催化的外消旋环氧化合物不对称开环重点

1、2 0 0 1年第2 1卷第2期，15 0 15 4有机化学V01.21.2001N。出 Nq eJ0u 涮o fowmicChellli 唧2.150 1娶研究论文Co(III)(Sa1en)催化的外消旋环氧化合物不对称开环张雅文4金筱青(苏州人学化学化工系李明沈宗旋苏州 2 15(106)摘要用较易得到的(R,尺)一 1,2一二苯基己二胺(DPEDA )与2.羟基一5一甲基一3一叔丁基苯甲醛缩台，得到手性，甜en,再与c0络 合，氧化后得到s山n型手性催化剂(尺，R) 2(R,R) 2可催化外消 旋环氧化物的动力学水解拆分，所得手性二醇和手性环氧化台物对映体过量最高分 别可达9 9%和92

2、%。关键词外消旋环氧化台物，不对称，开环，水解Co(III)(Sa1en)C 出dyzedAsylnmet c础 Ilg 0peniI1g丑认 NcYaweno,jlllxiaOQlng,Mi “ g,ofRac哪icE胛喇des（n严r打粥mc*删幻y,5“抽。“fll血啪毋，2,圳s如s）Abs 蛔dwhichs训I州zol学 xuallcond 肌s撕 ono f （月，R）DPEDAwi 出3咄孵 一butyl 一 2 _ hydIDxy 5methylbszaldellydeacelaegavethechidsalen（兄，R） 13,wlichre8medwitIcob aharl

3、dtlleno】【idizedto 舀v etileloc8试 yze8 畦1 easyll 心。啊。KeywordsraceHlicd “哥 Openingofrac e喊 c8poxidesa舶rdchiralco(IH)(sa1 即)0 Omp1ex(R，尺)一2,diolsan depoddeBw 池II1eupto99%eealld92%,respective1y.epoxides,asymmetnc, ng opeI1i“g,hv (l “ ysislg【盲(sa1en)配合物仔在下对环氧化物的动力学拆分71。他们后来又报 道了用co(III)(sa1en )配合物(R,尺).1来

4、催化外消旋的末端 环氧化合物的水解动力学拆分(hvdm1vtickinedc环氧化合物是一类非常重要的有机化合物，尤其是末端环氧化合物在有机合 成中有多种用途，可用来合成多种多样的化合物。由于外消旋的环氧化合物价廉易 得，通过动力学拆分获得光学活性环氧化合物是一个很有吸引力的方法。目前，有 良好的应用前景，受到人们广泛注意的方法丰要有两类：一类是使用酶对外消旋环 氧化物的动力学拆分，另一类足使用手性salen一过渡金属配合物催化外消 旋环氧化合物的动力学拆分。近车F来，手性sale”过渡金属配合物成为了小 对称合成中的一个具有多种用途的催化剂，它除了用于催化烯烃环氧化_、烯烃 氮杂环丙烷化.4

5、、硫醚的氧化“、DielsAlder反应l “、内消旋环氧 的不对称开环1.，又发现它可用来催化外消旋环氧化合物的动力学拆分Jac obsen 等曾报道 f(c 地)3si Nq在 Cr(III)r 蹦)1udon,HKR )旧，同时得到在有机合成中具有重要应用价值的手性1,2.二醇和手性末端环氧 化合物。该方法用水作为唯一的试剂，不需溶剂，价廉、安全、不污染环境，儿乎可定量地得到高s值的环氧及1，2，二醇，具有广阔的应用前景。虹严。一。一钲沪f Duf B“Q。彳 “：“b(足月)1，M co(OAc)(H2()我们用较易得到的(R，R).1，2.二苯基乙二胺“Reoeived2 0 0 0

6、 _0 3 2 7；R 胛i s d 2 0 0 0 _ 0 6 2 0；Accepte d2000_08-05万方数据江苏省自然科学基金资助项目：第2期张雅文等：co（III）（salen ）催化的外消旋环氧化合物不对称开环 15 1rR，兄）.7与2.羟基.5.甲基_3叔丁基苯甲醛12缩合，得 到手性salen13，与CO（OAc）2 4H20反应得钻络合物14,后 者经氧化制得salen型手性催化剂（兄，尺）一2,用来催化外消旋环氧化物 的动力学水解拆分，也取得了较为满意的结果。2结果与讨论目前，光学活性1，2.二苯基乙二胺一般由外消旋体拆分得到。很久以来一 直采用的方法是用苯甲醛与液氨

