王世高, 郭培江, 孫曉菲, 胡子文, 曾慶樂, 陽小成

(成都理工大學(xué) 材料與化學(xué)化工學(xué)院,四川 成都 610059)

不對(duì)稱催化是合成手性化合物最有效的方法之一[1,2],手性Schiff堿類配體能夠與多種金屬形成手性催化劑[3～6]。聯(lián)萘酚(BINOL)具有良好的手性骨架，衍生出許多優(yōu)秀的手性配體[7，8]。

本文從(S)-BINOL出發(fā)經(jīng)四步反應(yīng)合成了一種水楊醛類衍生物(4);4與(1S,2R)-(+)-2-氨基-1, 2-二苯基乙醇(5)反應(yīng)合成了一種新型手性Schiff堿(6);6經(jīng)NaBH4還原制得其類似物(7, Scheme 1)。其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和IR表征。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1．1 儀器與試劑

Bruker Advance 300 MHz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo));Bruker Tensor-27型紅外光譜儀(KBr壓片)。

MeOCH2Cl(MOMCl)按文獻(xiàn)[9]方法自制；(S)-BINOL,北京春甫應(yīng)用技術(shù)研究中心；5,成都麗凱手性技術(shù)有限公司；正丁基鋰,北京偶合科技有限公司。

1.2 合成

(1) 1的合成

N2保護(hù)，在圓底燒瓶中依次加入NaH 4.6 g(200.0 mmol), 無水THF 60 mL和DMF 120 mL,冰鹽浴冷卻，攪拌下加入(S)-BINOL 9.0 g(31.5 mmol)的無水THF(36 mL)溶液，反應(yīng)1 h;滴加MOMCl 10 mL，于室溫反應(yīng)過夜。用飽和NH4Cl溶液(50 mL)淬滅反應(yīng)，減壓蒸除溶劑，殘余物用混合溶劑[V(乙酸乙酯) ∶V(石油醚)=2 ∶1]萃取3次，合并萃取液，依次用蒸餾水、飽和NaCl溶液洗滌兩次，無水MgSO4干燥、減壓蒸干后用甲醇重結(jié)晶得白色針狀晶體1 10.8 g，產(chǎn)率91.5%; IRν: 2 927, 1 458, 1 235, 1 151, 1 012, 912, 806, 751 cm-1。

Scheme 1

(2) 2的合成

N2保護(hù),冰鹽浴冷卻。在圓底燒瓶中加入1 7.5 g(20 mmol)的無水THF(120 mL)溶液，攪拌下滴加正丁基鋰16 mL，滴畢，撤去氮?dú)?，反?yīng)3 h;緩慢加入DMF 6 mL 和THF 70 mL，撤去冰鹽浴，自然升至室溫，反應(yīng)6.5 h。用飽和NH4Cl溶液(50 mL)淬滅反應(yīng)，旋蒸脫溶，殘余物用乙酸乙酯萃取3次，合并萃取液，用飽和NaCl溶液洗滌兩次，無水硫酸鎂干燥，減壓濃縮后經(jīng)硅膠柱層析[梯度洗脫劑:石油醚,V(石油醚) ∶V(乙酸乙酯)=0 ∶1～2 ∶1]分離得黃色粉末2，產(chǎn)率40%;1H NMRδ: 2.17(s, 6H), 3.00(s, 3H), 3.16(s, 3H), 4.62～4.64(d, 1H), 4.74～4.76(d, 1H), 5.03～5.05(d, 1H), 5.13～5.16(d, 1H), 7.14～7.17(d, 1H), 7.21～7.24(d, 1H), 7.26～7.38(m, 3H), 7.43～7.48(m, 1H), 7.59～7.62(d, 1H), 7.88～7.90(d, 1H), 7.98～8.05(m, 2H), 8.57(s, 1H), 10.59(s, 1H); IRν: 2 920, 1 690, 1 618, 1 579, 1 459, 1 333, 1 237, 1 145, 1 011, 962, 808, 726 cm-1。

