張秀秀，林 艷，陳 健，董 曾，樊 浩，崔漢峰

(江西中醫(yī)藥大學(xué) 藥學(xué)院，江西 南昌 330004)

·研究簡報(bào)·

新型手性季鏻鹽的合成*

張秀秀，林 艷，陳 健，董 曾，樊 浩，崔漢峰

(江西中醫(yī)藥大學(xué) 藥學(xué)院，江西 南昌 330004)

以(S)-聯(lián)萘酚為原料，與三氟甲磺酸酐反應(yīng)制得聯(lián)萘酚三氟甲磺酸酯(2);2在Ni(dppp)Cl2催化下與碘甲烷格氏試劑反應(yīng)得2,2′-二甲基聯(lián)萘(3);3經(jīng)溴代反應(yīng)得2,2′-二溴甲基聯(lián)萘4;4與1,3-雙(二苯基膦)丙烷(dppp)在甲苯中回流合成了一個(gè)新型的聯(lián)萘酚衍生的雙中心手性季鏻鹽，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，31P NMR和FT-IR表征。

聯(lián)萘酚；手性季鏻鹽；合成

手性相轉(zhuǎn)移催化劑主要包括手性季銨鹽、手性冠醚和手性季鏻鹽等[1-2]，其中手性季鏻鹽具有廣泛的應(yīng)用前景，并取得了一定的研究成果[3-5]。Shiori等[6]率先將手性季鏻鹽催化劑應(yīng)用于Mukaiyama-aldol反應(yīng)中；Manabe小組[7]設(shè)計(jì)并合成了具有手性氨基酸骨架的季鏻鹽相轉(zhuǎn)移催化劑；日本Ooi小組[8-11]設(shè)計(jì)并合成了一系列高效和高催化活性的手性季鏻鹽相轉(zhuǎn)移催化劑，并成功應(yīng)用于不對(duì)稱Henry反應(yīng)、烷基化反應(yīng)、Mannich反應(yīng)、Michael加成反應(yīng)和氫磷?；磻?yīng)等，取得了良好的效果；Maruoka小組和馬軍安課題組[12]分別合成了手性聯(lián)萘酚衍生的季鏻鹽相轉(zhuǎn)移催化劑，且在不對(duì)稱胺化反應(yīng)、Michael加成反應(yīng)和Mannich反應(yīng)中表現(xiàn)出很高的催化活性和不對(duì)稱誘導(dǎo)效果。

本文以(S)-聯(lián)萘酚(1)為原料，與三氟甲磺酸酐反應(yīng)制得聯(lián)萘酚三氟甲磺酸酯(2);2在Ni(dppp)Cl2催化下與碘甲烷格氏試劑反應(yīng)得2,2′-二甲基聯(lián)萘(3);3經(jīng)溴代反應(yīng)得2,2′-二溴甲基聯(lián)萘(4);4與1,3-雙(二苯基膦)丙烷(dppp)在甲苯中回流合成了雙中心手性季鏻鹽(5,Scheme 1)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR，31P NMR和FT-IR表征。

Scheme 1

1 實(shí)驗(yàn)部分

1．1 儀器與試劑

X-4A型熔點(diǎn)儀(溫度未校正)；Varian MERCURY Plus 400MHz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo));Nicolet 380FT-IR型傅立葉變換紅外光譜儀(KBr壓片)。

1，連云港手性化學(xué)有限公司；1,3-雙(二苯基膦)丙烷(dppp)，Alfa試劑公司；其余所用試劑均為分析純。

1．2 合成

(1)2的合成[14]

氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在三口燒瓶中加入114.3g(50mmol),吡啶11.8g(150mmol)和二氯甲烷90mL，攪拌使其溶解;冰浴冷卻至0℃，滴加三氟甲磺酸酐(Tf2O)31.0g(110mmol)的二氯甲烷(30mL)溶液，滴畢，于室溫反應(yīng)6h(TLC監(jiān)測(cè))。除去溶劑，殘余物用乙酸乙酯100mL溶解，依次用2mol·L-1鹽酸(3×30mL)，飽和碳酸氫鈉溶液(30mL)和飽和食鹽水(30mL)洗滌，用無水硫酸鈉干燥，濃縮后經(jīng)硅膠柱層析[洗脫劑：A=V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)=10∶1]純化得白色固體2，收率97%，m.p.68℃～70℃。

(2)3的合成[15]

氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在三口燒瓶中加入鎂屑3.8g(160mmol)和無水乙醚40mL，滴加部分溶液A[碘甲烷22.7g(160mmol)的乙醚(30mL)溶液]，加熱引發(fā)反應(yīng)，滴加剩余A，滴畢，回流反應(yīng)8h。冷卻至0℃，加入Ni(dppp)Cl2540mg(1mmol)，滴加211.0g(20mmol)的乙醚(50mL)溶液，滴畢，回流反應(yīng)6h(TLC監(jiān)測(cè))。緩慢滴加2mol·L-1鹽酸60mL，分液，水相用乙酸乙酯(3×50mL)萃取，合并有機(jī)相，用無水硫酸鈉干燥，蒸除溶劑后經(jīng)硅膠柱層析(洗脫劑：A=20∶1)純化得白色固體3，收率92%，m.p.70℃～72℃；1H NMRδ：2.05(s,6H),7.06(d,J=8.4Hz,2H),7.20～7.26(m,2H),7.38～8.40(m,2H),7.46(d,J=8.4Hz,2H),7.90～7.96(m,4H)。

(3)4的合成[16]

在圓底燒瓶中加入319.0g(67mmol)，N-溴代丁二酰亞胺(NBS)24.5g(138mmol)，過氧化苯甲酰(BPO)0.9g和四氯化碳400mL，攪拌下回流反應(yīng)10h(TLC監(jiān)測(cè))。冷卻至室溫，抽濾，濾餅用四氯化碳洗滌，合并濾液和洗液，濃縮后用乙酸乙酯50mL溶解，加入正己烷170mL，攪拌均勻，快速倒入400mL冰水中，析出固體，減壓過濾，濾餅干燥后經(jīng)二氯甲烷和正己烷重結(jié)晶得無色晶體4，收率56%，m.p.183℃～185℃。

(4)5的合成[12]

2 結(jié)果與討論

2．1 合成

(1)2的合成

由于Tf2O易水解，故反應(yīng)中所用的吡啶和二氯甲烷均需無水處理。此外，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，采用了冰浴降溫和慢慢滴加二氯甲烷稀釋的Tf2O的方法避免反應(yīng)體系溫度上升。

(2)3的合成

3的合成需要在嚴(yán)格的無水無氧條件下進(jìn)行，因此乙醚必須經(jīng)金屬鈉除水。格氏試劑極易水解，需現(xiàn)場(chǎng)新制。此外，格式試劑制備過程中會(huì)釋放大量熱，需分步滴加碘甲烷乙醚溶液，使熱量充分散失。2與格氏試劑的偶聯(lián)反應(yīng)也是放熱反應(yīng)，反應(yīng)體系需用冰浴冷卻，待2的乙醚溶液滴畢后，再加熱回流，保證反應(yīng)徹底進(jìn)行。

(3)4的合成

4的合成為自由基取代反應(yīng)，需用BPO引發(fā)反應(yīng)。溴化試劑NBS的用量非常重要，3與NBS的摩爾比保持在1.00∶ 2.05；NBS過少，反應(yīng)不完全；用量過多，有副產(chǎn)物二溴代物生成。

(4)5的合成

dppp為三價(jià)磷，在空氣中加熱易被氧化。因此，反應(yīng)需在無氧條件下進(jìn)行。此外，反應(yīng)所用溶劑也需要進(jìn)行脫氣處理，保證反應(yīng)過程中dppp不被氧化。

2．2 表征

(1)1H NMR

5的1H NMR分析表明，0.92～0.95處的多重峰歸屬為α-H，3.02～3.07處的多重峰歸屬為β-H，3.26～3.36處和4.13～4.15處的多重峰歸屬為γ-H，其余為ArH。

(2)31P NMR

5的31P NMR分析表明，26.2處和25.3處有強(qiáng)的磷吸收峰，且化學(xué)位移略有差別，一方面說明5為季鏻鹽結(jié)構(gòu)，另一方面說明這兩個(gè)季鏻中心的化學(xué)環(huán)境略有不同。

(3)FT-IR

5的IR分析表明，3052cm-1附近出現(xiàn)的吸收峰為苯環(huán)和萘環(huán)上的C-H伸縮振動(dòng)吸收峰，2928cm-1附近出現(xiàn)的吸收峰為亞甲基的伸縮振動(dòng)吸收峰，1128cm-1附近出現(xiàn)的吸收峰為C-P伸縮振動(dòng)吸收峰。

[1] 鄭欣梅,齊彥興.手性相轉(zhuǎn)移催化劑的合成及其在氨基酸烷基化反應(yīng)中的應(yīng)用[J].合成化學(xué),2014,22(2)：148-152

