CN104119288B - 一种含氮四齿有机配体的合成方法 - Google Patents

一种含氮四齿有机配体的合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种制备具有以下化学式配体的合成方法。式中R1,R2,R3为氢、烷基，芳基，芳基烷基或烷氧基，可以相同，也可以不同。X为O,S或N。还揭示了所述配体与过渡金属配合催化不对称烯烃环氧化反应。

Description

一种含氮四齿有机配体的合成方法
技术领域
本发明属于有机化学领域，涉及到一种含氮四齿配体的合成。
背景技术
随着仿生催化的发展，卟啉作为P-450单甲氧酶的仿生物质，得到越来越多的关注。一些研究小组将手性取代基连接到卟啉环上，设计并合成了手性的卟啉衍生物（见式2）。但大量的研究结果表明手性卟啉化合物都是经过多步反应合成的，总收率比较低，且在催化反应的过程中稳定性较差，同时由于手性取代基距离活性中心位的距离较远，不利于手性的调配，从而大大的限制了它在不对称催化反应中的应用。
式2
发明内容
本发明的目的在于克服上述手性卟啉配体存在的合成路径长，收率低，手性中心调配困难等问题，设计合成了一种结构和化学性质与卟啉相似的配体（式3）。相对于手性卟啉化合物，我们设计的含氮四齿配体合成简便，易于控制配体的电子、立体因素，手性中心更接近与配体中心，在催化反应的选择性控制上有更好的效果。
式3
为达到上述目的，本发明采用的技术方案包括如下反应步骤（式4）：
式4
其中R1、R2、R3分别为氢、烷基（分子式为CnH2n+1，n=1-5）、芳基，芳基烷基（分子式为C6H5CnH2n,n=1-5）或烷氧基（分子式为OCnH2n+1,n=1-5），R1、R2、R3相同或不同；X为O、S或N；
（1）将含有取代基的邻二溴苯与含有取代基的邻氨基苯甲酸甲酯加入到甲苯溶液中，在催化剂醋酸钯,配体三叔丁基膦和添加剂碳酸铯的作用下发生C-N的偶联反应生成产物1；
（2）化合物1在30%氢氧化钾水溶液和甲醇的作用下发生酯水解反应得到羧基化合物2；
（3）羧基化合物2在1-羟基苯并三唑（HOBt），N,N，-二环己基碳二亚胺（DCC）和溶剂四氢呋喃（THF）存在下与氨基化合物反应生成酰胺基产物3，其中氨基化合物的分子式为R3为氢、烷基（分子式为CnH2n+1，n=1-5）、芳基、芳基烷基（分子式为C6H5CnH2n，n=1-5）或烷氧基（分子式为OCnH2n+1,n=1-5）中的一种，X为N、O或S中的一种；
化合物3在三苯基膦,四氯化碳,三乙胺和乙腈的作用下关环生成产物4，目标手性配体。
所制备的四齿含氮配体和金属盐共同用于烯烃的不对称环氧化反应中，有很好的活性，即有好的结果。
由于上述技术的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1.合成简便，原料易得；
2.易于对手性中心电子密度和几何构型进行调配。
具体实施方式
下面通过一些实施例详细说明本发明的具体实施步骤，不应将这些实施例当作本发明范围限制。
实施例1
化合物1的合成
在50mL甲苯溶液中加入22.5mg(0.1mmol)醋酸钯和72mg（0.3mmol）三叔丁基膦，搅拌10min.。依次加入2.36g(10mmol)邻二溴苯，3.63g(24mmol)2-氨基苯甲酸甲酯和10.1g(31mmol)碳酸铯。反应液加热回流24h后，冷却至25°C,加入50mL饱和氯化铵溶液。加入200mL二氯甲烷，分出有机相，水相用二氯甲烷萃取两次，每次用60mL二氯甲烷。合并有机相，干燥，浓缩，经柱层析（乙酸乙酯/石油醚=1:50)得到1.47g化合物1(收率为39%)。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ9.21(2H,s),7.89(2H,d,J=7.4),7.42(2H,s),7.25(3H,s),7.11(2H,d,J=2.8),7.04(2H,d,J=8.1),6.70(2H,s),3.80(6H,s)。13CNMR(101MHz,CDCl3)δ169.11(s),148.30(s),135.34(s),134.46(s),132.07(s),125.01(s),124.50(s),117.85(s),115.09(s),113.23(s),77.93(s),77.61(s),77.30(s),52.25(s)。
实施例2
化合物2的合成
在40mL甲醇溶液中加入3.46g(9.2mmol)化合物1和40mL浓度为30%的氢氧化钾水溶液，加热搅拌回流10h。反应完成后冷却至室温，加入200mL水进行稀释，用6mol/L盐酸将溶液的pH值调节到4-5，然后用乙酸乙酯萃取（120mLx3）。水洗，盐洗，浓缩，柱分离（乙酸乙酯/石油醚=1:1）得到3.1g（收率96.9%）化合物2。
实施例3
化合物3a的合成
