CN105026402A

CN105026402A - 异己糖醇单三氟甲磺酸酯及其合成方法

Info

Publication number: CN105026402A
Application number: CN201480010785.9A
Authority: CN
Inventors: 肯尼斯·斯滕斯鲁德
Original assignee: Archer Daniels Midland Co
Current assignee: Archer Daniels Midland Co
Priority date: 2013-03-05
Filing date: 2014-02-18
Publication date: 2015-11-04
Also published as: KR20150123324A; JP2016510740A; AU2014226533A1; BR112015021072A2; MX2015011470A; WO2014137576A1; US20160016969A1; HK1217323A1; CA2902009A1; EP2964653A1; EP2964653A4; RU2015139514A

Abstract

描述了异己糖醇单三氟甲磺酸酯化合物及其制备方法。该方法涉及使异己糖醇、三氟甲烷磺酸酯脱水物以及或者1)亲核碱或者2)非亲核碱和亲核体的组合的混合物反应。这些异己糖醇单三氟甲磺酸酯化合物可以用作前体材料，多种衍生化合物可以从这些前体材料合成。

Description

异己糖醇单三氟甲磺酸酯及其合成方法

优先权要求

本申请要求2013年3月5日提交的美国临时申请号61/772,637的优先权权益，该申请的内容结合在此。

发明领域

本发明涉及衍生自可再生材料的环状双官能单三氟甲磺酸(三氟甲磺酸酯)单体，涉及制造此类单体的具体方法，并且涉及结合这些单体的衍生化合物或材料。

背景

传统上，聚合物和大宗化学品已经由衍生自石油的原料制备。随着石油供应变得越来越昂贵和难以获取，对于从生物衍生的源开发可再生的或“绿色的”替代材料用于将充当常规的、石油基或石油衍生的对应物的商业上可接受的替代品的化学品，或者用于生产与由化石(不可再生源)生产的相同的材料的兴趣和研究已经增加。

对于此类材料的生物衍生的或可再生的替代原料的最丰富种类之一是碳水化合物。然而，碳水化合物通常不适合当前的高温工业方法。与具有低官能度的石油基、疏水的脂肪族或芳香族的原料相比，碳水化合物(如多糖)是复杂的、过官能化的亲水材料。其结果是，研究人员已经寻求生产生物基化学品，这些生物基化学品可以衍生自碳水化合物，但是它们是较不高度官能化的，包括更稳定的双官能化合物，如2,5-呋喃二羧酸(FDCA)、乙酰丙酸、以及1,4:3,6-二失水己糖醇。

1,4:3,6-二失水己糖醇(在此还被称为异己糖醇)衍生自来自谷物基多糖的可再生资源。异己糖醇包含衍生自对应的还原的糖醇(分别为D-山梨糖醇、D-甘露糖醇、以及D-艾杜糖醇)的一类二环呋喃二醇。根据手性，存在异己糖醇的三种异构体，即，分别为：A)异山梨醇、B)异甘露糖醇、以及C)异艾杜糖醇；它们的结构在方案1中展示。

这些分子实体由于种种原因已经受到相当大的兴趣并且被认为是有价值的、有机化学品支架。一些有益的属性包括它们的制备和纯化的相关便利性、所使用的母体原料的固有经济性，不仅由于它们的可再生的生物质来源(给予非常大的作为不可再生的石油化学产品的替代物的可能性)，而且可能最显著地由于固有的手性双官能度，该双官能度允许设计并且合成几乎无限制扩张的衍生物。

这些异己糖醇由两个顺式稠合的四氢呋喃环构成，这些环是几乎平面的并且V形的(具有在环之间120°角度)。这些羟基位于碳2和5处并且定位于该V形分子的或者内侧或者外侧上。分别将它们指定为内型或外型。异艾杜糖醇具有两个外型羟基，而在异甘露糖醇中这些羟基都是内型，并且在异山梨醇中一个外型和一个内型羟基。这些外型取代基的存在增加了其附接到其上的该环上的稳定性。另外，外型和内型基团呈现了不同的反应性，因为它们取决于衍生反应的空间要求或多或少是易接近的。

随着对衍生自自然资源的化学品的兴趣增加，潜在的工业应用已经在异己糖醇的生产和使用上产生兴趣。例如，在聚合物材料的领域中，这些工业应用已经包括使用这些二醇合成或改性缩聚物。作为单体它们吸引人的特征与它们的刚性、手性、无毒性、以及它们不衍生自石油的事实相关。出于这些原因，具有优良的热机械耐受性和/或具有特定光学特性的高玻璃化转变温度聚合物的合成是可能的。另外，这些分子的无害特征开辟了在包装或医学设备中的应用的可能性。例如，在工业规模下以满足聚合物合成要求的纯度生产异山梨醇表明异山梨醇可能不久就在工业聚合物应用中出现。(参见例如，F.Fenouillot等人，“来自可再生的1,4:3,6-二失水己糖醇(异山梨醇、异甘露糖醇以及异艾杜糖醇)的聚合物：综述(Polymers From Renewable 1,4:3,6-Dianhydrohexitols(Isosorbide,Isommanide and Isoidide):A Review)”聚合物科学进展(Progress inPolymer Science)，第35卷，第578-622页(2010)，或者X.Feng等人，“环境可持续应用的糖基化学品(Sugar-based Chemicals forEnvironmentally sustainable Applications)”聚合物材料的现代科学(Contemporary Science of Polymeric Materials)，美国化学会志(Am.Chem.Society)，2010年12月，其内容通过引用结合在此。)

为了更好的利用异己糖醇作为一种绿色原料，制备作为可以随后被改性以合成其他化合物的平台化学品或前体的异己糖醇的干净并且简单的方法将被在绿色或可再生的化学品工业中的那些所欢迎。

发明概述

本发明部分涉及一种用于制备异己糖醇单三氟甲磺酸酯化合物的方法。该方法涉及使异己糖醇、三氟甲烷磺酸酯脱水物以及或者1)亲核碱或者2)非亲核碱和亲核体的组合的试剂的混合物反应。

此外，本发明涉及根据在此描述的方法制成的异己糖醇单三氟甲磺酸酯化合物以及其作为用于随后改性或衍生成其他化合物的平台化学品的用途。具体地，这些单三氟甲磺酸酯包括：

a)(3R,3aS,6S,6aR)-6-羟基六氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-基三氟甲烷磺酸酯；

b)(3S,3aS,6R,6aR)-6-羟基六氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-基三氟甲烷磺酸酯；

c)(3R,3aS,6R,6aR)-6-羟基六氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-基三氟甲烷磺酸酯；

d)(3S,3aS,6S,6aR)-6-羟基六氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-基三氟甲烷磺酸酯；

e)(3R,3aS,6aR)-2,3,3a,6a-四氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-基三氟甲烷磺酸酯；

f)(3S,3aS,6aR)-2,3,3a,6a-四氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-基三氟甲烷磺酸酯。

