手性药物催化β酮酸酯不对称α羟基化反应研究
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手性药物催化β酮酸酯不对称α羟基化反应研究
2010年第30卷有机化学
V01.30,2010
第3期。401~408
ChineseJournalofOrganic
Chemistry
No.3.40l~408
研究论文
手性药物催化届一酮酸酯不对称∞羟基化反应研究
宫
斌
孟庆伟木
苏
田
高占先
(大连理工大学精细化工国家重点实验室大连I16012)
摘要
以商业化易得的具有碱性氮原子的手性药物为有机催化剂,用于催化伊酮酸酯不对称a.羟基化反应,发现以噻
吗洛尔或普萘洛尔为催化剂,反应对映选择性分别可达32%和18%.对噻吗洛尔和普萘洛尔进行结构修饰,合成了12个洛尔药物类似物,并考察了其催化效果,发现在优化的反应条件下,以30m01%(R)-1.叔丁胺基.3.(2.萘氧基).2.丙醇(7f)为催化剂,20m01%伊环糊精为助催化荆,叔丁基过氧化氢为氧化剂,正己烷为溶剂,反应对映选择性最高可达57%,收率92%.不对称m羟基化产物(s)-5.氯.2.羟基.1.茚酮.2.甲酸甲酯(2a)在乙酸乙酯中一次重结晶后,对映体光学纯度可达99%,收率68%.
关键词不对称a.羟基化;卢.酮酸酯;有机催化;手性药物;噻吗洛尔;普萘洛尔;伊环糊精
ChiralDrug—CatalyzedAsymmetric弘HydroxyIationof/3-KetoEsters
Gong,Bin
Meng,Qingwei}
Su,Tian
Gao,Zhanxian
(StateKeyLaboratoryofFineChemicals,DalianUniversity
ofTechnology,Dalian116012)
Abstract
Usingcommerciallyavailable,basicnitrogenatomcontainingchiraldrugs
as
theorganocatalysts
forasymmetricn—hydroxylationoffl-ketoesters.itwasfoundthattheenantioselectivityreached32%and
18%whenusingtimololandpropranolol
as
theorganocatalyst,respectively.Thestructuresoftimololand
propranololwerethenmodifiedandtwelveanalogsweresynthesizedtoinvestigatethecatalysisperform—ante.Itwasfoundthatundertheoptimizedreactionconditions,using30
m01%of(R) l (tert-but)rlamino)一3一
(naphthalen-2一yloxy)propan一2一ol(71)as
theorganocatalyst,20m01%offl-cyclod-extrin
as
thecocatalyst,
tert-butylhydroperoxideas
oxidantand疗-hexane
as
solvent.theenantioselectivityreachedupto57%with
theyieldof92%。The
ee
valueof(¥-methyl一5一chloro-2 hydroxy-l-OXO一2,3一dihydro-1H-indene-2 carboxy-
late(2a)reached叩to99%with
theyieldof68%after
a
singlerecrystallizationfromethylacetate.
Keywords
asymmetrica—hydroxylation;p-ketoester;organocatalysis;chiraldrug;timolol;propranolol;
口-cyclodextrin
不对称有机催化是构建手性碳一氧键的重要方法【11:格低廉、有工业应用潜力的有机催化剂对研究者仍然是其中高效有机催化剂的利用是实现高收率、高对映选择巨大挑战.
性催化反应的关键.目前构建手性碳一氧键的有机催化目前临床使用的药物约有56%为手性化合物【8】.我剂,包括氨基酸类衍生物[21、低聚肽【31、金鸡纳生物碱【41、们认为手性药物分子与靶点的识别过程跟有机催化剂手性酮‘51、亚胺盐【61、氨基醇【7】等,对此类物质进行结构分子与反应物分子之间的识别过程相似,包括可能存在修饰、改造或组合所得的衍生物对一些氧化反应会给出分子间的静电作用、氢键作用、疏水作用、范德华作用令人满意的催化效果,但仍不能满足不对称合成化学发等.基于这些特点,我们试图以应用广泛的、商业化易展的需要.因此持续寻找和开发具有新型骨架结构、价
得的手性药物为“库”,从“库”中筛选用于不对称催
’E-mail:mengqw@chem.dlut.edu.cII
ReceivedJuly
17,2009;revisedSeptember2,2009;acceptedOctober22,2009
手性药物催化β酮酸酯不对称α羟基化反应研究
有机化学
化反应的有机催化剂或“先导”催化剂,从而为新型有机催化剂的开发开辟一条新途径.