在50mL干燥的四氢呋喃中加入800mg(2.3mmol)化合物2，2.08g(10.1mmol)N,N-二环己基碳二亚胺,0.684g(5.1mmol)1-羟基苯并三唑和0.694g(5.1mmol)(S)-2-氨基-2-苯基乙醇，-5℃下搅拌1h。然后再25℃下搅拌12h。反应混合物经浓缩，柱层析（乙酸乙酯）得到1.2g化合物3（88.8%收率）。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ8.65(2H,s),7.42(2H,d,J=7.7),7.29(4H,dd,J=8.8,5.0),7.23(6H,d,J=6.9),7.14(2H,t,J=7.7),7.02(6H,dd,J=11.2,5.9),6.67(2H,t,J=7.4),5.71(2H,s),5.17(2H,s),3.82(2H,d,J=9.4),3.763.66(2H,m),1.92(4H,s)。13CNMR(101MHz,CDCl3)δ170.43(s),145.70(s),139.43(s),134.98(s),132.79(s),129.39(s),128.56(s),128.34(s),127.30(s),124.37(s),123.30(s),119.60(s),118.73(s),115.93(s),77.93(s),77.62(s),77.30(s),66.47(s),56.41(s)。
3b的合成
3b由(S)-2-氨基-3-甲基-1-丁醇按照上述方法制备，收率为68.9%。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ8.52(1H,s),7.34(1H,s),7.14(1H,d,J=7.3),7.06(1H,s),7.00(1H,d,J=7.7),6.70(1H,s),6.26(1H,d,J=6.6),3.74(1H,d,J=12.7),3.64(1H,s),1.94(1H,s),1.24(1H,s),0.99(1H,s)。13CNMR(101MHz,CDCl3)δ170.57(s),145.35(s),132.56(s),127.96(s),124.43(s),123.62–123.42(m),118.61(s),115.23(s),64.27–64.07(m),57.71(s),29.80(s),20.25–20.05(m),19.68–19.48(m)。
3c的合成
3c由(S)-2-氨基-3-苯基-1-丙醇按照制备3a的方法得到，收率为69.5%。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ8.40(1H,s),7.327.25(4H,m),7.257.17(5H,m),7.147.07(2H,m),7.05(1H,dd,J=5.6,3.6),6.96(1H,t,J=9.8),6.62(1H,t,J=7.5),6.33(1H,d,J=7.7),4.24(1H,d,J=6.7),3.74(1H,dd,J=11.4,3.7),3.60(1H,dd,J=11.4,5.0),2.99(1H,dd,J=13.9,6.6),2.89(1H,dd,J=13.9,8.0)。13CNMR(101MHz,CDCl3)δ177.95166.29(m),145.36(s),139.08135.23(m),132.59(s),129.80(s),129.31(s),128.09(s),127.36(s),124.56(s),123.53(s),120.99119.45(m),118.61(s),115.38(s),64.75(s),55.3848.08(m),37.57(s)。
3d的合成
3d由(S)-2-氨基-4-甲基-1-戊醇按照合成3a的方法制备，收率为84.2%。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ8.53(1H,s),7.32(2H,t,J=7.9),7.13(1H,t,J=7.8),7.05(1H,dd,J=5.7,3.6),6.98(1H,d,J=8.3),6.68(1H,t,J=7.5),6.19(1H,d,J=8.2),4.124.01(1H,m),3.95(1H,s),3.763.62(1H,m),3.49(1H,dd,J=11.2,5.1),1.68(2H,dd,J=13.5,6.9),1.43(3H,dd,J=14.7,8.8),0.92(7H,dd,J=10.0,6.6)。13CNMR(101MHz,CDCl3)δ170.79(s),145.45(s),134.92(s),132.56(s),128.04(s),124.52(s),123.58(s),120.75119.48(m),118.56(s),115.45(s),77.93(s),77.61(s),77.29(s),66.24(s),51.06(s),40.89(s),25.65(s),23.72(s),22.73(s)。
3e的合成
3e由(2S,3S)-2-氨基-3-甲基-1-戊醇按照制备3a的方法制备，收率为69.5%。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ8.53(1H,s),7.34(3H,d,J=8.6),7.15(2H,t,J=7.8),7.06(1H,dd,J=5.7,3.6),6.99(1H,d,J=8.3),6.766.60(2H,m),6.30(1H,d,J=8.4),4.34(1H,t,J=7.1),3.83(2H,d,J=12.0),3.75(2H,dd,J=11.5,3.2),3.62(2H,dd,J=11.5,6.0),2.48(1H,t,J=8.2),2.25(1H,p,J=7.5),1.321.11(2H,m),1.010.84(9H,m)。13CNMR(101MHz,CDCl3)δ170.92(s),145.46
