2_2_位置上带有不同取代基的联萘化合物的合成及应用

Ξ2,2’位置上带有不同取代基的

联萘化合物的合成及应用

张占辉1,　默丽萍2,　刘庆彬1

(1.河北师范大学化学化工研究所,河北石家庄　050091;2.河北师范大学化学学院,河北石家庄　050091)

摘　要:概述了2,2’位置上带有不同取代基的1,1’联萘化合物,如2氨基2’羟基1,1’联萘、2羟基2’巯基1,1’联萘和2氨基2’巯基1,1’联萘的制备及在不对称合成中的应用研究进展.关键词:联萘类化合物;制备;应用;不对称合成

中图分类号:O 625.13　　　文献标识码:A 　　　文章编号:100025854(2003)022*******

具有阻断异构现象的手性联萘类化合物在不对称合成中是一类很有发展前途的手性配体[1],它们可以用来作为手性拆分试剂或制备其他手性配体的原料,因此,从20世纪70年代以来受到国际有机化学界的重视,特别是1,1’联二萘化合物的合成及其在不对称合成中的应用,更加引起人们的关注.此类化合物中以2,2’位置上具有相同取代基的1,1’联二萘化合物研究较多,如1,1’联二萘酚(1,B INOL )[2]、1,1’联二萘硫酚(2,B INAS )[3]、1,1’联二萘胺(3,B INAM )[4]等,而2,2’位置上带有不同取代基的1,1’联二萘化合物应用研究报道较少,原因是这些化合物的制备不如前者简便.本文中,笔者主要以2,2’位置上带有不同取代基的下列1,1’联二萘化合物,分类综述它们的合成及在不对称合成中的应用:2氨基2’羟基1,1’联萘(4,联萘酚胺,NOB IN )、2羟基2’巯基1,1’联萘(5)和2氨基2’巯基1,1’联萘(6).

1　2氨基2’羟基1,1’联萘(4)

1.1　合成

1.1.1　消旋体4的合成

消旋体4通常由2萘酚(7)和2萘胺(8)氧化偶联制备,如等摩尔的7和8在CuCl 2苄胺配合物作用下,在甲醇溶液中室温搅拌24h ,生成了90∶2∶8的4,3和1,重结晶分离可得到45%的纯4[5].等摩尔的7和8溶解在CH 2Cl 2溶液中,在FeCl 3作用下室温搅拌48h ,生成4,3和1的比例是79∶12∶9[6].

1.1.2　光学活性4的制备

1)

外消旋体的拆分　Smrcina [7]等由等摩尔的7和8在甲醇中,在CuCl 2BnN H 2络合物的作用下合成消旋体4,再经(R )樟脑磺酸拆分得到光学纯4,e.e.值99%;Mahmoud [8]等发展了另一种拆分外消旋体4的新方法,外消旋体4与水杨醛或3,5二叔丁基水杨醛反应制成Schiff 碱,而后与手性胺进行胺交换反应,经动力学控制反应可得到e.e.值约为30%的产物.用索格利特萃取器经正戊烷萃取分离可得到纯度超过95%的手性产物4.

Ξ收稿日期:20020418;修回日期:20020627

基金项目:国家自然科学基金资助项目(29872011);河北师范大学青年科研基金资助项目(2000q16)

作者简介:张占辉(1965),男,河北深泽人,河北师范大学副研究员,硕士,主要从事有机合成研究.第27卷第2期

2003年　3月河北师范大学学报(自然科学版)Journal of Hebei Normal University (Natural Science Edition )Vol.27No.2Mar.2003

丁奎岭[9,10]等根据分子识别原理,利用主体分子与客体分子之间在三维空间上的相互补充以及基团之间的弱相互作用,二者相互选择地形成稳定的固体超分子络合物,从而实现了4的高效率光学拆分.氯化苄基辛可宁啶(9)作为主体化合物与R (+)4形成超分子络合物晶体而被分离,S (-)4则保留在母液中,超分子络合物晶体被分解后得到被拆分的光学活性物质R (+)4,并回收手性主体化合物,9可重复使用.此方法的拆分收率88%,e.e.值>99%.

