高分子载体手性配体在二乙基锌对羰基的加成反应中的应用
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云南大学学报(自然科学版),2006,28(S1):261~266CN53-1045/N ISSN0258-7971
JournalofYunnanUniversity
高分子载体手性配体在二乙基锌对
羰基的加成反应中的应用X
窦仁波,隆 泉,李晓其,郑保忠
(云南大学材料科学与工程系,云南昆明 650091)
摘要:综述了近年新发现的用于二乙基锌对羰基的不对称亲核加成反应中的具有较好催化活性和立体选
择性的高分子载体手性配体,以及这些高分子载体手性配体的制备方法.
关键词:高分子载体手性催化剂;二乙基锌;加成反应;催化活性;立体选择性
中图分类号:O643.36 文献标识码:A 文章编号:0258-7971(2006)S1-0261-06
光学活性的手性仲醇不但是很多天然产物及
生物活性有机物的重要结构单元,而且由光学活性
的醇出发还可以制备很多其他不同的官能团如手
性的卤化物、胺和酯等.用金属有机试剂对前手性
醛的立体选择性加成反应是制备光学活性手性仲
醇的最重要方法.早在20世纪80年代,Oguni
等[1]使用一系列的氨基醇进行反应,使二乙基锌
对苯甲醛的加成反应(式(1)),产物的ee值最高可
达49%.虽然光学活性收率仅属中等程度,但手性
B-氨基醇及其他含有羟基/氨基的手性配体存在
下的二乙基锌对醛类不对称亲核加成反应方法得
到了确立.随后,化学工作者设法制备了各种手性
配体,使得这一反应可以获得99%的对映选择
性[2].但是,这些金属有机试剂难于从产物、试剂
中移出,使产物的分离、纯化造成很大的难度[3],
且这些金属有机试剂大多价格高昂和(或)有毒,既
增加了反应成本又对环境会造成很大的污染.近年,人们将这些手性配体以不同的键接方式
与高分子载体连接以实现催化剂的固载.这种方式
的优点是:通过简单的过滤就可以实现催化剂与反
应体系的分离,使那些价格高昂和(或)有毒的催化
剂可以重复再利用,有利于减少环境的影响和实现
自动化合成.但是这种催化剂固载的方法也有其局
限性,其中最主要的是均相的手性配体固载到高分
子上时,其催化活性和立体选择性等均会受到很大
程度的影响,但由于高分子载体手性催化剂自身有
很多优点,该领域的研究已成为不对称合成的研究
热点,经改进已研制了很多性能优良的高分子载体
手性催化剂,有的已用于生产中.为此,本文将介绍
近年来用于二乙基锌对羰基的不对称亲核加成反
应中的具有较好催化活性和立体选择性的高分子
载体手性催化剂.
Frechet研究小组[4,5]首先报道了一系列用于
该类反应的高分子载体附载的氨基醇手性配体(图
1),其可通过Merrifield树脂(交联度为1%~2%)
与手性B-氨基醇作用简单得到.固载的氨基醇手
性配体的甲苯悬浮液用二乙基锌处理30min后,
缓慢加入苯甲醛,反应60h后用1mol/L盐酸处
理,所得到的粗产物经减压蒸馏提纯,得到96%的
X收稿日期:2006-01-10基金项目:国家自然科学基金资助项目(20172044);云南跨世纪人才项目(2000YP04).作者简介:窦仁波(1978- ),男,布依族,研究生,主要从事高分子载体及其在固相有机合成中的应用研究.通讯作者:郑保忠(1962- ),教授,主要从事生物材料及组合化学方面的研究.加成产物,ee值为80%.从表1看出,经固载催化
剂进行催化得到的产物的产率一般在85%以上,
产物的ee值也很高.
图1 氨基醇手性配体
Fig.1Chiralaminoalcoholsligands
Vidal-Ferran等[6]采用高分子附载的不同取代
氨基醇类手性配体1,用于二乙基锌对苯甲醛的加
成反应,发现氨基取代基为顺-2,6-二甲基哌啶的
手性配体1c产物的立体选择性最好,当载体的交联
度为1%,氯甲基的装载量为1mmol/g时产物的ee
值高达69%,他们认为:造成这样的结果是因为当
氨基醇固载到高分子载体时,会形成锌醇盐二聚体,
根据普遍接受的观点[7],这种二聚体在二乙基锌对
羰基的不对称亲核加成反应中是不利的.因此,应该
用低功能化的树脂使锌醇盐最大限度的形成单体而
不是二聚体,以达到最大的催化活性.
对于醛和二乙基锌的反应,除氨基醇外,1,1c
-联萘酚(1,1c-bi-2-naphthol,BINOL)也是一
类很好的手性配体,Yang等[8]报道了3-位或3,
3c-位高分子固载的BINOL配体2a,2b,与不同醛
进行二乙基锌加成反应,发现固载后的手性配体
2a,2b和未固载的2c,2d(图2)相比,反应时间长,而催化后得到的产物的产率稍低,而立体选择性却
有所提高,其原因是:¹高分子载体阻碍了催化剂
中心和反应物的接触,导致时间增长,而产率降低;
º高分子载体和BINOL的3-位或3,3c-位相
连,使高分子载体和手性催化剂的中心非常接近,
导致催化剂受高分子载体的影响很大而提高了产
物的立体选择性[9].另外,在相同条件下,与固载
后的手性催化剂2a,2b相比,经2b催化后得到的
产物的ee值普遍较2a高,原因是:在不对称催化
反应中,增加手性配体的刚性能提高催化的效
率[10],2a是3-位和高分子载体相连,而2b是3,
3c-位和高分子载体相连,从而增加了手性配体的
刚性(表2,3).
