CN105732387A - 新型C-2`相转移催化剂光致氧化β-二羰基化合物不对称α-羟基化的方法 - Google Patents

新型C-2`相转移催化剂光致氧化β-二羰基化合物不对称α-羟基化的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于有机合成技术领域，提供了一种新型C2`相转移催化剂光致氧化β二羰基化合物不对称α羟基化的方法。将β二羰基化合物、金鸡纳碱C2`相转移催化剂和有机光敏剂在溶剂中搅拌，加入碱，可见光条件下，空气中强力搅拌反应，反应温度为70℃至50℃，反应时间为14小时，得到产率不低于70％，对映体过量选择性不低于60％ee的手性α羟基β二羰基化合物；将廉价易得的金鸡纳碱C2`位进行衍生化，得到一系列具有更高催化活性的手性相转移催化剂，成功实现了分子氧为氧化剂，光敏化β二羰基化合物的不对称α羟基化，该方法具有良好的底物适用性以及环境友好性。

Description

新型C-2`相转移催化剂光致氧化β-二羰基化合物不对称α-羟基化的方法
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，新型C-2`相转移催化剂光致氧化β-二羰基化合物不对称α-羟基化的方法。
背景技术
具有光学活性的ɑ-羟基-β-二羰基化合物是一类非常重要的结构单元，广泛的存在于天然产物，手性医药及农药中间体中。值得一提的是，(S)-5-氯-1-氧代茚-2-羟基-2-羧酸甲酯是农药茚虫威的重要中间体。Davis在1981年首次报道了使用Davis试剂获得手性ɑ-羟基-β-二羰基化合物的方法(TetrahedronLett.1981,22,4385-4388)，但是该方法操作繁琐，反应条件较为苛刻，使用过量的手性氧化剂，成本较高，不适合生产应用。
近些年来，科研工作者们报道了大量的不对称合成手性ɑ-羟基β-二羰基化合物的方法，这些方法可以分为两大类：a)金属络合物/活性氧体系。b)有机催化剂/活性氧体系。
对于金属络合物/活性氧体系，文献(Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.2004,101,5810–5814)首次报道了酒石酸衍生的手性配体与四价Ti配位的金属络合物，近些年来，冯课题组报道的由氨基酸衍生物与Mg配位的金属络合物(Adv.Synth.Catal.2013,355,1924–1930)Che报道的salen配体与Fe配位的金属络合物(Chem.Commun.2014,50,7870-7873)也能获得较好的效果(最高98％ee)。然而，所有金属络合催化所用催化剂价格昂贵，氧化剂一般都是结构较为复杂的氮杂氧杂环丙烷，有机过氧化物，这些因素都限制了上述方法的应用性。有机催化方面，文献WO03/040083及J.Org.Chem.2004,69,8165-8167公开了直接用不含金属离子的金鸡纳生物碱及其衍生物为有机催化剂，有机过氧化物为氧化剂，制备性α-羟基-β-二羰基化合物的一种方法，其中氧化产物收率一般为80-90％，对应选择性一般为50-80％ee。我们课题组自主开发的芳氧氨基醇类催化剂(CN101503358A，Tetrahedron.2012,38,7973–7977)以及C-二萜类生物碱高乌甲素(Synlett.2009,16,2659–2662，CN103408425A)也有较好的催化效果。
值得注意的是，分子氧在近些年的研究中得到了越来越多的化学家们的重视，是一种最为理想的氧化剂，因为它的广泛的来源，以及100％的原子经济性。近些年来，光致氧化(Photooxygenation)已经成为了一种重要的氧化方法，该方法通过光活化分子氧来实现氧化过程。文献(J.Am.Chem.Soc.2004,126,8914–8915)第一次报道了光催化的醛酮不对称ɑ-羟基化反应，使用氨基酸作为手性催化剂，四苯基卟啉为光敏剂，取得了良好的效果。除此之外，文献(Org.Lett.2008,10,1593–1595)报道了亚磷酸三乙酯(P(OEt)3)作为助剂，分子氧作为氧化剂对于羟吲哚类底物的不对称ɑ-羟基化反应。但是由于亚磷酸三乙酯/氧气体系催化活性相对较低，对于底物，溶剂等环境要求苛刻，限制了该方法的应用。尽管对于β-二羰基化合物的ɑ-羟基化反应，科学家们做了大量卓有成效的工作，但是在该反应中使用分子氧作为氧化剂来实现反应过程，仍然是一个巨大的挑战。
发明内容
本发明属于有机合成技术领域，要解决的技术问题是提供一种C-2`相转移催化剂，空气氧为氧化剂，在光敏剂的作用下光致氧化β-二羰基化合物不对称α-羟基化的方法。
本发明的技术方案：
一种新型C-2`相转移催化剂光致氧化β-二羰基化合物不对称α-羟基化的方法，步骤如下：