7、反应得三苯甲醛缩二氨（3），再加热环化为2， 4，5一三苯基一 3一咪唑啉（4），后者在碱性条件下重排为2，4，5一三苯 基一 2一咪唑啉（5），5经乙酰化、酸水解，得外消旋DPEDA7（sch锄 e1）.。cno+一，一叩叫一叩唆吒。一一r峻器心叭。呱H5c6&地地江龟H5乌人。osHsH2NNH275=A1H21）凡0 0THFH.o黛冬21Na0H文献巾三苯甲醛缩二氨用苯甲醛和液氨合成，称产率可达99%。我们按文献 方法却只能得到5 0%左右的产率，且使用液氨需要干冰或液氮，操作不便。为 此，我们用苯甲醛在乙醇中通氨反应，操作方便，产物色泽好，产率约90%。由 于上法中氢漠酸水解一步反应

8、时间长，产率偏低，corey等提出了一个改进的 方法：直接用Alk在含水四氢呋喃中将5还原为相应的咪唑烷（8），用酸 水解后碱化，就可得到外消旋DPEDA“J。汞的使用会对环境造成污染，我 们试图用其它还原剂代替铝汞齐，试用了多种还原剂如锌一铜、金属镁、金属钠、 铝、硼氢化钾等，均未取得成功。第三种方法用环己酮和联苯甲酰经三步反应合成 CschelTle2）mJ。其中涉及到锂氨还原，须在干冰一丙酮浴中进行， 操作不便。我们所万方数据用的二胺主要用改进的第一种方法合成，拆分后，得（R,R） 一和（s,s）.DPEDA，对映体过量98%（据旋光值与文献比较）。手性催化剂（R,R） 2的合成示于 S

9、cheIIle3。囝.而苓THFNH、%z。囝H3 0_CkoOHC“5%，c6H5 = =如弧一。夸少“限脚一7，BurN叫，噼也c蛰蛰 PHOAcO、o爷嗔冷舻H5c6cH5厂弋。玲。（咒R1 -2S由锄岫3外消旋环氧化合物用手性催化剂（R,月）.2催化动力学水解拆分结果列于 表1。从表中数据可见.对不同环氧化合物，采用不同反应时间，室温水解后得到 的（S）.l,2一二醇对映体过量均大于98%（除实验7）。从实验1到4,时间由2增至1015 2有机化学v0 1.2】.2（）012 3 4 5 6CH3cH30.2 0.3 0.51555555557070555520202005202080

10、205 1 0 1 0 6 2 0 5 966.958.751.243.180.039.086.540.5+ 4.9 + 6.2 + 90+13.0 2.7 21 .o.5 3.75(矗)44(R)64(R)93(R)12(R)92(R)1嚣7 s 4骼0笛4“0+20.0+20.0+199+20.0+40.3+40.5+0.72+7.2C地 CH3PhPh0.82.0o32.0拍7L87IItcl85(月)11(尺)9cH2a s 0州姒毗叫喊舣吲即鳓趵曲勒鲫沣：拆分产物对映体过量根据文献报道的比旋光数据计算得到：(R) 环氧丙烷刈苔 14.o(c = o5,E120)(七)；(s) 1,2

11、一 丙二醇：“曾= +20.1(f = 7.5,H20)；(R) 一环氧举乙烷dD=22.5(cHq)引；(s)一苯基乙二醇a静=+40.7(H20)(九)；(R) 一环氧氯丙烷a静= 33(c=4.22,MeoH)I；（s）.3.氯.1。2_丙二醇&嚣= +7.3（c = l,H20）（九） =天，催化剂的量由O ,2nd%增至1 .21“，。1,2一丙二醇的产率 由2 8.7%提高到4 5.4%，所剩环氧化合物的s值亦由35.0%增至9 2.9%，可见，用较长的反应时间，可使反应完全，对得到高光学纯度的环氧化 合物有利。对于环氧苯乙烯，可以得到相同的结论，从实验5到6,时间由6增至 20天

12、，催化剂的景由O _8m0 1%增至2.OI s 1%，则（s） 1，2，二醇的3实验3.1仪器和试剂熔点用毛细管法测定，温度计未校正；比旋光值用w冱一115数字式自动旋 光仪测定；元素分析用cdo.Ed豫1110自动分析仪完成；NMR谱用vd aI1AR或cP级试剂。3.2催化剂的合成I nova 4 0 0 MHz核磁共振仪记录。所有试剂均为国产产率从1 1.0%增至46.7%，所剩环氧化合物的s值亦由12.4%提 高到92.4%，若继续延长反应时间，所剩环氧的ee值可能将会进一步提高。 在实验8中，3.氯.1，2.丙二醇的s值很高（98%），所剩环氧氯丙烷 s值却相当低（1 1.2%），

