CN104844654B - 一种季鏻盐化合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种季鏻盐化合物及其制备方法，该方法以廉价易得的L‑酒石酸为原料，经过羧基酯化、羟基保护、格氏反应、叠氮取代、叠氮还原及最后与五氯化磷反应等步骤，得到一种季鏻盐化合物；该季鏻盐化合物是一种新的布朗斯特酸催化剂（氢键供体催化剂），可应用于催化不对称曼尼希反应、迈克尔反应和亨利反应等。

Description

一种季鏻盐化合物及其制备方法

技术领域

本发明属于有机合成领域，涉及一种以L-酒石酸为原料制备的季鏻盐化合物及其制备方法。

背景技术

有机小分子催化在过去的三十年中得到了非常迅猛的发展。由于有机小分子催化剂通常原料来源丰富且相对廉价易得，合成较为简单，性质较为稳定，反应条件温和，易于操作，而且相对于金属催化剂，其催化反应的最终产物不会引起重金属污染问题，因此尤其适用于制药、精细化工和农药等领域，具有良好的工业应用前景。在有机小分子催化这一前沿领域中，手性布朗斯特酸类催化剂（氢键供体催化剂）是发展较快的一类有机小分子催化剂，在多种不对称催化反应中得到应用。该类催化剂通过和反应底物间形成氢键来活化底物的羰基、硝基和亚胺等，从而提高其反应活性并有效地控制反应的立体选择性。

基于上述考虑，本发明以廉价易得的手性分子L-酒石酸为原料，通过多步反应合成得到一种手性季鏻盐类型的布朗斯特酸催化剂。这种季鏻盐催化剂一方面可以N-H作为氢键供体，与底物中的氢键受体之间形成氢键以催化反应；另一方面，可利用α,α,α’,α’-四基团提供的空间位阻效应和电子效应调控催化活性并控制反应的立体选择性。这类催化剂具有双功能的特点，能够在相应的不对称催化反应中实现更好的立体控制和获得更佳的催化活性，从而克服一些小分子催化反应中凸显的催化用量比较大、反应速度慢等缺点。

该季鏻盐催化剂的分子结构及其制备方法，目前尚未见有报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种手性季鏻盐化合物，其结构式为式I所示：

其中：R¹为甲基、正丁基、烯丙基、苄基、苯基、4-三氟甲基苯基、4-甲氧基苯基或2-萘基。

本发明的另一目的是提供上述季鏻盐化合物的制备方法，具体操作如下：

（1）以L-酒石酸为原料，在二氯亚砜和甲醇存在下，加热回流反应生成L-酒石酸二甲酯（A），其中L-酒石酸与二氯亚砜的摩尔比为1:4～1:5；

（2）以上述L-酒石酸二甲酯（A）为原料，在催化剂催化下，与2,2-甲氧基丙烷反应，得到缩酮保护的酒石酸二甲酯（B），其中2,2-二甲氧基丙烷的添加量为L-酒石酸二甲酯摩尔量的4～8倍，催化剂的添加量为L-酒石酸二甲酯摩尔量的0.02～0.04倍；

所述催化剂为三氟化硼/乙醚、一水对甲苯磺酸、硫酸、盐酸、高氯酸中一种；

（3）以上述缩酮保护的酒石酸二甲酯（B）为原料，将其与烷基或者芳基格氏试剂反应，得到二醇产物（C），其中镁与卤化剂的摩尔比为1.05:1～1.2:1，缩酮保护的酒石酸二甲酯与格氏试剂的摩尔比为1:5～1:6；

（4）上述二醇产物（C）在酸存在下与叠氮钠反应，得到双叠氮产物（D），其中叠氮钠与二醇产物的摩尔比为2:1～10:1，酸与二醇产物的摩尔比为2:1～10:1；

（5）将上述双叠氮产物（D）用还原剂还原，获得二胺产物（E），其中还原剂添加量为双叠氮产物摩尔量的3～5倍；

（6）上述二胺产物（E）在溶剂中与五氯化磷、三乙胺回流反应，得到目标产物季鏻盐化合物I，其中三乙胺与二胺产物的摩尔比为5:1~10:1，五氯化磷与二胺产物的摩尔比为1:1～1:2；

上述手性季鏻盐催化剂的合成路线如下：

，

其中R¹为甲基、正丁基、烯丙基、苄基、苯基、4-三氟甲基苯基、4-甲氧基苯基或2-萘基。

所述烷基或芳基格氏试剂为甲基碘化镁、正丁基溴化镁、烯丙基溴化镁、苄基氯化镁、苯基溴化镁、4-三氟甲基苯基溴化镁、4-甲氧基苯基溴化镁、2-萘基溴化镁中的一种。

所述步骤（4）中酸为浓盐酸、三氟乙酸、三氟甲磺酸中的一种。

所述步骤（5）中还原剂为三苯基膦、氢化锂铝、钯碳/氢气中的一种。

本发明方法的具体操作如下：

（1）常温下，将L-酒石酸溶解于甲醇溶液中，移入冰浴中，缓慢滴加二氯亚砜，继续搅拌20～30 min后，移除冰浴，于油浴80～100℃上回流反应4～9 h，将反应物倒入冷的饱和碳酸氢钠溶液中剧烈搅拌20～30 min后，分离有机相，水相用乙酸乙酯萃取3～4次，无水硫酸镁干燥，得L-酒石酸二甲酯，其中L-酒石酸与二氯亚砜的摩尔比为1:4～1:5；

