一种手性催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种手性催化剂及其制备方法。本发明专利技术以樟脑酮酸为原料，以苯甘氨醇为恶唑啉前体，经过氯化、缩合、环化、还原，接二苯基氯化磷，最终合成了一种手性催化剂，即2‑((1R,2R,4R)‑2‑二苯基磷氧基‑7,7‑二甲基双环[2.2.1]‑1‑庚基)‑4‑苯基‑4,5‑二氢恶唑。本发明专利技术利用手性樟脑稳定的骨架及其易衍生化的特点，结合恶唑啉的催化优势与含磷配体的高效选择性为一体，拓展了樟脑衍生的有机小分子催化剂及恶唑啉的种类，设计合成路线开发新的环境友好的有手性催化剂，有利于保护环境，节约资源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有机化学
，尤其涉及一种手性催化剂及其制备方法。
技术介绍
不对称合成是对映选择性地制备光学活性物质的有效手段，开发高效率、高选择性的手性催化剂是实现不对称合成的关键。已成熟开发的多为手性过渡金属催化剂，而在药物合成及农业化学中，最终的产品中即使存在痕量的有害金属元素也是不允许的，因此人们逐渐将注意力转向了不含金属的手性有机小分子催化的不对称合成反应。一般有机小分子作为不对称反应催化剂具有催化效率高和选择性好，适用范围广，结构简单，无毒廉价，易于负载和易回收等优点。樟脑是一种廉价易得具有手性的天然产物，其自身骨架稳定，易于衍生化，手性环境不易破坏，从而被广泛地应用于不对称合成中。我国是合成樟脑的出口大国，但樟脑为初级产品，其价格较低。由樟脑衍生物合成的手性配体，在有机不对称合成和有机光学材料领域，正发挥着重大的作用，市场应用前景也在逐渐增大。不对称催化合成的关键是如何设计和合成高选择性和催化活性的手性催化剂。众多的手性配体中，含氮、氧、磷等杂原子的配体在一些反应中越来越显示出其重要性。恶唑啉是比较优秀的一类手性配体，而且恶唑啉曾作为底物用来合成各种手性化合物，并取得了一定的成功，这使得它作为配体在不对称催化方面具有广阔的前景。自20世纪80年代以来，化学家们合成了各种恶唑啉配体，并将这些配体应用于各种不对称的催化反应中。如：不对称烯丙基取代反应、丙烯位氧化反应、烯烃及亚胺的环丙烷化反应、D-A反应、自由基加成反应、亚胺及醛的亲核加成反应以及硅氢还原反应等。由于磷原子体积比较大，可极化性大，因此烷基膦亲核性强，碱性却远远弱于相应的胺，已广泛用于不对称有机反应中。
技术实现思路
针对现有技术中的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种手性催化剂及其制备方法。本专利技术的催化剂丰富了樟脑衍生物和恶唑啉配体的种类，结合了樟脑骨架、恶唑啉环的优势，同时利用了含磷配体的高效选择性，在不对称催化中表现出良好的催化活性。本专利技术的技术方案具体介绍如下。本专利技术提供一种手性催化剂，其化学名称为2-((1R,2R,4R)-2-二苯基磷氧基-7,7-二甲基双环[2.2.1]-1-庚基)-4-苯基-4,5-二氢恶唑，结构如下式所示：本专利技术以手性樟脑为骨架，苯甘氨醇为恶唑啉前体，经过氯化、缩合、环化、还原，接二苯基氯化磷，最终合成了一种新型手性催化剂2-((1R,2R,4R)-2-二苯基磷氧基-7,7-二甲基双环[2.2.1]-1-庚基)-4-苯基-4,5-二氢恶唑。其反应方程式如下：具体步骤如下：(1)将樟脑酮酸和苯甘氨醇反应得到(1R,4R)-N-苯甘氨醇-2-羰基-7,7-二甲基双环[2.2.1]-1-庚酰胺；(2)将(1R,4R)-N-苯甘氨醇-2-羰基-7,7-二甲基双环[2.2.1]-1-庚酰胺和甲磺酰氯在缚酸剂作用下反应，得到(1S,4R)-1-(4-苯基-4,5-二氢恶唑-2-基)-7,7-二甲基双环[2.2.1]-2-庚酮；(3)将(1S,4R)-1-(4-苯基-4,5-二氢恶唑-2-基)-7,7-二甲基双环[2.2.1]-2-庚酮还原得到(1R,2R,4R)-1-(4-苯基-4,5-二氢恶唑-2-基)-7,7-二甲基双环[2.2.1]-2-庚醇；(4)将(1R,2R,4R)-1-(4-苯基-4,5-二氢恶唑-2-基)-7,7-二甲基双环[2.2.1]-2-庚醇和二苯基氯化磷在碱作用下反应得到手性催化剂2-((1R,2R,4R)-2-二苯基磷氧基-7,7-二甲基双环[2.2.1]-1-庚基)-4-苯基-4,5-二氢恶唑。本专利技术中，步骤(2)中，缚酸剂选自三乙胺、二异丙基乙二胺中的一种或两种。本专利技术中，步骤(3)中，还原剂采用四氢铝锂。本专利技术中，步骤(4)中，碱为叔丁醇钾或者氢化钠。