達 9615%以上 , 最高的 e. e. 值可達 9915%. 高旋光純度的大位阻末端環(huán)氧 化合物不適合用這條路線合成 . 應(yīng)用這條合成路線 , 本文合成了 7 個大位阻取代的手性環(huán)氧化合物 , 其中 5 個手性環(huán)氧化合物的 e. e. 值在 9615%以上 . 參 考 文 獻 1 Bouloc N. , W alshe N. , B radley M. . J. Comb. Chem. JR , 2001, 3 ( 1 : 6 8 2 Cao J ing, Yang

43、N ian 2fa, L i J i2chao, et al . Polymer Bulletin J . 2007, 59: 481 490 . 5 Katsuki T , Sharp less K B. . J. Am. Chem. Soc. J , 1980, 102 ( 18 : 5974 5976 . . 6 Zhang W. , Jacobsen E. N. . J. Am. Chem. Soc. J , 1990, 112 ( 7 : 2801 2803 3 Cao J ing, Yang N ian 2fa, W ang Pang2deng, et a l . Polymer

44、International J , 2008, 57: 530 537 . 4 Rao A. S , Paknikar S K , Kirtane J. G . Tetrahedron J , 1983, 39 ( 14 : 2323 2367 . . . . 71615 m in, t ( - = 81231 m in; 2b: t ( + = 71402 m in, t ( - = 81045 m in; 2c: t ( + = 71897 m in, t ( - = 81253 m in; 2d: t ( + = 71752 m in, t ( - = 81264 m in; 2e: t

45、 ( + = 71708 m in, t ( - = 81301 m in; 2f: t ( + = 71733 m in, t ( - = 81206 m in; 2g: t ( + = 71724 m in, t ( - = 81162 m in t ( + and t ( - exp ress the outflow tim e of ( + ep im er and ( - ep im er, respectively . a. The testing was p rocessed at 20 and 589 nm ( c 012, CH2 Cl2 ; b. all the resul

46、ts are given by HPLC under the condition of column chiralcel OD 2 eluent: Hexane / IPA ( 99 /1, volume ratio ; flow rate: 018 mL /m in; detection: UV 220 nm ; c. Isolated yields 2a: t ( + = H; . Table 3 A symm etr ic epox ida tion ca ta lyzed by D 2fructose ketone der ivan t( Ca t A and . Epoxide 2a

47、 2c 2e 2f 2b 2d 2g ( 2S , 5R 2 2isopropyl2 2 ethylcyclohexanone( Ca t B 2 5m . Cat A . 20 D a Cat B . e e (% b . . Yield ( % c 6813 6413 6517 6416 6411 4214 4517 + 2816 + 4212 + 4413 + 3417 + 3618 + 1316 + 713 98173 96152 96167 99149 98154 32114 35120 20 D - 912 - 1115 - 1016 - 1012 - 1113 - 811 - 5

48、14 a e e (% b . . Yield ( % c 6112 6513 6712 6618 6314 4614 5116 m. p. / O il2like O il2like O il2like 95 96 28142 25164 34106 31118 32183 26158 27134 134 136 103 104 102 103 No. 8 孫允凱等 : 大位阻烯烴不對稱環(huán)氧化合成手性環(huán)氧化合物 1565 7 Irie R. , Noda K , Katsuki T . Tetrahedron Letter J , 1990, 31 ( 50 : 7345 7348 . .

49、8 BAO He2 in (包河彬 , FU Xiang2Kai (傅相鍇 , BA I Ruo2Fei(白若飛 , et a l . Chem. J. Chinese Universities(高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報 B . J , 2008, 29 ( 5 : 927 931 9 Shi Yian. Acc. Chem. Res J , 2004, 37 ( 8 : 488 496 . 10 W ang Zhi2 Xian, Tu Yong, Frohn M ichael, et a l . J. Am. Chem. Soc. J , 1997, 119: 11224 11235 . group

50、 = base_for _group&dataaction = db&dbname = orgsyn m methene betw een the bulky group and epoxy group has been synthesized by coup ling a bulky alkyllithium and Abstract It has been found that the op tically active epoxide ( S 2 4, 4 2triphenyl2 2butene oxide or its ( R 4, 1 Keywords Triphenyl ethyl

51、; Substituted olefin; A symmetric epoxidation; D 2Fructose ketone derivant; m ( 2S , 5R 2 2Isop ropyl2 2 ethylcyclohexanone 2 5m ( Ed. : H , J, Z op tically active ep ichlorohydrin. However, this m ethod is not suitable for the synthesis of other op tically active also showed an enantioselectivity t

52、o the epxidation of olefins but the enantioselectivity was poor in sp ite of the cases of monosubstituted, disubstituted or trisubstituted olefins ( the e e. values of epoxides were 2516% . . 3411% 11 Lombardo L. , Uchiyama M. , Noyori R. . O rganic Syntheses OL , 1993, 8: 386. http: / /www. orgsyn.

53、 org/orgsyn / default asp? for 2 . m 12 HUANG Shu (黃樞 , X IE Ru 2Gang (謝如剛 , TI N Bao 2Zhi (田寶芝 , et a l . Preparation Handbook of O rganic Synthesis Reagent(有 A . 機合成試劑制備手冊 M , Chengdu: Sichuan University Press, 1988: 77 78, 333, 382 13 Erling Grovenstein, Auburn B. Cottingham , Leslie T Gelbaum. J. O rg Ch