光学活性的n一羟基.伊二羰基结构是重要的有机结构,广泛存在于天然产物和药物分子中【9】,也是合成手性口乒二醇类化合物的关键中间体f删.最直接简便的合成方法是在手性酸或碱催化剂下不对称氧化肛二羰基化合物口一氢原子【9】.以手性Bronsted酸【lo】或手性配体配合的Lewis酸…】为催化剂,亚硝基苯或氧杂氮杂环丙烷类化合物为氧化剂,反应对映选择性最高可达99%ee,但使用的手性催化剂价格昂贵,制备繁琐,且氧杂氮杂环丙烷类氧化剂不易合成.而亚硝基苯类氧化剂毒性较大.使用手性碱催化伊二羰摹化合物不对称a.羟基化反应条件温和,利用便宜易得的有机过氧化物为氧源,可获得令人满意的反应收率和对映选择性,但目前仅有金鸡纳碱衍生物(70%~95%yields,39%~70%ee)及高乌
0
甲素(53%~95%yields,最高85%PP)可作为有效的催化剂【4】,所以有必要继续开发研究手性碱催化的伊二羰基化合物a.羟基化反应.
本文首先从手性药物“库”中选择了常见、易得的具有碱性氮原子的手性药物为催化剂1~6,研究其对伊酮酸酯不对称口.羟基化的催化效果,发现了噻类药物吗洛尔对此反应有效.我们以噻吗洛尔及普萘洛尔为“先导”催化剂,对此结构催化剂进行结构修饰,按
Scheme
l的合成路线合成了12个洛尔药物类似物7~
8,并研究其催化效果.
1
实验部分
1.1仪器与试剂
VarianINOVA(400MHz)或BrukerAV(400MHz)
H3c\
/CH3、CH3
、CH3/CH3
一W人OH~.。
姗
HN、Pr-『
A
朵灵一)
_IO
掣~
,
vH州●k
7a:Ar=2-CH30C6H4,R=Bu-t
普萘洛尔(6)
7b:ha"=2-BnOC6H4,R=Bu—t7c:Ar=2,4-t-Bu2C6H3,R=Bu。t7d:At=1-naphthylR=Bu—t
0了。一孔Bu-f
哪H
7e:Ar=2一(1一diphenylmethyl)naphthyl.R=Bu-t
7f:Ar=2一naphthyl
R=Bu—t
79:Ar=2一naphthyl.R=4 F—benzyl7h:Ar=2一naphthylR=Bu.r/7I:Ar=2.naphthyl.R=H
7j:Ar=2-naphthylR=S-1 phenylethyl
7k:Ar=2一naphthyl.R=R-1一phenylethyl
Ar一。H+侈、/cI——Ar/。\、、.-寸竺塑生A,/0\~OH
Schemel
NH、R
手性药物催化β酮酸酯不对称α羟基化反应研究
No.3
宫斌等:手性药物催化伊酮酸酯不对称Ⅱ一羟基化反应研究
403
型超导核磁共振波谱仪,以TMS作内标;英国
Micromass公司GC.TofMS型相色谱/飞行时间高分辨
质谱仪;Agilent
1100
series高效液相色谱仪;Daicel公司
ChiralpakOD.H(4.6×250mm)手性色谱柱和Chiralpak
AD.H(4.6×250mm)手性色谱柱;JASCO公司P一1010型旋光仪;X.4型显微熔点仪;所有试剂均为国产分析纯试剂,叔丁基过氧化氢经蒸馏提纯。正己烷和异丙醇采用色谱纯;(研一环氧氯丙烷为沈阳科硕营养科技有限公司产品,光学纯度99%ee.红霉素为大连美罗大药厂
产品,【。【】笤--75(c0.20,C2H50H),符合2005版中国药典;阿齐霉素为大连美罗大药厂产品,【伉信--47p
0.20,CzH50H),符合2005版中国药典;马来酸噻吗洛尔为武汉五景药业有限公司产品,含量>99%,符合2005版中国药典,使用前用碳酸钠水溶液处理除去马来酸,二氯甲烷萃取、水洗、无水Na2S04干燥后,减压除去溶剂得噻吗洛尔游离碱:文朵灵为安徽世茂医药有限公司产品,含量>98%;他达那非为实验室自制产品,
含量>99%,陋】召+70.9(c1.00,CHCl3);普洛奈尔为实
验室自制产品,含量>99%,光学纯度ee>99%;柱层析用硅胶(200"--300目)由青岛海洋化工厂生产.1.2催化剂合成
1.2.1
7a一7k的合成
7a~7k按文献[12】方法合成,固体产物用正己烷和
四氢呋喃溶液重结晶两次,产物经1HNMR验证结构,手性HPLC验证光学纯度.