异山梨醇、异甘露糖醇以及异艾杜糖醇的这些单三氟甲磺酸酯分别是具有对于新的聚合物、表面活性剂、增塑剂、或其他衍生的产物令人希望的特性或特征的化合物。

在其他方面，本发明涉及一种用于制造异己糖醇单三氟甲磺酸酯的某些衍生化合物的方法，以及通过另外的反应(如酯化、醚化、聚合、硫醇化、或氨基化等)合成的衍生化合物，这些另外的反应改性该异己糖醇单三氟甲磺酸酯。这些衍生化合物可以包括：胺、单羧酸、两亲物、硫醇/硫醇醚、以及一些聚合物。衍生化合物具有或者X-R或者R₁-X-R₂的通式，其中所述X是异己糖醇单三氟甲磺酸酯，并且R、R₁、R₂各自是一个有机部分，该有机部分包含以下项中的至少一种：胺、酰胺、羧酸、氰化物、酯、醚、硫醇、烷烃、烯烃、炔烃、环状的、芳香族的、或亲核的部分。

发明详细说明

第I部分-说明

作为给予非常大的作为不可再生的石油化学产品的替代物的可能性的生物质衍生的化合物，1,4:3,6-二失水己糖醇是一类作为可再生的分子实体重要的二环呋喃二醇。(为了方便起见，1,4:3,6-二失水己糖醇在以下的说明中将被称为“异己糖醇”)。如以上提到的，这些异己糖醇是优良的化学品平台，这些化学品平台由于它们固有的手性双官能度最近已经受到关注，该双官能度可能允许现存的和可以合成的新的衍生化合物二者的显著发展。

异己糖醇起始材料可以通过分别制造异山梨醇、异甘露糖醇、或异艾杜糖醇的已知的方法获得。异山梨醇和异甘露糖醇可以衍生自对应的糖醇(D-山梨糖醇和D甘露糖醇)的脱水。作为一种商业产品，异山梨醇还是容易从制造商可获得的。第三种异构体(异艾杜糖醇)可以从罕有地存在于自然中并且不能够从植物生物质中提取的L-艾杜糖产生。由于这个原因，研究人员已经积极地探索异艾杜糖醇的不同的合成方法。例如，异艾杜糖醇起始材料可以从异山梨醇通过差向异构制备。在L.W.Wright,J.D.Brandner，有机化学期刊(J.Org.Chem.)，1964，29(10)，第2979–2982页中，差向异构是借助于Ni催化剂诱导的，使用负载在硅藻土上的镍。在相对苛刻的条件(如220℃至240℃的温度在150大气压的压力下)下进行该反应。在约两小时之后该反应达到稳态，其中平衡混合物包含异艾杜糖醇(57-60％)、异山梨醇(30-36％)和异甘露糖醇(5-7-8％)。当从异艾杜糖醇或异甘露糖醇开始时，获得了可比较的结果。发现将pH增加至10-11具有促进作用，与增加温度和镍催化剂浓度一样。在美国专利号3,023,223中可以发现类似的披露，其建议异构化异山梨醇或异甘露糖醇。最近，P.Fuertes提出了一种用于通过层析段分L-艾杜糖醇和L-山梨糖的混合物获得L-艾杜糖醇(异艾杜糖醇的前体)的方法(美国专利公开号2006/0096588；美国专利号7,674,381B2)。L-艾杜糖醇是从山梨糖醇开始制备的。在一个第一步骤中，将山梨糖醇通过发酵转化为L-山梨糖，随后将该L-山梨糖氢化为D-山梨糖醇和L-艾杜糖醇的混合物。然后将这种混合物转化为L-艾杜糖醇和L-山梨糖的混合物。在与该L-山梨糖分离之后，可以将该L-艾杜糖醇转化为异艾杜糖醇。因此，在一个四步反应中将山梨糖醇转化为异艾杜糖醇，产率为约50％。(所引用的参考文件的内容通过引用结合在此。)

三氟甲烷磺酸酯基(trifluoromethanesulfonate)(还以名称三氟甲磺酸酯基(triflate)熟知)是具有式CF₃SO₃-的官能团并且通常表示为-OTf。三氟甲磺酸酐是具有式(CF₃SO₂)₂O的由两个三氟甲磺酸酯部分形成的化合物。不包括氮分子，该三氟甲磺酸酯部分是在有机合成领域中的最好的离核体(即，离去基团)之一，通过严格控制反应条件(如温度、溶剂、和化学计量)允许容易地进行消去和亲核取代事件两者。

A.-异己糖醇单三氟甲磺酸酯的制备

本发明部分地提出了一种用于合成异己糖醇单三氟甲烷磺酸酯(即，单三氟甲磺酸酯)的有效且容易的方法。该方法涉及异己糖醇、三氟甲烷磺酸酯脱水物与或者1)亲核碱或者2)非亲核碱和亲核体(作为两种不同的试剂物种)的组合的试剂的反应。这两种反应途径分别在方案2和4中说明。异己糖醇单三氟甲磺酸酯是用于多种潜在的产品(例如包括，聚合物、手性助剂(例如，用于在药物生产中使用的不对称合成)、表面活性剂、或溶剂)的有用的前体化合物。本发明合成方法可以产生对应的单磺酸酯的极好的产率，如在所附实例中证明的。本方法能够从异己糖醇起始材料以至少50％(典型地约55％-70％)的相当高的摩尔产量主要生产异己糖醇单三氟甲磺酸酯。在适当控制反应条件和时间下，可以实现单三氟甲磺酸酯物种的约80％-90％或更好的产率。该异己糖醇是以下项中的至少一种：异山梨醇、异甘露糖醇、以及异艾杜糖醇。对应的异己糖醇化合物可以或者商业上获得或者从相对廉价、广泛可获得的生物衍生的原料合成。

根据第一实施例或路径，本方法涉及最初使亲核碱与三氟甲烷磺酸酯脱水物反应以便产生一种反应中间体，然后将一种异己糖醇添加至该反应中以便产生该异己糖醇三氟甲磺酸酯，如在方案2中呈现的。

方案2：

这种反应呈现了相当快的动力学并且产生一种活化的三氟甲磺酸络合物。这种反应基本上是不可逆的，因为所释放的三氟甲磺酸酯基完全是非亲核的。然后该三氟甲磺酸络合物与该异己糖醇容易地反应，形成一种异己糖醇单三氟甲磺酸酯，同时伴随该亲核碱的释放和质子化。

单一的反应物种是既是亲核体又是碱，其可以使该异己糖醇脱水物的羟基去质子。不同的试剂可以用作本发明合成方法中的亲核碱。可以使用的一些常见的亲核碱可包括，例如：吡啶，其衍生物，或结构上类似的实体，如二甲基氨基吡啶，咪唑，吡咯烷，以及吗啉。在具体的实施例中，吡啶由于其固有的亲核和碱性属性、相对低的成本、以及易于从溶液中去除(例如，蒸发、水溶性、过滤(质子化的形式))是优选的。