和现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的手性催化剂以樟脑酮酸为原料，利用其手性环境稳定及易衍生化的特点，将恶唑啉环的催化优势和含磷配体的高效选择性结合起来，不仅拓展了樟脑衍生物及恶唑啉配体的种类，而且，其在催化不对称Diels-Alder反应的过程中表现出良好的催化活性和高效的对映选择性，在有机催化领域有广阔的应用前景。具体实施方式下面结合实际例子对本专利技术做进一步描述，本专利技术的实施例仅用于说明本专利技术的技术方案，并非限定本专利技术。实施例1(1)在烧瓶中加入樟脑酮酸(1.0g,5.5mmol)和SOCl2(4.5mL)，回流2h，反应结束后旋蒸，除去过量的SOCl2，将旋蒸后的产品溶于CH2Cl2(3.8mL)中，标记为a。在另一烧瓶中加入L-苯甘氨醇(0.75g,5.5mmol)、Et3N(0.75mL,5.5mmol)和CH2Cl2(3mL)，控制温度为0℃，N2保护下逐滴滴加a，反应1h。将得到的混合物用EtOAc(150mL)稀释，用2mol/LHCl(2×30mL)，饱和的NaHCO3(2×30mL)，盐水(30mL)洗涤，MgSO4干燥，减压浓缩后得到粗产品，粗产品用己烷/CH2Cl2重结晶得到白色晶体产物(1R,4R)-N-苯甘氨醇-2-羰基-7,7-二甲基双环[2.2.1]-1-庚酰胺1.38g，产率为83.2％。1H-NMR(501MHz,CDCl3):δ8.40(d,J＝5.8Hz,1H),7.34(ddd,J＝24.8,15.7,7.7Hz,5H),5.17(q,J＝5.8Hz,1H),3.90–3.88(m,2H),2.62–2.51(m,2H),2.18(dtd,J＝15.7,7.7,4.3Hz,1H),2.10(t,J＝4.3Hz,1H),2.02(d,J＝18.8Hz,1H),1.71(ddd,J＝13.9,9.3,4.8Hz,1H),1.47(ddd,J＝12.8,9.3,4.0Hz,1H),1.24(s,3H),0.96(s,3H)ppm.(2)在烧瓶中加入(1R,4R)-N-苯甘氨醇-2-羰基-7,7-二甲基双环[2.2.1]-1-庚酰胺(1.03g,3.4mmol)，Et3N(5.8mL)，二异丙基乙胺(1.2mL)，CH2Cl2(17mL)，控制温度为0℃，N2保护下逐滴滴加MsCl(6.75mmol)，反应搅拌过夜。反应结束后，产物用EtOAc(200mL)稀释，H2O(2×25mL)，盐水(25mL)洗涤，MgSO4干燥，减压浓缩后用石油醚/乙酸乙酯洗脱液进行洗脱，得到白色晶体产物(1S,4R)-1-(4-苯基-4,5-二氢恶唑-2-基)-7,7-二甲基双环[2.2.1]-2-庚酮0.78g，产率为81.5％。1H-NMR(501MHz,CDCl3):δ7.40–7.26(m,5H),5.23(t,J＝9.0Hz,1H),4.70–4.58(m,1H),4.15(td,J＝8.2,2.9Hz,1H),2.66–2.56(m,1H),2.55–2.44(m,1H),2.19(t,J＝4.1Hz,1H),2.09(dtd,J＝11.3,7.1,6.6,3.1Hz,1H),2.02(d,J＝18.3Hz,1H),1.90(ddd,J＝14.2,9.4,4.8Hz,1H),1.47(ddd,J＝12.7,9.6,3.8Hz,1H),1.23(s,3H),1.16(s,3H)pp本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手性催化剂，其特征在于，其化学名称为2‑((1R,2R,4R)‑2‑二苯基磷氧基‑7,7‑二甲基双环[2.2.1]‑1‑庚基)‑4‑苯基‑4,5‑二氢恶唑，结构如下式所示：

【技术特征摘要】
1.一种手性催化剂，其特征在于，其化学名称为2-((1R,2R,4R)-2-二苯基磷氧基-7,7-二甲基双环[2.2.1]-1-庚基)-4-苯基-4,5-二氢恶唑，结构如下式所示：2.一种如权利要求1所述的手性催化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)将樟脑酮酸和苯甘氨醇反应得到(1R,4R)-N-苯甘氨醇-2-羰基-7,7-二甲基双环[2.2.1]-1-庚酰胺；(2)将(1R,4R)-N-苯甘氨醇-2-羰基-7,7-二甲基双环[2.2.1]-1-庚酰胺和甲磺酰氯在缚酸剂作用下反应，得到(1S,4R)-1-(4-苯基-4,5-二氢恶唑-2-基)-7,7-二甲基双环[2.2.1]-2-庚酮；(3)将(1S,4R)-1-(4-苯基-4,5-二氢恶唑-2-基)-7,7-二甲基双...

【专利技术属性】
技术研发人员：廉翔，韩生，余焓，王爱民，蔺华林，许广文，薛原，赵志成，许鹏，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：上海;31