将β-二羰基化合物、金鸡纳碱C-2`相转移催化剂和有机光敏剂在溶剂中搅拌，加入碱，可见光条件下，空气中强力搅拌反应，反应温度为-70℃至50℃，反应时间为1-4小时，得到产率不低于70％，对映体过量选择性不低于60％ee的手性α-羟基-β-二羰基化合物；其中，相转移催化剂与β-二羰基化合物摩尔比为0.01％-20％，光敏剂与β-二羰基化合物摩尔比为0.0001％-1％；
所述的金鸡纳碱C-2`相转移催化剂为辛可宁衍生物Ia，化学式如下：
其中，R1为苯基、4-三氟甲基苯基或正丁基；
R2和R3为H、卤素或三氟甲基，二者相同或不同。
所述的金鸡纳碱C-2`相转移催化剂Ia的制备路线如下所示：
首先，在溶剂中，正丁基锂与取代基溴发生锂溴交换反应，在温度为-78℃至室温条件下与辛可宁发生反应得到C-2`位取代的辛可宁，反应时间为1-4小时；然后，C-2`位取代的辛可宁与取代苄溴在溶剂中反应得到Ia，反应温度为15℃至100℃，反应时间为12小时至24小时；
其中，R1为苯基、4-三氟甲基苯基或正丁基；
R2和R3为H、卤素或三氟甲基，二者相同或不同。
所述的β-二羰基化合物为IIa化合物或IIb化合物，制备得到α-羟基化产物为IIIa或IIIb，其在*示的羟基化中心是非手性，外消旋或对映体富集的：
其中：R4为烷基、环烷基、芳环或苄基，n为1或2；
R5、R6和R7为氢原子、卤素、烷基、烷氧基或环烷基，三者相同或不同；
R8和R9为氢原子、芳环、烷基或环烷基，二者相同或不同。
所述的光敏剂为四苯基卟啉、孟加拉玫瑰红、亚甲基蓝、单质碘或四吡啶联氯化钌。优选光敏剂为四苯基卟啉。所述的光源为任意可见光，优选太阳光及3瓦LED黄光为光源。
所述的溶剂包括卤代烃、芳香烃、烷烃、醚中的一种或两种以上混合，优选溶剂为芳香烃与卤代烃的混合溶剂。
所述的碱为无机碱水溶液，包括碳酸钠、磷酸氢二钾、碳酸钾、碳酸铯、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、叔丁醇钠、叔丁醇钾、氢化钠、甲醇钠、乙醇钠一种或两种以上混合。
本发明的有益效果：将廉价易得的金鸡纳碱C-2`位进行衍生化，得到一系列具有更高催化活性的手性相转移催化剂，成功实现了分子氧为氧化剂，光敏化β-二羰基化合物的不对称α-羟基化，该方法具有良好的底物适用性以及环境友好性。
具体实施方式
下面结合技术方案详细叙述本发明的具体实施例，使本领域的技术人员更好的理解本发明。
实施例1：
Ia-1的制备(Ia中，R1为苯基，R2为Br，R3为Br)
在100ml三口烧瓶中加入10ml乙醚，4.0g溴苯搅拌均匀后缓慢加入10.4ml正丁基锂，在-10℃下反应两个小时，然后滴加50ml乙醚溶解的辛可宁(3.0g)溶液，继续搅拌一小时。升至室温后，反应继续搅拌两小时直至反应完全。反应用乙酸淬灭，再加入50ml水及50ml乙酸乙酯。随后，加入2.5g单质碘直至所有固体溶解，随后加入1.0gNa2S2O5，混合液用20％氨水调节至碱性。有机相水洗，无水硫酸钠干燥，旋干。粗品柱层析(15％MeOH,2％Et3N,40％EtOAcinPE)，随后用乙酸乙酯重结晶，得到0.80g白色固体(Cn-1)。1HNMR(500MHz,Chloroform-d)δ8.24–8.13(m,3H),8.08(s,1H),7.94(d,J＝8.4Hz,1H),7.68(dd,J＝8.3,6.8Hz,1H),7.52(dd,J＝8.3,6.8Hz,2H),7.44(dt,J＝15.7,7.4Hz,2H),6.03(m,1H),5.78(s,1H),5.13–4.98(m,2H),3.34(s,1H),3.13(d,J＝4.3Hz,1H),2.94(dd,J＝13.3,9.9Hz,2H),2.83–2.73(m,1H),2.33–2.18(m,1H),2.06(m,1H),1.77(s,1H),1.63–1.47(m,2H),1.22(m,1H).随后，在100ml三口烧瓶中加入Cn-10.37g，四氢呋喃20ml，3，5-二溴苄溴0.43g。反应加热至回流，反应10小时。反应结束后冷却至室温，倒入50ml乙醚中，过滤，固体用甲醇/乙醚重结晶，得到0.56gIa-1,收率81％。1HNMR(500MHz,DMSO-d6)δ8.40–8.24(m,4H),8.18(dd,J＝8.5,1.3Hz,1H),8.14–8.07(m,3H),7.88(ddd,J＝8.2,6.8,1.3Hz,1H),7.74(ddd,J＝8.2,6.8,1.3Hz,1H),7.65–7.53(m,3H),6.83(d,J＝13.3Hz,1H),6.51(s,1H),6.17–6.04(m,1H),5.34–5.21(m,2H),5.12(d,J＝12.5Hz,1H),4.93(d,J＝12.4Hz,1H),4.35–4.14(m,1H),4.00–3.78(m,2H),3.54(t,J＝11.4Hz,1H),3.15–2.99(m,1H),2.67(d,J＝8.9Hz,1H),2.40(t,J＝11.7Hz,1H),1.87(s,1H),1.82–1.72(m,2H),1.20–1.12(m,1H).
