手性雙烯配體的合成介紹

宋瑞娟

【摘 要】手性雙烯配體是近年來用于不對稱催化反應(yīng)中的一種新型配體，該類型配體的出現(xiàn)為過渡金屬催化的不對稱反應(yīng)研究開辟了新的領(lǐng)域， 成為近年來研究的熱點(diǎn)，一系列不同骨架的結(jié)構(gòu)的手性雙烯配體被相繼報道。本文綜述了手性雙烯配體的合成研究現(xiàn)狀，重點(diǎn)介紹了其合成方法：不對稱催化合成法、手性源合成法和外消旋體拆分法，并總結(jié)了各種合成方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】手性雙烯 合成 綜述

手性雙烯配體是Hayashi課題組在2003年首先發(fā)現(xiàn)的一種結(jié)構(gòu)特殊的新型手性配體。該類型配體的出現(xiàn)為過渡金屬催化的不對稱反應(yīng)研究開辟了新的領(lǐng)域， 成為近年來研究的熱點(diǎn)，一系列不同骨架的結(jié)構(gòu)的手性雙烯配體被相繼報道。本文主要就手性雙烯配體配體的制備方法做一簡要介紹。

目前使用的手性雙烯配體主要通過以下三種途徑獲得：不對稱催化合成法、手性源合成法和外消旋體拆分法。

1 不對稱催化合成法

最早Hayashi等采用的手性雙烯配體就是用不對稱催化反應(yīng)制備得到（圖1）[1]。 降冰片二烯（二環(huán)庚二烯，縮寫NBD）1在Pd/（R）-MeO-mop的存在下經(jīng)不對稱氫硅烷化反應(yīng)得到99%ee光學(xué)純的二醇2[2]。 經(jīng)Swern氧化后，其中一個羰基轉(zhuǎn)化為縮醛保護(hù)起來，得到3. 在LDA和PyNTf2的作用下，3轉(zhuǎn)化為三氟甲磺酸烯酯化合物，接下來以PdCl2（dppf）為催化劑，與BnMgBr經(jīng)交叉偶聯(lián)反應(yīng)得到4。水解縮醛，對另一個羰基重復(fù)同樣的反應(yīng)，得到（1R，4R）-2，5-二芐基二環(huán)[2.2.1]庚-2，5-二烯5（用類似的方法也得到了配體6）。

2 手性源合成法

Carreira課題組合成了一種手性二環(huán)[2.2.2]辛二烯（圖2）[3]。以廉價的萜烯（-）-香芹酮 （7）作為原料，經(jīng)NBS溴代，在tBuOK和tBuOH作用下，形成8和它的一個非對映異構(gòu)體，色譜法分離。進(jìn)而8轉(zhuǎn)化為三氟甲磺基烯酯化合物，再通過偶聯(lián)反應(yīng)引入芳基，從而得到9和10）。這種方法簡單有效，可以大量制備高度光學(xué)純的手性雙烯配體。

3 外消旋體拆分法

用于制備手性雙烯的拆分法主要包括以下三種：化學(xué)拆分法、手性HPLC拆分法和有機(jī)金屬配合物拆分法。

3.1 化學(xué)拆分法

具有二環(huán)[2.2.2]辛二烯骨架的配體13和14可用化學(xué)拆分法獲得（圖3）[4]。利用外消旋的二酮11與（R）-5-（1-苯乙基）氨基草酰肼形成的腙可分步結(jié)晶的特點(diǎn)將其拆分，光學(xué)純的（1R，4R）-二環(huán)[2.2.2]辛-2，5-二酮（11）先轉(zhuǎn)化為二（三氟甲磺酸烯酯），然后與BnMgBr或PhMgBr發(fā)生交叉偶聯(lián)反應(yīng)得到2，5-二取代二環(huán)辛二烯13和14。該方法產(chǎn)率低，主要是因?yàn)橛刹鸱址ǖ玫疥P(guān)鍵中間體（1R，4R）-11的產(chǎn)率僅有0.5%。