Jayaprakash等[11]在光学活性BINOL的6-
位引入乙烯基苄基官能团,形成手性单体3,再与
苯乙烯共聚得到可溶性的上载量不同的聚苯乙烯
固载的手性配体BINOL4a和4b,并将羟基脱保后
得到5a和5b,然后将Ti(OiPr)4溶解于5a和5b
得到手性催化剂(图3).
图2 1,1-联萘配体
Fig.21,1-BINOLligands262云南大学学报(自然科学版) 第28卷表2 手性配体2a和2c对二乙基锌对苯甲醛的加成反应的催化作用
Tab.2Asymmetricreactionofdiethylzincwithbenzaldehydecatalyzedbypolymer2supportedTi2BINOLate2a,2ccatalystsRCHO2a2c
温度/e时间/h产率/%ee/%温度/e时间/h产率/%ee/%
pH03588650209261
4-ClPh03594600209533
3-ClPh03591550209564
4-CH3OPh03588510208528
2-CH3OPh0359134020933
3-NO2Ph05089790409376
PhCHCH03592350209032
表3 手性配体2b和2d在二乙基锌对苯甲醛的加成反应的催化作用
Tab.3Asymmetricreactionofdiethylzincwithbenzaldehydecatalyzedbypolymer2supportedTi2BINOLate2b,2dcatalysts
RCHO2b2d
温度/e时间/h产率/%ee/%温度/e时间/h产率/%ee/%
pH02479150159363
2-ClPh0259297))))
3-ClPh02489940249294
2-CH3OPh024899402492)
4-NO2Ph0489096))))
PhCHCH02897930208936
图3 3,4a,4b及5,5a,5b
Fig.3Palymer-supportedchiralBINOLligands
利用化合物(5)进行钛配合物催化下的二乙基
锌对苯甲醛的加成反应[12],结果发现:¹溶剂对
催化活性和立体选择性影响很大,在相同条件下,
CH2Cl2比甲苯为好,用CH2Cl2作溶剂时,产物的
产率为51%,ee值为80%,而用甲苯作溶剂时,产
率为22%,ee值为36%;º用摩尔分数10%mol催化剂得到很高的产率(61%)和立体选择性(ee
值:83%),催化剂的用量增加到摩尔分数20%时,
产率下降很大(14%)和立体选择性也有所下降(ee
值:83%).其原因可能是当加大催化剂用量后,催
化活性和立体选择性受高分子载体的影响也迅速
增大.263第S1期 窦仁波等:高分子载体手性配体在二乙基锌对羰基的加成反应中的应用IsabelBruguete等[13]以5作起始物,分别合成
了的非固载氨基醇手性配体6,以及通过和苯乙烯
和二乙烯基共聚得到固载的氨基醇手性配体7(图
4),分别进行二乙基锌对苯甲醛的加成反应,发现
非固载均相催化剂和固载的催化剂二者在产率和
立体选择性方面无很大的差别.特别是当其他条件
不变时,采用10%的6或7时,其催化产物的立体
选择性和均相催化剂催化时几乎相同(6,87%ee,
7,89%ee)固载的催化剂虽然可重复使用,但在立
体选择性和活性方面略有下降(表4).
除了用BINOL、氨基醇作为手性配体外,
Shaikh等[14]报道了2种高分子固载的手性氨基-
口恶唑啉类配体8、9(图5),研究了二乙基锌对苯甲
醛的加成反应中催化剂用量、溶剂、温度,以及苯环
上取代基团对反应的影响,发现:在0e,用V(二
氯甲烷)BV(甲苯)=1B5为溶剂时,产物的产率和光学活性最高(表5,6).催化剂9进行重复利用,
其催化效果几乎没有变化(表7).
表4 手性配体6和7在二乙基锌对苯甲醛的加成反
应的催化作用
Tab.4Asymmetricreactionofdiethylzincwithbenzalde2
hydecatalyzedbyplymer2supportedchiralligands
6,7
手性配体x/%b产率/%ee/%
627470(R)
657475(R)
6108587(R)
6208890(R)
7108389(R)
7a107480(R)
a:催化剂重复使用;b:相对于苯甲醛的量
图4 氨基醇手性配体6,7
Fig.4Aminoalcoholschiralligands 图5 固载的手性氨基-口恶唑啉类配体8,9
Fig.5 Palymer-supportedchiralaminooxazalinelig2
ands
表5 催化剂8和9在二乙基锌对苯甲醛的加成反应的催化作用(Et2Zn1.5eq)
Tab.5Theenantioselectiveadditionofdiethylzinctobenzaldehydeempolyingcatalyst8,9
手性配体溶 剂 温度/e产率/%ee/%
8V(甲苯)BV(正己烷)=1B1-784621(R)
9V(甲苯)BV(正己烷)=1B1-785236(R)
8V(甲苯)BV(正己烷)=1B1-106034(R)
9V(甲苯)BV(正己烷)=1B107238(R)
8V(二氯甲烷)BV(甲苯)=1B508084(R)
9V(二氯甲烷)BV(甲苯)=1B509089(R)
8V(二氯甲烷)BV(甲苯)=1B5308084(R)
9V(二氯甲烷)BV(甲苯)=1B5307550(R)
9甲苯08184(R)264云南大学学报(自然科学版) 第28卷