实施例2：
Ia-2的制备(Ia中，R1为4-三氟甲基苯基，R2为Br，R3为Br)
在100ml三口烧瓶中加入10ml乙醚，5.5g4-三氟甲基溴苯搅拌均匀后缓慢加入10.4ml正丁基锂，在-10℃下反应两个小时，然后滴加50ml乙醚溶解的辛可宁(3.0g)溶液，继续搅拌一小时。升至室温后，反应继续搅拌两小时直至反应完全。反应用乙酸淬灭，再加入50ml水及50ml乙酸乙酯。随后，加入2.5g单质碘直至所有固体溶解，随后加入1.0gNa2S2O5，混合液用20％氨水调节至碱性。有机相水洗，无水硫酸钠干燥，旋干。粗品柱层析(15％MeOH,2％Et3N,40％EtOAcinPE)，随后用乙酸乙酯重结晶，得到1.60g浅黄色固体(Cn-2)。1HNMR(500MHz,Chloroform-d)δ8.29(d,J＝8.1Hz,2H),8.19(dd,J＝8.4,1.1Hz,1H),8.10(s,1H),7.99(d,J＝8.3Hz,1H),7.77(d,J＝8.1Hz,2H),7.74–7.68(m,1H),7.53–7.44(m,1H),6.00(m,1H),5.82(d,J＝4.4Hz,1H),5.13–4.96(m,2H),3.34(d,J＝13.0Hz,1H),3.17(td,J＝9.2,4.4Hz,1H),2.96(dd,J＝13.7,9.7Hz,2H),2.86–2.72(m,1H),2.27(m,1H),2.12–2.02(m,1H),1.80(s,1H),1.64–1.45(m,2H),1.27(m,1H).随后，在100ml三口烧瓶中加入Cn-20.43g，四氢呋喃20ml，3，5-二溴苄溴0.43g。反应加热至回流，反应10小时。反应结束后冷却至室温，倒入50ml乙醚中，过滤，固体用甲醇/乙醚重结晶，得到0.68gIa-2,收率89％。1HNMR(500MHz,DMSO-d6)δ8.52(d,J＝8.1Hz,2H),8.39(d,J＝9.0Hz,2H),8.22(d,J＝8.4Hz,1H),8.12(dd,J＝15.1,1.8Hz,3H),7.98(d,J＝8.2Hz,2H),7.92(t,J＝7.6Hz,1H),7.80(d,J＝7.8Hz,1H),6.85(d,J＝3.8Hz,1H),6.54(t,J＝3.0Hz,1H),6.21–6.05(m,1H),5.34–5.22(m,2H),5.14(d,J＝12.3Hz,1H),4.94(d,J＝12.4Hz,1H),4.24(ddd,J＝11.9,8.3,2.7Hz,1H),4.04–3.84(m,2H),3.55(t,J＝11.4Hz,1H),3.16–3.01(m,1H),2.76–2.65(m,1H),2.42(t,J＝11.7Hz,1H),1.99–1.70(m,3H),1.16(m,1H).
实施例3：
Ia-3的制备(Ia中，R1为4-三氟甲基苯基，R2为CF3，R3为CF3)
在100ml三口烧瓶中加入Cn-20.24g，四氢呋喃20ml，3，5-三氟甲基苄溴0.31g。反应加热至回流，反应10小时。反应结束后冷却至室温，倒入50ml乙醚中，过滤，固体用甲醇/乙醚重结晶，得到0.31gIa-3,收率76％。1HNMR(500MHz,Methanol-d4)δ8.59–8.38(m,6H),8.32–8.20(m,2H),7.97–7.79(m,4H),6.69(d,J＝2.6Hz,1H),6.13(m,1H),5.48–5.39(m,1H),5.38–5.24(m,3H),4.58(ddd,J＝11.7,8.4,2.8Hz,1H),4.12(dt,J＝34.5,10.1Hz,2H),3.61(t,J＝11.3Hz,1H),3.23–3.11(m,1H),2.78–2.53(m,2H),2.07–1.84(m,3H),1.21(m,1H).
实施例4：
Ia-4的制备(Ia中，R1为4-三氟甲基苯基，R2为F，R3为F)
在100ml三口烧瓶中加入Cn-20.43g，四氢呋喃20ml，3，5-二氟苄溴0.25g。反应加热至回流，反应10小时。反应结束后冷却至室温，倒入50ml乙醚中，过滤，固体用甲醇/乙醚重结晶，得到0.48gIa-4,收率85％。1HNMR(500MHz,Methanol-d4)δ8.49–8.42(m,3H),8.38(dd,J＝8.5,1.3Hz,1H),8.23(dd,J＝8.4,1.3Hz,1H),7.97–7.76(m,4H),7.59–7.45(m,2H),7.35–7.18(m,1H),6.64(d,J＝2.6Hz,1H),6.12(ddd,J＝17.4,10.5,7.1Hz,1H),5.39–5.28(m,2H),5.20(d,J＝12.4Hz,1H),5.08(d,J＝12.5Hz,1H),4.49(ddd,J＝11.8,8.5,2.8Hz,1H),4.22–4.06(m,1H),3.97(td,J＝9.7,4.8Hz,1H),3.69(ddd,J＝12.2,10.4,1.6Hz,1H),3.22–3.05(m,2H),2.69(q,J＝8.8Hz,1H),2.63–2.51(m,1H),1.93(m,3H),1.16(m,1H).