(月).1.叔丁胺基.3一(2.甲氧基苯氧基).2.丙醇(7a):无色油状物,[6c]D24+5.7(c0.27,CHCl3);1HNMR(400
MHz,CDCl3)J:1.13(s,9H),2.35(br,3H),2.74(dd,‘,=
11.8,6.0
Hz,1H),2.86(dd,,=11.8,4.4Hz,1H),3.86(s,
3H),3.99~4.07(m,3H),6.88~6.95(m,4H);HPLC
【V(n—Hexane):V(i-PrOH):g(Et2NH)=80:20:0.2,
287衄,0.7
mL/min]:硬=9.5min,ee>99%.
(R).1.叔丁胺基.3一(2.苄氧基苯氧基)一2一丙醇(7b):白色固体,m.P.58~60℃;陋弼24+5.0(c0.40,CHCl3);1H
NMR(400MHz,CDCl3)古:1.12(s,9H),2.79(dd,,=
12.0,6.4Hz,1H),2.90(dd,,=12.0,3.6Hz,lH),3.07(br,
3H),4.06~4。10(m,3H),5.10(s,2H),6.89"6.96(m,4H),7.28~7.45(m,5H);HPLC【V(n—Hexane):
g(i—PrOH):V(EtzNH)=80:20:0.2,287姗,0.7
mL/min]:碾=10.4
min,ee>99%.
(尺)一l-叔丁胺基.3.(2,4.二叔丁基苯氧基).2一丙醇
(7c):白色固体,m.P.60~62℃;[a】弩+12.2
po.10,
CHCl3);1HNMR(400MHz,CDCl3)6:1.22(s,9H),1.30
(s,9H),1.40(s,9H),2.60(br,3H),2.85(dd,卢12.0,8.4
Hz,lH),3.04(dd,‘,=12.0,3.6Hz,1H),3.98(dd,,=9.6,
5.6ttz,lH),4.06(dd,J-=9.6,4.8Hz,1H),4.15~4.19(m,
1),6.80(d,J=8.4Hz,1H),7.17(dd,J=8.4,2.4Hz,1n),
7.33(d,-,=2.4
Hz,lH);HPLC【V(n—Hex-ane):
坎f—PrOn):坎EtzNH)=80:20:0.2,287nm,0.7mL/
min]:讯24.7
min,ee>99%.
僻).1.叔丁胺基.3.(1.萘氧基).2-丙醇(7d):白色固体,m.P.51"53℃;k】2D4+22.7(c0.50,CHCl3);1H
NMR(400MHz,CDCl3)J:1.17(s,9H),2.50(br,3H),2.84(dd,,=12.0,4Hz,1H),3.01(dd,,=12.0,4.0Hz,
1H),4.12~4.23(m,3H),6.83(d,J=7,6Hz,1H),7.34~7.5l(m,4H),7.78~7.81(m,1H),8.23~8.26(rn,lH);HPLC【坎疗-Hexane):职f—PrOH):V(Et2Ntt)=80:20:
0.2,254lira,l
mL/min]:琅=6,3min,ee>99%.
僻).1.叔丁胺基.3.(1.二苯甲基.2.萘氧基).2.丙醇
(7e):白色固体,m.P.141~143℃;陋】蛩--3.8p
o.08,
CHCl3);1HNMR(400MHz,CDCl3)占:1.07(s,9H),2.02
(br,3H),2.50(dd,,=12.0,7.6Hz,1H),2.59(dd,J=12.0,
4.0I-Iz,1H),3.63~3.65(m,1H),3.87(d,J=4.8
Hz,1H),
6.47(S,IH),7.17~7.38(m,12H),7.81(t,J=8.4Hz,2H),
7.99(d,J=8.4
ttz,1H);HPLC[V(n—Hexane):
坎i-l'rOH):g(Et2Ntt)=80:20:0.2,254lira,lmL/
mini:讯=4.14
min,ee>99%.
俾).1.叔丁胺基.3.(2.萘氧基)一2一丙醇(7f):白色固体,
m.P.107~109
12;陋】2D4+14.4(c0.33,CHCl3);1H
NMR(400MHz,CDCl3)d:1.13(s,9H),2.34(br,3H),2.72((1d,J=12.0,7.6Hz,IH),2.89(dd,,=12.0,4.0Hz,1n),3.98----4.04(m,lH),4.06~4.14(m,2H),7.16~7.19(m,2H),7.33(t,,/-----7.2Hz,1H),7.43(t,J=7.2Hz,IH),7.70~7.77(m,1H);HPLC【坎,z-Hexane):坎f—PrOn):V(Et2NH)=80:20:0.2,287
nrrl,0.7
mL/min]:
强(major)=9.7min,讯(minor)=15.8
min,ee>99%.