在某些方案中，该合成方法涉及在添加该异己糖醇之前使该三氟甲磺酸酐与该亲核碱反应以便活化该酸酐并且形成一种不稳定的、铵(例如，吡啶鎓)中间体(方案3)，其被认为使得该异己糖醇的一种或多种差亲核的醇能够直接替代，形成该异己糖醇单三氟甲磺酸酯化合物并且既释放又质子化该亲核碱。

方案3：反应中间体

N-甲基-N-(1-((三氟甲基)磺酰基)吡啶-4(1H)-亚基)甲铵(methanaminium)三氟甲烷磺酸酯

作为一个二级反应，该反应在相对低的初始温度下进行，其允许控制反应动力学以便生产单一的所希望的化合物并且帮助使显著量的不同副产物的混合物的产生最小化。换句话说，冷却至冷的初始温度帮助降低该系统的初始能量，其增加该反应动力学的控制，使得可以选择性生产比二三氟甲磺酸酯物种更多的单三氟甲磺酸酯物种。优选地在约1℃或更低的初始温度下进行该反应。在某些实施例中，该初始温度典型地是在约0℃或约-5℃与约-78℃或-80℃之间的范围内。在一些实施例中，该初始温度可以在约-2℃或-3℃与约-60℃或-75℃之间的范围内(例如，-10℃、-15℃、-25℃、或-65℃)。具体的温度可以是从约-5℃或-7℃至约-45℃或-55℃(例如，-12℃、-20℃、-28℃、或-36℃)。

因为该合成反应使用过量的亲核碱，可能在该反应中形成的任何酸(例如，异山梨醇的质子化的形式)将立即被去质子，因此pH将是碱性的(即，大于7)。

在第二实施例或路径中，如在方案4中示出的，三氟甲磺酸酐直接与一种异己糖醇反应。

方案4：

这种反应是可逆的并且呈现了相对慢的动力学；因此，添加热以便帮助促进中间体的形成并且推动该反应。使用一种非亲核碱(如碳酸钾)来使该异己糖醇单三氟甲磺酸酯化合物去质子。可以在该反应中使用的一些常见的非亲核碱包括例如：碳酸盐、碳酸氢盐、乙酸盐、或苯胺。这种反应通常在约环境室温(20℃-25℃)或更高下进行。在一些反应中，该温度可以高达约130℃或140℃，但是典型地是约30℃-50℃-70℃或80℃最高达约100℃-115℃或120℃。具体的温度取决于在该反应中使用的溶剂的类型，并且应加以控制以便使过量副产物的形成最小化。

尽管不受理论束缚，方案5示出了一种建议的机理，通过该机理可以使用催化量的亲核体和非亲核碱制备异己糖醇单三氟甲磺酸酯的实例。

方案5：使用催化剂和非亲核碱合成异己糖醇单三氟甲磺酸酯。

据信这种转化的机理类似于在方案2中的反应的机理，但是代替使用释放的、亲核碱(吡啶)，使用非亲核碱(三乙胺)去质子化进行该反应。

在该第二路径中，非亲核碱和亲核体的组合进行反应。该非亲核碱可以是一种胺，包括但不限于三乙胺、N,N-二异丙基乙胺(Hünig碱(DIPEA或DIEA))、N-甲基吡咯烷、4-甲基吗啉、以及1,4-二氮杂二环-(2.2.2)-辛烷(DABCO)。在一些实施例中，使叔胺碱与一种亲核催化剂(如强亲核的4-二甲基氨基吡啶(DMAP))结合。该亲核体可以催化量存在，如该催化剂的1-5摩尔％(0.01至0.05当量)或更少。

作为在这个第二反应路径的执行中的考虑，应该控制试剂的碱度。这个特征可能影响产生的消去产物(即，单不饱和的产物)的量。例如，胺试剂总体上将是强碱性的并且将需要更严格的控制条件以使消去产物最小化。该反应将需要具有更窄的温度和溶剂参数。例如，在高温下这些碱介导的消去路径是有利的。因此，该温度很可能将保持在低温下(如10℃或0℃或以下)下。相比之下，硫醇(例如，半胱氨酸)试剂(即，非碱性的亲核体)导致较少的消去产物。因此，该非碱性的试剂允许相对较不严格的反应环境(例如，较高的温度)并且允许可以产出更多所希望的产物的反应。

根据本制备，附接至该异己糖醇的三氟甲磺酸酯部分活化分子的一部分，该部分可以按照一种方式经受容易的取代，该方式在不存在该三氟甲磺酸酯基的情况下不能够有效地实现。该三氟甲磺酸酯基给予该分子轻微升高的能量。当该醇部分衍生成该三氟甲磺酸酯部分时，大大增强需要在该异己糖醇平台上单取代的任何路径。在不存在该三氟甲磺酸酯基的情况下此类取代不能发生。虽然可以使用其他离去基团，如甲苯磺酸酯基和甲磺酸酯基，这些是比三氟甲磺酸酯基差的多的离核体，并且经常需要高温或更侵蚀性的条件，这些条件增加副反应(如特别地消去反应)的可能性。这是优点之一，即，异己糖醇单三氟甲磺酸酯可以提供进一步的衍生化合物的合成。在制造衍生化合物的随后的反应中，任何数目的亲核取代可以容易地进行，包括但不限于卤素(I、Br、Cl)、氮为中心的(伯胺、仲胺、叠氮化物、芳香胺)、碳为中心的(格氏试剂(Grignard)、有机锂化物(organolithiates)、有机铜氧化物)、硫为中心的(硫醇)、以及氧为中心的(醇、羧化物)。这个优点的实例在方案15A中说明，其中胺取代了该三氟甲磺酸酯部分并且然后一个长碳链附接在残留的羟基上。

感兴趣的另一点是该三氟甲磺酸酯基，在添加至该异己糖醇时，导致该异己糖醇的显著的溶剂溶解度变化，即，从是亲水的(没有该三氟甲磺酸酯基)至是疏水的化合物。因此，降低了在水的存在下水解的任何风险。更显着地，这个改变可以帮助该单三氟甲磺酸酯与任何未反应的原始异己糖醇的分离，例如，借助于液/液萃取。在某些反应中，将仅仅约1当量或更少的三氟甲磺酸酯添加至该异己糖醇中。

B.-该异己糖醇家族的单三氟甲磺酸酯

该异己糖醇家族，由于它们的允许进一步化学改性的多功能性，特别是异山梨醇，作为一种平台化学品是有用的。通过该异己糖醇单三氟甲磺酸酯的进一步转化(例如，通过醚化或酯化反应)衍生的化合物可以用作用于新聚合物和功能材料、新有机溶剂、表面活性剂、用于医学和药学应用的单体和结构单元，以及用作燃料或燃料添加剂。(参见例如，MarcusRose等人，“异山梨醇作为可再生平台化合物用于多种应用-何去何从？(Isosorbide as a Renewable Platform Chemical for Versatile Applications–Quo Vadis？)”，化学与可持续性、能源与材料(ChemSusChem)，第5卷，第167-176页(2012)，内容通过引用结合在此)。