实施例5：
Ia-5的制备(Ia中，R1为4-三氟甲基苯基，R2为Cl，R3为Cl)
在100ml三口烧瓶中加入Cn-20.43g，四氢呋喃20ml，3，5-二氯苄溴0.30g。反应加热至回流，反应12小时。反应结束后冷却至室温，倒入50ml乙醚中，过滤，固体用甲醇/乙醚重结晶，得到0.53gIa-5，收率78％。1HNMR(500MHz,Methanol-d4)δ8.49–8.41(m,3H),8.37(dd,J＝8.4,1.3Hz,1H),8.25(dd,J＝8.4,1.3Hz,1H),7.95–7.80(m,6H),7.74(d,J＝1.9Hz,1H),6.65(d,J＝2.5Hz,1H),6.13(ddd,J＝17.4,10.4,7.1Hz,1H),5.41–5.26(m,2H),5.18(d,J＝12.5Hz,1H),5.05(d,J＝12.5Hz,1H),4.49(ddd,J＝11.8,8.5,2.8Hz,1H),4.09(t,J＝9.7Hz,1H),4.03–3.91(m,1H),3.76–3.58(m,2H),3.19(dt,J＝11.9,9.2Hz,1H),2.70(q,J＝8.8Hz,1H),2.65–2.51(m,1H),2.05–1.85(m,3H),1.39–1.12(m,2H).
实施例6：
Ia-6的制备(Ia中，R1为4-三氟甲基苯基，R2为I，R3为I)
在100ml三口烧瓶中加入Cn-20.43g，四氢呋喃20ml，3，5-二碘苄溴0.65g。反应加热至回流，反应12小时。反应结束后冷却至室温，倒入50ml乙醚中，过滤，固体用甲醇/乙醚重结晶，得到0.69gIa-5，收率88％。1HNMR(500MHz,Methanol-d4)δ8.49–8.41(m,3H),8.37(t,J＝1.5Hz,1H),8.35–8.24(m,2H),8.19(d,J＝1.5Hz,2H),7.96–7.78(m,4H),6.64(d,J＝2.5Hz,1H),6.13(m,1H),5.51(s,1H),5.41–5.28(m,2H),5.12–4.93(m,2H),4.52–4.43(m,1H),4.04(t,J＝9.6Hz,1H),3.88(d,J＝11.4Hz,1H),3.74–3.55(m,1H),3.23–3.11(m,1H),2.71(d,J＝8.9Hz,1H),2.58(t,J＝11.9Hz,1H),2.05–1.85(m,3H),1.19(m,1H).
实施例7：制备2-羟基-1-茚酮-2-甲酸金刚酯
称取0.1mmol1-茚酮-2-甲酸金刚酯，加入2.5mol％Ia-2，0.05mol％四苯基卟啉，放入20ml单口反应管，加入10ml甲苯/氯仿＝8:2混合溶剂，4ml50％磷酸氢二钾水溶液，室温在空气中，用3W-LED黄灯照射，搅拌反应。三十分钟后反应结束，混合液用乙酸乙酯30ml萃取，水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。粗品柱层析得到氧化产物。(32.0mg,98％yield,90％ee)；[α]D 2528.7(c0.47,CHCl3).1HNMR(500MHz,Chloroform-d)δ7.79(d,J＝7.7Hz,1H),7.65(td,J＝7.5,1.1Hz,1H),7.48(d,J＝7.7Hz,1H),7.42(t,J＝7.5Hz,1H),4.01(s,1H),3.66(d,J＝17.1Hz,1H),3.22(d,J＝17.1Hz,1H),2.12(s,3H),1.96(s,6H),1.60(s,6H).HPLCconditions:ChiralcelAD-Hcolumn(250×4.6mm),hexane/i-PrOH＝80/20,1mL/min,254nm,τR(major)＝12.5min,τR(minor)＝21.1min.
实施例8：制备5-氯-2-羟基-1-茚酮-2-甲酸金刚酯
称取0.1mmol5-氯1-茚酮-2-甲酸金刚酯，加入2.5mol％Ia-2，0.05mol％四苯基卟啉，放入20ml单口反应管，加入10ml甲苯/氯仿＝8:2混合溶剂，4ml50％磷酸氢二钾水溶液，室温在空气中，用3W-LED黄灯照射，搅拌反应。三十分钟后反应结束，混合液用乙酸乙酯30ml萃取，水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。粗品柱层析得到氧化产物。(35.1mg,97％yield,87％ee)；[α]D 2567.5(c0.54,CHCl3).1HNMR(500MHz,Chloroform-d)δ7.72(d,J＝8.2Hz,1H),7.48(d,J＝1.7Hz,1H),7.40(dd,J＝8.2,1.7Hz,1H),4.00(s,1H),3.62(d,J＝17.3Hz,1H),3.19(d,J＝17.3Hz,1H),2.13(m,3H),1.97(s,6H),1.60(sz,6H).HPLCconditions:ChiralcelAD-Hcolumn(250×4.6mm),hexane/i-PrOH＝80/20,1mL/min,254nm,τR(major)＝12.6min,τR(minor)＝21.9min.
