不对称环氧化实用教案

1、5.1 Sharpless不对称(duchn)环氧化(AE)反应(Asymmetric Epoxydation)5.1.1 原理和反应(fnyng)历程5.1.2 与反应(fnyng)相关的因素5.1.3 烯丙醇的不对称环氧化反应(fnyng)5.1.4 烯丙仲醇的动力学拆分第1页/共34页第一页，共35页。5.1.1 原理(yunl)和反应历程DET酒石酸二乙酯OHR1R2R3Ti(O-i-Pr)4 TBHPCH2Cl2, -20oCOHR1R2R3OHR1R2R3OOD-(-)-DET L-(+)-DET第2页/共34页第二页，共35页。在AE催化循环过程(guchng)中钛络合物配体的交

2、换Ti(OR)4 + DETTi(OR)2(DET)2ROHTi(OR)(TBHP)(DET)TBHPROHk1ROHROH烯丙醇烯丙醇k2k2Ti(OR)(烯丙醇)(DET)Ti(TBHP)(烯丙醇)(DET)TBHPROH k1Ti(O-t-Bu)( 环氧醇）(DET)k1k2 = k1k2第3页/共34页第三页，共35页。Ti的二聚体是起催化作用的活性中间体TiHOOORROOROOTiEOOt-BuOEEOR1R2RE = COOR第4页/共34页第四页，共35页。5.1.2 与反应(fnyng)相关的因素5.1.2.1 氧化剂-TBHP或三苯甲基过氧氢5.1.2.2 水-绝对无水5.

3、1.2.3 分子筛-使AE反应成为(chngwi)催化反应5.1.2.4 氢化钙和硅胶-大大缩短反应时间5.1.2.5 催化剂的制备与老化5.1.2.6 酒石酸配体第5页/共34页第五页，共35页。5.1.2.5 催化剂的制备(zhbi)与老化 烷氧基钛（IV）和酒石酸酯在-20oC与溶剂混合(一般(ybn)用CH2Cl2 作溶剂)，在此温度下老化20-30 min，然后加入TBHP和烯丙醇。 老化催化体系是反应成功的保证。第6页/共34页第六页，共35页。5.1.2.6 酒石酸配体 光学(gungxu)活性的酒石酸酯是Sharpless AE反应的手性源。 DMT酒石酸二甲酯 DET酒石酸二

4、乙酯 DIPT酒石酸二异丙酯第7页/共34页第七页，共35页。5.1.2.6 酒石酸配体 酒石酸酰胺也可作为(zuwi)AE反应的手性配体。OOHOHOR1R2a: R1=R2=NHCH2Phb: R1=NHCH2Ph, R2=Nc: R1=R2=Nd: R1=R2=NHCH2CH2CH3立立体体选选择择性性： badc第8页/共34页第八页，共35页。5.1.3 烯丙醇的不对称(duchn)环氧化反应 各种结构的烯丙醇所进行的AE反应(fnyng)在绝大多数情况下都能给出90 %以上的对映选择性。见P141，表5-1。第9页/共34页第九页，共35页。5.1.4 烯丙仲醇的动力学拆分J. A

5、m. Chem. Soc., 1980, 102, 5974HHOTi(O-i-Pr)4/TBHP/(+)-DIPTHHOHOH2OOHHHH+98:2(S)HOTi(O-i-Pr)4/TBHP/(+)-DIPT(R)HHOHOHHHOHOHH+38:62第10页/共34页第十页，共35页。5.1.4 烯丙仲醇的动力学拆分R2R1OHR2R1OHR2R1OH+OH40-45%, 99 % e.e.40-45%, 99 % e.e.用动力学拆分同时(tngsh)得到对映提纯烯的丙醇和环氧醇J. Chem. Soc., Chem. Commum., 1986, 1323Tedrahedron, 1

6、988, 44, 4073Chem, Lett., 1989, 2163Tedrahedron Lett., 1987, 28, 6351J. Org. Chem., 1982, 47, 1371第11页/共34页第十一页，共35页。烯丙仲醇的动力学拆分 光学活性的酒石酸酯是Sharpless AE反应的手性源。 就动力学拆分而言， DIPT酒石酸二异丙酯是一个好的手性助剂，比DMT酒石酸二甲酯或DET酒石酸二乙酯好的多。 在外消旋烯丙仲醇的动力学拆分相对速度(xin du s d)分别为19，36，104。 第12页/共34页第十二页，共35页。5.2 Jacobsen非官能团化烯烃(xtn

7、g)的环氧化反应NNOHHONNOHHONNOOMnR2R1R1R2Jacobsen催催化化剂剂S Salen AS Salen BXRR第13页/共34页第十三页，共35页。Jacobsen (Salen) 配体的制备(zhbi)NH2RRH2N+ 2OHCHOR1R2EtOH/H2O回流NNOHHOR2R1R1R2RRJ. Am. Chem. Soc., 1990, 112, 2801第14页/共34页第十四页，共35页。Jacobsen 催化剂的制备(zhbi)NNOOMnR2R1R1R2Jacobsen催催化化剂剂ClRR回回流流NNOHHOR2R1R1R2RRMn(OAC)24H2O

