本发明专利技术属于有机合成技术领域，提供了一种新型金鸡纳碱N‑O相转移催化剂光致氧化β‑二羰基化合物不对称α‑羟基化的方法。将β‑二羰基化合物、金鸡纳碱N‑O相转移催化剂和有机光敏剂在溶剂中搅拌，加入碱，可见光，空气中强力搅拌反应；反应时间为1‑4小时，反应温度为‑70‑50℃，得到产率不低于70％，对映体过量选择性不低于60％ee的手性α‑羟基‑β‑二羰基化合物；将廉价易得的金鸡纳碱衍生化，得到更高催化活性的N‑O手性相转移催化剂，成功实现了分子氧为氧化剂，光敏化β‑二羰基化合物的不对称α‑羟基化，该方法具有良好的底物适用性以及环境友好性。该催化剂与底物极易分离，可以循环使用多次并保持催化效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有机合成
，是一种新型金鸡纳碱N-O相转移催化剂光致氧化β-二羰基化合物不对称α-羟基化的方法。
技术介绍
金鸡纳碱相转移催化剂在不对称反应中有极为广泛的应用，1984年，Merck公司使用金鸡纳碱衍生的相转移催化剂成果实现了一例取代甲基茚酮的不对称α-烷基化反应(J.Am.Chem.Soc.1984,106,446)，四年后，O’Donnell等人报道了甘氨酸席夫碱的不对称烷基化反应，使用金鸡纳碱相转移催化剂(J.Am.Chem.Soc.1989,111,2353)。随后越来越多的金鸡纳碱相转移催化剂被开发出来并应用不同的不对称催化体系中。然而，大多数金鸡纳碱相转移催化剂都是在奎宁环N-原子上以及C-9位羟基上进行结构修饰，而目前为止，喹啉环N-O化的相转移催化剂未见报道。我们成功开发了一种金鸡纳碱衍生的N-O化物催化剂，作为一种新型的相转移催化剂来使用。另一方面，具有光学活性的ɑ-羟基-β-二羰基化合物是一类非常重要的结构单元，广泛的存在于天然产物，手性医药及农药中间体中。值得一提的是，(S)-5-氯-1-氧代茚-2-羟基-2-羧酸甲酯是农药茚虫威的重要中间体。Davis在1981年首次报道了使用Davis试剂获得手性ɑ-羟基-β-二羰基化合物的方法(TetrahedronLett.1981,22,4385-4388)，但是该方法操作繁琐，反应条件较为苛刻，使用过量的手性氧化剂，成本较高，不适合生产应用。近些年来，科研工作者们报道了大量的不对称合成手性ɑ-羟基β-二羰基化合物的方法，这些方法可以分为两大类：a)金属络合物/活性氧体系。b)有机催化剂/活性氧体系。对于金属络合物/活性氧体系，冯小明课题组报道的由氨基酸衍生物与Mg配位的金属络合物(Adv.Synth.Catal.2013,355,1924–1930)Che报道的salen配体与Fe配位的金属络合物(Chem.Commun.2014,50,7870-7873)也能获得较好的效果(最高98％ee)。然而，所有金属络合催化所用催化剂价格昂贵，氧化剂一般都是结构较为复杂的氮杂氧杂环丙烷，有机过氧化物，这些因素都限制了上述方法的应用性。有机催化方面，文献WO03/040083及J.Org.Chem.2004,69,8165-8167公开了直接用不含金属离子的金鸡纳生物碱及其衍生物为有机催化剂，有机过氧化物为氧化剂，制备性α-羟基-β-二羰基化合物的一种方法，其中氧化产物收率一般为80-90％，对应选择性一般为50-80％ee。我们课题组自主开发的芳氧氨基醇类催化剂(CN101503358A，Tetrahedron.2012,38,7973–7977)，C-二萜类生物碱高乌甲素(Synlett.2009,16,2659–2662，CN103408425A)也有较好的催化效果。值得注意的是，分子氧在近些年的研究中得到了越来越多的化学家们的重视，是一种最为理想的氧化剂，因为它的广泛的来源，以及100％的原子经济性。近些年来，光致氧化(Photooxygenation)已经成为了一种重要的氧化方法，该方法通过光活化分子氧来实现氧化过程。文献(J.Am.Chem.Soc.2004,126,8914–8915)第一次报道了光催化的醛酮不对称ɑ-羟基化反应，使用氨基酸作为手性催化剂，四苯基卟啉为光敏剂，取得了良好的效果。除此之外，文献(Org.Lett.2008,10,1593–1595)报道了亚磷酸三乙酯(P(OEt)3)作为助剂，分子氧作为氧化剂对于羟吲哚类底物的不对称ɑ-羟基化反应。但是由于亚磷酸三乙酯/氧气体系催化活性相对较低，对于底物，溶剂等环境要求苛刻，限制了该方法的应用。尽管对于β-二羰基化合物的ɑ-羟基化反应，科学家们做了大量卓有成效的工作，但是在该反应中使用分子氧作为氧化剂来实现反应过程，仍然是一个巨大的挑战。本专利技术的技术方案：一种新型金鸡纳碱N-O相转移催化剂光致氧化β-二羰基化合物不对称α-羟基化的方法，步骤如下：将β-二羰基化合物、金鸡纳碱N-O相转移催化剂和有机光敏剂在溶剂中搅拌，加入碱，可见光，空气中强力搅拌反应；反应时间为1-4小时，反应温度为-70℃至50℃，得到产率不低于70％，对映体过量选择性不低于60％ee的手性α-羟基-β-二羰基化合物；其中，金鸡纳碱N-O相转移催化剂与β-二羰基化合物摩尔比为0.01％-20％，优选0.5％-10％，有机光敏剂与β-二羰基化合物摩尔比为0.0001％-1％。