13、可能是cl原子对该反应有一定影响，需进一步研 究。我们发现提高反应温度（实验7），选择性大大降低，所剩环氧氯丙烷和 3.氯.1，2.丙二醇的s值均不超过1 o%。从上述实验结果，可以得到以下结论：（1）该催化剂对环氧丙烷和环氧苯乙 烯水解的选择性非常高，用适量的催化剂，经足够长的反应时间，几乎能定量地得到高s值的环氧及1，2.二醇。（2）但对3.2. 1外消旋DP眦苯甲醛(2 0 0 g,1.88m0 1)溶于3 0 0 mL无水乙醇中，冰浴冷却下通人氨气，2h后吸滤收集生成的固体产物3,水洗数次，冷 甲醇洗一次，自然十燥。母液浓缩还可得部分产物，处理同前。两部分产物共16 6.3g(88.7

14、%)，m.p.100101(文献10 1 10 2C)。按文献10，合成：4，产率85.7% ；产物直接用于合成5；5 :产率8 5.2%，m.p，199 2 加 C；6 :产率91.9%，m.p.238 240 C；()7，产率 5 8.5%， m. 口.”一 7 8c c (文献 80 82C)。环氧氯丙烷，虽然能得到高8值(98% )的3一氯一1，2一丙二醇，所 剩下的环氧化物”值却很低，其原因尚须迸一步探讨。(3)过高的反应温度，使 催化剂进择性下降。3.2.2外消旋.DPEDA的拆分()7(18.09，84.8mm01)，L一( + ) .酒石酸万方数据第2期张雅文等：co(III)

15、(s山n)催化的外消旋环氧化合物不对称开环15 3(12.8g,85.3H11110 1 )分别恰好溶十热乙醇中，混合均匀，立即有大量白色沉淀出现，放置lh,抽滤，乙醇洗涤，自然十燥，得 L)PEDA酒石酸盐。酒石酸盐用水蕈结晶3次后，溶丁水，用4 0%氢氧化钠 碱化至pH=12，氯仿萃取四次，合并有机相，水洗一次，无水硫酸钠干燥，减 压除去溶剂，乙醚一石油醚重结晶得(s，剐一73.5g(38.9%)，II 蛰= 102(c = 1，EtoH)。收集所有滤液，减压蒸除溶剂，碱化得富集了另一异构体的二 胺。同前用J|).( 一).酒石酸处理，得(R，R) 7，2.3g(2 5.6%)，n 蛰=1

16、00(c = l，Et0H)。3，2，3 手性 sajen10(R，剐.7(1.06g，5.Om10 1)溶于2 5mL无水乙醇，加入8(1.92g，10.0nW01 )，回流1h，反应完全后，稍玲，滴加几滴水，即有黄色固体析出。抽滤，滤饼以95%乙醇洗涤， 无水乙醇重结晶，得黄色崮体n斧=1572.6 9 ( 9 2.9 %)，珊，p.】44146C，(c = l,CH2C12)lHNMR(CDC13)8：13,49 (8,2H,A一)H),8,3(s,2H,NCH),7 + 17,3(m,10H,ArH),7.03(s,2H,ArH),6.78(s,2H,Ar H),4.68(s,2H,P

17、hCH),2.19(s,6H,ArCH3),41(s,18H,Bu f,oAnaI.c 量1 cdforC38H “N2Q：C81.54,H7.97,N5.07；f。岫 dC81.39,H7.91,N5.00。3.2.4手性催化荆(R,R) 2(尺，R)_7(1.52.7 啪 01)溶于 20mL甲苯，油浴加热(浴温10 0C)，滴加c0A也 4H 2 0 ( 0.6 7 9,2.7r 0 1 )溶于2 0mL95%乙醇的溶液，回流1冷却，有结晶析出，过滤，滤饼用9 5%乙醇洗涤，得红色晶体1 .6g，无水 乙醇重结晶，得c0(II )配合物(14)g(97%)。用于分析的样品用柱层析得到(硅