同样可以从三种异己糖醇异构体合成单三氟甲磺酸酯物种。在此描述的异己糖醇单三氟甲磺酸酯异构体呈现了新颖的物质组合物，这些组合物可以被适配成制造重要的结构单元以便制造用于多种应用的化合物，如在聚合物、分散剂、添加剂、润滑剂、表面活性剂、以及手性助剂中的单体单元。

当制造衍生化合物时，该单三氟甲磺酸酯部分可以或者作为亲核取代的活性位点或者作为惰性部分(当衍生该异己糖醇分子的其他羟基时)起作用。因此，通过增强对于亲核取代的反应位点的化学选择性，该单三氟甲磺酸酯基充当一个亲电子部分，该亲电子部分在异己糖醇上提供了两个不同的反应位点，特别在衍生化合物的制备中使用时。

然而，具有内型和外型羟基两者的异山梨醇就动力学和反应条件的控制而言似乎是用于制造该单三氟甲磺酸酯物种的更有利的物种。总体上，这些羟基的三维取向对于生产这些单三氟甲磺酸酯的速率具有影响。就相对化学反应动力学而言，对于三氟甲磺酸酯衍生内型定位的羟基比外型定位的羟基更有利。异山梨醇的内型：外型取向的单三氟甲磺酸酯物种的比率是约2-3:1。外型取向的单三氟甲磺酸酯在亲核取代过程中呈现了增强的反应性。这些特征将影响或指示任何所产生的衍生化合物的化学和物理特性的性质。

由于它们的基础结构构象，异山梨醇、异甘露糖醇、和异艾杜糖醇的立体定向转化生成异己糖醇单三氟甲烷磺酸酯(即，单三氟甲磺酸酯)的四种不同的异构体，如在方案6中说明的。

方案6：异己糖醇单三氟甲磺酸酯

在另一个方面，本发明涉及一种异己糖醇单三氟甲磺酸酯物种以及其作为平台化学品的用途，多种不同类型的衍生化合物可以从该平台化学品制备。表1列出了根据本发明的一个方面制备的不同异己糖醇单三氟甲磺酸酯化合物。

表1。

在三氟甲磺酸酯部分是最好的离核体之一的情况下，可以立体专一地生成多种结构上不同的异己糖醇变体。可以从以上表1中列出的三氟甲磺酸酯(三氟甲烷磺酸酯)化合物中的一种或多种制备衍生化合物。多样的亲核取代是特别感兴趣的，因为它们提供这些异己糖醇的瓦尔登(Walden)构型转换，在方案7中以异艾杜糖醇单三氟甲磺酸酯的氰化例示。

方案7：来自异艾杜糖醇单三氟甲磺酸酯的氰化的瓦尔登转换

C.-异己糖醇单三氟甲磺酸酯的衍生化合物

一旦根据本发明的一个实施例制备了单三氟甲磺酸酯物种，然后可以生产不同的衍生化合物。总体上，用于制造衍生化合物的方法涉及使异己糖醇单三氟甲磺酸酯物种与至少例如醇、醛、酰胺、胺、酰亚胺、亚胺、羧酸、氰化物、酯、醚、卤化物、硫醇、或其他化学基团反应。该衍生化合物可包括一个有机部分，例如，以下R基团中的一种或多种：酰胺、胺、羧酸、氰化物、酯、醚、硫醇、烷烃、烯烃、炔烃、环状的、芳香族的、或亲核的部分。取决于所希望的化学或物理特性，可以选择具有立体定向构象的单三氟甲磺酸酯物种以便在随后反应中改性以便制造具有不同化学和物理特性的衍生化合物。

在使用三氟甲磺酸酯部分衍生这些羟基之一之后，可以使在该异己糖醇上的剩余的羟基反应，如方案8中以α-溴苯乙酮例示。

方案8：使用异艾杜糖醇单三氟甲磺酸酯引入手性基团的实例

在其他实例中，该醇部分的遮蔽的、刚性的取向需要使用这些异己糖醇单三氟甲磺酸酯亲核加成/取代反应来将有价值的手性引入至化学品平台中。此类反应的实例在方案10、11、12、15A和15B中呈现。

1.异山梨醇单三氟甲磺酸酯：

如前面所提及，异山梨醇的单三氟甲磺酸酯相对于这些三氟甲磺酸酯和醇部分呈现了内型/外型取向。这种立体定向的安排允许使用亲核体(如丁硫醇)相对没有阻碍的取代三氟甲磺酸酯部分，并且对应产生(外型硫醇/外型羟基)异艾杜糖醇和(内型硫醇/内型羟基)异甘露糖醇衍生物。这些非对映异构体将显示彼此不同的物理和化学特性，如熔点和沸点、相、以及反应性。方案9示出了这种反应的一个实例。

方案9：异山梨醇的硫醇基非对映异构体

使用例如丁酸的醇至酯的官能转化保持该(外型/内型)异山梨醇平台，如在方案10中示出的。

方案10：在酸催化酯化之后异山梨醇的手性保持。

2.异甘露糖醇单三氟甲磺酸酯

类似地，在使用异甘露糖醇单三氟甲磺酸酯的反应中，使用例如丁硫醇立体定向的亲核取代三氟甲磺酸酯部分通过瓦尔登转换产生(外型硫醇/内型羟基)异山梨醇芯，如在方案11中示出的。

方案11：由异甘露糖醇单三氟甲磺酸酯的硫醇取代介导的瓦尔登转换。

醇部分的进一步衍生，如使用丁酸的酯化，保留该(外型/外型)异艾杜糖醇和(内型/内型)异甘露醇芯，如在方案12中描绘的。

方案12：在酯化时异艾杜糖醇和异甘露糖醇的绝对构型的保持

3 异艾杜糖醇单三氟甲磺酸酯

当使异艾杜糖醇单三氟甲磺酸酯反应时，使用例如丁硫醇立体定向的亲核取代三氟甲磺酸酯部分产生(内型硫醇/外型羟基)异山梨醇骨架，其呈现比上述(内型羟基/外型硫醇)异山梨醇非对映异构体完全离散的物理和化学特性，如在方案13中说明的。