2)不对称合成　许多直接不对称合成手性联萘类化合物的方法是利用2个萘环的偶联反应,在各

种光活性胺的Cu (Ⅱ

)络合物作用下,分别以2萘酚(7)和2萘胺(8)为原料,可得到产物1和2,重结晶后e.e.值可达100%;若等摩尔的7和8反应,进行交叉偶联,分别得到43%的(-)4和42%的(+)4,其e.e.值均为46%[11].

3)由光活性1制备　Singer [12]等报道以手性1制备4的方法.R 1在叔丁基锂和氯化叔丁基二甲基硅烷(

TBSCl )的作用下,与三氟甲磺酸酐反应,而后再与对甲氧基溴化苄反应生成10,10与二苯酮胺在钯催化下发生胺化反应,而后水解、脱保护基生成R (+)4,总收率61%,在整个反应过程中化合物构型未发生变化.

1.

2　应用

1.2.1　不对称催化Aldol 反应在Aldol 反应中,缩醛或缩酮的αC 与醛的羰基C 在生成C C 键的同时可创立新的手性中心.硅烷氧基烯烃作为必需的潜在烯醇盐等价物在Lewis 酸活化剂存在下与醛发生Mukaiyama 醛醇缩合反应.

(-)4与3溴5叔丁基水杨醛(14)缩合生成Schiff 碱15,由Ti (O i Pr )4处理15得到钛络合物16.由16催化上述Mukaiyama 醛醇缩合反应,产率和e.

e.值都较低,如苯甲醛与12a 在x =5%的16催化下反应生成19和20的混合物,产率分别为12%和68%,e.e.值均为78%.其解释为在过渡态中TMS 基团向异丙氧基或醛醇基发生了非选择性转移.

通过用碱性较弱的氧阴离子,即3,5二叔丁基水杨酸(17)代替异丙氧根阴离子,得到络合物18.在催化量18的存在下,醛与α不饱和烯醚衍生物(12)反应以高产率(大多数情况下>95%)和高对映选择性(88%～97%)生成β羟基酮(13)[13].水杨酸阴离子被认为在催化剂和硅烷化的醛醇之间起TMS 基团的转运器的作用,由此促进了催化剂的再生[14].从某种意义上讲,17所起的作用在本质上是活化效应[15].071河北师范大学学报(自然科学版)第27卷

用催化量的16可以使醛与2甲氧基丙烯发生Aldol反应,化学产率79%～99%,光学收率66%～98%[16,17].生成的乙烯醚21是合成一些重要光学活性化合物的前体,如21在乙醚中酸性水解得到β羟基酮22,臭氧化裂解形成β羟基羧酸酯23,N甲基吗啉N氢氧化物(NMO)作为共氧剂由OsO4催化双羟基化给了酮二醇24.利用此类底物的Aldol反应,可以合成还原酶抑制剂NM G2CoA的重要中间体

.

Singer用催化量的18催化二烯醇硅醚与醛的Aldol反应,以高收率和高对映选择性制备了手性化合物25,

化合物25可以进一步转化为光学活性的δ羟基β酮胺26、醚27和内酯28[18].

对映选择性的Aldol缩合反应还是合成β芳基乙醇胺类化合物的重要方法,这类化合物多为β受体阻断剂,可用于治疗青光眼、哮喘和心血管疾病.Carreira[19]等采用7步合成路线,通过Aldol缩合控制手性碳原子的立体化学,合成R(-)epinephrine,光学收率达到95%.所用的催化剂是过渡金属Ti与联萘酚胺形成的配合物18.