俾)-l 对氟苄胺基.3一(2.萘氧基)一2-丙醇(79):白色固体,131.P.112~114℃;[仅】蛩+3.7(Co.32,CHCl3);1H
NMR(400MHz,CDCl3)J:2.19(br,3H),2.83(dd,,=
12.O,7.2Hz,1H),2.92(dd,,=12.0,3.6Hz,1H),3.80(d,
,=16
Hz,1H),3.85(d,,=16Hz,In),4.10~4.16(m,
3H),7.02(t,J=8.4Hz,2H),7.14----7.36(m,5H),7.44(t,
.,=7.6
Hz,1H),7.74(q,J=9.6
Hz,3H);HPLC
【v(n-ttexane):坎f.P由H):V(Et2Ntt)=80:20:
0.2,
254nm,1
mL/min]:l"R=10.5
rain,ee>99%.
(尺).1.正丁胺基.3.(2.萘氧基) 2-丙醇(7h):白色固体,m.P.77~79℃;[a】曾+7.3(Co.20,CHCl3);1HNMR(400MHz,CDCl3)万:0.93(t,-,=8.0Hz,3H),1.35"1.40(111,2H),1.49,-。1.57(m,2H),2.46(br,3H).2.65~2。74(m,2H),2.84(dd,,=12.0,8.0Hz,1H),2.94
手性药物催化β酮酸酯不对称α羟基化反应研究
有机化学
V01.30,2010
(dd,,=12.0,4.0Hz,1H),4.10(d,J=4.0Hz,2H),4.14~
4.18(m,1H),7.15~7.18(m,2H),7.34(t,J=7.6Hz,1H),
7.43(t,,=7.6Hz,IH),7.70~7.77(m,3H);HPLC
[坳一Hexane):坎坤旧H):V(Et2NH)=80:20:0.2,254
nm,l
mL/min]:rR=5.9
min,ee>99%.
俾).1一氨基一3一(2一萘氧基)一2-丙醇(7i):白色固体,i11.p.
15l~153℃;k君+14.8(co.01,CHCl3);1HNMR(400MHz,DMSO-,/6)J:2.68---2.80(m,2H),3.37(br,
IH),4.00--_,4.11(m,3H),5.12(br,1H),7.17(d,‘,=10.8
Hz,l
H),7.32~7.35(m,2H),7.44(t,J=7.2Hz,1H),
7.77"7.83(m,3H).
俾)一l一(s)一苯乙胺基-3一(2.萘氧基).2.丙醇(7j):白色固体,m.P.99~101℃;[。【】2D5--42.3(C0.50,CHCl3);1HNMR(400MHz,CDCl3)d:1.43(d,J=6.8Hz,3H),2.29
(br'2H),2.75(d,J=5.6Hz,2H),3.84(q,J=6.8Hz,1H),
4.03"。4.08(m,3H),7.11~7.15(m,2H),7.23~7.35(m,
7H),7.43(t,J=9.2Hz,1H),7.69~7.76(m,3H);HPLC
【V(n—Hexane):坎f—PrOH):
V(Et2NH)=80:20:0.2,
254am,l
mL/min]:讯=12.2min,ee>99%.
似)一l-(R)一苯乙胺基.3.(2.萘氧基)。2一丙醇(7k):白色固体,m.P.87~88℃;陋】苔+23.1(co.57,CHCl3);1H
NMR(400MHz,CDCl3)J:1.41(d’J=6.8Hz,3H),2.35
(br,2H),2.64(dd,,=12.0,7.6Hz,1H),2.82(dd,,=12.0,
4.4Hz,1H),3.83(q,J=6.8
Hz,lH),4.00~4.14(m,3H),
7.10~7.14(m,2H),7.23~7.36(m,7H),7.43(t,J=7.6
Hz,1H),7.69~7.76(m,3H);HPLC[r(n—Hexane):
V(i-PrOH):V(Et2NH)=80:20:0.2,254眦,l
mL/
rain]:rR=8.4
min,ee>99%.
1.2.2俾).1.叔丁胺基.3.(2.萘氧基)邻乙酰胺基苯甲醇异丙酯(81的合成
100mL三口瓶中加入邻乙酰氨基苯甲酸0.229(1.2ret001),羰基二咪唑0.16g(1mm01),10mL
DMF,搅拌
溶解,在60℃下反应lh后,加入7f
0.27g(1
mm01),
TLC检测反应完全后,降温,加入25mL水,用20mLX2二氯甲烷萃取,有机层用饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥,减压蒸除溶剂,剩余物用硅胶柱分离,洗脱剂用V(CH2C12):V(MeOH)=98:2,得黄色油状物0.28
g,
产率65%,[仅】苔+50.5(c
o.1
3,CHCl3);1HNMR(400
MHz,CDCl3)J:1.14(s,9H),2.24(s,3H),3.08~3.15(m,2H),4.43(d,,寻4.8Hz,2H),5.48(t,J=4.8Hz,1H),7.05~8.71(m,11H),10.98(br’lH);HPLC【坎疗-Hex—
ane):Z(i-PrOH):V(Et2NH)=80:20:0.2,254
nm,l
mL/min]:rR=5.9rain,ee>99%.