145.26(m),134.88(s),132.55(s),128.00(s),124.50(s),118.57(s),115.44(s),77.91(s),77.60(s),77.28(s),63.85(s),56.97(s),36.43(s),26.25(s),16.30(s),11.94(s)。
实施例4
化合物4a的合成
在50mL干燥的乙腈中加入1.29g(2.2mmol)3a,2.31g(8.8mmol)三苯基膦，0.89g(8.8mmol)三乙胺和1.36g(8.8mmol)四氯化碳，25°C搅拌12h。反应物浓缩后溶于50mL二氯甲烷，水洗，干燥，除去溶剂，混合物经柱层析（乙酸乙酯/石油醚=1:3）得到0.9g(收率74.4%)白色固体4a。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ10.35(1H,s),7.78(1H,d,J=7.7),7.47(1H,d,J=3.5),7.15(5H,dd,J=19.8,10.8),7.07(3H,s),6.72(1H,t,J=6.9),5.15(1H,t,J=9.1),4.54(1H,t,J=8.8),3.95(1H,t,J=8.0)。13CNMR(101MHz,CDCl3)δ165.19(s),146.88(s),142.87(s),135.76(s),132.64(s),130.53(s),129.00(s),127.70(s),126.91(s),124.54(s),124.17(s),117.30(s),114.13(s),110.92(s),73.39(s),70.32(s)，HRMSCalculatedforC36H30N4O2[M+H]+551.2456,found551.2424.。
4b的合成
4b由3b按照3a制备4a的方法制备，收率为84.7%。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ10.39(1H,s),7.73(1H,d,J=7.1),7.48(1H,d,J=3.5),7.19(2H,s),7.05(1H,d,J=3.3),6.69(1H,d,J=3.4),4.26(1H,s),3.91(2H,d,J=12.8),1.49(1H,s),0.70(7H,s)。13CNMR(101MHz,CDCl3)δ146.54(s),135.59(s),132.28(s),130.26(s),124.00(s),123.42(s),117.24(s),113.84(s),74.1971.73(m),69.60(s),33.67(s),19.12(s)，HRMSCalculatedforC30H34N4O2,[M+H]+483.2754,found483.2729。
4c的合成
4c由3c按照3a制备4a的方法制备，收率为77.2%。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ10.42(2H,s),7.80(2H,dd,J=7.9,1.4),7.56(2H,dd,J=5.8,3.6),7.337.10(16H,m),6.816.72(2H,m),4.504.34(2H,m),4.15(2H,t,J=8.8),4.013.91(2H,m),2.93(2H,dd,J=13.6,5.2),2.53(2H,dd,J=13.6,8.8)。13CNMR(101MHz,CDCl3)δ164.42(s),146.96(s),138.75(s),135.75(s),132.60(s),130.42(s),129.79(s),129.10(s),127.00(s),124.68(s),124.42(s),117.33(s),113.94(s),111.09(s),78.03(s),77.72(s),77.40(s),70.71(s),68.57(s),42.44(s)，HRMSCalculatedforC38H34N4O2[M+H]+579.2754,found579.2735。
4d的合成
4d由3d按照3a制备4a的方法制备，收率为75%。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ10.57(1H,s),7.78(1H,d,J=7.8),7.52(1H,dd,J=5.8,3.6),7.35(1H,d,J=8.4),7.257.20(1H,m),7.00(1H,dd,J=5.9,3.5),6.74(1H,t,J=7.5),4.394.28(1H,m),4.20(1H,td,J=15.0,8.8),3.78(1H,t,J=7.8),1.60(1H,tt,J=12.9,6.4),1.351.29(1H,m),1.211.10(1H,m),0.63(3H,d,J=6.6),0.55(3H,d,J=6.6)。13CNMR(101MHz,CDCl3)δ163.69(s),146.24(s),135.07(s),132.19(s),130.43(s),123.18(s),121.52(s),117.43(s),114.35(s),111.72(s),77.95(s),77.63(s),77.31(s),72.13(s),65.21(s),46.36(s),25.62(s),23.72(s),21.72(s)，HRMSCalculatedforC32H38N4O2[M+H]+511.3067,found511.3038。
