季戊四醇支載手性咪唑啉酮及其制備方法和用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種手性催化劑季戊四醇支載手性咪唑啉酮及其制備方法和用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 不對(duì)稱催化是一種高效、環(huán)境友好的有機(jī)合成方法，近十幾年來在有機(jī)化學(xué)中得 到飛速發(fā)展，已成為合成手性化合物的重要手段之一，但手性催化劑的廣泛應(yīng)用一直受到 催化劑分離純化困難、不便重復(fù)利用的限制。解決該問題的方法之一是將手性催化劑支載 在不溶性或可溶性載體上。催化劑支載于不溶性載體上固然可以大大簡化催化劑與產(chǎn)物的 分離純化過程，以達(dá)到簡單回收催化劑的目的，但由于其發(fā)生的是非均相反應(yīng)，大大降低了 手性催化劑的催化效果。
[0003] 將手性催化劑支載在可溶性載體上，不僅可以通過重結(jié)晶的手段簡單便利地回收 催化劑，還能有效彌補(bǔ)不溶性載體支載的不足。季戊四醇是一種廉價(jià)易得、應(yīng)用廣泛的基礎(chǔ) 工業(yè)原料，與線型聚苯乙烯、聚乙二醇、大分子樹狀化合物等傳統(tǒng)可溶性載體相比，季戊四 醇具有較大的支載量，而其特殊的分子結(jié)構(gòu)，使其即使不進(jìn)行代數(shù)提升也能像傳統(tǒng)樹狀大 分子載體一樣對(duì)手性催化劑的效能產(chǎn)生增益影響并可以有效地回收催化劑，是十分理想的 可溶性催化劑載體。
[0004] 手性咪唑啉酮作為一種十分重要的手性有機(jī)小分子催化劑，自MacMillan報(bào)道 以來被廣泛地應(yīng)用于Diels-Alder環(huán)加成反應(yīng)、1，3-偶極環(huán)加成反應(yīng)、傅克烷基化反 應(yīng)、吲哚烷基化反應(yīng)及環(huán)氧化反應(yīng)等不對(duì)稱催化反應(yīng)中，具有良好的不對(duì)稱催化效果，但依 舊存在分離純化困難，催化劑用量較高等問題。為了解決這些局限問題，人們開始著手對(duì)其 結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾以減少催化劑用量和提高回收率，使其符合現(xiàn)代綠色化學(xué)的要求。
[0005] 在本發(fā)明中，將手性咪唑啉酮支載在季戊四醇上制得新型季戊四醇支載手性咪唑 啉酮催化劑，并將其用于催化不對(duì)稱Diels - Aider環(huán)加成反應(yīng)，不僅實(shí)現(xiàn)了手性催化劑的 回收循環(huán)使用，也提升了該類手性催化劑催化不對(duì)稱反應(yīng)的立體選擇性能，得到高光學(xué)純 度的手性化合物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的問題是提供高產(chǎn)率高立體選擇性催化不對(duì)稱Diels - Aider環(huán) 加成反應(yīng)且手性產(chǎn)物便于分離純化、可回收循環(huán)使用的季戊四醇支載手性咪唑啉酮催化劑 及其制備方法，本發(fā)明原料及試劑價(jià)廉易得，路線可行，反應(yīng)后處理簡單。
[0007] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案是，季戊四醇支載手性咪唑啉酮1( Ia或lb)，其結(jié)構(gòu)如下：
[0008] 本發(fā)明還提供了上述季戊四醇支載手性咪唑啉酮的制備方法，該方法包括下述步 驟： (1) 在有機(jī)溶劑中，碳酸銫作用下，化合物2與化合物3反應(yīng)得到季戊四醇支載手性咪 唑啉酮la( )，反應(yīng)溫度為25~IOOcC，反應(yīng)時(shí)間為24~48 h，上述化合物 的摩爾比為化合物2:化合物3:碳酸銫=1 :4~12 :12~36 ; (2) 在有機(jī)溶劑中，N，N，Ν'，N，' Ν' ' -五甲基二亞乙基三胺（PMEDTA)和溴化亞銅催化 下，化合物4與化合物5反應(yīng)得到季戊四醇支載手性咪唑啉酮Ib
)，反應(yīng)溫度為〇~40°C，反應(yīng)時(shí)間為24~48 h，上述化合物的摩爾比為化合物4:化合物 5:PMEDTA :溴化亞銅=1 :4 ~12 :0· 2 ~0· 4 :0· 2 ~0· 4 ; 上述化合物2, 3,4, 5具有如下結(jié)構(gòu)式：