1.3不对称催化反应
将伊酮酸酯(0.5ret001)。一定量的催化剂加入试管
中,加入10mL溶剂,0.15mL叔丁基过氧化氢,在一定温度下搅拌反应36~72h,旋蒸除去溶剂,剩余物用快速柱层析分离[啊石油醚):V(EtOAc)=4:l】得产物.用手性OD—H柱测产物ee值【流动相坎玎.Hexane):V(i-PrOH)=90:10,检测波长254am。流速1mL/
min(除非特别注明)】.
产物2a和2h的1H
NMR,”C
NMR,HRMS参看文
献[4a,4b,10,111.
(回一5一氯.2.羟基一1.茚酮.2.甲酸甲酯(2a):HPLC:rR(major)=13.7rain.rR(minor)=16.9
rain.
㈣.5.氯一2一羟基.1.茚酮一2.甲酸乙酯(2b):黄色油状
固体,1HNIVIR(400MHz,CDCl3)J:1.20(t,J=7.2Hz,
3H),3.23(d,J=17.6Hz,1H),3.70(d,-,=17.6Hz,1H),
4.01(bs,1H),4.19---4.25(m,2H),7.42(d,J=8.4
Hz,
1H),7.50(s,IH),7.74(d,J=8.4Hz,1H);”CNMR(100MHz,CDCl3)d:14.1,39.2,63.1,80.5,126.5,126.9,129.2,
132.2。142.9,153.8,171.2,199.8.HRMS(EI)calcd
for
C12H1IC|04:
254.0346,
found
254.0349;HPLC:
rR(major)=12.2rain,rR(minor)=I5.8
min.
(回.5.氯.2.羟基.1.茚酮一2.甲酸异丙酯(2c):白色固体,m.P.65-~67℃;1HNMR(400MHz,CDCl3)6:1.14(d,J=6.4Hz,3H),1.2l(d,J=6.4Hz,3H),3.22(d,/=
17.6
Hz,lH),3.67(d,,=17.6Hz,IH),4.06(s,lH),
5.04~5.1l(m,lH),7.4l(d,J=8.4Hz,lH),7.50(s,lH),7.73(d,J=8.4Hz,lH);”CNMR(100MHz,CDCl3)J:
21.5,21.7,71.4,80.4,126.4,126.8,129.1,132.3,142.8,
153.8,170.8,199.8.HRMS(EI)calcdforC13H13C104:
268.0502,found
268.0506;HPLC:tR(major)=8.9
min,
讯(min00=1O.8rain.
(研一5-氯-2.羟基.1.茚酮.2.甲酸苄酯(2e):白色固体,
m.P.115~117℃;1H
NMR(400MHz,CDCl3)巧:3.23
(d,J=17.6Hz,IH),3.68(d,/=17.6Hz,1H),3.97(bs,
1H),5.13(d,,=12.4Hz,IH),5.23(d,,=12.4Hz,1H),
7.16~7.18(m,2H),7.3l~7.32(m,3H),7.4l(d,-,=8.4
Hz,1H),7.48(s,IH),7.73(d,J=8.4Hz,lH);”CNMR
(100MHz,CDCl3)6:39.1,68.4,80.7,126.5,126.9,128.0。
128.8,129.2,132.2,134.7,143.0,153.7,171.1,199.5.
HRMS(E1)calcd
for
C17H13C104:316.0502,found
316.0504;HPLC:rR(major)=18.4rain,rR(minor)=22.9
min.
(固一6-溴一2一羟基一l一茚酮一2一甲酸甲酯(2f):淡黄色固体,m.P.130---132℃;1HNMR(400MHz,CDCl3)6:
3.20(d,,=17.6Hz,1H),3.67(d,,=17.6Hz,1H),3.75
(s,3H),3.85(bs,IH),7.39(d'J=8.4
Hz,lH),7.78(d,
Hz,lH),7.93(s,1H);”CNMR(100MHz,CDCl3)
J=8.4
手性药物催化β酮酸酯不对称α羟基化反应研究
No.3
宫斌等:手性药物催化伊酮酸酯不对称a.羟基化反应研究
405
J:39.1,53.8,80.8,122.4,128.2,128.3,135.5,139.1,
150.8,171.6,199.7;HRMS(EI)calcdforC11H9Br04:
283.9684,found
283.9686;HPLC:rR(major)=12.8
min,
rR(minor)=15.7rain.
