一种新型手性开链吡哆胺催化剂及其合成方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种新型手性开链吡哆胺催化剂及其合成方法与应用，所述的吡哆胺催化剂的结构通式如下：其中，R1、R2、R3和R4分别为氢、C1‑24的烃基、含取代基的C1‑24烃基、或卤素中的一种，所述的C1‑24烃基上的取代基为O‑Rw、S‑Rw′或卤素，其中，Rx、Rx′、Ry、Ry＇、Ry″、Rz、Rz＇、Rw和Rw′分别为氢、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、环戊基、环己基、环庚基、苯基、苄基、(1‑苯基)乙基、1‑萘基、2‑萘基或卤素中的一种。与现有技术相比，本发明专利技术的吡哆胺类催化剂可以实现手性氨基酸的快速高效合成，制备原料易得，反应条件温和，成本低，用于转氨化反应时，条件温和，反应稳定等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及催化剂合成领域，尤其是涉及一种新型手性开链吡哆胺催化剂及其合成方法与应用。
技术介绍
生物体内的手性α-氨基酸形成的一个重要途径是转氨酶催化α-酮酸的转氨化反应。在这个过程中，维生素B6(吡哆醛和吡哆胺)作为辅酶，与生物体内的转氨酶共同作用来完成该过程，其反应中心就是维生素B6。在该反应中，转氨酶将一种氨基酸上的α-氨基转移到另一α-酮酸的羰基上，生成新的氨基酸，同时原来的氨基酸则转变成α-酮酸[D.Zhu and L.Hua,Biotechnol.J.,2009,4,1420]。基于维生素B6的骨架，生物模拟的转胺化的研究工作很早就得到了化学家们的重视。1952年，Snell课题组发现吡哆醛可以与α-酮酸发生转胺化，生产吡哆胺和新的α-氨基酸[David E.Metzler,Esmond E.Snell,J.Am.Chem.Soc.,1952,74(4),979–983]。随后，在1957年,Matsuo实现了吡哆醛催化的α-酮酸与α-氨基酸之间的转胺化，生成新的α-氨基酸与α-酮酸，反应液中两种α-酮酸和α-氨基酸之间处于平衡[Yoshihiko Matsuo,J.Am.Chem.Soc.,1957,79(8),2016–2019]。基于维生素B6的生物模拟的转胺化的研究一直没有间断，如1978年，Kuzuhara小组在合成了具有手性侧链的吡哆胺衍生物后，用于转氨化反应，在1.3当量的Zn(II)和该催化剂的混合物的催化下，苯丙酮酸转化为相应的苯丙氨酸，在不同的溶剂中可以诱导出不同的ee值[(a)Kuzuhara,H.；Komatsu,T.；Emoto,S.Tetrahedron Lett.1978,19,3563.]。1983年，Bernauer小组报道了，在吡哆胺和手性的Cu(II)催化剂的作用下，苯丙酮酸可以对映选择性氨化为相应具有光学活性的苯丙氨酸[(a)K.Bernauer,R.Deschenaux and T.Taura,Helv.Chim.Acta.1983,66,2049.(b)R.Deschenaux and K.Bernauer,Helv.Chim.Acta.1984,67,373]。同时，Breslow课题组在生物模拟转氨化方面做了大量的工作，且在一定的合成条件下得到了ee值大于92％的α-氨基酸[(a)S.C.Zimmerman,A.W.Czarnik and R.Breslow,J.Am.Chem.Soc.,1983,105,1694.等]。α-酮酸的转氨化是合成α-胺基酸的一种新策略，发展不对称的转氨化反应尤其是基于维生素B6骨架催化的生物模拟转胺化有着重要的理论意义和很好的应用潜力。同时，对于手性小分子吡哆醛及其衍生物作为催化剂催化合成手性α-氨基酸仍然没有被化学家们所关注。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种新型手性开链吡哆胺催化剂及其合成方法与应用。