实施例9：制备5-溴-2-羟基-1-茚酮-2-甲酸金刚酯
称取0.1mmol5-溴1-茚酮-2-甲酸金刚酯，加入2.5mol％Ia-2，0.05mol％四苯基卟啉，放入20ml单口反应管，加入10ml甲苯/氯仿＝8:2混合溶剂，4ml50％磷酸氢二钾水溶液，室温在空气中，用3W-LED黄灯照射，搅拌反应。三十分钟后反应结束，混合液用乙酸乙酯30ml萃取，水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。粗品柱层析得到氧化产物。(38.5mg,96％yield,83％ee)HNMR(500MHz,Chloroform-d)δ7.72–7.61(m,2H),7.56(d,J＝8.2Hz,1H),4.05(s,1H),3.63(d,J＝17.3Hz,1H),3.20(d,J＝17.3Hz,1H),2.13(s,3H),1.97(s,6H),1.60(s,6H).HPLCconditions:ChiralcelAD-Hcolumn(250×4.6mm),hexane/i-PrOH＝80/20,1mL/min,254nm,τR(major)＝14.1min,τR(minor)＝22.5min
实施例10：制备4-溴-2-羟基-1-茚酮-2-甲酸金刚酯
称取0.1mmol4-溴1-茚酮-2-甲酸金刚酯，加入2.5mol％Ia-2，0.05mol％四苯基卟啉，放入20ml单口反应管，加入10ml甲苯/氯仿＝8:2混合溶剂，4ml50％磷酸氢二钾水溶液，室温在空气中，用3W-LED黄灯照射，搅拌反应。三十分钟后反应结束，混合液用乙酸乙酯30ml萃取，水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。粗品柱层析得到氧化产物。(35.8mg,88％yield,89％ee)；[α]D 2548.5(c0.64,CHCl3)；1HNMR(500MHz,Chloroform-d)δ7.88–7.69(m,2H),7.33(t,J＝7.7Hz,1H),4.05(s,1H),3.60(d,J＝17.6Hz,1H),3.14(d,J＝17.6Hz,1H),2.20–2.05(s,3H),1.98(s,6H),1.61(s,6H).HPLCconditions:ChiralcelAD-Hcolumn(250×4.6mm),hexane/i-PrOH＝80/20,0.8mL/min,254nm,τR(major)＝13.2min,τR(minor)＝15.2min.
实施例11：制备6-溴-2-羟基-1-茚酮-2-甲酸金刚酯
称取0.1mmol6-溴1-茚酮-2-甲酸金刚酯，加入2.5mol％Ia-2，0.05mol％四苯基卟啉，放入20ml单口反应管，加入10ml甲苯/氯仿＝8:2混合溶剂，4ml50％磷酸氢二钾水溶液，室温在空气中，用3W-LED黄灯照射，搅拌反应。三十分钟后反应结束，混合液用乙酸乙酯30ml萃取，水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。粗品柱层析得到氧化产物。(37.1mg,92％yield,85％ee)1HNMR(500MHz,Chloroform-d)δ7.91(d,J＝1.9Hz,1H),7.74(dd,J＝8.1,1.9Hz,1H),7.36(d,J＝8.1Hz,1H),4.01(s,1H),3.59(d,J＝17.2Hz,1H),3.15(d,J＝17.2Hz,1H),2.20–2.08(m,3H),1.96(m,6H),1.60(m,6H).HPLCconditions:ChiralcelAD-Hcolumn(250×4.6mm),hexane/i-PrOH＝80/20,1.0mL/min,254nm,τR(major)＝11.8min,τR(minor)＝23.5min.
实施例12：制备6-氟-2-羟基-1-茚酮-2-甲酸金刚酯
称取0.1mmol6-氟-1-茚酮-2-甲酸金刚酯，加入2.5mol％Ia-2，0.05mol％四苯基卟啉，放入20ml单口反应管，加入10ml甲苯/氯仿＝8:2混合溶剂，4ml50％磷酸氢二钾水溶液，室温在空气中，用3W-LED黄灯照射，搅拌反应。三十分钟后反应结束，混合液用乙酸乙酯30ml萃取，水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。粗品柱层析得到氧化产物。(30.9mg,89％yield,85％ee)；1HNMR(500MHz,Chloroform-d)δ7.48–7.40(m,2H),7.39–7.33(m,1H),4.04(s,1H),3.61(d,J＝16.9Hz,1H),3.18(d,J＝16.9Hz,1H),2.20–2.08(m,3H),1.96(m,6H),1.60(m,6H).HPLCconditions:ChiralcelAD-Hcolumn(250×4.6mm),hexane/i-PrOH＝80/20,1.0mL/min,254nm,τR(major)＝9.9min,τR(minor)＝19.4min.
实施例13：制备6-甲基-2-羟基-1-茚酮-2-甲酸金刚酯
称取0.1mmol6-甲基-1-茚酮-2-甲酸金刚酯，加入2.5mol％Ia-2，0.05mol％四苯基卟啉，放入20ml单口反应管，加入10ml甲苯/氯仿＝8:2混合溶剂，4ml50％磷酸氢二钾水溶液，室温在空气中，用3W-LED黄灯照射，搅拌反应。三十分钟后反应结束，混合液用乙酸乙酯30ml萃取，水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。粗品柱层析得到氧化产物。(32.9mg,97％yield,82％ee)；1HNMR(500MHz,Chloroform-d)δ7.58(s,1H),7.45(d,J＝7.8Hz,1H),7.35(d,J＝7.8Hz,1H),4.00(s,1H),3.61(d,J＝16.9Hz,1H),3.15(d,J＝16.9Hz,1H),2.41(s,3H),2.14–2.06(m,3H),1.97(m,6H),1.60(m,6H).HPLCconditions:ChiralcelAD-Hcolumn(250×4.6mm),hexane/i-PrOH＝80/20,1.0mL/min,254nm,τR(major)＝10.9min,τR(minor)＝20.7min.