所述有機(jī)溶劑為二氯甲烷、三氯甲烷、乙腈、N，N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、丙酮、二甲 亞砜、甲醇、乙醇或乙酸乙酯。
[0009] 上述反應(yīng)過程由如下反應(yīng)式表示：

本發(fā)明提供的季戊四醇支載手性咪唑啉酮的用途，是作為手性催化劑催化不對(duì)稱 Diels - Aider環(huán)加成反應(yīng)，由如下反應(yīng)式表示：
其中：R為烷基或者芳基。
[0010] 本發(fā)明提出了一種季戊四醇支載手性咪唑啉酮催化劑及其制備方法，并將季戊四 醇支載手性咪唑啉酮催化劑用于催化不對(duì)稱Diels - Aider環(huán)加成反應(yīng)。該催化劑不僅保 留了手性咪唑啉酮催化劑催化不對(duì)稱反應(yīng)的高收率，提高了立體選擇性，得到高光學(xué)純的 手性化合物，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了手性催化劑的回收循環(huán)使用。反應(yīng)路線簡單可行，后處理簡單，所 合成的高光學(xué)純度的手性化合物作為醫(yī)藥、農(nóng)藥的中間體或終產(chǎn)物，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 通過以下實(shí)施例將有助于理解本發(fā)明，但并不限制本發(fā)明的內(nèi)容。
[0012] 實(shí)施例1-4 :季戊四醇支載手性咪唑啉酮的制備方法。
[0013] 實(shí)施例1 化合物3 (3.6 g, 15. 6 mmol)溶于干燥的乙腈（30 mL)，依次加入碳酸銫（15. 3 g, 46.8 mmol)和化合物2 (1.0 g，1.3 mmol)，25°C攪拌反應(yīng)48 h。反應(yīng)結(jié)束后，減壓蒸餾 除去溶劑，殘?jiān)枚燃谉?0 mL)溶解，飽和食鹽水水洗，無水硫酸鎂干燥，抽濾，濾液濃 縮適量體積（2 mL)，加無水冰乙醚（30 mL)沉淀，過濾，真空干燥得到淡黃色固體化合物， 即為季戊四醇支載手性咪唑啉酮Ia (1.12 g，85%)。[a]D21= - 65.74 (c 0.1，CH3OH); Mp: 83.4-85.6 °C; IR (KBr): "3297，2972，1682，1511，1236，1034 cm1; 1H NMR (400 MHz, CDCl3): J 7.11 (d，方7.2 Hz, 8H)，6.82 (d，方7.2 Hz, 8H)，4.25 (s， 8H), 3. 72 (t, ^5. 6 Hz, 4H), 3. 06 (dd, J=A. 2, 14. 4Hz, 4H), 2. 96 (dd, J=6. 8, 14.4Hz, 4H), 2.72 (s, 12H), 1.24 (s, 12H), 1.16 (s, 12H, CCH3); 13CNMR (100 MHz, CDCl3) : i?173. 21, 157.73, 130.52, 129.15, 114.73, 75.67, 66.32, 59.25, 44.57, 35.91, 27.13, 25.05; HRMS (ESI) calcd for C57H77N8O8 [M+H] + : 1001.5864, found 1001.5929〇
[0014] 實(shí)施例2 化合物3 (1.2 g，5. 2 mmol)溶于干燥的N，N-二甲基甲酰胺（20 mL)，依次加入碳 酸銫（5.1 g，15. 6 mmol)和化合物 2 (1.0 g，1.3 mmol)，100°C 攪拌反應(yīng) 24 h。反應(yīng)結(jié) 束后，減壓蒸餾除去溶劑，殘?jiān)枚燃淄椋?0 mL)溶解，飽和食鹽水水洗，無水硫酸鎂干 燥，抽濾，濾液濃縮適量體積（2 mL)，加無水冰乙醚（30 mL)沉淀，過濾，真空干燥得到淡黃 色固體化合物，即為季戊四醇支載手性咪唑啉酮Ia (1.04 g，79%)。[a]D21= - 65. 74 (c 0.1, CH3OH); Mp: 83.4-85.6 °C; IR (KBr): ^3297, 2972, 1682, 1511, 1236, 1034 cm1; 1H NMR (400 MHz, CDCl3): J 7.11 (d,方7.2 Hz, 8H), 6.82 (d,方7.2 Hz, 8H), 4. 