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种新型手性开链吡哆胺催化剂，其特征在于，其结构通式如下：其中，R1、R2、R3和R4分别为氢、C1-24的烃基、含取代基的C1-24烃基、O-Rw、S-Rw′或卤素中的一种，所述的C1-24烃基上的取代基为O-Rw、S-Rw′或卤素，其中，Rx、Rx′、Ry、Ry＇、Ry″、Rz、Rz＇、Rw和Rw′分别为氢、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、环戊基、环己基、环庚基、苯基、苄基、(1-苯基)乙基、1-萘基、2-萘基或卤素中的一种。所述的C1-24烃基(碳原子数为1-24个的烃基)为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、环戊基、环己基或环庚基。上述催化剂为R或S构型的化合物，其结构式分别为：新型手性开链吡哆胺催化剂的合成方法，包括以下步骤：(A)在化合物(4)的有机溶液中，加入碱，再加入氯甲基甲醚，得到酚羟基被保护的化合物(5)；(B)化合物(5)与碱作用后，再加入甲酸乙酯，反应得到化合物(6)；(C)再往化合物(6)的有机溶液中加入还原剂，反应得到化合物(7)；(D)再往化合物(7)的有机溶液中加入碱和氯甲基甲醚，反应得到双MOM保护的化合物(8)；(E)在化合物(8)的有机溶液中，先加入碱，再加入化合物(9)，反应得到化合物(10)；(F)往化合物(10)的溶液中加入酸，脱去叔丁基亚磺基，得到自由的胺基，再加入取代后的酰氯R4COCl，反应，得到化合物(11)；(G)往化合物(11)的溶液中加入酸脱去双MOM，得到化合物(12)；(H)在化合物(12)的有机溶液中，加入碱，再加入叠氮磷酸二苯酯，反应，得到苄位的叠氮化合物；(I)往步骤(H)得到的苄位的叠氮化合物有机溶液中通入足量氢气，加入钯碳，还原反应生成伯胺化合物；(J)再往伯胺化合物的有机溶液中加入碱，再加入Boc酸酐，反应得到化合物(13)；(K)往化合物(13)的溶液中加入酸，反应，即得到目的产物催化剂(1)；上述步骤中，化合物(4)的结构通式为：化合物(5)的结构通式为：化合物(6)的结构通式为：化合物(7)的结构通式：化合物(8)的结构通式为：化合物(9)的结构通式为：化合物(10)的结构通式为：化合物(11)的结构通式为：化合物(12)的结构通式为：化合物(13)的结构通式为：步骤(A)中：化合物(4)、氯甲基甲醚和碱的摩尔比为1：1-5：1-5，反应温度为-20～50℃，反应时间为1～24h；步骤(B)中：化合物(5)、甲酸乙酯和碱的摩尔比为1:1-5:1-5，反应温度为-80～50℃，反应时间为1～24h；步骤(C)中：化合物(6)与还原剂的摩尔比为1:1～5，反应温度为-20～50℃，反应时间为1～24h；步骤(D)中：化合物(7)、氯甲基甲醚和碱的摩尔比为1:1～5:1～5，反应温度为-20～50℃，反应时间为1～24h；步骤(E)中：化合物(8)、化合物(9)和碱的摩尔比为1:1～5:1～5，反应温度为-20～50℃，反应时间为1～24h；步骤(F)中：化合物(10)、酸和取代酰氯R4COCl的摩尔比为1:1～10:1～5，反应温度为0～100℃，反应时间为1～24h；步骤(G)中：化合物(11)与酸的摩尔比为1:1-50，反应温度为0～100℃，反应时间为1～48h；步骤(H)中：化合物(12)、叠氮磷酸二苯酯和碱的摩尔比为1:1-5:1-5，反应温度为0～100℃，反应时间为1～24h；步骤(I)中：叠氮化合物与钯碳的质量比为1-10:1，反应温度为0～100℃，反应时间为1～24h；步骤(J)中：伯胺化合物、Boc酸酐和碱的摩尔比为1:1-5:1-5，反应温度为0～100℃，反应时间为1～24h；步骤(K)中：化合物(13)与酸的摩尔比为1:1-50，反应温度为0～100℃，反应时间为1～48h。上述制备过程的反应流程可总结为：以化合物(4)为起始原料，用MOM保护酚羟基，得到化合物(5)，然后用碱与甲酸乙酯，合成化合物(6)，化合物(6)在还原剂的作用下，得到吡啶环对位醛基被还原成醇的化合物(7)，该化合物(7)的羟基继续用MOM保护，得到中间体化合物(8)，该中间体化合物(8)在碱的作用下与亚胺(9)反应，得到两种构型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型手性开链吡哆胺催化剂，其特征在于，其结构通式如下：其中，R1、R2、R3和R4分别为氢、C1‑24的烃基、含取代基的C1‑24烃基、O‑Rw、S‑Rw′或卤素中的一种，所述的C1‑24烃基上的取代基为O‑Rw、S‑Rw′或卤素，其中，Rx、Rx′、Ry、Ry＇、Ry″、Rz、Rz＇、Rw和Rw′分别为氢、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、环戊基、环己基、环庚基、苯基、苄基、(1‑苯基)乙基、1‑萘基、2‑萘基或卤素中的一种。