实施例14：制备4-甲氧基-2-羟基-1-茚酮-2-甲酸金刚酯
称取0.1mmol4-甲氧基-1-茚酮-2-甲酸金刚酯，加入2.5mol％Ia-2，0.05mol％四苯基卟啉，放入20ml单口反应管，加入10ml甲苯/氯仿＝8:2混合溶剂，4ml50％磷酸氢二钾水溶液，室温在空气中，用3W-LED黄灯照射，搅拌反应。三十分钟后反应结束，混合液用乙酸乙酯30ml萃取，水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。粗品柱层析得到氧化产物。(33.1mg,93％yield,84％ee)；1HNMR(500MHz,Chloroform-d)δ7.42–7.33(m,2H),7.09(dd,J＝5.3,3.6Hz,1H),4.00(s,1H),3.91(s,3H),3.59(d,J＝17.5Hz,1H),3.07(d,J＝17.5Hz,1H),2.22–2.04(m,3H),1.98(m,6H),1.60(m,6H).HPLCconditions:ChiralcelAD-Hcolumn(250×4.6mm),hexane/i-PrOH＝80/20,1.0mL/min,254nm,τR(major)＝15.9min,τR(minor)＝22.7min.
实施例15：制备6-甲氧基-2-羟基-1-茚酮-2-甲酸金刚酯
称取0.1mmol6-甲氧基-1-茚酮-2-甲酸金刚酯，加入2.5mol％Ia-2，0.05mol％四苯基卟啉，放入20ml单口反应管，加入10ml甲苯/氯仿＝8:2混合溶剂，4ml50％磷酸氢二钾水溶液，室温在空气中，用3W-LED黄灯照射，搅拌反应。三十分钟后反应结束，混合液用乙酸乙酯30ml萃取，水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。粗品柱层析得到氧化产物。(35.0mg,98％yield,85％ee)；1HNMR(500MHz,Chloroform-d)δ7.36(d,J＝8.2Hz,1H),7.26–7.19(m,2H),4.03(s,1H),3.58(d,J＝16.8Hz,1H),3.13(d,J＝16.7Hz,1H),2.24–2.07(m,3H),1.98(d,J＝3.0Hz,6H),1.60(t,J＝3.0Hz,6H).HPLCconditions:ChiralcelAD-Hcolumn(250×4.6mm),hexane/i-PrOH＝80/20,1.0mL/min,254nm,τR(major)＝13.5min,τR(minor)＝23.7min.
实施例16：制备5,6-二甲氧基-2-羟基-1-茚酮-2-甲酸金刚酯
称取0.1mmol5,6-二甲氧基-1-茚酮-2-甲酸金刚酯，加入2.5mol％Ia-2，0.05mol％四苯基卟啉，放入20ml单口反应管，加入10ml甲苯/氯仿＝8:2混合溶剂，4ml50％磷酸氢二钾水溶液，室温在空气中，用3W-LED黄灯照射，搅拌反应。三十分钟后反应结束，混合液用乙酸乙酯30ml萃取，水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。粗品柱层析得到氧化产物。
(37.5mg,97％yield,88％ee)；1HNMR(500MHz,Chloroform-d)δ7.19(s,1H),6.89(s,1H),4.05(s,1H),3.99(s,3H),3.92(s,3H),3.58(d,J＝16.9Hz,1H),3.12(d,J＝16.9Hz,1H),2.21–2.09(m,3H),2.00(m,6H),1.61(m,6H).HPLCconditions:ChiralcelAD-Hcolumn(250×4.6mm),hexane/i-PrOH＝80/20,1.0mL/min,254nm,τR(major)＝22.1min,τR(minor)＝38.7min.
实施例17：制备2-羟基-1-茚酮-2-甲酸叔丁酯
称取0.1mmol1-茚酮-2-甲酸叔丁酯，加入2.5mol％Ia-2，0.05mol％四苯基卟啉，放入20ml单口反应管，加入10ml甲苯/氯仿＝8:2混合溶剂，4ml50％磷酸氢二钾水溶液，室温在空气中，用3W-LED黄灯照射，搅拌反应。三十分钟后反应结束，混合液用乙酸乙酯30ml萃取，水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。粗品柱层析得到氧化产物。(24.1mg,97％yield,76％ee)；1HNMR(500MHz,Chloroform-d)δ7.79(d,J＝7.7Hz,1H),7.64(dd,J＝7.5,1.2Hz,1H),7.48(dt,J＝7.6,1.0Hz,1H),7.42(td,J＝7.5,1.0Hz,1H),3.99(s,1H),3.65(dd,J＝17.0,0.8Hz,1H),3.30–3.16(m,1H),1.36(s,9H).HPLCconditions:ChiralcelOD-Hcolumn(250×4.6mm),hexane/i-PrOH＝9/1,1.0mL/min,254nm,τR(major)＝6.6min,τR(minor)＝7.3min.