(研.5.氯.6.溴一2.羟基.1一茚酮.2.甲酸甲酯(29):淡黄色固体,111.P.156~158℃;1HNMR(400MHz,
CDCl3)6:3.19(d,J=17.6Hz,1H),3.66(d,J=17.6Hz,
1H),3.76(s,3H),3.96(bs,IH),7.63(s,1H),8.05(s,lH);
”CNMR(100MHz,CDCl3)巧:38.8,53.9,80.8,123.2,
128.5,130.2,133.4,142.9,151.6,171.4,198.6;HRMS
(EI)calcdforCnHsBrCl04:317.9294,found317.9298;
HPLC:rR(major)-----16.5rain.rR(minor)=20.9min.
(回.2.羟基.1-茚酮.2.甲酸甲酯(2h):HPLC【坎以.Hexane):V(i.P向H)=95:5。flow
rate
1.0mL/min,254rim]:rR(major)=25.2rain.rR(minor)=28.8
min.
(跚_4.甲氧基.2.羟基.1.茚酮.2.甲酸甲酯(2i):灰白色固体,m.P.141~143℃;1HNMR(400MHz,CDCl3)
J:3.1l(d,J=17.6Hz,1H),3.66(d,,=17.6Hz,1H),
3.74(s,3H),3.92(s,3H),7.10~7.12(m,IH),7.38~7.43(m,2H);”CNMR(1
00MHz,CDCl3)J:36.3,53.6,55.7,
80.4,116.5,116.8,129.9。135.0,141.4。156.9,172.2,
201.2;HRMS(EI)ealcdforC12H1205:236.0685,found
236.0691;HPLC:fa(minor)=17.7min.rR(major)=19.7
min.
(回_4.甲氧基.2.羟基.1.茚酮.2.甲酸乙酯(2j):淡黄色固体,m.P.41~43℃;1HNMR(400MHz,CDCl3)巧:
1.16(t,J=8.0Hz,3H),3.08(d,,=17.6Hz,1H),3.62(d,
卢17.6
Hz,1H),3.89(s,3H),4.19(q,J=4.8Hz,2H),7.07"-7.09(m,1H),7.24~7.36(m,2H);”CNMR(100
MHz,CDCl3)6:14.0,36.2,55.6,62.8,80.1,116.2,116.6,
129.6,134.9,141.43,156.7,171.6,201.1;HRMS(ES+)
caledfor
C13H1405[M+Na]+:273.0739,found
273.0742;
HPLC:rR(minor)=13.7min,rg(major)=15.3rain.
(研-4一甲氧基.2。羟基.1.茚酮 2一甲酸苄酯(2k):白色
油状固体,1HNMR(400
MHz,CDCl3)6:3.1l(d,卢17.6
Hz,1H),3.66(d,.,=17.6Hz,1H),3.90(s,3H),4.70(s,
1H),5.14(d,卢12.4
Hz,IH),5.22(d,
/=12.4Hz,
1H),7.09"-'7.37(m,8H);¨CNMR(100MHz,CDCl3)d:
36.3,55.7,68.2,80.6,116.5,l16.9,127.2,127.8,127.9,128.6,128.7,129.8,135.0,135.1,141.4,156.9,171.6,
201.0;HRMS(ES+)calcdforC18H1605【M+Na]+:
335.0895,found
335.0908;HPLC
fAD.H
column,
Z(n-hexane):坎f-PrOH)=80:20,flow
rate
1.0mL/min,254
nm】:rR(major)-----22.7min,rR(minor)=23.7
rain.
(D 6-甲氧基.2.羟基.1.茚酮.2.甲酸甲酯(21):白色
固体,m.P.119~121℃;1HNMR(400M-Hz,CDCl3)6:
3.18(d,‘,=16.8Hz,1H),3.65(d,-,=16.8Hz,IH),3.75
(s,3H),3.85(s,3H),5.08--。5.15(m,1H),7.22(s,1H),
7.28(d,J=8.4Hz,1H),7.38(d,J=8.4Hz,1H);¨CNMR(100MHz,CDCl3)6:38.8,53.7,55.8,81.2,106.4,125.9,127.4,134.9,145.5,160.1,171.2,201.0:HRMS(EI)calcdforC12H1205:236.0685,found236.0689;
HPLC:rR(major)=14.3rain,rR(minor)=16.7
min.