1.2.2　不对称催化二乙基锌对芳香醛的烷基化反应

二乙基锌是较早发现的有机金属化合物,由于它的反应活性比格氏试剂、有机锂试剂低的缘故,使它在有机合成中的应用远不及格氏试剂和有机锂试剂广泛.二烷基锌具有sp杂化的线形结构,烷基碳锌是非极性的,在非极性介质中,即使是活性的芳香醛也不发生亲核反应.当电负性的配体或助剂与锌络合使碳锌碳键弯曲,增加了碳锌键的极性,从而提高了二烷基锌的亲核反应性.具有C2对称性的各种类型的手性氨基醇和二胺发展为优良的手性配体,用于有机锌对醛的对映选择性烷基化反应,取得了很好的结果.K ocovsky研究小组,由(R)4合成了一系列N烷基联萘酚胺29～39[20,21],用于上述反应.结果表明,用x为3%的(R)36催化二乙基锌对苯甲醛羰基的烷基化反应,以89%的化学收率和68%的对映选择性得到(R)1苯基1丙醇,加入BuLi使化学收率和e.e.值提高到96%和88%;研究还表明,氨基上带有烷基后降低了反应的对映选择性

,如(R)35仅得到19%e.e.,另一个例外是(R)39给出相反构型的产物.

171第2期张占辉等:2,2’位置上带有不同取代基的联萘化合物的合成及应用

在反应过程中,形成了下列过渡态(41),二分子Et 2Zn 参与并形成1个七元环,可以认为它是双中心催化体系或双金属催化剂,该环采取椅型构相,其中Zn A 通过共价键和O 键合并和N 配位,和Zn A 连接的乙基处于平伏键位置,七元环中的Zn A 与底物配位.如果Li +参与反应,Li +与羰基和萘环上的酚羟基氧配位,使上述过渡态更加稳定,从而提高了反应的对映选择性

.

1.2.3　相转移催化的不对称C 烷基化反应在相转移催化剂(PTC )存在下,醛胺Schiff 碱与卤代烃发生不对称C 烷基化反应,由于其条件温和,操作简便,使PTC 催化的反应体系成为有用的制备α氨基酸的合成方法之一.在催化量4或4的衍生物30～34和36存在下,在甲苯溶液中,用无机碱(如NaOH 或NaH ),醛胺Schiff 碱43与卤代烃反应生成α甲基α氨基酸44.化合物1对此反应无催化效果.(S )4给出(R )α甲基苯丙氨酸(αMePhe ),用(R )4作PTC 催化剂得到(S )44a .化学收率大多情况下>90%,e.e.值48%～68%.催化剂的结构对反应的对映选择性有明显影响,催化剂4

胺基烷基化后由于空间位阻的影响,使反应e.e.值降低,当烷基体积大到一定时,产物的光学纯度急剧下降,如4的N 甲基衍生物(S )31给出31%e.e.的(R )44a ;用N 苯基衍生物(S )30得到(R )44a ,e.e.值仅为3%[22].

Belokon [23]等发展了另一个相转移催化制备α氨基酸的方法,在(R )

4催化下,化合物45与溴化苄反应生成46,水解得到α氨基酸,e.e.值达到97%,化学收率90%.反应中所用的无机碱对产物的

化学收率和对映选择性有很大影响,如用(R )4作相转移催化剂,用NaOH ,KOH ,CsOH ?

ζH 2O 作无机碱,e.e.值分别为97%,16%,10%.这将为不对称合成非蛋白氨基酸开辟一条更简便更有效的途径,具有重要的工业应用前景.