实施例18：制备2-羟基-1-四氢萘酮-2-甲酸金刚酯
称取0.1mmol1-四氢萘酮-2-甲酸金刚酯，加入2.5mol％Ia-2，0.05mol％四苯基卟啉，放入20ml单口反应管，加入10ml甲苯/氯仿＝8:2混合溶剂，4ml30％碳酸钾水溶液，室温在空气中，用3W-LED黄灯照射，搅拌反应。三十分钟后反应结束，混合液用乙酸乙酯30ml萃取，水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。粗品柱层析得到氧化产物。(29.8mg,92％yield,74％ee)；1HNMR(500MHz,Chloroform-d)δ8.04(dd,J＝7.8,1.4Hz,1H),7.52(td,J＝7.5,1.4Hz,1H),7.34(s,1H),7.27–7.24(m,1H),4.22(s,1H),3.12(m,2H),2.65(d,J＝13.5Hz,1H),2.22(m,1H),2.17–2.08(m,3H),2.01(d,J＝3.0Hz,6H),1.68–1.54(m,6H).HPLCconditions:ChiralcelOD-Hcolumn(250×4.6mm),hexane/i-PrOH＝9/1,1.0mL/min,254nm,τR(major)＝7.8min,τR(minor)＝10.8min.
实施例19：制备7-溴-2-羟基-1-四氢萘酮-2-甲酸金刚酯
称取0.1mmol7-溴-1-四氢萘酮-2-甲酸金刚酯，加入2.5mol％Ia-2，0.05mol％四苯基卟啉，放入20ml单口反应管，加入10ml甲苯/氯仿＝8:2混合溶剂，4ml30％碳酸钾水溶液，室温在空气中，用3W-LED黄灯照射，搅拌反应。三十分钟后反应结束，混合液用乙酸乙酯30ml萃取，水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。粗品柱层析得到氧化产物。(37.1mg,89％yield,68％ee)；1HNMR(500MHz,Chloroform-d)δ8.15(d,J＝2.2Hz,1H),7.62(dd,J＝8.2,2.2Hz,1H),7.16(d,J＝8.2Hz,1H),4.17(s,1H),3.19–2.97(m,2H),2.61(m,1H),2.30–2.19(m,1H),2.18–2.10(m,3H),2.02(m,6H),1.62(m,6H).HPLCconditions:ChiralcelOD-Hcolumn(250×4.6mm),hexane/i-PrOH＝9/1,1.0mL/min,254nm,τR(major)＝7.7min,τR(minor)＝11.6min.
实施例20：制备5,7-二溴-2-羟基-1-四氢萘酮-2-甲酸金刚酯
称取0.1mmol5,7-二溴-1-四氢萘酮-2-甲酸金刚酯，加入2.5mol％Ia-2，0.05mol％四苯基卟啉，放入20ml单口反应管，加入10ml甲苯/氯仿＝8:2混合溶剂，4ml30％碳酸钾水溶液，室温在空气中，用3W-LED黄灯照射，搅拌反应。三十分钟后反应结束，混合液用乙酸乙酯30ml萃取，水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。粗品柱层析得到氧化产物。(34.8mg,70％yield,71％ee)；1HNMR(500MHz,Chloroform-d)δ8.13(d,J＝2.0Hz,1H),7.93(d,J＝2.0Hz,1H),4.12(s,1H),3.19–2.91(m,2H),2.63(m,1H),2.23(m,1H),2.18–2.12(m,3H),2.01(m,6H),1.63(m,6H).HPLCconditions:ChiralcelAD-Hcolumn(250×4.6mm),hexane/i-PrOH＝9/1,1.0mL/min,254nm,τR(major)＝10.1min,τR(minor)＝18.2min.
实施例21：制备7-甲氧基-2-羟基-1-四氢萘酮-2-甲酸金刚酯
称取0.1mmol7-甲氧基-1-四氢萘酮-2-甲酸金刚酯，加入2.5mol％Ia-2，0.05mol％四苯基卟啉，放入20ml单口反应管，加入10ml甲苯/氯仿＝8:2混合溶剂，4ml30％碳酸钾水溶液，室温在空气中，用3W-LED黄灯照射，搅拌反应。三十分钟后反应结束，混合液用乙酸乙酯30ml萃取，水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。粗品柱层析得到氧化产物。(34.1mg,93％yield,80％ee)；1HNMR(500MHz,Chloroform-d)δ7.50(d,J＝2.8Hz,1H),7.17(d,J＝8.4Hz,1H),7.10(dd,J＝8.4,2.8Hz,1H),4.23(s,1H),3.84(s,3H),3.04(dd,J＝7.4,5.2Hz,2H),2.67–2.56(m,1H),2.25–2.19(m,1H),2.17–2.09(m,3H),2.02(m,6H),1.61(m,6H).HPLCconditions:ChiralcelAD-Hcolumn(250×4.6mm),hexane/i-PrOH＝8/2,1.0mL/min,254nm,τR(major)＝13.6min,τR(minor)＝22.9min.