（2）取L-酒石酸二甲酯溶于2，2-二甲氧基丙烷中，加入催化剂催化，氮气保护下于油浴上回流反应3～8 h，移除油浴待冷却至常温后，加入乙醚稀释反应液，将反应液倒入冷的饱和碳酸氢钠溶液中剧烈搅拌，分液收集有机相，水相以乙酸乙酯萃取2～3次，合并有机相，饱和食盐水洗2～3次，无水硫酸镁干燥，柱层析纯化（石油醚：乙酸乙酯 = 6：1，体积比）得缩酮保护的酒石酸二甲酯产物，其中2,2-二甲氧基丙烷的添加量为L-酒石酸二甲酯摩尔量的4～8倍，催化剂的添加量为L-酒石酸二甲酯摩尔量的0.02～0.04倍；

所述催化剂为三氟化硼/乙醚、一水对甲苯磺酸、硫酸、盐酸、高氯酸中一种；

（3）取打磨处理的金属镁剪碎后倒入干燥处理的溶剂中，加入碘粒一颗；再将卤化剂溶于无水四氢呋喃或无水乙醚中，于N₂保护下，先滴加部分卤化剂溶液到镁碘混合液中，待溶液黄色褪去，有气泡冒出时，再继续滴加剩余的卤化剂溶液，等镁溶解消失，反应液呈灰绿色时得到格氏试剂；再将缩酮保护的酒石酸二甲酯溶于无水四氢呋喃或无水乙醚中，于油浴条件下滴加到格氏试剂中，反应3～8小时以饱和氯化铵水溶液淬灭反应，分离有机相，水相以乙酸乙酯萃取3～4次，合并有机相后饱和食盐水洗2～3次，无水硫酸镁干燥，甲醇重结晶或柱层析得二醇产物，其中镁与卤化剂的摩尔比为1.05:1～1.2:1，缩酮保护的酒石酸二甲酯与格氏试剂的摩尔比为1:5～1:6；

所述溶剂为无水四氢呋喃、无水乙醚、无水二氧六环或无水叔丁基甲基醚，卤化剂为碘甲烷、正丁基溴、烯丙基溴、苄氯、溴苯、4-三氟甲基溴苯、4-甲氧基溴苯、2-溴萘中的一个。

（4）将二醇产物溶于氯仿或二氯甲烷中，加入叠氮钠，于冰浴条件下向反应液中滴加酸，搅拌反应2～7 h后加入质量百分比浓度20%的氢氧化钠调节pH至中性，分离有机相，水相以氯仿或二氯甲烷萃取2～3次，合并有机相饱和食盐水洗2～3次，无水硫酸镁干燥，旋干后加入乙醇重结晶，得双叠氮产物，其中叠氮钠与二醇产物的摩尔比为2:1～10:1，酸与二醇产物的摩尔比为2:1～10:1，酸为浓盐酸、三氟乙酸、三氟甲磺酸中的一种；

（5）取步骤（4）的双叠氮产物溶于醋酸甲醇溶液或乙醚中，氮气保护下于冰浴条件下向双叠氮产物溶液中加入还原剂搅拌反应，之后移入室温下继续搅拌反应4～8 h，过滤、乙酸乙酯萃取，无水硫酸镁干燥后，重结晶得二胺产物，其中还原剂添加量为双叠氮产物摩尔量的3～5倍；

（6）取二胺产物溶于经干燥处理的甲苯中，滴加三乙胺，加入五氯化磷，于油浴110～120 ℃下回流反应4～6 h后，旋干反应液，乙酸乙酯溶解，水洗2～3次，饱和食盐水洗2～3次，无水硫酸镁干燥，柱层析（石油醚：乙酸乙酯 = 6︰1，体积比）得目标产物季鏻盐，其中三乙胺与二胺产物的摩尔比为5:1~10:1，五氯化磷与二胺产物的摩尔比为1:1～1:2。

本发明所述的手性季鏻盐化合物可作为不对称曼尼希反应、迈克尔反应和亨利反应的催化剂等。

本发明的优点与积极效果：（1）使用廉价易得的L-酒石酸为原料，通过简便的合成路线制备一种新型的手性季鏻盐催化剂；（2）该催化剂的设计中引入多氢键供体，可很好地活化反应底物，提高反应活性；（3）通过R¹基团的变化可有效调控催化剂的空间位阻和电子分布，进一步提高其催化活性和反应立体选择性。

具体实施方式

下面通过实施例进一步对本发明中所述方法进行描述，但本发明保护范围不受实施例限制，本实施例中使用的试剂如无特殊说明均为常规市售试剂或按常规方法配制的试剂，使用的方法如无特殊说明均为常规方法。

实施例1：结构式为式I所示的季鏻盐化合物：

其中：R¹为甲基；

上述化合物合成路线如下：

（1）常温下向250 mL的三颈瓶中加入 28.5 g（190.5 mmol） L-酒石酸，再加入90mL甲醇，常温搅拌待酒石酸全部溶解后，移入冰浴中，缓慢滴加55.3 mL（762 mmol）二氯亚砜，持续30 min后，移除冰浴，于油浴80℃上回流反应9 h，将反应物倒入120 mL冷的饱和碳酸氢钠溶液中剧烈搅拌30 min后，分离有机相，水相以乙酸乙酯萃取3次，合并有机相，无水硫酸镁干燥，得产物L-酒石酸二甲酯 33.2 g，产率98%；

（2）取上步得到的L-酒石酸二甲酯 24 g，溶于80 mL的2，2-甲氧基丙烷，加入510mg一水对甲苯磺酸催化，氮气保护下于油浴上回流反应8 h，移除油浴待冷却至常温后，加入120 mL乙醚稀释反应液，将反应液倒入200 mL冷的饱和碳酸氢钠中剧烈搅拌，分液收集有机相，水相以乙酸乙酯萃取3次，合并有机相，饱和食盐水洗2次，无水硫酸镁干燥，柱层析纯化（石油醚：乙酸乙酯 = 6：1，体积比）得缩酮保护的酒石酸二甲酯产物 24.4 g，产率83%；

