不对称催化合成光学活性醇的研究进展

不对称催化合成光学活性醇的研究进展

添加污染物和二烷基硫酸钠是延长碳链的重要反应。这类反应的不对称催化方法引起了广泛的关注。它不但可以在有机金属配合物催化下进行,也可以在非有机金属试剂即所谓配体催化下进行。光学活性醇是药物、农药、香料等的重要合成中间体,对其各种合成方法的研究也日益增多。醛类与烷基锌进行不对称烷基化是制备光学活性醇最有效的方法之一,催化醛类与烷基锌进行不对称烷基化制备光学活性醇无论在学术上还是工业应用方面都具有很重要的地位。近年来,许多研究小组都致力于这方面的研究,并取得了杰出的成果。这个领域的大部分研究工作是设计新的手性配体。本文就催化醛与烷基锌进行不对称烷基化反应中手性配体的最新研究进展作一概述。1不对称化反应的催化剂1.1s,现有测定化合物的不对称烷基化反应,有以下几种Dimitrov从(+)-樟脑和(-)-葑酮出发分别合成了氨基醇(1)和(2),催化乙基锌对苯甲醛的不对称烷基化反应,分别为56%e.e.和58%e.e.(e.e.即enantiomericexcess,是对映体过量的意思,%e.e表示化合物的光学纯度。此为光学产率,下同)。Philipova从(+)-樟脑出发合成了氨基醇(3),催化乙基锌对苯甲醛的不对称烷基化反应,最好结果为80%e.e.。Panev从(-)-孟酮出发合成了氨基醇(4),催化乙基锌对苯甲醛的不对称烷基化反应,最好结果为77%e.e.。Hanyu[7～9]等从(+)-樟脑和(-)-葑酮出发分别合成了1,4-氨基醇(5)和(6)。(5)催化乙基锌对苯甲醛的不对称烷基化反应,得到(S)-醇,可获得95%e.e.的产物,(6)则给出(R)-醇,最好结果为79%e.e.,较(1)和(2)的催化性能有较大提高。(2S)-DAIB(7)或(2R)-DAIB(8)催化烷基锌对苯甲醛的不对称烷基化反应可以得到高对映体过量的仲醇,Kitamura对其催化机理作了研究,认为是单烷基锌氨醇盐而不是其二聚物作为催化剂。Knollmuller从(+)-樟脑出发分别合成了1,4-氨基醇(9),催化丁基锂和丁基溴化镁对苯甲醛的不对称烷基化反应,光学产率不高于37%e.e.,催化乙基锌对苯甲醛的不对称烷基化反应,获得的最好结果是87%e.e.。Nakamura合成了麻黄碱衍生的氟化氨基醇(10),催化乙基锌对苯甲醛的不对称烷基化反应,得到(R)-醇,最好结果为85%e.e.,氟化氨基醇以氟化的反相硅胶过滤即可回收,不经纯化就可以重新使用。由(S)-亮氨酸,缬氨酸,苯丙氨酸合成的系列β-氨基醇(11a-11m),催化乙基锌对芳香醛的不对称烷基化反应获得的最好结果是97%e.e.[14～16]。催化乙基锌对脂肪醛的不对称烷基化反应也可以获得95%e.e.的好结果。20%e.e.的(11c)可获得93%e.e.的产物,存在强的非线形效应(不对称放大)。催化乙基锌对苯甲醛的不对称烷基化反应,(12a)可获得86%e.e.的结果,得到(S)-醇,氮原子上有两个丁基的(12b)则效果很差,且得到(R)-醇。Wolf对(12)催化的苯甲醛的乙基化机理作了研究。(13)催化乙基锌对芳香醛的不对称烷基化反应获得的最好结果是97%e.e.。(14)催化乙基锌对苯甲醛和芳香醛的不对称烷基化反应,获得的最好结果是90%e.e.。Qian合成了氨基-TADDOL衍生物(15a-15e),催化乙基锌对芳香醛的不对称烷基化反应获得的最好结果是88%e.e.。氮原子上的取代基对反应的对映选择性非常重要,甚至可使构型改变。Couty合成了手性方氨基醇配体(16)和(17),催化乙基锌对苯甲醛的不对称烷基化反应,均可获得98%e.e.。2003年,Gonsalves由(L)-酒石酸出发合成了一系列β-氨基醇(18),催化乙基锌对苯甲醛的不对称烷基化反应,获得的最好结果是80%e.e.。