2　2羟基2’巯基1,1’联萘(5)

5一般由联萘酚1制备.1与NaH 和Me 2NC (S )Cl 在DMF 中反应形成二硫代氨基甲酸酯47,47高温处理经过Newman Kwart 重排得到混合物48～50.当温度在285℃时主要得到49(55%)和50(30%)[24];在240℃时加热60min 得到48(25%),49(40%)和未反应的原料1(36%)[25].48,49用KOH 水解分别得到产物2和5.此过程由于生成的产物复杂,不易分离,不适合大规模制备.271河北师范大学学报(自然科学版)第27卷

Woodward 研究小组[26]为了克服上述制备中的缺陷,首先1与Bu 2SnO 反应生成锡缩醛51,51与Me 2NC (S )Cl 反应脱去锡基团生成单乙酰化的52,52在DMAP 催化下与Me 2NC (O )Cl 反应生成53,53再经过Newman Kwart 重排,水解得到5,总收率55%.此过程操作简便,不经过色谱分离,但需要使用有机锡试剂.为了发展一个环境友好的合成方法,他们对上述方法进行了改进,在DMAP 催化下1与等摩尔的Me 2NC (S )Cl 反应直接生成52,再在DMAP 催化下与Me 2NC (O )Cl 反应生成了53,这2步可以一锅进行.这样使反应步骤减少,收率提高

[27].

G ladiali 研究小组[28]的合成方法是1与NaH ,Me 2NC (S )Cl 等摩尔反应生成单乙酰化的52后保护另一羟基成甲氧基,然后再进行Newman Kwart 重排,这样避免在重排中生成副产物.用BBr 3脱去羟基保护基,LiAlH 4还原氨基甲酸酯得到5,这5步总收率67%,这是制备5收率较高的方法.54用LiAlH 4直接处理得到2甲氧基2’巯基1,1′联萘(55),55与LiAlH 4/MeI 反应得到2甲氧基2’甲硫基1,1′联萘(56).

光学活性5可以由光活性1经过上述步骤得到,也可由消旋体5经化学拆分得到.(±)5与(-)氯甲酸孟酯(57)反应生成非对映异构体58和59,58和59可以经过柱色谱分离后用KOH 水解得到(R )(+)5和(S )(-)5[26],或经分级结晶分离后用LiAlH

4还原后得到光活性5[29].

缩水甘油酸衍生物是一种重要手性药物的中间体,以Salen Mn (Ⅲ

)络合物为手性试剂,催化肉桂酸酯环氧化是合成此类化合物的重要途径.Seki [30]等用(S )56和Cu (acac )2催化重氮乙酰胺(60)与芳香醛反应合成(2R ,3S )缩水甘油酰胺(61),e.e.值最高达到64%.苯环上带有吸电子基团的醛收率比较高,如苯甲醛与N ,N 二乙基重氮乙酰胺反应得到61,收率19%,而2氟苯甲醛与之反应收率41%.

Azad [24]等用5催化烯酮与格氏试剂的反应,如环己2烯1酮与BuMgCl 反应,在无5存在下生成99%的1,2加成产物,1,4加成产物仅1%,加入(R )5和Cu[(MeCN )4]BF 4后,1,4加成产物达到100%,e.e.值达到23%.

3　2氨基2’巯基1,1’联萘(6)

化合物6由4转化得到,首先(S )(-)4中的氨基乙酰化生成62,62再与NaH/Me 2NC (O )Cl 反应转化成硫代氨基甲酸酯63,再进行Newman Kwart 重排、肼解得到(S )(+)6;但Newman Kwart 重排收率仅20%,总收率11.2%[25].因为6的制备还没有更简便的方法,从而使它的应用受到限制.371第2期张占辉等:2,2’位置上带有不同取代基的联萘化合物的合成及应用

471河北师范大学学报(自然科学版)第27卷

由于1,1’联二萘化合物具有C2轴不对称的特性,其作为一个重要的手性配体和前体已在不对称合成中得到了广泛应用;但2,2’位置上带有不同取代基的1,1’联二萘化合物由于它们制备方法的局限性,由它们催化的合成新反应、新方法还不多,发展新的、简便的合成方法以及研究它们在不对称反应中的应用将是今后重要的研究方向.

参考文献:

[1]　ROSIN I C,FRANZIN I L,RAFFAELL I A,et al.Synthesis and applications of binaphthylic C2symmetry derivatives

as chiral auxiliaries in enantioselective reactions[J].Synthesis,1992,(6):5032517.