（3）取打磨处理的金属镁 15.4g（633.7 mmol），剪碎后倒入60 mL干燥处理的无水乙醚中，加入1小粒碘，再将 75.0 g（528.1 mmol）的碘甲烷溶于200 mL的无水乙醚中，于氮气保护下，先滴加部分卤化剂溶液到镁碘混合液中，待溶液黄色褪去，有气泡冒出时，再继续滴加剩余的碘甲烷乙醚溶液，等镁溶解消失，反应液呈灰绿色时，将 23.0 g（105.5mmol）的缩酮保护酒石酸二甲酯溶于200 mL乙醚，于油浴条件下滴加到格式试剂中，反应约6 h，以饱和氯化铵水溶液淬灭反应，分离有机相，水相以乙酸乙酯萃取3次，合并有机相后饱和食盐水洗2次，无水硫酸镁干燥；柱层析（石油醚：乙酸乙酯 = 4：1，体积比）得白色固体产物α,α,α’,α’-四甲基-1,3-二氧戊烷-4,5-二甲醇18.2 g，产率79%；

（4）α,α,α’,α’-四甲基-1,3-二氧戊烷-4,5-二甲醇8.72 g（40.0 mmol），溶于100mL二氯甲烷中，加入叠氮钠 19.1 g（293.8 mmol），于冰浴条件下向反应液中滴加20 mL（269 mmol）三氟乙酸搅拌反应，7 h后加入质量百分比浓度20%的氢氧化钠水溶液调节pH至中性，分离有机相，水相以二氯甲烷萃取2次，合并有机相，饱和食盐水洗2次，无水硫酸镁干燥，旋干后加入乙醇重结晶，得白色晶体叠氮产物8.36 g，产率78%；

（5）取氢化锂铝 5.8 g（152.6 mmol），溶于80 mL干燥的乙醚中，取上步所得的叠氮产物8.36 g（31.2 mmol），溶于80 mL乙醚中，于冰浴条件下滴加至氢化锂铝混悬液中，搅拌反应10 min 后移除冰浴，与常温下反应8 h，加水淬灭反应，加入质量百分比浓度20%的氢氧化钠水溶液30 mL，待溶液中白色沉淀析出至溶液澄清时，过滤反应液，旋干以乙酸乙酯萃取，无水硫酸镁干燥后，再通过正己烷重结晶得白色粉末状二胺产物5.93 g，产率88%；

（6）取二胺产物5.72 g（26.5 mmol），溶于120 mL经干燥处理的甲苯中，滴加 37mL（265 mmol）三乙胺，加入4.16 g （20 mmol） 五氯化磷，于油浴110 ℃回流反应5 h后，旋干反应液，乙酸乙酯溶解，水洗2次，饱和食盐水洗2次，无水硫酸镁干燥，柱层析（石油醚：乙酸乙酯 = 6：1，体积比）得季鏻盐产物3.60 g，产率 55%。¹H NMR（500 MHz，CD₃OD）：δ4.35（2H，s），4.25（2H，s），1.36（12H，d），1.32（12H，d），1.27（12H，s）。HRMS（ESI）：459.3095 forC₂₂H₄₄N₄O₄P⁺（[M-Cl]⁺），found 459.3093。

本发明提供的手性季鏻盐催化剂可用于不对称亨利反应，其应用实例的反应式如下：

具体操作过程：

在10 mL反应瓶中加入季鏻盐催化剂1b（13.75 μmol，0.055 equiv）溶于2.5 mL四氢呋喃，氩气保护，在室温条件下加入硝基乙烷（2.5 mmol，10.0 equiv），12.5 μmol 的叔丁醇钾（1 M，四氢呋喃溶液）于-78 ℃加入到反应液中搅拌30分钟。再将苯甲醛（0.25mmol，1.0 equiv）缓慢滴加到反应中。反应完毕后，加入三氟乙酸的甲苯溶液（100 μmL，0.5M），再将反应液倒入冰水中，分离有机相，水相以乙酸乙酯萃取，合并有机相无水硫酸镁干燥，柱色谱分离，产率达91%。通过高效液相色谱分离，得到其对应选择性为98% ee。

实施例2：结构式为式I所示的季鏻盐化合物：

其中：R¹为苯基；

R¹基团为苯基的手性季鏻盐催化剂1b的合成路线如下：

（1）常温下，向250 mL的三颈瓶中投入 28.5 g（190.0 mmol）L-酒石酸，再加入100mL甲醇，常温搅拌待酒石酸全部溶解后，移入冰浴中，缓慢滴加55.3 mL（762 mmol）二氯亚砜，继续搅拌30 min后，移除冰浴，于油浴上回流反应9 h；将反应物倒入120 mL冷的碳酸氢钠溶液中剧烈搅拌30 min后，用乙酸乙酯萃取，无水硫酸镁干燥，得产物 L-酒石酸二甲酯33.14 g，产率98%。

（2）取上步得到的L-酒石酸二甲酯 16 g（89.89 mmol），溶于60 mL（488.0 mmol）的2，2-二甲氧基丙烷，加入244 mg（3.6 mmol）三氟化硼乙醚溶液，氮气保护下于油浴上回流反应12 h，移除油浴待冷却至常温后，加入120 mL乙醚稀释反应液，将反应液倒入200 mL冷的碳酸氢钠中剧烈搅拌，分液收集有机相，水相以乙酸乙酯萃取3次，合并有机相，饱和食盐水洗2次，无水硫酸镁干燥，柱层析纯化（石油醚：乙酸乙酯 = 6：1，体积比）得产物 16.3g，产率83%。