方案13：通过瓦尔登转换影响异山梨醇二环芯的异艾杜糖醇单三氟甲磺酸酯的硫醇取代。

使用例如丁酸酯化醇部分保持该(内型/外型)异山梨醇芯，如在方案14中描绘的。

方案14：在醇至酯转化时异山梨醇的手性保持

可以从这些单三氟甲磺酸酯制备的一组有用化合物的实例包括异己糖醇衍生的两亲物(即，具有水溶性或亲水极性部分和疏水有机部分的分子)。这些化合物显示离散的亲水和疏水区域，这些区域提供响应于环境刺激的独特的分子间和分子内自组装。异己糖醇基两亲性酯特别在通常使用的非中性的水性基质中倾向于水解。对于水解条件掌握大得多的稳健性的替代域由烷基醚组成。

在异己糖醇单三氟甲磺酸酯的官能团之间的取向上的差异给予这些异己糖醇的对应的单醚独特的两亲性特性。因此，本发明的一个方面涉及多种或者短的(≤C₆)、中等的(C₇-C₁₂)或长的(≥C₁₃)碳链的异山梨醇、异甘露糖醇和异艾杜糖醇单烷基醚的合成。这些支架呈现了对于具有潜在的以下用途的不同两亲物的吸引人的前驱(antecedent)，例如，除其他之外，作为表面活性剂、亲水物(例如，碳链C₄-C₈)、有机凝胶、流变调节剂、分散剂、乳化剂、润滑剂、增塑剂、具有特定立体化学的手性辅助化合物。

在衍生该单三氟甲磺酸酯物种中，可以使例如一种无阻胺，单胺，或包括伯胺、仲胺和叔胺(如具有C₁-C₇、C₈-C₁₆、或C₁₇-C₂₅)反应。例如，短链(例如，C₁-C₆)胺在制造聚合物、流变调节剂化合物、增塑剂中可以是有用的，并且较长的链(例如，C₈或C₉-C₂₀)胺在制备表面活性剂中可以是有用的。该胺可包括，例如，伯胺，如甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、异丙胺、异丁胺；或仲胺，如二甲胺、二乙胺、二异丙胺、二异丁胺；或具有最高达二十烷-1-胺(C₂₀)的碳链的伯和仲物种的任何一种。

随后可以改性该胺以生成具有潜在表面活性剂特性的胺基两亲物或显现有用的商业特性的其他化合物。(参见例如，J.Wu等人，“基于异艾杜糖醇-2,5-二亚甲基胺的聚酰胺作为具有增强反应性的绿色刚性结构单元的调查(An Investigation of Polyamides Based inIsoidide-2,5-dimethyleneamine as a Green Rigid Building Block withEnhanced Reactivity)”大分子(Macromolecules)第45卷，第9333-9346页(2012)，通过引用结合)。

制备胺的一个实例在方案15A中说明。该衍生化合物是一种两亲物，如2-(2-(2-(((3R,3aS,6S,6aR)-6-(辛基氨基)六氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-基)氧)乙氧基)乙氧基)乙醇。

方案15：A)胺基异山梨醇两亲物、和B)异山梨醇聚合物的合成路线。

可替代地，该衍生化合物可以是一种单羧酸，如以下项中的至少一种：(3S,3aR,6R,6aR)-6-羟基六氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-羧酸；或(3R,3aR,6S,6aR)-6-羟基六氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-羧酸。随后可以使该单羧酸聚合，如在方案15B中示出的。

第II部分-实例

参考以下实例进一步说明本发明。

实例1。

根据以下，可以合成(3S,3aS,6S,6aR)-6-羟基六氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-基-三氟甲烷磺酸酯，A(异艾杜糖醇单三氟甲磺酸酯)：

实验：按照在化学与可持续性、能源与材料，第4卷，第599-603页(2011)中描述的适配一个程序，向配备有1/2”x 3/8”蛋形的PTFE涂覆的磁力搅拌棒的一个烘箱干燥的、25mL单颈圆底长颈烧瓶中装入409mg异艾杜糖醇(2.80mmol，0.14M)、248μL吡啶、和20mL二氯甲烷。该颈用一个橡胶隔片和一个氩气入口加盖。在连续的氩气流动和强力搅拌下，将该烧瓶浸入一个冰/盐水浴(-10℃)中持续大约～10分钟，并且在15分钟内经由注射器通过该隔片逐滴添加470μL三氟甲磺酸酐(2.80mmol)。在30分钟之后将该烧瓶从该冰浴中移出，加热至室温，并且将反应继续另外30多分钟。在这个时间之后，观察到大量的固体，悬浮在一种无色溶液中。

在一种替代的制备方案中：向配备有1/2”x 3/8”蛋形的PTFE涂覆的磁力搅拌棒的一个烘箱干燥的、25mL单颈圆底长颈烧瓶中装入248μL吡啶和20mL二氯甲烷。该颈用一个橡胶隔片加盖并且使一个氩气入口与16’针头(needle)连接。在连续的氩气流动和强力搅拌下，将该烧瓶浸入一个冰/盐水浴(-10℃)中持续大约～10分钟，并且在15分钟内经由注射器通过该隔片逐滴添加470μL三氟甲磺酸酐(2.80mmol)。随后，经由注射器逐滴添加预先在10mL二氯甲烷中溶解的409mg异艾杜糖醇(2.80mmol)，同时使该烧瓶保持在低温下并且在氩气下。在引入该异艾杜糖醇之后，移除该冰浴并且使该反应继续持续另外30分钟。

取出一个等分部分，使用甲醇稀释，并且注入气相色谱/质谱分析仪(GC/MS)上用于组成分析。观察到两个显著的信号。第一个信号显示了12.90分钟的保留时间、m/z 260.0，与假定的化合物B一致。(不受理论束缚，假设化合物B按照在方案17中说明的方式源于该二三氟甲磺酸酯类似物的吡啶诱导的消去。)

方案17：产生该单消去类似物B的建议的机理。

第二个信号出现在13.06分钟，m/z 278.0，与标题化合物A一致，指示～65％的摩尔产率。

使用1:1的己烷：乙酸乙酯作为流动相进行薄层色谱(TLC)。得出三个明显的带(钼酸铈污迹)；一个表明0.85的rf(接近溶剂前沿)，很可能披露消去产物B；一个显示rf 0.38，与目标物A一致；最后，观察到基线处的一个昏暗的带，指示残留的异艾杜糖醇。(这些宽的rf差异将允许通过部署快速硅胶层析容易隔离产物。)添加试剂的顺序似乎不决定反应产率。

实例2。

(3S,3aS,6R,6aR)-6-羟基六氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-基三氟甲烷磺酸酯A和异构体(3S,3aR,6R,6aS)-6-羟基六氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-基三氟甲烷磺酸酯B(异山梨醇单三氟甲磺酸酯)的合成。