【技术特征摘要】
1.一种新型手性开链吡哆胺催化剂，其特征在于，其结构通式如下：其中，R1、R2、R3和R4分别为氢、C1-24的烃基、含取代基的C1-24烃基、O-Rw、S-Rw′或卤素中的一种，所述的C1-24烃基上的取代基为O-Rw、S-Rw′或卤素，其中，Rx、Rx′、Ry、Ry＇、Ry″、Rz、Rz＇、Rw和Rw′分别为氢、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、环戊基、环己基、环庚基、苯基、苄基、(1-苯基)乙基、1-萘基、2-萘基或卤素中的一种。2.根据权利要求1所述的一种新型手性开链吡哆胺催化剂，其特征在于，所述的C1-24烃基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、环戊基、环己基或环庚基。3.如权利要求1或2任一所述的新型手性开链吡哆胺催化剂的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：(A)在化合物(4)的有机溶液中，加入碱，再加入氯甲基甲醚，得到酚羟基被保护的化合物(5)；(B)化合物(5)与碱作用后，再加入甲酸乙酯，反应得到化合物(6)；(C)再往化合物(6)的有机溶液中加入还原剂，反应得到化合物(7)；(D)再往化合物(7)的有机溶液中加入碱和氯甲基甲醚，反应得到双MOM保护的化合物(8)；(E)在化合物(8)的有机溶液中，先加入碱，再加入化合物(9)，反应得到化合物(10)；(F)往化合物(10)的溶液中加入酸，再加入取代后的酰氯R4COCl，反应，得到化合物(11)；(G)往化合物(11)的溶液中加入酸脱去双MOM，得到化合物(12)；(H)在化合物(12)的有机溶液中，加入碱，再加入叠氮磷酸二苯酯，反应，得到苄位的叠氮化合物；(I)往步骤(H)得到的苄位的叠氮化合物有机溶液中通入足量氢气，加入钯碳，还原反应生成伯胺化合物；(J)再往伯胺化合物的有机溶液中加入碱，再加入Boc酸酐，反应得到化合物(13)；(K)往化合物(13)的溶液中加入酸，反应，即得到目的产物催化剂(1)；上述步骤中，化合物(4)的结构通式为：化合物(5)的结构通式为：化合物(6)的结构通式为：化合物(7)的结构通式：化合物(8)的结构通式为：化合物(9)的结构通式为：化合物(10)的结构通式为：化合物(11)的结构通式为：化合物(12)的结构通式为：化合物(13)的结构通式为：4.根据权利要求3所述的新型手性开链吡哆胺催化剂的合成方法，其特征在于，步骤(A)中：化合物(4)、氯甲基甲醚和碱的摩尔比为1：1-5：1-5，反应温度为-20～50℃，反应时间为1～24h；步骤(B)中：化合物(5)、甲酸乙酯和碱的摩尔比为1:1-5:1-5，反应温度为-80～50℃，反应时间为1～24h；步骤(C)中：化合物(6)与还原剂的摩尔比为1:1～5，反应温度为-20～50℃，反应时间为1～24h；步骤(D)中：化合物(7)、氯甲基甲醚和碱的摩尔比为1:1～5:1～5，反应温度为-20～50℃，反应时间为1～24h；步骤(E)中：化合物(8)、化合物(9)和碱的摩尔比为1:1～5:1～5，反应温度为-20～50℃，反应时间为1～24h；步骤(F)中：化合物(10)、酸和取代酰氯R4COCl的摩尔比为1:1～10:1～5，反应温度为0～100℃，反应时间为1～24h；步骤(G)中：化合物(11)与酸的摩尔比为1:1-50，反应温度为0～100℃，反应时间为1～48h；步骤(H)中：化合物(12)、叠氮磷酸二苯酯和碱的摩尔...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宝国，陈剑锋，赵濬宇，龚幸，
申请(专利权)人：上海师范大学，
类型：发明
国别省市：上海;31