18、胶柱，洗脱剂 cHcl3 :石油醚=l：10),m.p.240242 P,嚣=760 (c = o.02,cHcb),Anal.calcdforC38%CoN2()2：C73.48,H7.3l,N4.23；hmdC73.89,H6.85.N4.54。14(l,4g,2.3rr蚰01),HOAc(O.28g,4.6nH n01)和lOmL甲苯于敞口烧杯中室温搅拌lh,浓缩，真空干燥，得棕色同体1 ,5g(9 3%)。分析样品由柱层析得到(硅胶柱，cH cl3/cH30H=20：1),m.p.28l 283oC,lQJ 管=一 1236 (c = o.0288,EtOH),A11a1.calcdf

19、orC40H靼CoN2 魄：C67,36,H6.70,W3.60；foun dC67.40H6.93.N3.93。方数据3。3外消旋环氧化合物动力学水解拆分的一般方法外消旋术端环氧化合物（ImOl ）、水（O.55m0 1）及0 .1% 2%mo 1的（R,R）.2在室温下搅拌，减压蒸馏得到（R） 一环氧化合物； （s）1,2二醇在较高温度下蒸出或用水萃取后浓缩结晶得到。从不挥发的残渣中回收催化剂。RefhHK船1DeB蚰t,JA.M .砌删砒 n：d 删吖 1993,4,1331.2wejjers,c.A.G.M.扎口一地dmn：d 廿mm曲叮1 嘶，8,6 3 9.3（a）Z11a1 唱，

20、W.；Loebach,J.L；wd 咖， s.R.；J 且c obsen，EN., %。（：hs. %.1 卿，2,2 8 0 1（b）I e,R；N0da,K.；1to,Y；Ma 怡ummo,N；K 越乩曲，T.獭，砒e西m砌.1卿.3.7 3 4 5.托)盈r “ Ilg,w； j且cd】吕en,E.N0掣ch帆.1州。峁.22%(d)螗e,R.；蛔，Y.；K如I崩，丁研7越嘣.1991,26 5.(e)Ine,R.；N0da,K.；I1o,Y.；Ma 协L吼 Oto, ;K乱叫b,T.砌 mhB 西”：A 叩m忉，1991,2.481.(f)La“ow,J.F.；Jac 吐_，目1 ,E

21、.N.；Gao, Y.；Ho “ g,Y.；Nie,X.,；Zep,C.M.J.O璎.口.1 9 9 4,卯，1939.4U,Z.；Cor 睇r,K.R；J丑cobson,ENJ.抽C胁.&)c1993.,5.53265Pa1oeki,M；Ha1 1鲫1 ,P；Jacobsen,E.N.m mk商sn如 t.1992,33 (47),71116(a)Y舢as1dta,Y.；bIs 出，T.勋龇.1螨，聊.(b)Scllau5,S.E.；Bra 讪，J .；Jacobsen, E.N.J .0 曙.%o.l 9 9 8 .甜，4037M 比inez,L.E.；Leighon,JL；ca埘en,

22、D.H；Ja 一池 en,E.N，胁 n.鼬.1螨，7,5 8 9 7.Ld 出on,J.L；Jacobsen,ENJ%o nschaIls,s.F；I ，J.F.；Jacobsen,E】螂.6,.3 8 9.N.,.0rg(m. 1嘶，6 2,4 1 9 7.Jacobsen,E.N.；K 出ucli,F；K0der,R C；l廿rw,j.F.；Toklln8 伊M.，锄曲商” nj 廊.1啷，38,773Wu,M.H.；Jac 龇 n,E.NJ.帅.。t. 1螂，8L肌Dw,J.F.； %ola 旧，S.E.； J解ob唧1 ,E.h ,Am(酗H.蜘 c .1 9 9 6.，旧.7 4

23、2 0.9(a)T0kllll89a,M.；La“ 州，JF.；K 崩 Ilcll i,F.；Jacobsen,E.N.& 把H删 1蛳，2 7 7.9 3 6.(b)B 砌des,B.D.；Jacob8en,K.N.n 相人砌珊：- 即H.，1叨，8 ( 2 3 ),3 9 2 7.154有机化学Vo121.20010Wj “a 必，0.F.；雎妇，JC., 一历.(轴s鼢.15蟛，SJ,4 4 6 4.l5刑.6啷Bucki“g|1踟，J.； Nedon 出，F.鼢训 ly 矿o，弘梳(hn P。“础，6山确，1 9 9 6,CIIapm岫&H 日II,k 矗5,p.52寸二Ico。9 .

