CN109046449A - 一种叔胺-硫脲类双功能手性催化剂及其制备方法与应用 - Google Patents

一种叔胺-硫脲类双功能手性催化剂及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种叔胺‑硫脲类双功能手性催化剂及其制备方法与应用。其结构式如式I所示。以（1S，2S）‑环己二胺为原料，经酰化、N‑甲基化、肼解制备（1S，2S）‑N,N‑二甲基环己二胺，再与硫光气反应制备（1S，2S）‑N，N‑二甲氨基环己基异硫氰酸酯，最后与四氨基金刚烷反应制备式I。本发明的叔胺‑硫脲类双功能手性催化剂具有高效、环境友好的特征。

Description

一种叔胺-硫脲类双功能手性催化剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及有机化学合成领域，具体地说是一种叔胺-硫脲类双功能手性催化剂及其制备方法与应用。
背景技术
2003年，Takemoto小组首次提出单分子双功能催化剂协同催化的概念，设计了叔胺-(硫)脲类双功能催化剂。2008年，王春江小组提出了多氢键协同催化概念并设计合成了具有“多氢键给体”的手性双官能团叔胺-硫脲类催化剂。这类催化剂分子中叔胺作为氢键的受体，通过氢键和一分子反应底物作用，从而提高其亲核试剂的活性。硫脲结构具有酸性作用的两个氢原子作为氢键给体，通过氢键和另一分子反应底物的相互作用，可以增强底物分子的反应活性。这类催化剂都可以高的对映选择性的催化不对称Micheal加成、Henry反应，Mannich反应等。金刚烷是一种刚性的、高对称性的笼状化合物，这种特殊的空间结构，使得金刚烷可以作为许多催化剂的支撑体，其空间结构可以大大提高催化剂的催化作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种叔胺-硫脲类双功能手性催化剂，其特征在于，其结构如式（I）所示：
本发明的另一目的是提供一种叔胺-硫脲类双功能手性催化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）（1S，2S）-环己二胺与邻苯二甲酸酐，在p-TsOH催化下，经酰化反应，制得（1S，2S）-N-邻苯二甲酰-1，2-环己二胺；
（2）（1S，2S）-N-邻苯二甲酰-1，2-环己二胺与甲醛、甲酸发生甲基化反应，制得（1S，2S）-N，N-二甲基-N-邻苯二甲酰-1，2-环己二胺；
（3）（1S，2S）-N，N-二甲基-N-邻苯二甲酰-1，2-环己二胺与水合肼发生肼解反应制得（1S，2S）-N,N-二甲基-1，2-环己二胺；
（4）（1S，2S）-N,N-二甲基-1，2-环己二胺与硫光气反应制备（1S，2S）-N，N-二甲氨基环己基异硫氰酸酯；
（5）（1S，2S）-N，N-二甲氨基环己基异硫氰酸酯与四氨基金刚烷反应制备式I。
本发明所述的一种叔胺-硫脲类双功能手性催化剂，其特征在于，其应用于催化不对称Micheal加成反应和不对称Henry反应。
附图说明
图1是本发明的反应式。
具体实施方式
以下的实施例在于详细说明本发明，而非限制本发明。
实施例1
（1S，2S）-N-邻苯二甲酰-1，2-环己二胺的制备
在100mL三口瓶中，加入1.92g(10mmol)p-TsOH . H2O和50mL二甲苯，共沸带水除去p-TsOH .H2O中的结晶水。冷至室温，加入1.14g(10mmol)（1S，2S）-1，2-环己二胺和1.48g(10mmol)邻苯二甲酸酐，加热回流6h，冷却，过滤，滤饼以二甲苯和正己烷混合液洗涤。将滤饼加入到120mLCH2Cl2与35mL饱和NaHCO3的混合液中，室温搅拌过夜，分层，干燥，旋干，得棕色（1S，2S）-N-邻苯二甲酰-1，2-环己二胺，收率79%，mp130-132℃。
实施例2
（1S，2S）-N，N-二甲基-N-邻苯二甲酰-1，2-环己二胺的制备
将5.30g(21.7mmol) （1S，2S）-N-邻苯二甲酰-1，2-环己二胺，9mL98%的甲酸和4mL37%的甲醛加入反应器中，回流反应3h，减压除去大部分甲酸，加入20mL饱和NaHCO3溶液和15mLCH2Cl2，分层，CH2Cl2萃取，减压浓缩，柱层析纯化（PE/EA=3:1）,得（1S，2S）-N，N-二甲基-N-邻苯二甲酰-1，2-环己二胺淡黄色晶体，收率77%，mp131-133℃。
实施例3
（1S，2S）-N，N-二甲基-1，2-环己二胺的制备
将3.91g(14.4mmol) （1S，2S）-N，N-二甲基-N-邻苯二甲酰-1，2-环己二胺，1.73mL80%的水合肼和40mL无水乙醇加入反应器中，加热回流2h，反应过程中析出固体，冷至室温，加入100mL乙醚，冰箱冷冻过夜，抽滤，旋干，得（1S，2S）-N，N-二甲基-1，2-环己二胺淡黄油状物，收率98%。
实施例4
（1S，2S）-N，N-二甲氨基环己基异硫氰酸酯的制备
将1.42g(10mmol) （1S，2S）-N，N-二甲基-1，2-环己二胺，2.52g(30mmol) NaHCO3，25mL二氯甲烷和4mL水加入反应器中，冷至0℃，剧烈搅拌下，慢慢加入1.71g(15mmol) 硫光气，自然升至室温，反应2h，分层，水相用二氯甲烷萃取，有机相依次用饱和碳酸氢钠和饱和食盐水洗涤，干燥，浓缩，柱层析纯化，得到（1S，2S）-N，N-二甲氨基环己基异硫氰酸酯，收率80%。
实施例5
催化剂式I的制备
将7.36g(40mmol) （1S，2S）-N，N-二甲氨基环己基异硫氰酸酯加入到20mLCH2Cl2中，冰浴冷却，滴入1.96g(10mmol) 四氨基金刚烷与7mLCH2Cl2的溶液，反应过夜，减压蒸干，柱层析纯化，得到催化剂式I，收率86%。
实施例6
式I催化的N-Boc亚胺与硝基甲烷的不对称aza-Henry反应
将205mg(1mmol)苯亚甲基氨基甲酸叔丁酯，2mLCH2Cl2和94mg(0.01mmol)式I加入到反应器中，冷至-78℃，再加入305mg(5mmol)硝基甲烷，保温反应12h，升至室温，浓缩，柱层析纯化，制得1-苯基-2-硝基乙基氨基甲酸叔丁酯，收率96%，mp 105-106℃，ee值：99.1%[HPLC条件：AD-H柱，流动相：正己烷：乙醇=85:15，流速：1mL/min，λmax =254nm, tR= 9.98,12.38min]。
实施例7
式I催化的不对称Micheal加成反应
将149mg(1mmol)1-硝基-2-苯基乙烯，2mLCH2Cl2和93mg(0.01mmol)式I加入到反应器中，冷至0℃，再加入305mg(5mmol)苯硫酚，保温反应12h，浓缩，柱层析纯化，得到2-硝基-1-苯基乙基苯基硫醚，收率95%，mp 45-47℃，ee值：96% [HPLC条件：AD-H柱，流动相：正己烷：异丙醇=10:90，流速：1mL/min， λmax =254nm, tR= 8.8, 10.8min]。