（3）取打磨处理的金属镁 7.05 g（290 mmol），剪碎后倒入90 mL干燥处理的无水四氢呋喃，加入1小粒碘，再将 42.06 g（267.9 mmol）的溴苯溶于120 mL的无水四氢呋喃中，于N₂保护下，先少量滴加到镁碘混合液中，待溶液黄色褪去，有气泡冒出时，再继续滴加剩余的溴苯四氢呋喃溶液，等镁溶解消失，反应液呈灰绿色时，再将 9.77 g（44.8 mmol）的缩酮保护的酒石酸二甲酯溶于90 mL无水四氢呋喃中，于油浴条件下滴加到格式试剂中，反应约8 h，以饱和氯化铵水溶液淬灭反应，分离有机相，水相以乙酸乙酯萃取3次，合并有机相后饱和食盐水洗2次，无水硫酸镁干燥，甲醇重结晶得白色固体产物α,α,α’,α’-四苯基-1，3-二氧戊烷-4，5-二甲醇16.28 g，产率78%。

（4）α,α,α’,α’-四苯基-1,3-二氧戊烷-4,5-二甲醇4.66 g（10 mmol），溶于50 mL氯仿中，加入叠氮钠6.5 g（100 mmol），于冰浴条件下向反应液中滴加1.8 mL（20.0 mmol）三氟甲磺酸，搅拌反应7 h后加入质量百分比浓度20%的氢氧化钠调节pH至中性，分离有机相，水相以氯仿萃取2次，合并有机相饱和食盐水洗2次，无水硫酸镁干燥。旋干后加入乙醇重结晶，得白色块状晶体产物4.54 g，产率88%。

（5）取上步所得的叠氮产物 2.94 g（5.7 mmol），溶于含0.40 g醋酸的40 mL甲醇中，氮气保护下于冰浴条件下搅拌，再向反应液中加入5%的钯碳（30.3 mg），通过氢气球用氢气置换掉氮气，移入室温下继续搅拌反应4小时，用硅藻土过滤掉钯碳后，有机相减压浓缩，再以1 M的氢氧化钠水溶液中和，乙酸乙酯萃取，无水硫酸镁干燥后，旋干通过正己烷重结晶得白色粉末状二胺产物2.25 g，产率 85%。

（6）取二胺产物2.25 g（4.85 mmol），溶于40 mL经干燥处理的甲苯中，滴加 6.7mL（48.5 mmol）三乙胺，加入0.8 g（3.8 mmol） 五氯化磷，于油浴110 ℃回流反应4 h后，旋干反应液，乙酸乙酯溶解，水洗2次，饱和食盐水洗2次，无水硫酸镁干燥。柱层析（石油醚：乙酸乙酯 = 6：1，体积比）得白色粉末状产物1.79 g，产率 75%。¹H NMR（500MHz，CD₃OD）δ 7.57～7.52（8H，d），7.32~7.27（8H，t），7.21~7.11（16H，m），6.96~6.81（8H，s），3.46（1H，s），3.18（1H，s），1.39（1H，s），1.28（1H，s），0.69（12H，s）。HRMS（ESI）：955.4355 for C₆₂H₆₀N₄O₄P⁺（[M-Cl]⁺），found 955.4347。

实施例3: 结构式为式I所示的季鏻盐化合物：

其中：R¹为正丁基；

R¹基团为正丁基的手性季鏻盐催化剂1c的合成路线如下：

（1）常温下，向250 mL的三颈瓶中投入 28.5 g（190.0 mmol）L-酒石酸，再加入100mL甲醇，常温搅拌待酒石酸全部溶解后，移入冰浴中，缓慢滴加68.9 mL（950 mmol）二氯亚砜，继续搅拌30 min后，移除冰浴，于油浴上回流反应9 h。将反应物倒入120 mL冷的碳酸氢钠溶液中剧烈搅拌30 min后，用乙酸乙酯萃取，无水硫酸镁干燥，得产物L-酒石酸二甲酯33.1 g，产率98%。

（2）取上步得到的L-酒石酸二甲酯 21.72 g（122 mmol），溶于60 mL（488.0 mmol）的2，2-二甲氧基丙烷，加入478 mg（4.9 mmol）浓H₂SO₄，氮气保护下于油浴上回流反应12 h，移除油浴待冷却至常温后，加入120 mL乙醚稀释反应液，将反应液倒入200 mL冷的碳酸氢钠中剧烈搅拌，分液收集有机相，水相以乙酸乙酯萃取3次，合并有机相，饱和食盐水洗2次，无水硫酸镁干燥，柱层析纯化（石油醚：乙酸乙酯 = 6：1，体积比）得产物 22.07 g，产率83%。

（3）取打磨处理的金属镁 7.05 g（290 mmol），剪碎后倒入90 mL干燥处理的无水叔丁基甲醚（MTBE）中，加入1小粒碘，再将 37.56 g（276.2 mmol）的正丁基溴溶于120 mL的无水叔丁基甲醚（MTBE）中，于N₂保护下，先少量滴加到镁碘混合液中，待溶液黄色褪去，有气泡冒出时，再继续滴加剩余的正丁基溴的叔丁基甲醚（MTBE）溶液，等镁溶解消失，反应液呈灰绿色时，再将 10.03 g（46.0 mmol）的缩酮保护的酒石酸二甲酯溶于90 mL无水叔丁基甲醚（MTBE）中，于油浴条件下滴加到格式试剂中，反应约5 h，以饱和氯化铵水溶液淬灭反应，分离有机相，水相以乙酸乙酯萃取3次，合并有机相后饱和食盐水洗2次，无水硫酸镁干燥。甲醇重结晶得白色固体产物α,α,α’,α’-四丁基-1，3-二氧戊烷-4，5-二甲醇14.22 g，产率80%。

（4）取α,α,α’,α’-四丁基-1，3-二氧戊烷-4，5-二甲醇3.86 g（10 mmol），溶于50mL氯仿中，加入叠氮钠6.5 g（100 mmol），于冰浴条件下向反应液中滴加6.0 mL（80.0mmol）三氟乙酸，搅拌反应6 h后加入质量百分比浓度20%的氢氧化钠调节pH至中性，分离有机相，水相以氯仿萃取2次，合并有机相饱和食盐水洗2次，无水硫酸镁干燥。旋干后加入乙醇重结晶，得白色块状晶体产物3.71 g，产率85%。