(3) 3的合成

在圓底燒瓶中依次加入2 1.6 g(4.0 mmol)的CHCl3(40 mL)溶液，6 mol·L-1鹽酸80 mL和乙醇14 mL，攪拌下于70 ℃反應(yīng)48 h。分液，水相用二氯甲烷萃取3次，合并有機(jī)相，用5%碳酸氫鈉溶液洗滌1次，用蒸餾水洗滌3次，無水MgSO4干燥，旋轉(zhuǎn)減壓濃縮得黃色粉末3，產(chǎn)率41%;1H NMRδ: 4.95(s, 1H), 7.06～7.08(d, 1H), 7.22～7.28(m, 3H), 7.31～7.38(m, 2H), 7.41～7.46(m, 2H), 7.86～7.89(d, 1H), 7.92～7.97(d, 1H), 7.99～8.05(m, 1H), 8.39(s, 1H), 10.21(s, 1H), 10.62(s, 1H); IRν: 3 528, 3 463, 2 926, 1 633, 1 508, 1 453, 1 334, 1 175, 1 130, 806, 747, 687 cm-1。

(4) 4的合成

在圓底燒瓶中加入3 251 mg(0.8 mmol)的無水THF(16 mL)溶液和NaH 55 mg,攪拌20 min后用冰鹽浴冷卻，反應(yīng)15 min;緩慢滴加特戊酰氯(PivCl) 113 mg的THF(5 mL)溶液，滴畢，撤去冰鹽浴，于室溫反應(yīng)5 h。加入少量蒸餾水和2.4 mol·L-1鹽酸20 mL，分液，水相用乙酸乙酯萃取3次，合并有機(jī)相，用無水MgSO4干燥，旋轉(zhuǎn)減壓蒸干后經(jīng)硅膠柱層析[梯度洗脫劑:石油醚,V(石油醚) ∶V(乙酸乙酯)=20 ∶1～1 ∶1]分離得亮黃色晶體4，產(chǎn)率43%;1H NMRδ: 0.75(s, 9H), 7.26～7.33(m, 1H), 7.36～7.47(m, 6H), 7.93～8.04(m, 3H), 8.31(s, 1H), 10.19(s, 1H), 10.39(s, 1H); IRν: 3 061, 2 976, 1 737, 1 657, 1 244, 1 105, 1 035, 931, 886, 727 cm-1。

(5)6的合成

在圓底燒瓶中加入4 68.2 mg(0.17 mmol)的甲醇(20 mL)溶液和536.8 mg(0.17 mmol),攪拌下于室溫反應(yīng)3 h～4 h(TLC跟蹤)。減壓濃縮得橙色油狀液體6，產(chǎn)率80%;1H NMRδ: 0.79(s, 9H), 1.29(m, 4H), 2.42(s, 4H), 4.48(s, 1H), 4.51(s, 1H), 4.98(s, 1H), 5.00(s, 1H), 7.08～7.12(m, 1H), 7.21～7.37(m, 21H), 7.42～7.50(m, 4H), 7.72～7.78(m, 2H), 7.95～7.97(d, 1H), 8.02～8.05(d, 1H), 8.23(s, 1H), 12.78(s, 1H); IRν: 3 060, 2 951, 2 921, 1 747, 1 627, 1 115, 906, 722, 647 cm-1。

(6)7的合成

在圓底燒瓶中加入659.4 mg(0.1 mmol)的甲醇(20 mL)溶液，冰水浴冷卻至0 ℃，攪拌下加入適當(dāng)過量的NaBH4，反應(yīng)2 h。用2.4 mol·L-1鹽酸(20 mL)淬滅反應(yīng)，用氯仿萃取3次，合并有機(jī)相，用無水MgSO4干燥，旋轉(zhuǎn)減壓蒸干得黃色泥狀物7，產(chǎn)率82%;1H NMRδ: 0.28～0.43(m, 1H), 0.74(s, 1H), 0.86～0.90(m, 3H), 1.18～1.28(m, 5H), 2.20(s, 1H), 3.27～3.38(d, 1H), 3.80(m, 1H), 4.31(m, 1H), 6.10(m, 1H), 6.64～8.04(m, 21H), 10.19(s, 1H); IRν: 3 220, 2 916, 1 747, 1 632, 1 413, 1 115, 1 040, 896, 712, 642 cm-1。