3.2 手性HPLC拆分法

具有二環(huán)[3.3.1]和二環(huán)[3.3.2]骨架結(jié)構(gòu)的手性二烯配體即采用手性HPLC拆分法獲得（圖 4）[5， 6]。外消旋的二酮15與苯基鈰試劑作用得到17。二醇17脫水后得到2，6-二苯基二環(huán)[3.3.1]壬-2，6-二烯19。通過制備高效液相色譜用手性固定相進(jìn)行拆分，可獲得光學(xué)純度的21。22可依同樣方法獲得。

3.3 有機(jī)金屬配合物拆分法

Grützmacher課題組開發(fā)了有機(jī)金屬配合物拆分法，即對映體通過外消旋的二烯絡(luò)合物的形式與金屬形成非對映異構(gòu)體，接下來加入手性二胺，結(jié)晶分離（圖5）[7]。

4 結(jié)語

在前面介紹的手性雙烯配體的合成方法中，手性源合成法相對比較廉價，但可適合采用的手性源非常有限，而且配體的結(jié)構(gòu)會受到采用的手性源的限制；拆分法也是目前獲得手性雙烯的主要方法之一，化學(xué)拆分法常常會受到各種底物的限制，且使用拆分試劑價格昂貴，拆分產(chǎn)率不高，限制了該方法的應(yīng)用，而手性制備柱亦是非常昂貴，不適宜配體的大量制備；盡管目前已有一系列手性雙烯配體被合成，并相繼用于多種不對稱催化反應(yīng)，但開發(fā)高效、價廉的手性雙烯配體依然是未來的一個重大挑戰(zhàn)。不對稱催化合成是最理想的合成方法，它僅用少量手性催化劑即可將大量潛手性底物對映選擇性地轉(zhuǎn)化為手性產(chǎn)物。從理論上講，通過這種方法可以合成人們需要的任何手性物質(zhì)。因此，設(shè)計合理的路線，通過不對稱催化的方法獲得手性雙烯配體是未來的一大挑戰(zhàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]Hayashi T， Ueyama K， Tokunaga N， et al. A chiral chelating diene as a new type of chiral ligand for transition metal catalysts： Its preparation and use for the rhodium-catalyzed asymmetric1，4-addition[J]. J. Am. Chem. Soc. 2003， 125（38）： 11508-11509.

[2]Uozumi Y， Lee S Y， Hayashi T. Asymmetric functionalization of bicycloalkenes by catalytic enantioposition-selective hydrosilylation[J]. Tetrahedron Lett. 1992， 33（47）： 7185-7188.

[3]Fischer C， Defieber C， Suzuki T， et al. Carreira.Readily available [2.2.2]- bicyclooctadienes as new chiral ligands for Ir（I）： catalytic， kinetic resolution of allyl carbonates[J].J. Am. Chem. Soc. 2004， 126（6）： 1628-1629.

[4]Tokunaga N， Otomaru Y， Okamoto K， et al. C2-Symmetric bicyclo[2.2.2]octadienes as chiral ligands： Their high performance in Rhodium-catalyzed asymmetric arylation of N-tosylarylimines[J]. J. Am. Chem. Soc. 2004， 126（42）： 13584-13585.

[5]Otomaru Y， Tokunaga N， Shintani R，et al. C2-Symmetric bicyclo[3.3.1]nonadiene as a chiral ligand for Rhodium-catalyzed asymmetric arylation of N-（4-nitrobenzenesulfonyl）arylimines[J]. Org. Lett. 2005， 7（2）， 307-310.

[6]Otomaru Y， Kina A， Shintani R， et al. C2-Symmetric bicyclo[3.3.1]nona-2，6-diene and bicyclo[3.3.2]deca-2，6-diene： new chiral diene ligands based on the 1，5-cyclooctadiene framework[J]. Tetrahedron： Asymmetry 2005， 16（9）， 1673-1679.

[7]La¨ng F， Breher F， Stein D， et al. Chiral olefins as steering ligands： syntheses of C1-symmetric dibenzo[a，e]cyclooctenes （Rdbcot） [J]. Organometallics 2005， 24（12）， 2997 -3007.