25 (s, 8H), 3. 72 (t, J=5. 6 Hz, 4H), 3. 06 (dd, J=A. 2, 14. 4Hz, 4H), 2. 96 (dd, ^6.8, 14.4Hz, 4H), 2.72 (s, 12H), 1.24 (s, 12H), 1.16 (s, 12H, CCH3); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) : ^173.21, 157.73, 130.52, 129.15, 114.73, 75.67, 66.32, 59.25, 44.57, 35.91, 27.13, 25.05; HRMS (ESI) calcd for C57H77N8O8 [M+H] + : 1001.5864，found 1001.5929。
[0015] 上述實(shí)施例1或2中的有機(jī)溶劑也可采用二氯甲烷、四氫呋喃、三氯甲烷、二甲亞 砜、丙酮、甲醇、乙醇或乙酸乙酯，得到類似結(jié)果。
[0016]
實(shí)施例3 化合物4 (0.2 g, 0.85 mmol)溶于無水四氫咲喃（10 mL)，氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入溴化亞銅 (48 mg, 0.34 mmol)和化合物 5 (2.7 g, 10. 2 mmol)，反應(yīng)混合液在 0 °C 下攪拌 30 min 后，將PMEDTA( 70 yL，0. 34 mmol)迅速注入到反應(yīng)體系中，40 °C下繼續(xù)反應(yīng)48 h。反應(yīng) 結(jié)束后，減壓蒸餾除去四氫呋喃，殘?jiān)枚燃淄椋?0 mL)溶解，飽和食鹽水水洗，無水硫酸 鎂干燥，過濾，濃縮至適量體積（2 mL)，加無水冰乙醚（30 mL)沉淀，過濾，真空干燥得到淺 綠色固體化合物，即為季戊四醇支載手性咪唑啉酮Ib (0.96 g, 86%)。[a]D21= -65. 14 (c 0. 1, CH3OH); Mp: 96.2-97.6 °C; IR (KBr): v 2973, 1682, 1511, 1237, 1049 cm1; 1H NMR (400 MHz, DMS〇-d6) : i? 8. 40 (s, 4H), 7. 16 (d, J=-I. 8 Hz, 8H), 6. 94 (d, J=-I. 8 Hz, 8H), 5.14 (s, 8H), 4.54 (s, 8H), 3.54 (t, ^7.8 Hz, 4H), 2.93 (dd, ^2.8, 14.4 Hz, 4H), 2.64 (s, 12H), 2.57 (dd, ^2.8, 14.4 Hz, 4H), 1.18 (s, 12H), 1. 16 (s, 12H) ; 13C NMR (100 MHz, DMS〇-d6) : δ 173.39, 156.94, 143.26, 131.72, 130.72, 75.61, 59.73, 25.24, 23.57; HRMS (ESI) calcd for C69H89N20O8 [M+H] +: 1325.7172, found 1325. 7248〇
[0017] 實(shí)施例4 化合物4 (0.2 g, 0.85 mmol)溶于無水乙腈（10 mL)，氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入溴化亞銅（24 mg, 0.17 mmol)和化合物5 (0.93 g, 3. 4 mmol)，反應(yīng)混合液在0 °C下攪拌30 min后， 將PMEDTA(35 yL，0. 17臟〇1)迅速注入到反應(yīng)體系中，40°(：下繼續(xù)反應(yīng)24 11。反應(yīng)結(jié)束 后，減壓蒸餾除去乙腈，殘?jiān)枚燃淄椋?0 mL)溶解，飽和食鹽水水洗，無水硫酸鎂干燥， 過濾，濃縮至適量體積（2 mL)，加無水冰乙醚（30 mL)沉淀，過濾，真空干燥得到淺綠色固體 化合物，即為季戊四醇支載手性咪唑啉酮Ib (0.80 g，71.7%)。[a]D21= - 65.14 (c 0.1， CH3OH) ; Mp: 96. 2~97· 6 〇C; IR (KBr) : υ 2973, 1682, 1511, 1237, 1049 cm1; 1H NMR (400 MHz, DMS0-d