CN105820029A - 含有手性联萘单元的芳炔化合物及其合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以手性联萘为模板的芳炔类化合物及其合成方法，其制备方法包括：将起始原料与手性联萘的芳炔类化合物混合溶解，添加催化剂后通过Sonogashira偶联反应并经萃取等处理后得到所需的芳炔类化合物。本发明所选择的模板2,2′-二取代-1,1′-联萘在构型上具有高度的稳定性和炔键刚性，能保证在各步反应中不发生立体构型的变化，可以用于构筑坚固的分子骨架。

Description

含有手性联萘单元的芳炔化合物及其合成方法
技术领域
本发明属于手性化合物的环芳化合物研究领域，尤其涉及一种手性联萘衍生物及其合成方法和在不对称合成或不对称催化反应领域的应用。
背景技术
近年，以手征性高度稳定的前体为模板构筑具有光学活性分子的研究引起了化学工作者的关注。这个新概念的优点在于：由于保持构型的模板能够在所涉及的反应中将不对称性百分之百的传递到产物中去，而不用通过立体反应控制来实现手性化合物的合成，从而成为一种理想的手性化合物的合成方法。手性联萘的衍生物最早作为手性配体，在不对称催化领域被广泛应用。如诺贝尔奖获得者Noyori发明的以手性双膦BINAP为代表的配体分子，通过与合适的金属配位形成了一系列新颖高效的手性催化剂。BINAP在学术和工业上的成功应用使人们对联萘类手性磷配体的研究兴趣经久不衰。
发明内容
对于以手性联萘为模板的芳炔化合物的研究已有很多，但这些报道一般都是对不同空间结构的以手性联萘为模板的芳炔化合物的合成及光谱等性质的研究。对于含不同取代基团对这类化合物的研究尚未见报道。为了研究取代基团对这类化合物光谱等性质的影响，本发明合成了一系列含有不同取代基团的含手性联萘单元的芳炔化合物，并对这些化合物的紫外-可见(UV-Vis)吸收和比旋光度[α]D等方面的性质进行了研究。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种以手性联萘为模板的芳炔类化合物，所述芳炔类化合物的结构通式如下式(1)所示：
其中，R为取代基团。
上述的芳炔类化合物中，所述的取代基团R为氢原子、甲氧基、N,N-二甲基、三氟甲基或叔丁基。
上述芳炔类化合物中，所述芳炔类化合物的分子结构式优选如下式(2)所示：
其中，t-Bu代表叔丁基。
作为一个总的技术构思，本发明提供一种用于制备上述目标化合物式(1)的方法：
在氮气保护下，将化合物a和b按1：(2～3)的摩尔比混合后溶于体积比为2：1的甲苯/二异丙胺混合溶液中，同时按1：1的摩尔比添加四(三苯基膦)钯(Pd(PPh3)4)和CuI，25℃～80℃下充分反应1h～3h，加入饱和氯化铵溶液，用二氯甲烷萃取，饱和氯化钠溶液洗涤，用无水硫酸镁干燥，过滤，除去溶剂，柱层析得到目标化合物，其中，CuI占化合物a摩尔量的10％；所述化合物a和化合物b的化学式分别如下：
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明所选择的模板2,2′-二取代-1,1′-联萘在构型上具有高度的稳定性和炔键刚性，能保证在各步反应中不发生立体构型的变化，可以用于构筑坚固的分子骨架，所以选择光学纯的2,2′-二取代-1,1′-联萘为模板来合成具有光学活性的芳炔化合物。
(2)本发明主要通过Sonogashira偶联反应来获得目标产物，操作简单，产率较高。
附图说明
图1为目标化合物G1-G5的紫外-可见吸收光谱图。
具体实施方式
本实施例的芳炔类化合物的具体合成路线如下：
实施例1：
本发明的芳炔类化合物，其分子结构式如下式所示：
本实施例的芳炔类化合物的制备方法包括以下步骤：
在氮气保护下，将219mg的化合物b1和91mg的化合物a混合后溶于10ml甲苯和5ml二异丙胺的混合溶液中，同时添加35mg(Pd(PPh3)4)和6mgCuI，在70℃条件下充分反应3h，加入饱和氯化铵溶液，用二氯甲烷萃取，饱和氯化钠溶液洗涤，用无水硫酸镁干燥，过滤，除去溶剂，柱层析得到柱层析得到本实施例的芳炔类化合物G1，产率75％。
本实例的芳炔类化合物的具体合成路线如下：
本实例的芳炔类化合物的表征数据：1HNMR(300MHz，CDCl3):δ＝6.70(d，J＝8.4Hz，4H)，7.26(d，J＝8.4Hz，4H)，7.30-7.40(m，10H)，7.45-7.54(m，6H)，7.78(d，J＝8.7Hz，2H)，7.99(d，J＝8.4Hz，4H)；13CNMR(125MHz，CDCl3):δ＝89.12，91.04，91.30，93.36，121.40，122.59，122.88，122.94，126.56，126.63，126.84，128.00，128.04，128.30，128.34，131.08，131.12，131.50，132.55，132.98，140.40.
(S):[α]D 27＝+660.3°(c0.07，inCHCl3)。
实施例2：
本发明的芳炔类化合物，其分子结构式如下式所示：
本实施例的芳炔类化合物的制备方法包括以下步骤：
在氮气保护下，将160mg的化合物b2和60mg的化合物a混合后溶于10ml甲苯和5ml二异丙胺的混合溶液中，同时添加23mg(Pd(PPh3)4)和4mgCuI，在70℃条件下充分反应3h，加入饱和氯化铵溶液，用二氯甲烷萃取，饱和氯化钠溶液洗涤，用无水硫酸镁干燥，过滤，除去溶剂，柱层析得到本实施例的芳炔类化合物G2，产率85％。
本实例的芳炔类化合物的具体合成路线如下：
本实例的芳炔类化合物的表征数据：1HNMR(500MHz，CDCl3):δ＝3.78(s，6H)，6.69(d，J＝8.5Hz，4H)，6.84(d，J＝9.0Hz，4H)，7.22(d，J＝8.5Hz，4H)，7.33(t，J＝7.5Hz，2H)，7.37-7.41(m，6H)，7.49(d，J＝7.5Hz，2H)，7.77(d，J＝8.5Hz，2H)，7.95(d，J＝8.5Hz，2H)，7.98(d，J＝8.5Hz，2H)；13CNMR(125MHz，CDCl3):δ＝55.25，87.90，91.12，91.15，93.33，113.98，115.11，121.51，122.56，123.00，126.60，126.82，128.01，128.02，128.09，130.94，131.08，132.61，133.01，140.40，159.68.