实验：向配备有1/2”x 3/8”蛋形的PTFE涂覆的磁力搅拌棒的一个烘箱干燥的、25mL单颈圆底长颈烧瓶中装入415mg异山梨醇(2.84mmol，0.19M)、252μL吡啶(3.12mmol)、和15mL二氯甲烷。该颈用一个橡胶隔片和一个氩气入口加盖。在连续的氩气流动和强力搅拌下，将该烧瓶浸入一个冰/盐水浴(-10℃)中持续大约～10分钟，并且在15分钟内经由注射器通过该隔片逐滴添加477μL三氟甲磺酸酐(2.84mmol)。在30分钟之后将该烧瓶从该冰浴中移出，加热至室温，并且将反应持续另外30分钟。在这个时间之后，观察到大量的固体，悬浮在一种淡黄色溶液中。取出一个等分部分，使用甲醇稀释，并且注入GC/MS上用于组成分析。三个显著的信号是显然的：1)第一个显示12.29分钟的保留时间，m/z278.0，与标题化合物A或B一致。2)第二个在13.55分钟、m/z 278.0处显示，与标题化合物A或B之一一致。这两个信号结合以提供该反应～55％的摩尔产率。在13.72分钟、m/z 260.0处披露了一个强的信号，或许指示上述单不饱和的类似物。使用1:1的己烷：乙酸乙酯作为流动相进行薄层色谱(TLC)。观察到三个明显的带(钼酸铈污迹)；一个示出0.88的rf(接近溶剂前沿)，与在方案1中强调的消去化合物相一致；一个显示rf 0.39，与重叠的A和B一致；最后，看出基线处的一个昏暗的带，指示残留的异山梨醇。^*

实例3。

(3R,3aS,6R,6aR)-6-羟基六氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-基三氟甲烷磺酸酯，A(异甘露糖醇单三氟甲磺酸酯)的合成

实验：向配备有1/2”x 3/8”蛋形的PTFE涂覆的磁力搅拌棒的一个烘箱干燥的、25mL单颈圆底长颈烧瓶中装入348mg异山梨醇(2.38mmol，0.16M)、209μL吡啶(2.62mmol)、和15mL二氯甲烷。该颈用一个橡胶隔片加盖并且使一个氩气入口与16’针头连接。在连续的氩气流动和强力搅拌下，将该烧瓶浸入一个冰/盐水浴(-10℃)中持续大约～10分钟，然后在15分钟内经由注射器通过该隔片逐滴添加400μL三氟甲磺酸酐(2.38mmol)。在30分钟之后将该烧瓶从该冰浴中移出，加热至室温，并且将反应持续另外30分钟。在这个时间之后，观察到大量的固体，悬浮在一种无色溶液中。取出一个等分部分，使用甲醇稀释，并且注入GC/MS上用于组成分析。显示了两个显著的信号：1)第一个显示了13.06分钟的保留时间、m/z 278.0，与标题化合物A一致，并且构成该反应的51％的摩尔产率。2)第二个泄露了14.38的保留时间、260.0的m/z，与先前提及的单不饱和的化合物一致。观察到三个明显的带(钼酸铈污迹)；一个示出0.81的rf(接近溶剂前沿)，与在方案1中强调的消去化合物一致；一个显示rf 0.37，与目标物A一致；并且最后看到基线处的一个昏暗的带，指示残留的异甘露糖醇。在粗基质中的化合物的TLC rf值的显著差异表明了这些产品，特别是在此的实例的标题化合物，的单独的分离可以容易地使用快速硅胶层析进行。此外，在其中较大规模地进行上述反应的实例中，假定在真空下的短路径的罐蒸馏在分离单独产物上将是有效的。

实例4。

从异山梨醇三氟甲磺酸酯合成两亲性2-(2-(2-(((3S,3aS,6S,6aR)-6-(癸基氨基)六氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-基)氧)乙氧基)乙氧基)乙醇

C.可能具有表面活性剂特性的非离子两亲物

实验：第1部分，氨基醇B。向配备有磁力搅拌棒和氮气入口的一个隔片加盖的100mL二颈圆底烧瓶中装入2.00g异甘露糖醇单三氟甲磺酸酯(7.19mmol)、1.00mL三乙胺和25mL无水THF。然后将该均匀混合物在饱和盐水/冰浴中冷却至-10℃。在搅拌时并且在氩气下，在15分钟内逐滴添加1.46mL癸胺(7.19mmol)。在完全添加之后，移除该冰浴并且使反应在室温下继续持续另外2h。在这个时间之后，过滤固体，蒸发过量溶剂，并且用最小量的二氯甲烷吸收该棕色半固体残余物并且加入至一个包含活化的Brockmann碱性氧化铝填料的预制的快速柱中。洗脱目标物氨基醇B，其中观察到使用10:1乙酸乙酯/甲醇溶剂比率洗脱为1.11g的浅棕色固体(54％)。用¹H和¹³C NMR以及跟着发生的HRMS的光谱解析证实B的高纯度。

第2部分，非阴离子两亲物C。向配备有磁力搅拌棒和氩气入口的一个隔片塞好的100mL二颈圆底烧瓶中装入1.40g氨基醇B(4.91mmol)、196mg的NaH(60％，在矿物油中)、以及25mL干燥的DMF。在氩气覆盖层下将该溶液搅拌持续15分钟，然后经由注射器逐滴添加713mL的2-(2-(2-氯乙氧基)乙氧基)乙醇。继续该反应过夜，在该时间之后观察到显著的沉淀物。过滤这些固体并且通过真空蒸馏去除过量的DMF，供给一种浅棕色的半固体基质。用最小量的二氯甲烷吸收该半固体基质并且加入一个填充有Brockmann活化的碱性氧化铝树脂的预制的快速柱中。使用6:1乙酸乙酯/甲醇溶剂组合物洗脱观察到两亲性化合物C，并且，在浓缩之后，其作为一种浅棕色半固体(1.17g(57％))出现。光谱确认由¹H和¹³C NMR以及HRMS组成。

实例5。

在单羧酸的制备中，使用一种三步骤方法。在本实例中，如下合成(3S,3aR,6R,6aR)-6-羟基六氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-羧酸(异山梨醇单羧酸异构体D₁)：

步骤1.(3R,3aS,6R,6aR)-6-羟基六氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-基三氟甲烷磺酸酯，B(异甘露糖醇单三氟甲磺酸酯)的合成