（5）取上步所得的叠氮产物 2.62 g（6.0 mmol），溶于含0.40 g醋酸的40 mL甲醇中，氮气保护下于冰浴条件下搅拌，再向反应液中加入5%的钯碳（31.9 mg），通过氢气球用氢气置换掉氮气，移入室温下继续搅拌反应4小时，用硅藻土过滤掉钯碳后，有机相减压浓缩，再以1 M的氢氧化钠水溶液中和，乙酸乙酯萃取，无水硫酸镁干燥后，旋干通过正己烷重结晶得白色粉末状二胺产物2.08 g，产率 90%。

（6）取二胺产物1.69 g（4.4 mmol），溶于40 mL经干燥处理的甲苯中，滴加 6.1 mL（44 mmol）三乙胺，加入0.69 g（3.3 mmol） 五氯化磷，于油浴110 ℃回流反应4 h后，旋干反应液，乙酸乙酯溶解，水洗2次，饱和食盐水洗2次，无水硫酸镁干燥。柱层析（石油醚:乙酸乙酯 = 10:1，体积比）得白色粉末状产物1.19 g，产率 65%。HRMS（ESI）：795.6851 forC₄₆H₉₂N₄O₄P⁺（[M-Cl]⁺），found 795.6849。

实施例4：结构式为式I所示的季鏻盐化合物：

其中：R¹为烯丙基；

R¹基团为烯丙基的手性季鏻盐催化剂1d的合成路线如下：

（1）常温下，向250 mL的三颈瓶中投入 28.5 g（190.0 mmol）L-酒石酸，再加入100mL甲醇，常温搅拌待酒石酸全部溶解后，移入冰浴中，缓慢滴加65.3 mL（900 mmol）二氯亚砜，继续搅拌30 min后，移除冰浴，于油浴上回流反应9 h。将反应物倒入120 mL冷的碳酸氢钠溶液中剧烈搅拌30 min后，用乙酸乙酯萃取，无水硫酸镁干燥，得产物 32.8 g，产率97%。

（2）取上步得到的L-酒石酸二甲酯 21.72 g（122 mmol），溶于75 mL（610.0 mmol）的2，2-二甲氧基丙烷，加入368 mg（3.7 mmol）HClO₄，氮气保护下于油浴上回流反应12 h，移除油浴待冷却至常温后，加入120 mL乙醚稀释反应液，将反应液倒入200 mL冷的碳酸氢钠中剧烈搅拌，分液收集有机相，水相以乙酸乙酯萃取3次，合并有机相，饱和食盐水洗2次，无水硫酸镁干燥，柱层析纯化（石油醚：乙酸乙酯 = 6：1，体积比）得产物 22.61 g，产率85%。

（3）取打磨处理的金属镁 6.8 g（280 mmol），剪碎后倒入90 mL干燥处理的无水乙醚，加入1小粒碘，再将 30.53 g（254.5 mmol）的烯丙基溴溶于120 mL的无水乙醚中，于N₂保护下，先少量滴加到镁碘混合液中，待溶液黄色褪去，有气泡冒出时，再继续滴加剩余的烯丙稀溴的乙醚溶液，等镁溶解消失，反应液呈灰绿色时，再将 11.1 g（50.9 mmol）的缩酮保护的酒石酸二甲酯溶于90 mL无水乙醚中，于常温条件下滴加到格式试剂中。反应约4 h。以饱和氯化铵水溶液淬灭反应，分离有机相，水相以乙酸乙酯萃取3次，合并有机相后饱和食盐水洗2次，无水硫酸镁干燥。甲醇重结晶得白色固体产物α,α,α’,α’-四烯丙基-1，3-二氧戊烷-4，5-二甲醇11.48 g，产率70%。

（4）取α,α,α’,α’-四烯丙基-1,3-二氧戊烷-4,5-二甲醇3.22 g（10 mmol），溶于50mL氯仿中，加入叠氮钠2.6 g（40 mmol），于冰浴条件下向反应液中滴加1.5 mL（20.0 mmol）三氟乙酸，搅拌反应4 h后加入质量百分比浓度20%的氢氧化钠调节pH至中性，分离有机相，水相以氯仿萃取2次，合并有机相饱和食盐水洗2次，无水硫酸镁干燥。旋干后加入乙醇重结晶，得白色块状晶体产物3.05 g，产率82%。

（5）取上步所得的叠氮产物 2.98 g（8.0 mmol），溶于含60 mL干燥的乙醚溶液中，于冰浴条件下向反应液中缓慢投入1.22 g（32 mmol）的LiAlH₄，投料完毕后继续搅拌半小时，然后移入室温下继续搅拌反应4小时，TLC检测至反应完全后，以水猝灭反应，滴加质量百分比浓度20%的NaOH水溶液直至反应液沉淀不再析出，过滤沉淀，水相乙酸乙酯萃取，无水硫酸镁干燥后，旋干通过正己烷重结晶得白色粉末状二胺产物2.31 g，产率 90%。

（6）取二胺产物1.41 g（4.4 mmol），溶于40 mL经干燥处理的甲苯中，滴加 3.1 mL（22 mmol）三乙胺，加入0.92 g（4.4 mmol） 五氯化磷，于油浴110 ℃回流反应4 h后，旋干反应液，乙酸乙酯溶解，水洗2次，饱和食盐水洗2次，无水硫酸镁干燥。柱层析（石油醚：乙酸乙酯 = 10：1，体积比）得白色粉末状产物0.93 g，产率 60%。HRMS（ESI）：667.4347 forC₃₈H₆₀N₄O₄P⁺（[M-Cl]⁺），found 667.4345。