8、/LiClEtOHJ. Am. Chem. Soc., 1990, 112, 2801PhMePhMeOJacobsen 催化剂81-92% e.e.NaOCl73%第15页/共34页第十五页，共35页。外消旋环氧化物的动力学拆分OR()催化剂(0.52 mol%)5055% H2O, rtOR+OHOHR 4049%9699% e.e. 4049%9699% e.e.NNOOCo催催化化剂剂OAct-But-But-But-BuHHJ. Org. Chem., 1999, 64, 2164第16页/共34页第十六页，共35页。NNHNHN卟卟啉啉 ( (Porphyrin)5.3 手性金属卟

9、啉催化(cu hu)的非官能团化烯烃的环氧化反应第17页/共34页第十七页，共35页。Groves手性卟啉络合物催化剂AE反应(fnyng)Cl+I=O0oCCl+IO51% e.e.J. Am. Chem. Soc., 1983, 105, 5791第18页/共34页第十八页，共35页。Groves手性卟啉络合物催化剂NNNNR*R*R*R*ClFeOJ. Am. Chem. Soc., 1983, 105, 5791R* =CONH-CO2CH3第19页/共34页第十九页，共35页。卟啉催化剂MnFeOORuOClCl第20页/共34页第二十页，共35页。 苯乙烯类底物(d w)的AE反应

10、1. 在卟啉催化烯烃的AE反应中，顺式烯烃比反式烯烃活泼。2. 缺电子(dinz)底物的AE反应中能获得很高的对映选择性（8896% e.e.）。J. Am. Chem. Soc., 1983, 105, 5791J. Am. Chem. Soc., 1991, 113, 6865Chem. Lett., 1989, 1269I=O+催化剂甲苯 0oCI+R2R1R2R1O第21页/共34页第二十一页，共35页。5.4 手性酮催化(cu hu)的非官能团化反式烯烃的环氧化反应RRRROKHSO5KHSO4OOR1R2COR1R2手手性性二二氧氧杂杂环环丙丙烷烷( (d di io ox xi

11、ir ra an ne e) )(Oxone)abe.e.20 %第22页/共34页第二十二页，共35页。5.4 手性酮催化的非官能团化反式烯烃(xtng)的环氧化反应5.4.1 由联萘二羧酸衍生的手性酮催化的AE 反应5.4.2 由果糖(gutng)衍生的手性酮催化的AE反应5.4.3 酮催化的烯烃环氧化反应的过度态第23页/共34页第二十三页，共35页。5.4.1 由联萘二羧酸衍生的手性酮催化(cu hu)的AE反应OOOOORROOOORROOKHSO5R=H, Cl, Br, I, Me, CHR=H, Cl, Br, I, Me, CH2 2OCHOCH3 3, SiMe, SiMe

12、3 3 etc. etc.。J. Am. Chem. Soc., 1996, 118, 491J. Am. Chem. Soc., 1996, 118, 11311第24页/共34页第二十四页，共35页。5.4.1 由联萘二羧酸衍生的手性酮催化(cu hu)的AE反应 在杨丹合成(hchng)的此催化剂存在下，反式二取代或三取代烯烃的AE反应都能取得高产率和中等至良好的e.e.值转化为环氧化物，顺式和末端不理想。J. Am. Chem. Soc., 1996, 118, 491J. Am. Chem. Soc., 1996, 118, 11311PhPhPhPhPhPhPhPhPhMeCl%)

13、99829883708583% e. e.478750331895% e.e.Tetrahedron, 1984, 40, 5207Chem. Commun., 1997, 739第29页/共34页第二十九页，共35页。OOH123123OHOHNuOHOHNuONuOHOHNuNu: H-, N3-, CN-Nu: R-, RN-, RO-Nu: H-, R-Nu: H-, RS-,CN-5.5 环氧化物在有机合成(yuj hchng)中的应用第30页/共34页第三十页，共35页。3-丙基环氧乙烷甲醇(ji chn)的亲核开环OHOTi(O-i-Pr)4NuOHOHOHOHNuNu+C-3

14、开开环环C-2 开开环环J. Org. Chem., 1988, 53, 5185第31页/共34页第三十一页，共35页。环氧醇用X2-Ti(O-i-Pr)4开环反应(fnyng)OOHOHOHII2-Ti(O-i-Pr)40.5 h, 0oCOOHBr2-Ti(O-i-Pr)44 h, 2025oCOHO-i-PrBrJ. Org. Chem., 1990, 55, 3429第32页/共34页第三十二页，共35页。有关(yugun)环氧化物的应用1.有关环氧化物的选择性开环可参阅文献1。2.Sharpless AE 反应是手性技术的重大突破。 但该反应有局限性：3. （1）它仅适合于烯丙醇底物(d w)；4. （2）使用的氧化剂TBHP不太稳定。5.3. Jacobsen、 Katsuki、杨丹、史一安等的手性催化剂是对Sharpless体系的补充和完善。6. 1林国强等，手性合成（第二(d r)版），科学出版，2005，232244 第33页/共34页第三十三页，共35页。谢谢您的观看(gunkn)！第34页/共34页第三十四页，共35页。NoImage内容(nirng)总结