[2]　张占辉,默丽萍,刘淑芬.1,1’联二萘2,2’二硫酚的制备、拆分及应用[J].河北师范大学学报(自然科学版),

2001,25(2):2262231.

[3]　张占辉,李同双,默丽萍,等.1,1’联二萘酚化合物的合成研究进展[J].河北大学学报(自然科学版),2001,21

(3):3332340.

[4]　张占辉,默丽萍,刘庆彬,等.1,1’联萘2,2’二胺的合成及在不对称合成中的应用[J].有机化学,2003,23(1):372

43.

[5]　SMRCINA M,LORENC M,HANUS V,et al.Facile synthesis of2amino2’hydroxy1,1’binaphthyl and2,2’

diamino1,1’binaphthyl by oxidative coupling using copper(Ⅱ)chloride[J].Synlett,1991,(4):2312232.

[6]　DIN G K,XU Q,WAN G Y,et al.Novel two phase oxidative cross coupling of the two component molecular crystal

of2naphthol and2naphthylamine[J].Chem Commun,1997,(7):6932694.

[7]　SMRCINA M,V YSKOCIL S,POL IV KOVA J,et al.Synthesis and resolution of racemic2amino2’hydroxy1,

1’binaphthyl[J].Collet Czech Chem Commun,1996,61(10):152021524.

[8]　MAHMOUD H,HAN Y,SEG AL B M,et al.Chiral enrichment of2amino2’hydroxy1,1’binaphthyl[J].

Tetrahedron:Asymmetry,1998,9(12):203522042.

[9]　DIN G K,WAN G Y,YUN H,et al.Highly efficient and practical optical resolution of2amino2’hydroxy1,1’

binaphthyl by molecular complexation with N benzylcinchonidium chloride[J].Chem Eur J,1999,5(6):173421737.

[10]　丁奎岭,员红英,王洋,等.手性联萘酚胺的高效率拆分及其衍生物的合成与应用[J].厦门大学学报(自然科学

版),1999,38(增刊):180.

[11]　SMRCINA M,LOREN E M,HANUS V,et al.Synthesis of enantiomerically pure2,2’dihydroxy1,1’binaphthy

1,2amino2’hydroxy1,1’binaphthyl[J].J Org Chem,1992,57(6):191721920.

[12]　SIN GER R A,BUCHWALD S L.Preparation of2amino2’hydroxy1,1’binaphthyl and N arylated2amino

1,1’binaphthyl derivatives via palladium2catalyzed amination[J].Tetrahedron Lett,1999,40(6):109521098. [13]　CARREIRA E M,SIN GER R A,L EE W.Catalytic,enantioselective aldol additions with methyl and ethyl acetate O2

silyl enolates[J].J Am Chem S oc,1994,116(19):883728838.

[14]　林国强,陈耀全,陈新滋,等.手性合成———不对称反应及其应用[M].北京:科学出版社,2000.1152116.

[15]　丁奎岭,林国强.催化不对称反应新进展———不对称活化[J].有机化学,2000,20(1):1210.

[16]　CARREIRA E M,L EE W,SIN GER R A.Catalytic,enantioselective acetone Aldol additions with2methoxypropene

[J].J Am Chem S oc,1995,117(12):364923650.

[17]　BERRISFORD D J,BOLM C.Highly efficient catalytic synthesis ofαamino acids under phase transfer conditions

with a novel catalyst/substrate pair[J].Angew Chem Int Ed Engl,1995,34(16):171721719.

[18]　SIN GER R A,CARREIRA E M.Catalytic enantioselective dienolate additions to aldehydes:preparation of optically ac2

tive acetoacetate Aldol adducts [J ].J Am Chem S oc ,1995,117(49):12360212361.

[19]　SIN GER R A ,CARREIRE E M.An in situ procedure for catalytic enantioselective acetate Aldol addition.Application

to the synthesis of (R )(-)epinephrine [J ].Tetrahedron Lett ,1997,38(6):9272931.