实施例5：结构式为式I所示的季鏻盐化合物：

其中：R¹为苄基；

R¹基团为苄基的手性季鏻盐催化剂1e的合成路线如下：

（1）常温下，向250 mL的三颈瓶中投入 28.5 g（190.0 mmol）L-酒石酸，再加入100mL甲醇，常温搅拌待酒石酸全部溶解后，移入冰浴中，缓慢滴加65.3 mL（900 mmol）二氯亚砜，继续搅拌30 min后，移除冰浴，于油浴上回流反应9 h。将反应物倒入120 mL冷的碳酸氢钠溶液中剧烈搅拌30 min后，用乙酸乙酯萃取，无水硫酸镁干燥，得产物 32.8 g，产率97%。

（2）取上步得到的L-酒石酸二甲酯 21.72 g（122 mmol），溶于120 mL（976.0mmol）的2，2-二甲氧基丙烷，加入90 mg（2.4 mmol）浓HCl，氮气保护下于油浴上回流反应12h，移除油浴待冷却至常温后，加入120 mL乙醚稀释反应液，将反应液倒入200 mL冷的碳酸氢钠中剧烈搅拌，分液收集有机相，水相以乙酸乙酯萃取3次，合并有机相，饱和食盐水洗2次，无水硫酸镁干燥，柱层析纯化（石油醚：乙酸乙酯 = 6：1，体积比）得产物 25.0 g，产率94%。

（3）取打磨处理的金属镁 7.29 g（300 mmol），剪碎后倒入90 mL干燥处理的无水1,4-二氧六环，加入1小粒碘，再将 31.65 g（250 mmol）的苄氯溶于120 mL的无水1,4-二氧六环中，于N₂保护下，先少量滴加到镁碘混合液中，待溶液黄色褪去，有气泡冒出时，再继续滴加剩余的苄氯的1,4-二氧六环溶液，等镁溶解消失，反应液呈灰绿色时，再将 9.92 g（45.5 mmol）的缩酮保护的酒石酸二甲酯溶于90 mL无水1,4-二氧六环中，于常温条件下滴加到格式试剂中。反应约8 h。以饱和氯化铵水溶液淬灭反应，分离有机相，水相以乙酸乙酯萃取3次，合并有机相后饱和食盐水洗2次，无水硫酸镁干燥。柱层析得淡黄色油状产物α,α,α’,α’-四苄基-1，3-二氧戊烷-4，5-二甲醇14.5 g，产率61%。

（4）取α,α,α’,α’-四苄基-1，3-二氧戊烷-4，5-二甲醇5.22 g（10 mmol），溶于50mL氯仿中，加入叠氮钠6.5 g（100 mmol），于冰浴条件下向反应液中滴加3.0 mL（100.0mmol）浓盐酸，搅拌反应4 h后加入质量百分比浓度20%的氢氧化钠调节pH至中性，分离有机相，水相以氯仿萃取2次，合并有机相饱和食盐水洗2次，无水硫酸镁干燥。旋干后加入乙醇重结晶，得白色块状晶体产物4.12 g，产率72%。

（5）取上步所得的叠氮产物 3.43 g（6.0 mmol），溶于含50 mL干燥的乙醚溶液中，于常温条件下向反应液中缓慢投入7.9 g（30 mmol）的PPh3，投料完毕后继续回流搅拌反应4小时，TLC检测至反应完全后，以水猝灭反应至无沉淀析出，滴加2M的HCl水溶液将反应液调成酸性pH=3～4间，以乙酸乙酯萃取3遍，收集水相，加入质量比5%的NaOH水溶液将水相调至pH=8，再以乙酸乙酯萃取，无水硫酸镁干燥后，旋干通过正己烷重结晶得白色粉末状二胺产物2.75 g，产率 88%。

（6）取二胺产物2.29 g（4.4 mmol），溶于40 mL经干燥处理的甲苯中，滴加 6.1 mL（44 mmol）三乙胺，加入0.46 g（2.2 mmol） 五氯化磷，于油浴110 ℃回流反应4 h后，旋干反应液，乙酸乙酯溶解，水洗2次，饱和食盐水洗2次，无水硫酸镁干燥。柱层析（石油醚：乙酸乙酯 = 10：1，体积比）得白色粉末状产物1.33 g，产率 55%。HRMS（ESI）：1067.5599 forC₇₀H₇₆N₄O₄P⁺（[M-Cl]⁺），found 1067.5598。

实施例6：结构式为式I所示的季鏻盐化合物：

其中：R¹为4-CF₃-苯基；

R¹基团为4-CF₃-苯基的手性季鏻盐催化剂1f的合成路线如下：

（1）制备方法同实施例1步骤（1）、（2）的方法合成缩酮保护的酒石酸二甲酯；

（2）取打磨处理的金属镁 6.56 g（270 mmol），剪碎后倒入90 mL干燥处理的无水四氢呋喃，加入1小粒碘，再将 55.99 g（250 mmol）的4-三氟甲基溴苯溶于120 mL的无水四氢呋喃中，于N₂保护下，先少量滴加到镁碘混合液中，待溶液黄色褪去，有气泡冒出时，再继续滴加剩余的4-三氟甲基溴苯四氢呋喃溶液，等镁溶解消失，反应液呈灰绿色时，再将10.9 g（50 mmol）的缩酮保护的酒石酸二甲酯溶于90 mL无水四氢呋喃中，于油浴条件下滴加到格式试剂中，反应约8 h；以饱和氯化铵水溶液淬灭反应，分离有机相，水相以乙酸乙酯萃取3次，合并有机相后饱和食盐水洗2次，无水硫酸镁干燥。甲醇重结晶得白色固体产物α,α,α’,α’-四（4-CF₃-苯基）-1，3-二氧戊烷-4，5-二甲醇23.26 g，产率63%。