24、SIW cnffig dfoa【JDss0。9661 目 9 苔K Ew)ffiomsz/ Mo s 工言 p ;君：ogsq。nmZ I ICO9 8。崖9 IBI 寂u o jfiffi亲君 H Xilinx :MogJ po寸Z寸寸 d 3_nAI3Hoaueludeqo。9661。薛 qL9。拒so d ,J)翳u 建 ofek。HsQ二藏 u ( ps-二 u qtfq 言m Z Z 寸 Z d。N doo 屋#ouo M。播屋Q。p $8 poe君f Oulu督工。nmL I s国“尽ffi q =、鬲 u ID 壬 Jas (HQsoq:？bHoops 幽，6山 fd,1996,

25、Ch 印嘲 n&E 础，fBuck 吨11a m,J.；M 日 cdon 对d,F印s出，6tII%o r,E.；nsch,HO.L.，.胁.踟H. %o 1蛳，Ed,1 9 9 6,C 1 吕唧 1&HaH,W2,p.j499.胁，XHy矿(嘶廊(hl 一万方数据催化的外消旋环氧化合物不对称开环作者：作者单位：刊名：英文刊名： 年，卷(期：被引用次数：张雅文，金筱青，李明，沈宗旋苏州大学化学化工系 有机化学 CHINESE JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY 2001,21(2 7 次参考文 献(29条1.De Bont查看详情外文期刊1993 2.Weijers C

26、A G M查看详情外文期刊 1997(08 3.Zhang W;Loebach J L;Wilson S R;Jacobsen E N 查看详情 1990(112 4.Li Z;Conser K R;Jacobson E N 查看详情 1993 5.Palocki M;Hanson P;Jacobsen E N 查看 详情外文期刊1992 6.Yamashita Y;Katsuki T 查看详情外文期刊1995 7.Martinez L E;Leighton J L;Carsten D H;Jacobsen E N 查看详情 1995 8.Larrow J F;Schaus S E;Jacob

27、sen E N 查看详情 1996 9.Tokunaga M;Larrow J F;Kakiuchi F 查看详情 1997 10.Williams O F;Bailar J C 查看详情 1959 11.Corey E J;Kuhnle F N M A Rational Approach to Catalytic Enantioselective Enolate Alkylation Using a Structurally Rigidified and Defined Chiral Quaternary Ammonium Salt under Phase Transfer Conditio

28、ns外文期刊1997(50 12.Corey E J;Lee D H;Sarshar S 查看详情 1995(06 13.Buckingham J;Macdonald F 查看详情 14.Baer E;Fischer H O L 查看详情 1948Buckingham J;Macdonald F Dictionary of Organic Compounds,6th Ed 1996Buckingham J;Macdonald F Dictionary of Organic Compounds,6th Ed 1996(05Buckingham J;Macdonald F Dictionary o

29、f Organic Compounds,6th Ed 1996Buckingham J;Macdonald F Dictionary of Organic Compounds,6th Ed 1996 19.Irie Rnoda K;Ito Y;Matsumoto N;Katsuki T 查看详情外文期刊1990 20.Zhang W;Jacobsen E N 查看详情 1991(56 21.Irie R;Ito Y;Katsuki T 查看详情 1991 22.Irie R;Noda K;Ito Y;Matsumoto N Katsuki T 查看详情 1991(02 23.Larrow J

30、F;Jacobsen E N;Gao Y;Hong Y Nie,X Zep,C M 查看详情 1994(59 24.Leighton J L;Jacobsen E N 查 看详情 1996(61 25.Schaus S E;Larrow J F;Jacobsen E N 查看详情 1997(62 26.Jacobsen E N;Kakiuchi F;Konsler R G;Larrow J F 查看详情 1997(38 27.Wu M H;Jacobsen E N 查看详情 1998(63 28.Brandes B D;Jacobsen E N 查看详情外文期刊1997(08 29.Schau

31、s S E;Branalt J;Jacobsen E N Asymmetric hetero-Diels-Alder reactions catalyzed by chiral(salenchromium(III complexes外文期刊1998(63本文读者也读过(10条1.曹靖. 李继超.欧阳昆冰.王攀登.阳年发.CAO Jing.LI Ji-Chao.OUYANG Kun-Bing.WANG Pang-Deng.YANG NianFa手性纯的4,4-二苯基取代的末端环氧化合物的合成期刊 论文-有机化学2008,28(3 2.曾兆华.杨建文.覃海定.陈用烈二元羧酸半酯与环氧化 合物反应动力学研究期刊论文-高等学