(回.6.甲氧基.2.羟基.1.茚酮.2.甲酸乙酯(2m):白色固体,m.P.55~57℃;1HNMR(400MHz,CDCl3)6:
1.19(t,J=8.0Hz,1H),3.17(d,J=16.0Hz,IH),3.64(d,
,=16.0
Hz,IH),3.85(s,3H),4.18--。4.26(m,2H),7.22
(d,J=2.8Hz,IH),7.24~7.28(m,IH),7.38(d,J=8.4
Hz,1H);”CⅫⅥR(100MHz,CDCl3)巧:14.1,38.9,55.8,
63.0,81.2,106.4,125.8,127.4,134.9,145.5,160.0,171.7,
201.O;H砌ⅥS(E1)caledforC13H1405;250.0841,found
250.0846;HPLC:rR(major)=9.4min.rR(minor)=10.9
min.
(研.6.甲氧基.2.羟基.1.茚酮.2.甲酸异丙酯(2n):白色固体,m.P.75"-77℃;。HNMR(400MHz,CDCl3)d:
1.14(d,J=8Hz,3H),1.20(d,J=8Hz,3H),3.15(d,J=
16.0Hz,1H),3.61(d,J=16.0Hz,1H),3.85(s,3H),
5.04~5.10(m,1H),7.21(d,J=2.4Hz,1H),7.24~7.27
(m,IH),7.37(d,J=8.4Hz,lH);”CNMR(100MHz,
CDCl3)6:21.4,21.5,38.7,55.6,70.9,80.9,106.2,125.5,
127.1,134.8,145.3,159.8,171.1,201.0;HRMS(EI)calcdfor
C14I-11605:
264.0998.
found
236.0989;HPLC:rR(major)=8.4rain,rR(minor)=9.3
min.
2结果与讨论
2.1手性药物及其衍生物催化筛选
以手性药物1~6为催化剂,叔丁基过氧化氢为氧化剂,研究其在伊酮酸酯不对称甜羟基化反应中的反应效果(表1).抗生素类药物红霉素和阿奇霉素均能促进反应进行,但反应无对映选择性(Entriesl,2).而他达那非和文朵灵不能催化此反应进行(Entries3,4).当以噻吗洛尔或普萘洛尔为催化剂,在二氯甲烷中反应时,反应转化率>80%。且反应有明显对映选择性,ee值分别为29%和18%(Entries5,6).根据此结果,以噻吗洛尔为催化剂,对反应溶剂进行了筛选,发现反应在非极性溶剂或弱极性溶剂中可较好进行,在正己烷中反应转化率最高可达92%,对映选择性最高达32%,而极性溶剂显著降低对映选择性(Entries5,7~11).
手性药物催化β酮酸酯不对称α羟基化反应研究
有机化学
V01.30,2010
表l
手性药物及其类似物催化声-酮酸酯不对称a-羟基化4
Table1
Chiraldruganditsanalog-catalyzedn—hydroxylationoffl-keto
ester
cI胁。咖№嘉cI
4
Reactionconditions:0.5mmolofB—ketoester,1.5mmol
of
tert-butylhydro
peroxide。10mLofsolvent,15℃,48h.6Theconversionsweredetermined
by
I-IPLCanalysis.。Determinedby
chiralHPLCusinga
ehiralcelOD Hcolumn,theabsoluteconfigurationwasassignedtoSbased
on
theliterature
fs∞Refs.
4a,4b,10,11).
接着对合成得噻吗洛尔类似物7a~7k及8进行了催化效果考察(Entries12~24).结果表明,除7h和7i外,连有叔丁基的仲胺催化剂对反应均有明显的不对称诱导作用,当用7f为催化剂,反应48h,反应对映选择性最高可达36%ee(Entry17),转化率达89%.将催化剂7f的羟基转化为酯基而得到的催化剂8,也能给出34%对映选择性(Entry23).
以7f为催化剂,对其催化条件作进一步优化研究(表2).首先对氧化剂进行了筛选,分别考察了叔丁基过氧化氢(TBHP)、异丙苯基过氧化氢(CliP)、双氧水和氧杂氮杂环丙烷对反应的影响.发现过氧化氢类氧化剂中,叔丁基过氧化氢为最佳氧化剂,产物ee值最高为
36%(Entriesl~4):在氧杂氮杂环丙烷作用下,反应可
以在2h内迅速完成,但却无对映选择性(Entry4).我们以叔丁基过氧化氢为氧化剂,接着考察了反应温度对反应转化率及对映选择性的影响.将反应温度升高至25℃,反应得到定量转化,但对映选择性降低至22%(En一
廿y5);又尝试将反应温度分别降低至一5及一10℃,
但转化率和对映选择性均有所降低(En仃ies6,7).有文献[13]报道在伊环糊精催化下可实现苯乙烯的不对称环氧化,受此启发向反应体系中加入20m01%伊环糊精为助催化剂,发现反应ee值从36%提高至38%.当催化剂用量增加至30m01%,反应对映选择性进步提高至42%
(EnVies8,9),但再增加助催化剂卢环糊精的用量,反应
对映选择性无明显提高(Entry10).