实施例22：制备6-甲氧基-2-羟基-1-四氢萘酮-2-甲酸金刚酯
称取0.1mmol6-甲氧基-1-四氢萘酮-2-甲酸金刚酯，加入2.5mol％Ia-2，0.05mol％四苯基卟啉，放入20ml单口反应管，加入10ml甲苯/氯仿＝8:2混合溶剂，4ml30％碳酸钾水溶液，室温在空气中，用3W-LED黄灯照射，搅拌反应。三十分钟后反应结束，混合液用乙酸乙酯30ml萃取，水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。粗品柱层析得到氧化产物。(32.2mg,87％yield,74％ee)；1HNMR(500MHz,Chloroform-d)δ8.01(d,J＝8.7Hz,1H),6.86(dd,J＝8.7,2.5Hz,1H),6.70(d,J＝2.5Hz,1H),4.26(s,1H),3.87(s,3H),3.17–3.01(m,2H),2.62(m,1H),2.24–2.10(m,4H),2.03(m,6H),1.61(m,6H).HPLCconditions:ChiralcelAD-Hcolumn(250×4.6mm),hexane/i-PrOH＝8/2,1.0mL/min,254nm,τR(major)＝21.3min,τR(minor)＝29.8min.
实施例23：制备2-羟基-1-茚酮-2-甲酸-N-苯基-N-甲基-酰胺
称取0.1mmol1-茚酮-2-甲酸-N-苯基-N-甲基-酰胺，加入2.5mol％Ia-2，0.05mol％四苯基卟啉，放入20ml单口反应管，加入10ml甲苯/氯仿＝8:2混合溶剂，4ml30％碳酸钾水溶液，室温在空气中，用3W-LED黄灯照射，搅拌反应。三十分钟后反应结束，混合液用乙酸乙酯30ml萃取，水洗，无水硫酸钠干燥，过滤，旋干。粗品柱层析得到氧化产物。(20.5mg,73％yield,66％ee)；1HNMR(500MHz,Chloroform-d)δ7.49–7.30(m,2H),7.23–6.74(m,7H),5.40(s,1H),3.55(d,J＝18.0Hz,1H),3.40–3.24(m,3H),3.12(d,J＝18.0Hz,1H).HPLCconditions:ChiralcelOD-Hcolumn(250×4.6mm),hexane/i-PrOH＝9/1,1.0mL/min,254nm,τR(major)＝29.3min,τR(minor)＝25.5min。

Claims (10)

1.一种新型C-2`相转移催化剂光致氧化β-二羰基化合物不对称α-羟基化的方法，其特征在于，步骤如下：
将β-二羰基化合物、金鸡纳碱C-2`相转移催化剂和有机光敏剂在溶剂中搅拌，加入碱，可见光条件下，空气中强力搅拌反应，反应温度为-70℃至50℃，反应时间为1-4小时，得到产率不低于70％，对映体过量选择性不低于60％ee的手性α-羟基-β-二羰基化合物；其中，相转移催化剂与β-二羰基化合物摩尔比为0.01％-20％，有机光敏剂与β-二羰基化合物摩尔比为0.0001％-1％；
所述的金鸡纳碱C-2`相转移催化剂为辛可宁衍生物Ia，化学式如下：
其中，R1为苯基、4-三氟甲基苯基或正丁基；
R2和R3为H、卤素或三氟甲基，二者相同或不同。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的金鸡纳碱C-2`相转移催化剂Ia的制备路线如下所示：
首先，在溶剂中，正丁基锂与取代基溴发生锂溴交换反应，在温度为-78℃至室温条件下与辛可宁发生反应得到C-2`位取代的辛可宁，反应时间为1-4小时；然后，C-2`位取代的辛可宁与取代苄溴在溶剂中反应得到Ia，反应温度为15℃至100℃，反应时间为12小时至24小时；
其中，R1为苯基、4-三氟甲基苯基或正丁基；
R2和R3为H、卤素或三氟甲基，二者相同或不同。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的β-二羰基化合物为IIa化合物或IIb化合物，制备得到α-羟基化产物为IIIa或IIIb，其在*示的羟基化中心是非手性，外消旋或对映体富集的：
其中：R4为烷基、环烷基、芳环或苄基，n为1或2；
R5、R6和R7为氢原子、卤素、烷基、烷氧基或环烷基，三者相同或不同；
R8和R9为氢原子、芳环、烷基或环烷基，二者相同或不同。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的有机光敏剂为四苯基卟啉、孟加拉玫瑰红、亚甲基蓝、单质碘或四吡啶联氯化钌；所述的可见光为太阳光或3瓦LED黄光。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的有机光敏剂为四苯基卟啉、孟加拉玫瑰红、亚甲基蓝、单质碘或四吡啶联氯化钌；所述的可见光为太阳光或3瓦LED黄光。
6.根据权利要求1、2或5所述的方法，其特征在于，所述的溶剂包括卤代烃、芳香烃、烷烃、醚中的一种或两种以上混合。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的溶剂包括卤代烃、芳香烃、烷烃、醚中的一种或两种以上混合。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的溶剂包括卤代烃、芳香烃、烷烃、醚中的一种或两种以上混合。
9.根据权利要求1、2、5、7或8所述的方法，其特征在于，所述的碱为无机碱水溶液，包括碳酸钠、磷酸氢二钾、碳酸钾、碳酸铯、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、叔丁醇钠、叔丁醇钾、氢化钠、甲醇钠、乙醇钠一种或两种以上混合。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的碱为无机碱水溶液，包括碳酸钠、磷酸氢二钾、碳酸钾、碳酸铯、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、叔丁醇钠、叔丁醇钾、氢化钠、甲醇钠、乙醇钠一种或两种以上混合。
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