实验结果表明,氮原子上的取代基和反应温度对手性醇产物的对映体过量有显著影响。Xu合成了C2对称的双β-氨基醇(19),催化乙基锌对苯甲醛的不对称烷基化反应,获得的最好结果是95.4%e.e.,催化其它芳香醛的烷基化反应也获得了较好的结果,产物为(S)-醇。1.2乙基锌对正己醛的不对称烷基化反应Prieto等合成了磺酰胺(20),催化甲基锌对苯甲醛的不对称烷基化反应,对映体过量只有5%e.e.,催化乙基锌对正己醛的不对称烷基化反应却可达96%e.e.。Yus等合成了C2对称的磺酰胺配体(21),催化芳香醛的不对称烷基化反应可达92%e.e.。催化乙基锌对苯甲醛的不对称烷基化反应,(22)可获得98%e.e.的产物,催化乙基锌对其它醛的不对称烷基化反应也获得了较好的结果,在79%e.e.以上,产物为(R)-构型。1.3催化剂的不对称烷基化反应手性二茂铁类配体是不对称催化中的重要配体,此类配体同时具备三种手性成分:中心手性、平面手性、轴向手性,已得到越来越广泛的应用。Kim合成了二茂铁衍生的磺酰胺(23),催化乙基锌对苯甲醛的不对称烷基化反应获得的最好结果是96%e.e.,催化乙基锌对对甲基苯甲醛的不对称烷基化反应则可达100%e.e.。(24)催化乙基锌对醛的不对称烷基化反应,可获得68%～95%e.e.的产物。(25)催化乙基锌对苯甲醛的不对称烷基化反应,可获得83%e.e.的产物。2003年,Bastin合成了二茂铁衍生的氨基醇(26),(27),(28),催化乙基锌对苯甲醛的不对称烷基化反应,获得的最好结果分别是94%e.e.,95%e.e.,90%e.e.。Arroyo等合成了配体(29),催化乙基锌对苯甲醛的不对称烷基化反应,获得的最好结果是97%e.e.。1.4不对称烷基化反应Nevalainen合成了吡啶醇(30),催化乙基锌对苯甲醛的不对称烷基化反应,获得的最好结果是89%e.e.。Wu也合成了一系列吡啶醇,(31c)效果最好,催化乙基锌对苯甲醛的不对称烷基化反应,获得的最好结果是91.3%e.e.,催化其它醛也获得了较好的结果,最好结果是98.3%e.e.。Zhong合成了配体(32),催化芳香醛获得的最好结果是92%e.e.。1999年,Kwong合成了C2对称的2,2-联吡啶二醇(33),催化乙基锌对苯甲醛的不对称烷基化反应,获得的最好结果是95%e.e.。Goanvic合成了C2对称的三齿手性配体(34),催化乙基锌对苯甲醛的不对称烷基化反应,获得的最好结果是95%e.e.,通过比较不同配体的催化效果可以得出结论:配位原子之间适当的链长对于获得高对映选择性至关重要。1.5磷酰胺及赋酰胺的催化活性杨卓鸿合成了几种新型的具有醇羟基或酚羟基的磷酸酯或磷酰胺以及环状磷酰胺酯,并考察了它们在芳香醛与二乙基锌加成反应中的催化活性,对催化机理作了探讨。催化乙基锌对苯甲醛的不对称烷基化反应,e.e.值中等偏低。。1.6催化乙基锌对苯甲醛的不对称烷基化反应多相手性催化剂具有易于分离、可循环使用等优点而引起研究人员的极大兴趣。2001年,Abramson将(-)-麻黄碱和(-)-O-甲基麻黄碱固载到矿物上,催化乙基锌对苯甲醛的不对称烷基化反应,获得的最好结果是62%e.e.。Hu则将麻黄碱支载到聚合物上,催化乙基锌对苯甲醛的不对称烷基化反应,获得的最好结果是76%e.e.。董春娥通过将(R)-6,6-二甲酰基-1,1-联二萘酚与邻苯二胺及对苯二胺反应制得手性聚合物,该类手性聚合物与Ti(O-i-Pr)4形成的配合物应用在二乙基锌对芳香醛的不对称烷基化反应具有较好的催化活性和对映选择性,多次使用不影响催化活性和选择性。2手性催化剂体系综上所述,迄今为止,对醛的催化不对称烷基化研究已经取得了很大的成就(可达100%e.e.)。但绝大多数配体只对芳醛的不对称烷基化反应有效,因而开发广泛底物适应性的手性催化剂或是手