[2] Ooi T,Maruoka K.Recent advances in asymmetric phase-transfer catalysis[J].Angew Chem Int Ed,2007,46:4222-4266

[3] Enders D,Nguyen T V.Chiral quaternary phosphonium salts:A new class of organocatalysts[J].Org Biomol Chem,2012,10:5327-5331

[4] Wernera T.Phosphonium salt organocatalysis [J].Adv Synth Catal,2009,351:1469-1481

[5] 喻理德，崔漢峰，樊浩，等.手性季鏻鹽相轉(zhuǎn)移催化劑在不對(duì)稱反應(yīng)中的應(yīng)用[J].化學(xué)進(jìn)展,2013,25:744-751

[6] Shioiri T,Ando A,Masui M.Phase transfer catalysis:Mechanism and syntheses[M].Washington DC:American Chemical Society,1997:136-147

[7] Manabe K.Synthesis of novel chiral quaternary phosphonium salts with a multiple hydrogen-bonding site and their application to asymmetric phse-transfer alkylation [J].Tetrahedron,1998,54:14465-14476

[8] Uraguchi D,Ueki Y,Ooi T.Chiral tetraaminophosphonium carboxylate-catalyzed direct Mannich-type reaction[J].J Am Chem Soc,2008,130:14088-14089

[9] Uraguchi D,Sakaki S,Ooi T.Chiral tetraaminophosphonium salt-mediated asymmetric direct Henry reaction [J].J Am Chem Soc,2007,129:12392-12393

[10] Uraguchi D,Ito T,Ooi T.Generation of chiral phosphonium dialkyl phosphite as a highly reactiveP-nucleophile:Application to asymmetric hydrophosphonylation of aldehydes[J].J Am Chem Soc,2009,131:3836-3837.

[11] Uraguchi D,Nakashima D,Ooi T.Chiral arylaminophosphonium barfates as a new class of charged Brφnsted acid for the enantioselective activation of nonionic Lewis bases[J].J Am Chem Soc,2009,131:7242-7243

[12] He R J,Ding C H,Maruoka K.Phosphonium salts as chiral phase-transfer catalysts:Asymmetric Michael and Mannich reactions of 3-aryloxindoles[J].Angew Chem Int Ed,2009,48:4559-4561

[13] Tang W J,Wang W M,Chi Y X,etal.A bisphosphepine ligand with stereogenic phosphorus centers for the practical synthesis ofβ-aryl-β-amino acids by asymmetric hydrogenation[J].Angew Chem Int Ed,2003,42:3509-3511

[14] Xiao D M,Zhang Z G,Zhang X M.Synthesis of a novel chiral binaphthyl phospholane and its application in the highly enantioselective hydrogenation of eanmides[J].Org Lett,1999,1:1678-1681

[15] Page P C B,Farah M M,Buckley B R,etal.New chiral binaphthalene-derived iminium salt organocatalysts for asymmetric epoxidation of alkenes[J].J Org Chem,2007,72:4424-4430.

SynthesisofaNovelChiralQuaternaryPhosphoniumSalt

ZHANG Xiu-xiu,LIN Yan,CHEN Jian,DONG Zeng, FAN Hao,CUI Han-feng

(Department of Pharmacy,Jiangxi University of Traditional Chinese Medicine,Nanchang 330004,China)

An intermediate,2,2′-bitriflate-1,1′-binaphthyl(2),was prepared by substitution reaction of (S)-BIONL with Tf2O.2,2′-Dimethyl-1,1′-binaphthyl(3)was obtained by the methylation reaction of2with iodomethane Grignard reagent,using Ni(dppp)Cl2as the catalyst.2,2′-Dibromomethyl-1,1′-binaphthyl(4)was synthesized by the bromination reaction from3.A novel chiral quaternary phosphonium salt was synthesized by the reaction of alkylation of4with dppp in toluene.The structure was characterized by1H NMR,31P NMR and FT-IR.

BIONL;chiral quaternary phosphonium salt;synthesis

2014-07-15

江西省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(20122BAB213006，20132BAB213007)；江西省衛(wèi)生廳中醫(yī)藥科研課題(2013A114)；大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(201310412039)

張秀秀(1989-)，女，漢族，甘肅靜寧人，碩士研究生，主要從事有機(jī)合成的研究。

崔漢峰，博士，講師，E-mail：cuihanfeng@126.com;樊浩,博士，講師，E-mail：fanhao11@yahoo.com.cn

O621.3；O627.5

A

1005-1511(2014)06-0810-03