(S):[α]D 28＝+714.1°(c0.03，inCHCl3)。
实施例3：
本发明的芳炔类化合物，其分子结构式如下式所示：
本实施例的芳炔类化合物的制备方法包括以下步骤：
在氮气保护下，将164mg的化合物b3和60mg的化合物a混合后溶于10ml甲苯和5ml二异丙胺的混合溶液中，同时添加23mg(Pd(PPh3)4)和4mgCuI，在90℃条件下充分反应3h，加入饱和氯化铵溶液，用二氯甲烷萃取，饱和氯化钠溶液洗涤，用无水硫酸镁干燥，过滤，除去溶剂，柱层析得到本实施例的芳炔类化合物G3，产率63％。
本实例的芳炔类化合物的具体合成路线如下：
本实例的芳炔类化合物的表征数据：1HNMR(500MHz，CDCl3):δ＝2.93(s，12H)，6.60(d，J＝8.5Hz，4H)，6.67(d，J＝8.0Hz，4H)，7.20(d，J＝7.5Hz，4H)，7.30-7.39(m，8H)，7.48(t，J＝7.0Hz，2H)，7.77(d，J＝8.5Hz，2H)，7.94-7.98(m，4H)；13CNMR(125MHz，CDCl3):δ＝40.10，87.28，90.93，92.53，93.59，109.59，111.69，121.54，121.92，123.57，126.54，126.57，126.78，127.98，128.08，130.71，131.02，132.57，132.67，132.94，140.30，150.05.
(S):[α]D 17＝+407.5°(c0.22，inCHCl3)。
实施例4：
本发明的芳炔类化合物，其分子结构式如下式所示：
本实施例的芳炔类化合物的制备方法包括以下步骤：
在氮气保护下，将179mg的化合物b4和60mg的化合物a混合后溶于10ml甲苯和5ml二异丙胺的混合溶液中，同时添加23mg(Pd(PPh3)4)和4mgCuI，在70℃条件下充分反应3h，加入饱和氯化铵溶液，用二氯甲烷萃取，饱和氯化钠溶液洗涤，用无水硫酸镁干燥，过滤，除去溶剂，柱层析得到本实施例的芳炔类化合物G4，产率92％。
本实例的芳炔类化合物的具体合成路线如下：
本实例的芳炔类化合物的表征数据：1HNMR(500MHz，CDCl3):δ＝6.72(d，J＝8.0Hz，4H)，7.26(d，J＝8.0Hz，4H)，7.31-7.40(m，4H)，7.49-7.58(m，10H)，7.78(d，J＝8.5Hz，2H)，7.96-8.01(m，4H)；13CNMR(125MHz，CDCl3):δ＝89.52，91.40，91.62，93.19，121.33，121.82，123.55，123.87(q，1JCF＝271.8Hz)，125.25(q，3JCF＝3.8Hz)，126.61，126.73，126.81，126.91，128.03，128.04，128.10，131.17，131.29，131.73，132.57，133.06，140.50.
(S):[α]D 17＝+197.9°(c0.015，inCHCl3)。
实施例5：
本发明的芳炔类化合物，其分子结构式如下式所示：
本实施例的芳炔类化合物的制备方法包括以下步骤：
在氮气保护下，将173mg的化合物b5和60mg的化合物a混合后溶于10ml甲苯和5ml二异丙胺的混合溶液中，同时添加23mg(Pd(PPh3)4)和4mgCuI，在70℃条件下充分反应3h，加入饱和氯化铵溶液，用二氯甲烷萃取，饱和氯化钠溶液洗涤，用无水硫酸镁干燥，过滤，除去溶剂，柱层析得到本实施例的芳炔类化合物G5，产率95％。
本实例的芳炔类化合物的具体合成路线如下：
本实例的芳炔类化合物的表征数据：1HNMR(500MHz，CDCl3):δ＝1.30(s，18H)，6.69(d，J＝8.5Hz，4H)，7.24(d，J＝8.5Hz，4H)，7.31-7.41(m，12H)，7.49(t，J＝7.5Hz，2H)，7.77(d，J＝8.5Hz，2H)，7.95(d，J＝8.5Hz，2H)，7.98(d，J＝8.5Hz，2H)；13CNMR(125MHz，CDCl3):δ＝31.13，34.77，88.52，91.20，91.22，93.43，119.98，121.48，122.72，122.88，125.33，126.61，126.83，128.01，128.03，128.08，131.08，131.09，131.28，132.60，133.02，140.42，151.65.
(S):[α]D 28＝+630.0°(c0.023，inCHCl3)。
本发明具有以下应用：
一种如图1所示测得目标化合物G1-G5的紫外-可见吸收光谱对比。无取代基的化合物G1的紫外最大吸收波长为337nm，含取代基的化合物G2-G5对应的紫外最大吸收波长分别为：342，372，339和339。这里我们可以发现，对于MeO，CF3和t-Bu取代的化合物G2，G4和G5，取代基的引入对紫外最大吸收波长几乎没有影响。但对于化合物G3这个含有NMe2的化合物的紫外最大吸收波长相对于无取代基的化合物G1增加了35nm。和化合物G2和G5相比，同样是含有供电子基团的G3却表现出了紫外吸收上的差异，说明引起此种差异的原因并不在于取代基是否是供电子基团。
为了继续考察取代基的引入对这类分子光学活性方面的影响，我们对这些化合物的比旋光度进行了测定，如表1所示。
表1
与化合物G1进行对比后我们可以发现，吸电子基团CF3的存在会使比旋光度的绝对值显著的减小，而一般的供电子基团的存在并不会使分子的比旋光度值发生明显的变化。但含有NMe2基团的化合物却表现出了特殊的性质：化合物G3的两个N，N-二甲基的存在使整个分子的比旋光度的绝对值增变小，这个化合物的特殊表现显然是由于NMe2基团的特殊性质所引起的。
综合来看，G3化合物由于NMe2基团的存在，其紫外-可见吸收和比旋光度值等方面均显示出了与其它类似物的不同。那么就可能可以利用NMe2基团的引入来调控光学活性的芳炔化合物的紫外光谱吸收和比旋光度值的变化。从而为设计合成具有特定要求的光谱性质的光学活性化合物带来了一种有着广阔前景的方法。