Claims (3)

1.一种叔胺-硫脲类双功能手性催化剂，其特征在于，其结构式如式（I）所示：
。
2.如权利要求1所述的一种叔胺-硫脲类双功能手性催化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）（1S，2S）-环己二胺与邻苯二甲酸酐，在p-TsOH催化下，经酰化反应，制得（1S，2S）-N-邻苯二甲酰-1，2-环己二胺；
（2）（1S，2S）-N-邻苯二甲酰-1，2-环己二胺与甲醛、甲酸发生甲基化反应，制得（1S，2S）-N，N-二甲基-N-邻苯二甲酰-1，2-环己二胺；
（3）（1S，2S）-N，N-二甲基-N-邻苯二甲酰-1，2-环己二胺与水合肼发生肼解反应制得（1S，2S）-N,N-二甲基-1，2-环己二胺；
（4）（1S，2S）-N,N-二甲基-1，2-环己二胺与硫光气反应制备（1S，2S）-N，N-二甲氨基环己基异硫氰酸酯；
（5）（1S，2S）-N，N-二甲氨基环己基异硫氰酸酯与四氨基金刚烷反应制备式I；
反应式如下式所示：
。
3.如权利要求1所述的一种叔胺-硫脲类双功能手性催化剂，其特征在于，其应用于催化不对称Micheal加成反应和不对称Henry反应。
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