实验：向配备有1/2”x 3/8”蛋形的PTFE涂覆的磁力搅拌棒的一个烘箱干燥的、100mL单颈圆底长颈烧瓶中装入2.00g异甘露糖醇(13.68mmol)、1.20mL干燥的吡啶(14.3mmol)、和50mL二氯甲烷。该颈用一个橡胶隔片加盖并且一个氩气入口通过16’针头连接。在连续的氩气流动和强力搅拌下，将该烧瓶浸入一个冰/盐水浴(-10℃)中持续大约～10分钟，然后在15分钟内经由注射器通过该隔片逐滴添加2.30mL三氟甲磺酸酐(13.04mmol)。在30分钟之后将该烧瓶从该冰浴中移出，加热至室温，并且使反应持续过夜。在这个时间之后，观察到大量的固体，悬浮在一种无色溶液中。过滤这些固体并且在真空下煎煮滤液，给予一种无色的粘性油。将这种材料溶解在最小量的二氯甲烷中，吸附在硅胶(230-400目，40-63μm)上并且加入一个预制的硅胶柱中，其中用由己烷/乙酸乙酯(5:1至1:1.5)组成的流出液的快速色谱法以一种白色固体的形式供应2.05g异甘露糖醇单三氟甲磺酸酯(理论的53.8％)。GC/MS(EI)分析显示了具有13.06分钟的保留时间、m/z 278.0的单独的信号，与单羧酸化合物一致。¹H NMR(CDCl₃,400MHz),δ(ppm)5.69(m,1H),4.24(dd,J＝7.2Hz,J＝5.6Hz,1H),4.18(dd,J＝8.2Hz,J＝1.8Hz,2H),4.08(dd,J＝8.4Hz,J＝1.6Hz,2H),4.00(dd,J＝6.0Hz,J＝4.2Hz,1H),3.86(dd,J＝8.2Hz,J＝6.0Hz,1H)。

步骤2.(3S,3aR,6R,6aR)-6-羟基六氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-腈(异山梨醇单腈异构体C₁)的合成

实验：向配备有1/2”PTFE涂覆的磁力搅拌棒的一个火焰干燥的、100mL圆底烧瓶中装入468mg氰化钾(7.19mmol)和10mL无水DMSO。该颈用一个橡胶隔片和氩气入口(经由16’针头)加盖，并且随后将该烧瓶浸入一个饱和盐水/冰浴(～-10℃)中。搅拌的同时，在30分钟期间内逐滴添加预先溶解于10mL无水DMSO中的2.00g异甘露糖醇单三氟甲磺酸酯B(7.19mmol)。在添加时间期间，将浴温度保持在恒定的-10℃下。然后，移除该冰浴，将基质温度逐步升高至室温，并且继续该反应过夜。在这个时间之后，观察到一种深色溶液。用100mL体积的1:1水/二氯甲烷的液液萃取有效地划分该异山梨醇单腈异构体C₁化合物，并且，在水层附加25mL体积的二氯甲烷、合并有机相，并且在真空下浓缩之后，观察到一种深色的粘性的残余物。将这种残余物溶解在最小量的二氯甲烷中，吸附在硅胶(230-400目，40-63μm)上并且加入一个预制的柱中。使用由己烷/乙酸乙酯(5:1至1:2)组成的洗脱液的快速色谱法提供异山梨醇单腈异构体C₁，作为浅棕色固体(在浓缩之后)，482mg(43.4％)。GC/MS(EI)分析显示了具有9.77分钟的保留时间、m/z 155.1的单独的信号。¹H NMR(CDCl₃,400MHz),δ(ppm)4.82(m,1H),4.22(dd,J＝7.0Hz,J＝5.2Hz,1H),4.13(dd,J＝7.6Hz,J＝1.6Hz,2H),4.01(dd,J＝8.0Hz,J＝2.2Hz,2H),3.99(dd,J＝5.8Hz,J＝4.0Hz,1H),3.87(dd,J＝8.4Hz,J＝6.0Hz,1H)。

步骤3.(3S,3aR,6R,6aR)-6-羟基六氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-羧酸(异山梨醇单羧酸异构体D₁)的合成

实验：向一个25mL圆底烧瓶中装入300mg异山梨醇单腈异构体C₁(1.9mmol)和5mL浓盐酸(约12M)。然后在75℃下在氩气下搅拌所产生的悬浮液持续2小时。在这个时间之后，将橙色/红色溶液冷却至室温，然后使用一个短路径冷凝器在减压(10托)下并且在微热(50℃)下浓缩。在过夜干燥之后观察到一种深棕色沉淀物，称量为330mg(98％)，并且通过光谱分析这被确定为标题化合物，异山梨醇单羧酸异构体D₁。¹H NMR(D₂O,400MHz)δ4.92(m,2H),4.08(m,2H),3.92(m,2H),3.18(m,2H)；对于C₇H₁₀O₆预测的HRMS(M+)：174.1513；发现174.1502。

实例6。

使用异艾杜糖醇如下三步骤制备单羧酸，(3R,3aR,6S,6aR)-6-羟基六氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-羧酸(异山梨醇单羧酸异构体D₂)：

步骤1.(3S,3aS,6S,6aR)-6-羟基六氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-基-三氟甲烷磺酸酯，B(异艾杜糖醇单三氟甲磺酸酯)的合成

实验：向配备有1/2”x 3/8”蛋形的PTFE涂覆的磁力搅拌棒的一个烘箱干燥的、100mL单颈圆底长颈烧瓶中装入2.00g异艾杜糖醇(13.68mmol)、1.20mL干燥的吡啶(14.3mmol)、和50mL二氯甲烷。该颈用一个橡胶隔片加盖并且一个氩气入口通过16’针头连接。在连续的氩气流动和强力搅拌下，将该烧瓶浸入一个冰/盐水浴(-10℃)中持续大约～10分钟，然后在15分钟内经由注射器通过该隔片逐滴添加2.30mL三氟甲磺酸酐(13.04mmol)。在30分钟之后将该烧瓶从该冰浴中移出，加热至室温，并且使反应持续过夜。在这个时间之后，观察到大量的固体，悬浮在一种无色溶液中。过滤这些固体并且在真空下煎煮滤液，给予一种无色的粘性油。将这种材料溶解在最小量的二氯甲烷中，吸附在硅胶(230-400目，40-63μm)上并且加入一个预制的硅胶柱中，其中用由己烷/乙酸乙酯(2:1至1:1.5)组成的流出液的快速色谱法以一种白色固体的形式供应2.16g异艾杜糖醇单三氟甲磺酸酯(理论的56.7％)。GC/MS(EI)分析显示了具有12.90分钟的保留时间、m/z 260.0的单独的信号，与标题化合物一致。

步骤2.(3R,3aR,6S,6aR)-6-羟基六氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-腈(异山梨醇单腈异构体C₂)的合成

实验：向配备有1/2”PTFE涂覆的磁力搅拌棒的一个火焰干燥的、100mL圆底烧瓶中装入468mg氰化钾(7.19mmol)和10mL无水DMSO。该颈用一个橡胶隔片和氩气入口(经由16’针头)加盖，并且随后将该烧瓶浸入一个饱和盐水/冰浴(～-10℃)中。搅拌的同时，在30分钟期间内逐滴添加预先溶解于10mL无水DMSO中的2.00g异艾杜糖醇单三氟甲磺酸酯B(7.19mmol)。在添加时间期间，将浴温度保持在恒定的-10℃下。然后，移除该冰浴，将基质温度逐步升高至室温，并且继续该反应过夜。在这个时间之后，观察到一种深色溶液。用100mL体积的1:1水/二氯甲烷的液液萃取有效地划分该标题化合物，异山梨醇单腈异构体C₂，并且在水层附加25mL体积的二氯甲烷、合并有机相，并且在真空下浓缩之后，观察到一种浅棕色的粘性的残余物。将这种残余物溶解在最小量的二氯甲烷中，吸附在硅胶(230-400目，40-63μm)上并且加入至一个预制的柱中。使用由己烷/乙酸乙酯(2:1至1:2)组成的洗脱液的快速色谱法提供该标题化合物，异山梨醇单腈异构体C₂，作为灰白色固体(在浓缩之后)，513mg(46.2％)。GC/MS(EI)分析显示了具有9.54分钟的保留时间、m/z 155.1的单独的信号。