4e的合成
4e由3e按照3a制备4a的方法制备，收率为85.7%。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ10.45(2H,s),7.74(2H,d,J=7.3),7.49(2H,s),7.257.17(4H,m),7.02(2H,s),6.71(2H,t,J=6.5),4.26(2H,t,J=8.0),3.92(4H,dt,J=23.0,7.9),1.33(4H,d,J=31.4),1.000.81(2H,m),0.710.49(12H,m)。13CNMR(101MHz,CDCl3)δ146.44(s),135.40(s),132.21(s),130.33(s),123.62(s),122.51(s),117.33(s),114.14(s),77.91(s),77.60(s),77.28(s),72.19(s),69.51(s),40.09(s),26.18(s),15.41(s),11.37(s)，HRMSCalculatedforC32H38N4O2[M+H]+511.3067,found511.3043。
实施例5
不对称环氧化反应
在N2气保护和25°C条件下，将0.5mL含有0.00168mol/LMn(OTf)2的乙腈溶液加入到0.5mL含有0.00168mol/L配体L的乙腈溶液中，搅拌3h。然后加入0.42mmol烯烃和2.1mmol冰醋酸。将反应混合物冷却至-10°C，慢慢加入0.84mmol过氧化氢，该过氧化氢为50wt%过氧化氢水溶液（同时50wt%过氧化氢水溶液采用1mL乙腈稀释后加入使用），然后在-10°C下搅拌1h。反应结束后加入质量浓度10%硫代硫酸钠水溶液（10mL）和饱和碳酸氢钠水溶液（10mL），并加入20mL二氯甲烷稀释，分出有机相，盐洗，干燥，色谱分析给出98%ee值和99%的转化率。

Claims (5)

1.一种含氮四齿有机配体4的合成方法，其合成路线如式1所示：
所述方法包括如下步骤：
a)将含有取代基R1的邻二溴苯与含有取代基R2的邻氨基苯甲酸甲酯加入到甲苯溶液中，在Pd(OAc)2,P(t-Bu)3和Cs2CO3的作用下生成化合物1a；
b)化合物1a在30％KOH和MeOH的作用下得到化合物2；
c)化合物2在HOBt，DCC和THF存在下与氨基化合物反应生成化合物3；
d)化合物3在PPh3,CCl4,Et3N和MeCN的作用下生成产物4；
上述R1、R2、R3分别独立选自氢、烷基、芳基、芳基烷基或烷氧基，其中所述烷基分子式为CnH2n+1,n为1-5的任意整数；所述芳基烷基分子式为C6H5CnH2n,n为1-5的任意整数；所述烷氧基分子式为OCnH2n+1,n为1-5的任意整数；X为O、S或N。
2.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于：
步骤a)将摩尔比为1：3：100：240:300的醋酸钯，三叔丁基膦，含有R1的邻二溴苯，含有R2的邻氨基苯甲酸甲酯和碳酸铯加入甲苯溶液中；回流24h，冷却至25℃，加入饱和氯化铵溶液；加入二氯甲烷，分出有机相，水相用二氯甲烷萃取两次，每次用60mL二氯甲烷；合并有机相，干燥，浓缩，经柱层析得到化合物1a。
3.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于：
步骤b)将化合物1a加入到体积比为1：1的甲醇和30％KOH混合溶液中，化合物1a的摩尔浓度为0.12mol/L；回流10h；反应完成后冷却至室温，加入5倍甲醇体积的水进行稀释，用6mol/L盐酸将溶液的pH值调节到4～5，然后用乙酸乙酯萃取；水洗，饱和食盐水洗，浓缩，柱分离得到化合物2。
4.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于：
步骤c)在无水四氢呋喃中加入摩尔比为1:5:2:2的化合物2，N,Nˊ-二环己基碳二亚胺,1-羟基苯并三唑和氨基化合物，-5℃下搅拌1h；25℃下搅拌12h；反应混合物经浓缩后，以乙酸乙酯为洗脱液经柱层析分离得到化合物3。
5.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于：
步骤d)在无水乙腈中加入摩尔比为1：4：4：4的化合物3,三苯基膦，三乙胺和四氯化碳，25℃搅拌12h；反应物浓缩后溶于二氯甲烷，水洗，干燥，除去溶剂，混合物经柱层析得到产物4。
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