（3）取α,α,α’,α’-四（4-CF₃-苯基）-1，3-二氧戊烷-4，5-二甲醇7.38 g（10 mmol），溶于50 mL氯仿中，加入叠氮钠6.5 g（100 mmol），于冰浴条件下向反应液中滴加7.9 mL（90.0 mmol）三氟甲磺酸，搅拌反应4 h后加入质量百分比浓度20%的氢氧化钠调节pH至中性，分离有机相，水相以氯仿萃取2次，合并有机相饱和食盐水洗2次，无水硫酸镁干燥。旋干后加入乙醇重结晶，得白色块状晶体产物3.55 g，产率45%。

（4）取上步所得的叠氮产物 3.15 g（4.0 mmol），溶于含50 mL干燥的乙醚溶液中，于冰浴条件下向反应液中缓慢投入0.46 g（12 mmol）的LiAlH₄，投料完毕后继续搅拌半小时，然后移入室温下继续搅拌反应4小时，TLC检测至反应完全后，以水猝灭反应，滴加质量百分比浓度20%的NaOH水溶液直至反应液沉淀不再析出，过滤沉淀，水相乙酸乙酯萃取，无水硫酸镁干燥后，旋干通过正己烷重结晶得白色粉末状二胺产物2.56 g，产率 87%。

（5）取二胺产物2.56 g（3.5 mmol），溶于40 mL经干燥处理的甲苯中，滴加 3.9 mL（28 mmol）三乙胺，加入0.55 g（2.63 mmol） 五氯化磷，于油浴110 ℃回流反应4 h后，旋干反应液，乙酸乙酯溶解，水洗2次，饱和食盐水洗2次，无水硫酸镁干燥。柱层析（石油醚：乙酸乙酯 = 10：1，体积比）得白色粉末状产物1.12 g，产率 42%。HRMS（ESI）：1499.3337 forC₇₀H₅₂F₂₄N₄O₄P⁺（[M-Cl]⁺），found 1499.3336。

实施例7：结构式为式I所示的季鏻盐化合物：

其中：R¹为4-CH₃O-苯基；

R¹基团为4-CH₃O-苯基的手性季鏻盐催化剂1g的合成路线如下：

（1）制备方法同实施例2步骤（1）、（2）的方法合成缩酮保护的酒石酸二甲酯；

（2）取打磨处理的金属镁 7.05 g（290 mmol），剪碎后倒入90 mL干燥处理的无水四氢呋喃，加入1小粒碘，再将 49.82 g（267.9 mmol）的4-甲氧基溴苯溶于120 mL的无水四氢呋喃中，于N₂保护下，先少量滴加到镁碘混合液中，待溶液黄色褪去，有气泡冒出时，再继续滴加剩余的4-甲氧基溴苯四氢呋喃溶液，等镁溶解消失，反应液呈灰绿色时，再将 9.90g（45.4 mmol）的缩酮保护的酒石酸二甲酯溶于90 mL无水四氢呋喃中，于油浴条件下滴加到格式试剂中，反应约8 h；以饱和氯化铵水溶液淬灭反应，分离有机相，水相以乙酸乙酯萃取3次，合并有机相后饱和食盐水洗2次，无水硫酸镁干燥。甲醇重结晶得白色固体产物α,α,α’,α’-四（4-CH₃O-苯基）-1，3-二氧戊烷-4，5-二甲醇21.29 g，产率80%。

（3）取α,α,α’,α’-四（4-CH₃O-苯基）-1，3-二氧戊烷-4，5-二甲醇5.86 g（10mmol），溶于50 mL氯仿中，加入叠氮钠6.5 g（100 mmol），于冰浴条件下向反应液中滴加7.9mL（90.0 mmol）三氟甲磺酸，搅拌反应4 h后加入质量百分比浓度20%的氢氧化钠调节pH至中性，分离有机相，水相以氯仿萃取2次，合并有机相饱和食盐水洗2次，无水硫酸镁干燥。旋干后加入乙醇重结晶，得白色块状晶体产物4.77 g，产率75%。

（4）取上步所得的叠氮产物 2.55 g（4.0 mmol），溶于含50 mL干燥的乙醚溶液中，于冰浴条件下向反应液中缓慢投入0.76 g（20 mmol）的LiAlH₄，投料完毕后继续搅拌半小时，然后移入室温下继续搅拌反应4小时，TLC检测至反应完全后，以水猝灭反应，滴加质量百分比浓度20%的NaOH水溶液直至反应液沉淀不再析出，过滤沉淀，水相乙酸乙酯萃取，无水硫酸镁干燥后，旋干通过正己烷重结晶得白色粉末状二胺产物1.87 g，产率 80%。

（5）取二胺产物1.87 g（3.2 mmol），溶于40 mL经干燥处理的甲苯中，滴加 4.5 mL（32 mmol）三乙胺，加入0.50 g（2.4 mmol） 五氯化磷，于油浴110 ℃回流反应4 h后，旋干反应液，乙酸乙酯溶解，水洗2次，饱和食盐水洗2次，无水硫酸镁干燥。柱层析（石油醚：乙酸乙酯 = 10：1，体积比）得白色粉末状产物1.46 g，产率 74%。HRMS（ESI）：1195.5192 forC₇₀H₇₆N₄O₁₂P⁺（[M-Cl]⁺），found 1195.5190。

实施例8：结构式为式I所示的季鏻盐化合物：

其中：R¹为2-萘基；

R¹基团为2-萘基的手性季鏻盐催化剂1h的合成路线如下：

（1）制备方法同实施例3步骤（1）、（2）的方法合成缩酮保护的酒石酸二甲酯；

（2）取打磨处理的金属镁 7.05 g（290 mmol），剪碎后倒入90 mL干燥处理的无水四氢呋喃，加入1小粒碘，再将 55.48 g（267.9 mmol）的2-溴萘溶于120 mL的无水四氢呋喃中，于N₂保护下，先少量滴加到镁碘混合液中，待溶液黄色褪去，有气泡冒出时，再继续滴加剩余的2-溴萘四氢呋喃溶液，等镁溶解消失，反应液呈灰绿色时，再将 9.90 g（45.4 mmol）的缩酮保护的酒石酸二甲酯溶于90 mL无水四氢呋喃中，于油浴条件下滴加到格式试剂中。反应约8 h。以饱和氯化铵水溶液淬灭反应，分离有机相，水相以乙酸乙酯萃取3次，合并有机相后饱和食盐水洗2次，无水硫酸镁干燥。甲醇重结晶得白色固体产物α,α,α’,α’-四萘基-1，3-二氧戊烷-4，5-二甲醇23.60 g，产率78%。

