CN107552090B - 一种季戊四醇固载的奎宁催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种季戊四醇固载的奎宁催化剂及其制备方法和应用 Download PDF

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本发明公开了一种季戊四醇固载的奎宁催化剂及其制备方法和应用。其结构如式（I）所示。所述一种季戊四醇固载的奎宁催化剂的制备方法包括以下步骤：a.季戊四醇与对甲苯磺酰氯反应制得季戊四醇苯磺酸酯；再与对羟基苯甲醇在碱性条件下反应制备中间体（1）；b.在吡啶作用下，中间体（1）与三溴化磷反应，制得中间体（2）；c.中间体（2）与奎宁反应，制得季戊四醇固载的奎宁催化剂。所述季戊四醇固载的奎宁催化剂可在查尔酮的不对称环氧化反应中应用。催化剂分离纯化简单，可反复循环利用。

Description

一种季戊四醇固载的奎宁催化剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及催化有机合成领域，具体地说，涉及一种季戊四醇固载的奎宁催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
金鸡纳生物碱被用作手性催化剂，配体，核磁识别试剂等，所有的这些应用都直接和不对称合成有关。实际上，许多重要的不对称合成都能通过采用纳金鸡纳生物碱作为配体、催化剂或者受体实现。近年来，基于人们对催化剂的回收和循环利用的要求，聚合物支载的金鸡纳生物碱已受到越来越多的关注。
将均相催化剂以共价键的方式键联在不溶性高分子载体上可以实现催化剂的固载。这种方式的优点是显而易见的：由于催化剂是固载在不溶性高分子载体上的，通过简单的过滤就可以实现催化剂与反应体系的分离，从某种程度上简化了这些毒性非常高或价格非常昂贵的催化剂回收。正因为这种方法简便易行，在不对称催化反应的初期颇受研究者的青睐。但是这种催化剂固载的方法也有局限性，其中主要的是当均相催化剂固载到不溶性高分子上时，其催化活性及立体选择性等往往都有很大程度的降低，且在非均相中进行反应，由于传质的原因反应速度一般比均相反应慢。为克服这些不足，人们将手性配体固载到可溶性有机高分子上，使得反应得以在均相条件下进行。反应结束后可以采取在反应体系中加入不良溶剂的方法将其沉淀出来，从而实现固载催化剂与反应体系的分离。
季戊四醇具有好的几何对称性，能够精确控制固载的催化剂数目，可以均相催化反应的进行，并能通过简单的分离技术将催化剂从反应体系中分离出来，容易实现催化剂的回收再利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种季戊四醇固载的奎宁催化剂及其制备方法与应用。
本发明提供的一种季戊四醇固载的奎宁催化剂，结构如式（I)所示：
本发明还提供所述季戊四醇固载的奎宁催化剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：
a.季戊四醇与对甲苯磺酰氯反应制得季戊四醇苯磺酸酯；再与对羟基苯甲醇在碱性条件下反应制备中间体（1）；
b.在吡啶作用下，中间体（1）与三溴化磷反应，制得中间体（2）；
c.中间体（2）与奎宁反应，制得季戊四醇固载的奎宁催化剂。其合成路线如下所示：
在上述季戊四醇固载的奎宁催化剂的制备方法中，所述的步骤a中的碱为Cs2CO3,K2CO3, Na2CO3。
本发明还提供了所述季戊四醇固载的奎宁催化剂可在查尔酮的不对称环氧化反应中应用。
在上述应用中，将30%的H2O2和碱的水溶液加入到查尔酮、季戊四醇固载的奎宁催化剂、表面活性剂和二异丙醚的混合液中，剧烈搅拌下，室温反应一定的时间，浓缩至一定体积，加入乙醚，析出沉淀，过滤，乙醚洗涤，真空干燥，回收催化剂，回收率97%。滤液水洗，干燥，过滤，减压浓缩，柱层析纯化，得到相应的手性查尔酮环氧化产物。其反应式如下所示：
式中，R1，R2各自独立为芳基，取代芳基。
在上述应用中，所述的碱为KOH，CsOH，NaOH。所述的表面活性剂为司盘-20，吐温20。
本发明的有益效果主要体现在：涉及的季戊四醇固载的奎宁催化剂合成路线简单，收率高，可以催化多种底物的查尔酮的不对称环氧化反应。催化剂易与产物分离，循环利用6次，催化活性不变。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1
季戊四醇固载的奎宁催化剂的制备：
将2.04g(10.7mmol)对甲苯磺酰氯加入250mL反应瓶内,再加13mL干燥的吡啶，室温搅拌至固体全部溶解，冰浴将体系温度降至5℃左右，分批次加入0.34g(2.5mmol)单季戊四醇，室温搅拌8h。向体系中加入50mL水，反应2h，抽滤，固体用水洗涤，二氯甲烷溶解，甲醇沉淀，得到白色粉末状季戊四醇磺酸酯1.45g，收率78%。Mp:148.5-150℃。
将752mg (1mmol)季戊四醇磺酸酯，546mg (4.4mmol)对羟基苯甲醇和1.43g(4.4mmol)Cs2CO3加入到10mL干燥的DMF中，60℃反应24h，过滤，减压蒸除溶剂，加10mLCH2Cl2溶解，饱和食盐水洗涤，干燥，浓缩，柱层析纯化，得到中间体（1），收率86%。
将560mg (1mmol)中间体（1）溶于8mLCH2Cl2中，加入吡啶3mL，冷至-5℃，滴加729mg(2.7mmol)三溴化磷与3mLCH2Cl2的混合溶液，室温反应12h，滴加3mL水，搅拌10min，分层，有机层浓缩，柱层析纯化，制得中间体（2），收率98%。
将1.43g (4.4mmol)奎宁加入到10mL甲苯与2mL乙醇中溶解，再加入812mg(1mmol)中间体（2），65-70℃反应8h，减压浓缩至原体积的一半，滴加无水乙醚，析出沉淀，过滤，乙醚洗涤，干燥，制得季戊四醇固载的奎宁催化剂，收率87%，[α]D 23 = -160.9˚ (c1.0, C2H5OH)。
实施例2
（1R,2S）-1-苯基-2-苯甲酰基环氧乙烷的制备：
将500mg (2.4mmol)苯乙烯基苯甲酮、53mg (0.024mmol)季戊四醇固载的奎宁和0.03mL司盘-20加入到7mL二异丙醚中，搅拌，加入30%的H2O2（2.7mL，24mmol）和50%的KOH(0.27mL，2.4mmol)水溶液，剧烈搅拌下，室温反应4h，减压浓缩至原体积的一半，加入乙醚，析出沉淀，过滤，乙醚洗涤，真空干燥，回收催化剂，回收率97%。滤液水洗，干燥，过滤，减压浓缩，柱层析纯化，得到（1R,2S）-1-苯基-2-苯甲酰基环氧乙烷。收率95%,ee: 99.5%。
实施例3
（1R,2S）-1-（2’-氟苯基）-2-苯甲酰基环氧乙烷的制备：
用542mg (2.4mmol)2-氟苯乙烯基苯甲酮代替500mg (2.4mmol)苯乙烯基苯甲酮，用0.03mL吐温-20代替0.03mL司盘-20，其它操作同实施例2，得到（1R,2S）-1-（2’-氟苯基）-2-苯甲酰基环氧乙烷，收率97%,ee: 99.7%。
实施例4
催化剂循环利用次数研究
以实施例2为例，考察季戊四醇固载的奎宁催化剂的回收循环利用次数，结果见表1。结果显示，催化剂循环利用6次，活性不减。