所述的金鸡纳碱C-2`衍生物催化剂为辛可宁衍生物Ia，化学式如下：其中，R1为H或OMe；R2、R3、R4、R5和R6为H、卤素、三氟甲基或甲氧基，五者相同或不同；所述的金鸡纳碱N-O相转移催化剂Ia的制备方法，制备路线如下：其中，R1为H或OMe；R2-R5为H、卤素、三氟甲基；甲氧基。辛可宁或奎尼丁与间氯过氧苯甲酸在溶剂中反应得到双N-O化物，溶剂为卤代烃，然后在还原剂的作用下选择性还原桥环氮原子得到单N-O化物，还原剂为亚硫酸或亚硫酸氢钠；最后，单N-O化物与取代苄溴在溶剂中加热15-100℃，12-24小时得到金鸡纳碱N-O相转移催化剂Ia。所述的β-二羰基化合物为IIa化合物或IIb化合物，制备得到α-羟基化产物为IIIa或IIIb：其中：R7为烷基、环烷基、芳环或苄基，n为1或2；R8-R10为氢原子、卤素、烷基、烷氧基、环烷基，三者相同或不同。R11和R12为氢原子、芳环、烷基、环烷基，二者相同或不同。所述的光敏剂为四苯基卟啉、孟加拉玫瑰红、亚甲基蓝、单质碘或四吡啶联氯化钌；优选光敏剂为四苯基卟啉。所述的光源为任意可见光，优选太阳光及3瓦LED黄光为光源。所述的溶剂包括卤代烃、芳香烃、烷烃、醚中的一种或两种以上混合；优选溶剂为芳香烃与卤代烃的混合溶剂。所述的碱为无机碱水溶液，包括碳酸钠、磷酸氢二钾、碳酸钾、碳酸铯、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、叔丁醇钠、叔丁醇钾、氢化钠、甲醇钠、乙醇钠一种或两种以上混合。本专利技术的有效性体现在将廉价易得的金鸡纳碱进行衍生化，得到一系列具有更高催化活性的N-O手性相转移催化剂，成功实现了分子氧为氧化剂，光敏化β-二羰基化合物的不对称α-羟基化，该方法具有良好的底物适用性以及环境友好性。此外，该催化剂与底物极易分离，可以循环使用多次并保持催化效果。具体实施方式下面结合技术方案详细叙述本专利技术的具本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种新型金鸡纳碱N‑O相转移催化剂光致氧化β‑二羰基化合物不对称α‑羟基化的方法，其特征在于，步骤如下：将β‑二羰基化合物、金鸡纳碱N‑O相转移催化剂和有机光敏剂在溶剂中搅拌，加入碱，可见光，空气中强力搅拌反应；反应时间为1‑4小时，反应温度为‑70℃至50℃，得到产率不低于70％，对映体过量选择性不低于60％ee的手性α‑羟基‑β‑二羰基化合物；其中，金鸡纳碱N‑O相转移催化剂与β‑二羰基化合物摩尔比为0.01％‑20％，有机光敏剂与β‑二羰基化合物摩尔比为0.0001％‑1％；所述的金鸡纳碱C‑2`衍生物催化剂为辛可宁衍生物Ia，化学式如下：其中，R1为H或OMe；R2、R3、R4、R5和R6为H、卤素、三氟甲基或甲氧基，五者相同或不同。
【技术特征摘要】
1.一种新型金鸡纳碱N-O相转移催化剂光致氧化β-二羰基化合物不对称α-羟基
化的方法，其特征在于，步骤如下：
将β-二羰基化合物、金鸡纳碱N-O相转移催化剂和有机光敏剂在溶剂中搅
拌，加入碱，可见光，空气中强力搅拌反应；反应时间为1-4小时，反应温度
为-70℃至50℃，得到产率不低于70％，对映体过量选择性不低于60％ee的
手性α-羟基-β-二羰基化合物；其中，金鸡纳碱N-O相转移催化剂与β-二羰基
化合物摩尔比为0.01％-20％，有机光敏剂与β-二羰基化合物摩尔比为0.0001％-
1％；
所述的金鸡纳碱C-2`衍生物催化剂为辛可宁衍生物Ia，化学式如下：
其中，R1为H或OMe；
R2、R3、R4、R5和R6为H、卤素、三氟甲基或甲氧基，五者相同或不同。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的金鸡纳碱N-O相转移催化
剂Ia的制备路线如下：
其中，R1为H或OMe；
R2-R5为H、卤素、三氟甲基或甲氧基；
辛可宁或奎尼丁与间氯过氧苯甲酸在溶剂中反应得到双N-O化物，溶剂为
卤代烃；在还原剂作用下对双N-O化物选择性还原桥环氮原子得到单N-O化
物，还原剂为亚硫酸或亚硫酸氢钠；最后，单N-O化物与取代苄溴在溶剂中加
热15-100℃，12-24小时得到金鸡纳碱N-O相转移催化剂Ia。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的β-二羰基化合物为IIa
化合物或IIb化合物，制备得到α-羟基化产物为IIIa或IIIb：
其...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟庆伟，王亚坤，陈帅，郑泽浩，尹航，王晓睿，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。