聯(lián)苯骨架氮雜環(huán)配體在環(huán)丙烷反應(yīng)中的應(yīng)用

夏俊麗 唐文文 劉 杰 王美會 任慧婧

(銅仁職業(yè)技術(shù)學(xué)院 藥學(xué)院，貴州 銅仁 554300)

眾所周知，氮最外層有五個(gè)電子，它既是供電子原子，也是一個(gè)很好的配位基團(tuán)。因?yàn)楹中耘潴w原材料易得、制備容易以及性質(zhì)穩(wěn)定，所以人們在研究手性配體的同時(shí)合成出很多含氮手性的配體，其中開發(fā)較多的是含氮雜環(huán)的咪唑啉配體和噁唑啉配體，它們都是五元雜環(huán)類化合物，且都可以和金屬離子進(jìn)行很好的配位而形成相應(yīng)的高分子絡(luò)合物或金屬配合物，并在催化不對稱環(huán)丙烷化反應(yīng)中取得了較好的催化效果。

早在1995年時(shí)，Corey[1]課題組成功制備了具有聯(lián)苯骨架類的配體 1，使之與等摩爾的CuOTf(C6H6)0.5在二氯甲烷溶液中23oC條件下反應(yīng)2 h 后用于催化分子內(nèi)的環(huán)丙烷化反應(yīng)，第一次合成了目標(biāo)物質(zhì) sirenin，并表現(xiàn)出了優(yōu)異的對映選擇性，產(chǎn)物的ee 值高達(dá)90%(Scheme 1)。

Scheme 1

之后在1997年和2000年，Ikeda小組[2，3]相繼合成了沒有任何取代基團(tuán)的聯(lián)苯骨架類雙噁唑啉配體2，分離提取并使之與金屬鹽CuOTf配位后，再經(jīng)NOE分析研究表明配體只含有(S，aS，S)-2構(gòu)型，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證此構(gòu)型配體在催化苯乙烯的環(huán)丙烷化反應(yīng)中，目標(biāo)產(chǎn)物的ee值最高達(dá)92 %，也顯示出了較優(yōu)的對映選擇性。其實(shí)在1996年時(shí)，Hayashi等[4]也合成了類似的配體(S，S)-3(聯(lián)萘骨架的雙噁唑啉配體)，與CuOTf(C6H6)0.5配合后，試著應(yīng)用在苯乙烯環(huán)丙烷化反應(yīng)中，得到了出乎意料的結(jié)果，對映選擇性最高可達(dá)97%(for cis)。

接著在1998年Rippert小組[5]為了考察此類配體在催化苯乙烯和重氮酸酯的不對稱環(huán)丙烷化反應(yīng)中的應(yīng)用效果，又合成了一系列的新的配體5，苯環(huán)上除了噁唑啉環(huán)取代基外分別還有三個(gè)不同的取代基，噁唑啉環(huán)上也帶有三個(gè)不同取代基的軸手性聯(lián)苯骨架的雙噁唑啉配體，并把此類配體與Cu(I)OTf配位后，用于催化上述反應(yīng)，結(jié)果顯示：trans：cis的dr值最高可達(dá)67：33；trans的ee值達(dá)88%，而cis的ee值高達(dá)89%。

進(jìn)入到二十一世紀(jì)后，2006年張萬斌和Ikeda等人[6]為了進(jìn)一步研究這類配體的電子效應(yīng)、空間位阻等對催化活性及其立體選擇性的影響，配體6，7，8又被成功合成出來，配體6是在噁唑啉環(huán)上同一位置引入了較多取代基的聯(lián)苯骨架配體，配體7是在噁唑啉環(huán)上引入一個(gè)叔丁基取代的聯(lián)萘配體，配體8是在噁唑啉上和聯(lián)苯骨架結(jié)構(gòu)上都帶有取代基的雙噁唑啉Tropos配體。在Cu(I)的催化下，把此類配體用于催化D/L-重氮乙酸孟酯對苯乙烯的環(huán)丙烷化反應(yīng)。催化結(jié)果顯示，配體7表現(xiàn)了最優(yōu)的催化效果。dr(trans：cis)=83：17，產(chǎn)物cis的ee值高達(dá)96%，產(chǎn)物trans的ee的值是89%。

2018年，宋毛平課題組[7]設(shè)計(jì)開發(fā)并合成了咪唑啉環(huán)上具有不同取代基的聯(lián)苯骨架的咪唑啉配體9，并初步嘗試配體9在催化不對稱環(huán)丙烷化反應(yīng)中的催化效果。逐步考察了這一系列配體在環(huán)丙烷化反應(yīng)中底物的投料比例、配位金屬、溶劑、溫度等的影響，最后發(fā)現(xiàn)9b(當(dāng)R=t-Bu時(shí))的催化結(jié)果較好(Scheme 2)。在最優(yōu)的條件下，用1.0 mol% CuOTf(C6H6)0.5/1.1mol% 9b，在CH2Cl2溶液中常溫下反應(yīng)24 h，反應(yīng)收率為31%，trans：cis=80：20，trans ee 為58%，cis ee 為60%。

Scheme 2

綜上，近些年不斷有新的含氮雜環(huán)的噁唑啉配體和咪唑啉類配體被相繼開發(fā)出來，這類配體制備相對容易且穩(wěn)定，在各種不對稱催化反應(yīng)中均有應(yīng)用，特別是在催化不對稱環(huán)丙烷化反應(yīng)中表現(xiàn)了良好的對映選擇性。尤其是上述的聯(lián)苯骨架的雙噁唑啉配體在催化不對稱環(huán)丙烷化反應(yīng)方面有著不可替代的催化效果，所以目前，設(shè)計(jì)合成此類新型聯(lián)芳基骨架的含氮手性配體以及研究此類配體在催化各種反應(yīng)中的應(yīng)用，依然是金屬有機(jī)化學(xué)的研究熱點(diǎn)。