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聚乙二醇(400)中的不对称 Baylis-Hillman 反应

来源: 石家庄市海森化工有限公司  日期:2016-08-26 09:00:00  属于:产品技术
标签:聚乙二醇
文章摘要:从易得的L-脯氨酸出发,方便地合成了氨基醇1.以聚乙二醇(400)为溶剂,考察了?#20013;?#27688;基醇1(30mol%)在聚乙二醇(400)中催化不对称的Baylis-Hillman反应,有较好的催化活性和立体选择性,产率最高达95.4%,ee值最高达54.3%.?#20013;?#27688;基醇1-聚乙二醇(400)催化体系可方便回收并重复利用,在前三次循环中,未发现反应产率和选择性有明显变化.
近来,有机小分子催化剂催化的有机反应引起了越来越多的化学工作者的关注.L-脯氨酸是一种有效的?#20013;?#20652;化剂,可以高立体选择性地催化Aldol,Mannich和Michael反应.L-脯氨酸的衍生物氨基醇类化合物也可以有效地催化一些有机反应.
Baylis-Hillman反应,由Baylis和Hillman[于1972年首次在专利中报道.它是指活化烯的α-位和含有缺电子sp2碳的亲电试剂在胺类催化剂,如叔胺的作用下形成碳—?#25216;?并生成具有多个官能团分子的反应.这一反应具有选择性好、原子经济性、反应条件温和以及产物引入多种官能团等优点.Brzezinski等用(R)-3-quinu-clidinol催化丙烯酸甲酯和乙醛的反应仅获得ee值为10%的产物.与此同时,人们还发现β-氨基醇作为催化剂能大大提高反应速度.Marko等将一些具有β-氨基醇结构的光学活性叔胺用于Baylis-Hillman反应,探讨了这类催化剂的不对称诱导效果,获得了ee值为2%~27%的产物,其中奎尼定效果较好.Marko还研究了在不同压力下,奎尼定的催化效果,得到ee值为6%~45%的产物.近来,Iwabuchi等研究了奎尼定及其衍生物催化的不对称Baylis-Hillman反应,得到α-亚甲基-β-羟基酯和2,6-二(对硝基苯基)-5-亚甲基-1,3-二氧杂环已-4-酮的混合物,对其中具有较好不对称诱导效果的奎尼定衍生物QD-4进行了较详细的研究和机理的探讨.我们用喹尼定衍生物4-(3-ethyl-4-oxa-1-azatricyclo[4.4.0.03,8]dec-5-yl)quinolin-6-ol(TQO)催化Baylis-Hillman反应(Eq.1),反应表现出较好的选择性;使用这一催化剂,他们用磺酰?#21069;反?#26367;醛,在-30℃下与甲基乙烯基酮或丙烯酸酯反应,得到了很好的结果。
Baylis-Hillman反应的缺点是对于某些底物,反应速度太慢,转化率低,造成它在合成上应用的局限性.2004年,Chandrasekha[8]报道了聚乙二醇(400)中1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(DABCO)催化的Baylis-Hillman反应.催化剂DABCO可以循环使用4次,保持产率高于90%.因此,我们合成了?#20013;?#27688;基醇1,并在聚乙二醇(400)中催化不对称Baylis-Hillman反应,期望既可以加快反应速度,又可对?#20013;?#20652;化剂回收重复使用(Scheme1).
1实验部分
1.1仪器和试剂
熔点用XRC-1型熔点测定仪测定,温度计未校正;比旋光度用WZZ-1型旋光仪测定;核磁?#23376;?#32654;国Varian公司Inova-400型核磁共振仪记录;元素分析由意大利Carbo-Erba-1110自动元素分析仪完成;HRMS由MicromassOA-TOF完成;ee值的测定使用AgilentTM1100型高效?#21512;?#33394;谱仪,Agilent1100二极管阵列与多波长检测器,在DaicelChiralpackAS-H色谱柱上进行,流动相为正?#21644;?异丙醇,据不同分析对象比例有所变化;色?#36164;?#25454;由AgilentChemStation化学工作站采集处理.所用试剂为国产AR级.
1.2氨基醇1催化不对称Baylis-Hillman反应
一般方法,以对硝基苯甲醛与丁烯酮反应为例.向0.45mL聚乙二醇(400)中加入0.16g邻硝基苯甲醛(1.06mmol)和0.14g丁烯酮(2.00mmol),搅拌下加入59.4mg(0.3mmol)1.室温下搅拌,TLC跟踪反应.反应结束后,乙醚萃取(10mL×5),合并萃取液,无水Na2SO4干燥,旋转浓缩除去溶剂,硅胶柱层析(乙酸乙酯-石油醚)得淡黄色油?#27425;?.21g,产率95.4%.
所有不对称Baylis-Hillman反应产物都经过核磁谱?#20998;?#20026;预期产物.
2结果与讨论
在这一研究工作中,我们考察了催化剂1的用量对反应的影响,发现30mol%的用量比较合适,反应可以在24h内完成,产率较高,选择性与使用更多的催化剂相比,差别不大.在此基础上,我们以30mol%的1分别在室温和-25℃下催化一系列取代苯甲醛不对称Baylsi-Hillman反应,结果列于表1.
从表1可以看出,催化剂1对?#39057;?#23376;基和吸电子基取代的底物都有一定的催化活性.对所有研究过的底物,温度对反应速度的影响都是一致的:当反应温度由室温降至-25℃时,所需反应时间延长,且反应产率有一定程度下降.反应温度对反应的立体选择性的影响则随底物不同而有所不同:对一些底物,温度下降时反应选择性下降,如2-,3-,4-硝基苯甲醛;也有与此相反的情况,如4-?#32570;?#30002;醛,温度下降使反应的选择性明显提高.?#29575;?#19978;,对?#32570;?#30002;醛和丁烯酮在30mol%1催化下于-25℃在PEG(400)中反应,对映体过量达到54.3%,是这里最好的结果(Entry9).
最后,我们考察了1催化的对硝基苯甲醛和丁烯酮的反应中催化剂1-聚乙二醇(400)催化剂-溶剂体系循环使用的可能性(表2).6Shi,M.;Jiang,J.-K.Tetrahedron:Asymmetry2002,13,1941.7(a)Shi,M.;Xu,Y.-M.;Shi,Y.-L.Chem.Eur.J.2005,11,1794.(b)Shi,M.;Xu,Y.-M.Angew.Chem.,Int.Ed.2002,41,4507.
从表2的数据可以看出,对催化剂1和PEG(400)重复使用四次,反应的时间有一定的增长,反应的产率有下降,前3次1的催化立体选择性基本不变,而第4次产物的ee值有比较明显的下降.
聚乙二醇(400)中催化不对称Baylis-Hillman反应,催化剂-溶剂体系可重复使用3次,反应的选择性无明显下降.
 
 
 

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