[20]　V YSKOCIL S ,SMRCINA M ,KOCOVSKY P.A facile synthesis of the enantiopure ,nitrogen 2substituted 2,2’di 2amino 1,1’binaphthyls as potential ligands for catalytic asymmetric reactions [J ].Collet Czech Chem Commun ,1998,63(4):5152519.

[21]　V YSKOCIL S ,JARACZ S ,SMRCINA M ,et al .Synthesis of N alkylated and N arylated derivatives of 2amino

2’hydroxy 1,1’binaphthyl (NOBIN )and 2,2diamino 1,1’binaphthyl and their application in the enantiose 2lective addition of diethylzinc to aromatic aldehydes [J ].J Org Chem ,1998,63(22):772727737.

[22]　BELO KON Y N ,KOCHET KOV K A ,CHUR KINA T D ,et al .Enantiomerically enriched (R )

and (S )αmethylphenylalanine via asymmetric PTC C alkylation catalysed by NOBIN [J ].Tetrahedron :Asymmetry ,1999,10(9):172321728.

[23]　BELO KON Y N ,KOCHET KOV K A ,CHUR KINA T D ,et al .Catalytic asymmetric carbonyl ene reactions [J ].

Angew Chem Int Ed Engl ,2001,40(10):194821951.

[24]　BANDARA GE U K ,SIMPSON J ,SMITH R A J ,et al .Conformational polymorphism and thermorearrangement of

2,2’bis O (N ,N dimethylthiocarbamato )1,1’binaphthalene [J ].Tetrahedron ,1994,50(11):346323472.

[25]　SMRCINA M ,V YSKOCIL S ,POL IV KOVA J ,et al .Axially chiral 1,1’binaphthyls with non identical groups in

2,2’positions [J ].Tetrahedron :Asymmetry ,1997,8(4):5372546.

[26]　GREEN J ,WOODWARD S.Selective monoacylation of 2,2’binaphthol as a route to new monothiobinaphthol base

copper catalysts for conjugate addition [J ].Synlett ,1995,(2):1552156.

[27]　AZAD S M ,BENN ETT S M W ,BROWN S M ,et al .Catalytic conjugate addition promoted by the copper (I )

monothiobinaphthol system.Part 2.[J ].J Chem S oc ,Perkin Trans 1,1997,(5):6872694.

[28]　FABBRI D ,PULACCHIN I S ,GIADIAL I S.Synthesis of atropisomeric heterotopic S donor ligands through asym 2

metrization of C 2symmetry 2,2’disubstitued 1,1’binaphthalene derivatives [J ].Synlett ,1996,(11):105421056.

[29]　FABBRI D ,DELO GU G.A widely application method of resolution of binaphthyls [J ].J Org Chem ,1995,60(20):

659926601.

[30]　IMASHIRO R ,Y AMANA K A T ,SEKI M.Catalytic asymmetric synthesis of glycidic amides via chiral sulfur ylides

[J ].Tetrahedron :Asymmetry ,1999,10(15):284522851.

Preparation and Application of 1,1’binaphthyls with

Non 2identical G roups in 2,2’positions

ZHAN G Zhan 2hui 1,　MO Li 2ping 2,　L IU Qing 2bin 1

(1.Institute of Chemistry and Chemical Engineering ,Hebei Normal University ,Hebei Shijiazhuang 　050091,China ;

2.College of Chemistry ,Hebei Normal University ,Hebei Shijiazhuang 　050091,China )

Abstract :A brief review of preparation of three 1,1’binaphthyls with non identical groups in 2,2’positions :2amino 2’hydroxy 1,1’binaphthyl ,2hydroxy 2’mercapto 1,1’binaphthyl and 2amino 2’mercapto 1,1’binaphthyl was prespented ,and the progress on their application in the asymmetrical synthesis was outlined.

K ey w ords :1,1’binaphthyl ;preparation ;application ;asymmetrical synthesis

(责任编辑　邱　丽)5

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