2 結(jié)果與討論

2.1 合成

由1合成2是整個(gè)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵步驟，加入正丁基鋰后，鄰位鋰化反應(yīng)除了生成2之外，還有在3,3′-位上兩個(gè)甲酰基的副產(chǎn)物和未反應(yīng)的原料1。副產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與2比較相似，極性很接近，分離難度很大，在分離過程中要嚴(yán)格控制洗脫劑的極性，并且需要多次進(jìn)行柱層析。

合成6時(shí)，雖然4絕大部分轉(zhuǎn)化為6，但由于其反應(yīng)具有一定的可逆性，不適合進(jìn)一步用柱層析純化。控制好反應(yīng)時(shí)間(3 h～4 h)，直到在紫外燈下原料點(diǎn)完全消失時(shí)停止反應(yīng)，4可以完全轉(zhuǎn)化為6。

2.2 6和7的結(jié)構(gòu)表征

1H NMR分析結(jié)果表明，6在0.79處出現(xiàn)三個(gè)-CH3質(zhì)子峰；由于有亞胺基團(tuán)的影響，12.78處為亞胺基團(tuán)旁邊的-OH質(zhì)子峰；4.51處為醇質(zhì)子峰；4.98和5.00為兩個(gè)芐基上的-CH質(zhì)子峰；7.08～8.05歸屬為芳香型的ArH質(zhì)子峰；8.23處為-CH=N-質(zhì)子峰。由于有亞胺基團(tuán)的影響，7的三個(gè)-CH3質(zhì)子峰位于0.74， 0.86～0.90和1.18～1.28； 10.19處為仲胺基團(tuán)旁邊的-OH質(zhì)子峰；2.20處為-NH-質(zhì)子峰；3.27～3.38處為聯(lián)萘環(huán)上的質(zhì)子峰；3.80和4.31處為兩個(gè)芐基上的-CH-質(zhì)子峰；6.10處為醇質(zhì)子峰；6.64～8.04 (m, 21H)處為芳香型的ArH質(zhì)子峰。由此可斷定6和7的結(jié)構(gòu)與Scheme 1預(yù)期一致。

[1] 殷元驥,蔣耀忠. 不對(duì)稱催化反應(yīng)進(jìn)展[M].北京:科學(xué)出版社,2000.

[2] Iwao Ojima. Catalytic Asymmetric Synthesis[M].New Jersey:John Wiley & Sons,2010.

[3] 曾慶樂. 手性亞砜合成[J].化學(xué)進(jìn)展,2007,19:745-750.

[4] Zeng Q L, Wang H, Wang T,etal. Vanadium-catalyzed enantioselective sulfoxidation and concomitant, highly efficient kinetic resolution provide high enantioselectivity and acceptable yields of sulfoxides[J].Adv Synth Catal,2005,347:1933-1936.

[5] Zeng Q L, Wang H Q, Weng W,etal. Substituent effects and mechanism elucidation of enantioselective sulfoxidation catalyzed by vanadium Schiff base complexes[J].New J Chem,2005,29(9):1125-1127.

[6] Tanaka T, Yasuda Y, Hayashi M. New chiral Schiff base as a tridentate ligand for catalytic enantioselective addition of diethylzinc to aldehydes[J].J Org Chem,2006,71(18):7091-7093.

[7] Brunel J M. BINOL: A versatile chiral reagent[J].Chem Rev,2005,105:857-897.

[8] Chen Y, Yekta S, Yudin A K. Modified BINOL ligands in asymmetric catalysis[J].Chem Rev,2003,103:3155-3211.

[9] Marvel C S, Porter P K. Monochloromethyl ether[J].Org Synth,1929,9:58.