步骤3.(3R,3aR,6S,6aR)-6-羟基六氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-羧酸(异山梨醇单羧酸异构体D₂)的合成

实验：向一个25mL圆底烧瓶中装入300mg异山梨醇单腈异构体C₂(1.9mmol)和5mL浓盐酸(约12M)。然后在75℃下在氩气下搅拌所产生的悬浮液持续2小时。在这个时间之后，将橙色/红色溶液冷却至室温，并且然后使用一个短路径冷凝器在减压(10托)下并且在微热(50℃)下浓缩。在过夜干燥之后观察到一种深棕色沉淀物，称量为318mg(94％)，并且通过核磁共振波谱法这被确定为标题化合物，异山梨醇单羧酸异构体D₂。¹H NMR(D₂O,400MHz)δ(ppm)4.97(m,2H),4.04(m,2H),3.87(m,2H),3.16(m,2H)。¹³C NMR(D₂O,400MHz)δ177.3,93.1,87.5,70.4,67.4,62.2,56.1。

尽管已经总体上并且借助于实例描述了本发明，但是本领域技术人员应理解本发明不必然限于特定披露的实施例，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以作出修改和变化。因此，除非变化另外脱离如由以下权利要求书所定义的本发明的范围，否则它们应被解释为包括在此。

Claims

1.一种制备异己糖醇单三氟甲磺酸酯的方法，该方法包括：使异己糖醇、三氟甲烷磺酸酯脱水物、以及或者1)亲核碱或者2)非亲核碱和亲核体的组合的试剂的混合物反应。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述异己糖醇是以下项中的至少一种：异山梨醇、异甘露糖醇、以及异艾杜糖醇。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述亲核碱是以下项中的至少一种：吡啶、二甲基氨基吡啶、咪唑、吡咯烷、以及吗啉。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述非亲核碱是一种选自下组的胺，该组由以下各项组成：三乙胺、Hünig碱(N,N-二异丙基乙胺)、N-甲基吡咯烷、4-甲基吗啉、以及1,4-二氮杂二环-(2.2.2)-辛烷(DABCO)。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述亲核体是4-二甲基氨基吡啶(DMAP)。

6.根据权利要求1所述的方法，其中当所述试剂是一种亲核碱时，在约1℃或更低的初始温度下进行所述反应。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述初始温度是在约-5℃与约-80℃之间的范围内。

8.根据权利要求6所述的方法，其中所述方法涉及在添加所述异己糖醇之前使所述三氟甲烷磺酸酯脱水物与所述亲核碱在0℃或以下的温度下反应。

9.根据权利要求1所述的方法，其中当所述试剂是非亲核碱和亲核体的组合时，在约环境室温或更高下进行所述反应。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法从所述异己糖醇起始材料以至少50％的摩尔产率主要生产异己糖醇单三氟甲磺酸酯。

11.一种包括选自下组的异己糖醇单三氟甲磺酸酯的化合物，该组由以下各项组成：

a)(3R,3aS,6S,6aR)-6-羟基六氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-基三氟甲烷磺酸酯，具有以下结构：

b)(3S,3aS,6R,6aR)-6-羟基六氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-基三氟甲烷磺酸酯，具有以下结构：

c)(3R,3aS,6R,6aR)-6-羟基六氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-基三氟甲烷磺酸酯，具有以下结构：

d)(3S,3aS,6S,6aR)-6-羟基六氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-基三氟甲烷磺酸酯，具有以下结构：

e)(3R,3aS,6aR)-2,3,3a,6a-四氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-基三氟甲烷磺酸酯，具有以下结构：

f)(3S,3aS,6aR)-2,3,3a,6a-四氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-基三氟甲烷磺酸酯，具有以下结构：

12.一种用于制造异己糖醇单三氟甲磺酸酯的衍生化合物的方法，该方法包括：使一种选自由以下各项组成的组的异己糖醇单三氟甲磺酸酯物种：

f)(3S,3aS,6aR)-2,3,3a,6a-四氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-基三氟甲烷磺酸酯，

与至少一种以下物种反应：醇、醛、酰胺、胺、酰亚胺、亚胺、羧酸、氰化物、酯、醚、卤化物、以及硫醇。

13.一种从以下项中的一种或多种制备的衍生化合物：

14.根据权利要求13所述的衍生化合物，其中所述衍生化合物包括一个具有以下项中的至少一种的R基团：胺、羧酸、酰胺、酯、醚、硫醇、烷烃、烯烃、炔烃、环状的、芳香族的、或亲核的部分。

15.根据权利要求14所述的衍生化合物，其中所述衍生化合物是一种单胺。

16.根据权利要求14所述的衍生化合物，其中所述单胺选自下组，该组由以下各项组成：C₁-C₂₅伯胺、仲胺、和叔胺。

17.根据权利要求14所述的衍生化合物，其中所述衍生化合物是一种单羧酸。

18.根据权利要求17所述的衍生化合物，其中所述衍生化合物是以下项中的至少一种：(3S,3aR,6R,6aR)-6-羟基六氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-羧酸；或(3R,3aR,6S,6aR)-6-羟基六氢呋喃并[3,2-b]呋喃-3-羧酸。

19.根据权利要求14所述的衍生化合物，其中所述衍生化合物是一种两亲物。

20.根据权利要求19所述的衍生化合物，其中所述两亲物是：表面活性剂、亲水物、有机凝胶、流变调节剂、分散剂、或增塑剂。

21.根据权利要求19所述的衍生化合物，其中所述两亲物是一种手性辅助化合物。

22.根据权利要求14所述的衍生化合物，其中所述衍生化合物是一种硫醇或硫醇醚。

23.一种从选自下组的异己糖醇单三氟甲磺酸酯制备的衍生化合物，该组由以下各项组成：

所述衍生化合物具有以下通式：X-R或R₁-X-R₂，其中所述X是如使用R、R₁、R₂改性的所述异己糖醇单三氟甲磺酸酯；并且R、R₁、R₂各自是一个有机部分，该有机部分包含以下项中的至少一种：胺、酰胺、羧酸、氰化物、酯、醚、硫醇、烷烃、烯烃、炔烃、环状的、芳香族的、或亲核的部分。

24.根据权利要求23所述的衍生化合物，其中所述衍生化合物是以下项中的至少一种：