（3）取α,α,α’,α’-四萘基-1，3-二氧戊烷-4，5-二甲醇6.66 g（10 mmol），溶于50mL氯仿中，加入叠氮钠5.2 g（80 mmol），于冰浴条件下向反应液中滴加7.9 mL（90.0 mmol）三氟甲磺酸，搅拌反应4 h后加入质量百分比浓度20%的氢氧化钠调节pH至中性，分离有机相，水相以氯仿萃取2次，合并有机相饱和食盐水洗2次，无水硫酸镁干燥。旋干后加入乙醇重结晶，得白色块状晶体产物5.73 g，产率80%。

（4）取上步所得的叠氮产物 3.58 g（5.0 mmol），溶于含50 mL干燥的乙醚溶液中，于冰浴条件下向反应液中缓慢投入0.76 g（20 mmol）的LiAlH₄，投料完毕后继续搅拌半小时，然后移入室温下继续搅拌反应4小时，TLC检测至反应完全后，以水猝灭反应，滴加质量百分比浓度20%的NaOH水溶液直至反应液沉淀不再析出，过滤沉淀，水相乙酸乙酯萃取，无水硫酸镁干燥后，旋干通过正己烷重结晶得白色粉末状二胺产物2.40 g，产率 72%。

（5）取二胺产物2.12 g（3.2 mmol），溶于40 mL经干燥处理的甲苯中，滴加 4.5 mL（32 mmol）三乙胺，加入0.50 g（2.4 mmol） 五氯化磷，于油浴110 ℃回流反应4 h后，旋干反应液，乙酸乙酯溶解，水洗2次，饱和食盐水洗2次，无水硫酸镁干燥。柱层析（石油醚：乙酸乙酯 = 10：1，体积比）得白色粉末状产物1.51 g，产率 68%。HRMS（ESI）：1355.5599 forC₉₄H₇₆N₄O₄P⁺（[M-Cl]⁺），found 1355.5597。

Claims (5)

1.结构式为式I所示的季鏻盐化合物：

其中：R¹为甲基、正丁基、烯丙基、苄基、苯基、4-三氟甲基苯基、4-甲氧基苯基或2-萘基。

2.权利要求1所述的季鏻盐化合物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）以L-酒石酸为原料，在二氯亚砜和甲醇存在下，加热回流反应生成L-酒石酸二甲酯， 其中L-酒石酸与二氯亚砜的摩尔比为1:4～1:5；

；

（2）以L-酒石酸二甲酯为原料，在催化剂催化下，与2,2-二甲氧基丙烷反应，得到缩酮保护的酒石酸二甲酯，其中2,2-二甲氧基丙烷的添加量为L-酒石酸二甲酯摩尔量的4～8倍，催化剂的添加量为L-酒石酸二甲酯摩尔量的0.02～0.04倍；

所述催化剂为三氟化硼/乙醚、一水对甲苯磺酸、硫酸、盐酸、高氯酸中一种，

；

（3）以缩酮保护的酒石酸二甲酯为原料，将其与烷基或芳基格氏试剂反应，得到二醇产物，其中镁与卤化剂的摩尔比为1.05:1～1.2:1，缩酮保护的酒石酸二甲酯与格氏试剂的摩尔比为1:5～1:6；

，其中X为Cl、Br或I，R¹为甲基、正丁基、烯丙基、苄基、苯基、4-三氟甲基苯基、4-甲氧基苯基或2-萘基；

（4）二醇产物在酸存在下与叠氮钠反应，得到双叠氮产物，其中叠氮钠与二醇产物的摩尔比为2:1～10:1，酸与二醇产物的摩尔比为2:1～10:1，

，其中R¹为甲基、正丁基、烯丙基、苄基、苯基、4-三氟甲基苯基、4-甲氧基苯基或2-萘基；

（5）将步骤（4）的双叠氮产物用还原剂还原，获得二胺产物，其中还原剂添加量为双叠氮产物摩尔量的3～5倍，

，其中R¹为甲基、正丁基、烯丙基、苄基、苯基、4-三氟甲基苯基、4-甲氧基苯基或2-萘基；

（6）步骤（5）二胺产物在溶剂中与五氯化磷、三乙胺回流反应，得到目标产物季鏻盐化合物，其中三乙胺与二胺产物的摩尔比为5:1~10:1，五氯化磷与二胺产物的摩尔比为1:1～1:2，

，其中R¹为甲基、正丁基、烯丙基、苄基、苯基、4-三氟甲基苯基、4-甲氧基苯基或2-萘基。

3.根据权利要求2所述的季鏻盐化合物的制备方法，其特征在于：烷基或芳基格氏试剂为甲基碘化镁、正丁基溴化镁、烯丙基溴化镁、苄基氯化镁、苯基溴化镁、4-三氟甲基苯基溴化镁、4-甲氧基苯基溴化镁、2-萘基溴化镁中的一种。

4.根据权利要求2所述的季鏻盐化合物的制备方法，其特征在于：步骤（4）中酸为浓盐酸、三氟乙酸、三氟甲磺酸中的一种。

5.根据权利要求2所述的季鏻盐化合物的制备方法，其特征在于：步骤（5）中还原剂为三苯基膦、氢化锂铝、钯碳/氢气中的一种。