表2有机催化剂7f催化伊酮酸酯不对称a.羟基化反应条件优化4
Table2
Optimizationofreactionconditionsfor7f.catalyzed
口一hydroxylation
offl-keto
ester
c。疋60㈣Me焉麓cI疋∞O呲
。Reactionconditions:0.5
mmo!of/;-keto
ester,1.5mmolofoxidant.10mL
ofsolvent,15℃,48h.6Theconversionswere
determinedbyHPLCanalysis.
。Determined
bychiralHPLCuSing
a
chiralecl
OD H
column.。The
reaction
completedalter2h,mommredbyTLC.
在优化的反应条件下,研究了有机催化剂7f对其它伊酮酸酯反应物的催化效果.从表3中可以看出,对苯环上5.氯取代的底物,酯基部分的容纳性较好,可得到中等ee值的产物(Entries1---3),但随着酯基部分位阻变大为苄基,反应ee值降低至30%(Entry5),当酯基为叔丁基时,反应甚至不能很好进行,反应收率<10%(Entry4),可能是由于反应底物的叔丁基与催化剂之间
手性药物催化β酮酸酯不对称α羟基化反应研究
No.3
宫斌等:手性药物催化伊酮酸酯不对称吐一羟基化反应研究
407
存在较大的位阻排斥,阻碍了反应物与催化剂接触,使反应较难进行;对苯环上4.位甲氧基取代和6.位甲氧基取代的反应物,反应对映选择性也同样存在此种情况
(Entries
9~14).我们对产物2a进行了对映体富集研充
发现2a在乙酸乙酯中一次重结晶后对映体光学纯度可达99%,收率可达68%(Entry1).
表3有机催化剂7f催化伊酮酸酯不对称a一羟基化4
Table3
Organocatalyst7f-catalyzed口一hydroxylationoffl-keto
ester
岛挑酽
R
tooJ%)
1a。1m
2a一2m
p-CD(20
uDto92%yield兰墅旦旦竺:!:!!型!
uDto
57%ee
阶V删。。5
冒冒
15he℃x,a4n8ehE4引’
1q
2q
4
Unlessnoted,reactionswere
tun
with0.5mmol
offl-keto
ester,0.15HIIIIOlof
catalyst,0.1mnlol
offl-CD,1.5
UllllOlofoxidant,10mL
ofn-he】‘jane,15℃。
48
h.。Isolated
yields
atk'rcolumn
chromatography;yield
after
a
single
reerystallizationisreported
inparentheses.。eevalues
w眦determined
by
HPLC;the
ee
valueaiter
a
single
reerystallizationisreportedinparentheses.d
Based
On
therecovered
startingmaterial.。MonitoredbyTLC.
对于苯环上有不同取代基的反应物,催化剂7f也能给出较好的反应结果(Entries1,6"-9,12),4.位甲氧基取代和6-位甲氧基取代的反应物通常比5.位卤素取代和6.位卤素取代的反应物给出更好的反应结果,其中苯环4.位甲氧基取代和6.甲氧基取代的反应物对映选择
性分别可达52%和57%(Entries9,12).但遗憾的是,催化剂7f在反应条件下不能催化氧化无芳环的简单反应物lo、六元环反应物lp及开链反应物lq.
3结论
从手性药物中筛选的了用于伊酮酸酯不对称弘羟
基化反应的“先导”催化剂噻吗洛尔.对噻吗洛尔分子进行结构修饰,合成了12个洛尔类药物类似物.其中以7f为催化剂,伊环糊精为助催化剂,叔丁基过氧化氢为氧化剂,在正己烷中反应48h,伊酮酸酯不对称a.羟基
化反应ee值最高可达57%,收率92%.尽管反应对映选择性中等,但结果表明从手性药物中寻找用于不对称催化反应的有机催化剂方法可行.
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手性药物催化β酮酸酯不对称α羟基化反应研究
手性药物催化β-酮酸酯不对称α-羟基化反应研究
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:
宫斌, 孟庆伟, 苏田, 高占先, Gong Bin, Meng Qingwei, Su Tian, Gao Zhanxian大连理工大学精细化工国家重点实验室,大连,116012有机化学
CHINESE JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY2010,30(3)0次
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