Claims (6)

1.一种芳炔类化合物，其特征在于，所述化合物的结构通式如下：
其中，取代基团R为氢原子、甲氧基、N,N-二甲基、三氟甲基或叔丁基。
2.一种芳炔类化合物，其特征在于，所述化合物的结构式如下：
其中，t-Bu代表叔丁基。
3.一种合成如权利要求1或2所述化合物的方法，其特征在于，在氮气保护下，将化合物a和b按1：(2～3)的摩尔比混合后溶于有机溶剂中，同时添加四(三苯基膦)钯和CuI，25℃～80℃下充分反应，加入饱和氯化铵溶液，用二氯甲烷萃取，饱和氯化钠溶液洗涤，用无水硫酸镁干燥，过滤，除去溶剂，柱层析得到目标化合物，所述化合物a和化合物b的化学式分别如下：
其中，取代基团R为氢原子、甲氧基、N,N-二甲基、三氟甲基或叔丁基。
4.如权利要求3所述的合成方法，其特征在于，有机溶剂为体积比＝2：1的甲苯/二异丙胺混合溶液。
5.如权利要求3所述的合成方法，其特征在于，四(三苯基膦)钯和CuI的摩尔比为1：1，CuI占化合物a摩尔量的10％。
6.如权利要求3所述的合成方法，其特征在于，反应时间为1h～3h。
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方敬坤: "直线型和手性芳炔化合物的合成与光谱性质研究", 《中国博士学位论文全文数据库，工程科技Ⅰ辑》 *

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