Claims (6)

1.一种季戊四醇固载的奎宁催化剂，其特征在于，其结构如式（I）所示：
。
2.根据权利要求1所述的季戊四醇固载的奎宁催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
a.季戊四醇与对甲苯磺酰氯反应制得季戊四醇苯磺酸酯；再与对羟基苯甲醇在碱性条件下反应制备中间体（1）；
b.在吡啶作用下，中间体（1）与三溴化磷反应，制得中间体（2）；
c.中间体（2）与奎宁反应，制得季戊四醇固载的奎宁催化剂；其合成路线如下所示：
。
3. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤a中的碱为Cs2CO3, K2CO3,Na2CO3。
4.根据权利要求1所述的季戊四醇固载的奎宁催化剂在查尔酮的不对称环氧化反应中应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于包括以下步骤：
将30%的H2O2和碱的水溶液加入到查尔酮、季戊四醇固载的奎宁催化剂、表面活性剂和二异丙醚的混合液中，剧烈搅拌下，室温反应一定的时间，浓缩至一定体积，加入乙醚，析出沉淀，过滤，乙醚洗涤，真空干燥，回收催化剂，回收率97%，滤液水洗，干燥，过滤，减压浓缩，柱层析纯化，得到相应的手性查尔酮环氧化产物，其反应式如下所示：
式中，R1，R2各自独立为芳基，取代芳基。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述的碱为KOH，CsOH，NaOH，所述的表面活性剂为司盘-20，吐温-20。
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