CN110396100A - 一种含氮、氧四齿配体及其制备方法 - Google Patents

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林伟
庄苍伟
胡秀秀
梁国斌
杨凤丽
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    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D498/00—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having nitrogen and oxygen atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D498/22—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having nitrogen and oxygen atoms as the only ring hetero atoms in which the condensed system contains four or more hetero rings

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Abstract

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种含氮、氧四齿配体及其制备方法。所述含氮、氧四齿配体具有式Ⅰ的结构：

Description

一种含氮、氧四齿配体及其制备方法
技术领域
本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种含氮、氧四齿配体及其制备方法。
背景技术
不对称合成即对映体纯化合物的选择性合成，是目前手性技术研究的前沿领域。不对称手性催化出于其手性增值的突出优势而成为手性技术中最重要的方法之一。其中，研究开发新型手性配体一直是不对称催化反应领域的热点和难点。2001年，瑞士皇家科学院将诺贝尔化学奖授予美国的Knowles、日本的Noyori和美国的Sharpless，以表彰他们在不对称催化反应研究领域取得的突出贡献。这三位诺贝尔奖得主都设计和开发了优良的手性配体(Chem.Comm.,1968,1445；Acc.Chem.Res.1990,23,345-350；J.Org.Chem.,Vol.43,No.12,1978)。这体现了不对称催化与合成的重要性。目前，用于不对称催化反应的含氮、氧手性配体大多为双齿或三齿配体，而含氮、氧四齿手性配体在该领域的研究相对较少。因此，设计和开发出新型含氮、氧四齿手性配体和催化剂体系用于不同的不对称催化反应至关重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含氮、氧四齿配体及其利用吡哆醛为原料的制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种含氮、氧四齿配体，结构式如式Ⅰ所示：
本发明还提供了一种所述含氮、氧四齿配体的制备方法，包括如下步骤：
(1)在乙醇溶液中，以式Ⅱ表示的吡哆醛和环己二胺为原料进行反应，得到式Ⅲ表示的手性吡哆醛双亚胺：
式II：式III：
(2)将步骤(1)得到的手性吡哆醛双亚胺和羰基试剂溶于四氢呋喃溶液中，加入低价钛试剂，室温、氮气保护下，进行回流反应，直至手性吡哆醛双亚胺反应完全，再经分解、萃取、干燥、浓缩、重结晶，得到目标产物式Ⅰ表示的含氮、氧四齿配体；
反应方程式如下：
优选地，步骤(1)中所述环己二胺为(R,R)-环己二胺或(S,S)-环己二胺。
优选地，步骤(2)中所述羰基试剂为碳酸二乙酯和/或碳酸二甲酯，更优选为碳酸二乙酯；所述手性吡哆醛双亚胺与所述羰基试剂的摩尔比为1:2；所述分解采用3wt％盐酸溶液，所述萃取使用的溶剂为氯仿。
进一步地，步骤(2)中所述低价钛试剂中钛的价态为0、+1、+2和+3价中的一种或多种；所述低价钛试剂为在pH＝2-5条件下，通过金属还原剂还原TiCl4得到，所述金属还原剂与TiCl4的摩尔比为1:1。
优选地，所述金属还原剂为Fe、Zn、Al、Mg和Sm中的一种或多种。
优选地，所述手性吡哆醛双亚胺与金属还原剂的摩尔比为1:2-5。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供一种含氮、氧四齿配体及其以吡哆醛为原料的制备方法，该方法首先制备出手性吡哆醛双亚胺，然后与碳酸二乙酯等羰基试剂，在低价钛试剂作用下制备得到手性含氮、氧四齿配体，具有较高的产率和立体选择性(ee>99.9％)。
(2)本发明制备方法具有原料简单易得、反应所需步骤少、反应时间短、反应条件温和，室温下反应即可生成目标产物，且后处理方便等优点。
具体实施方式
下面将通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细的说明，但不能限制本发明的内容。
实施例1
式Ⅰ化合物：含氮、氧四齿配体的制备，具体步骤如下：
(1)在50mL圆底烧瓶中加入吡哆醛(5mmol)，再加入5mL无水乙醇，待吡哆醛完全溶解后，滴加入(R,R)-环己二胺(2.5mmol)的乙醇(5mL)溶液，室温反应6h，抽滤，用95％乙醇重结晶即得手性吡哆醛双亚胺，真空干燥备用。
(2)在50mL三颈烧瓶中加金属还原剂铁粉(0.34g,6mmol)及无水THF 10mL，氮气保护，室温搅拌下，慢慢注入TiCl4(0.7mL,6mmol)，混合物回流2h，冷却至室温，用三乙胺调节体系pH值3-4，即可得黑色糊状的低价钛试剂。在室温及氮气保护下，向上述三颈烧瓶中慢慢滴入手性吡哆醛双亚胺(0.83g，2mmol)和羰基试剂碳酸二乙酯(0.47g,4mmol)溶于10mLTHF的溶液，加毕，再回流反应，TCL跟踪反应进程，至手性吡哆醛双亚胺点消失后2.5h，反应结束，用50mL3％盐酸分解，用氯仿((3×50mL)萃取，合并有机层，水洗至中性(3×50mL)，有机层用无水硫酸钠干燥，滤去干燥剂后，减压蒸去溶剂，得粗品，95％乙醇重结晶得目标产物，产率66％。
m.p.:>300℃；ee>99.9％,the ee’s were determined by HPLC[DaicelChiralcel OJ-RH(0.46cm×25cm),MeOH/H2O(75:25),flow rate:1.0mL·min-1,λ＝245nm]；1H NMR(DMSO-d6,400MHz)7.00(s,2H,ArH),4.86(s,2H,2×OH),4.32(s,4H,2×CH2),3.40(s,2H,2×CH),2.99-2.98(m,2H,2×CH),2.51(s,6H,2×CH3),2.42(s,2H,2×CH-H),1.97-1.93(m,2H,2×CH-H),1.77(s,2H,2×CH-H),1.21(s,2H,2×CH-H)；13C NMR(75MHz,DMSO-d6)δ(ppm):160.8,150.2,129.6,110.2,109.5,100.3,64.8,63.5,55.9,28.8,25.1；HRMS:m/z calcd for C24H26N4O6Na[M+Na]+489.1750,Found 489.1762.
实施例2-5
仅改变实施例1步骤(1)中低价钛试剂制备中所用的金属还原剂，其余均同实施例1，所用金属还原剂和目标产物含氮、氧四齿配体的产率如表1所示：
表1
实施例6-8
仅改变实施例1步骤(2)中所用的羰基试剂，其余均同实施例1，所用羰基试剂和目标产物含氮、氧四齿配体的产率如表2所示：
表2
可见，虽然丙酮和DMF均含有羰基，但用在本反应体系中，其效果并不理想，导致目标产物的产率较低。
实施例9-11
仅改变实施例1步骤(2)中体系pH，其余均同实施例1，所调体系pH及目标产物含氮、氧四齿配体的产率如表3所示：
表3
可见，在反应体系pH＝2-5的范围内，目标产物具有较高的产率，当pH在5-6时，其产率降低比较明显。
实施例12-14
仅改变实施例1中，手性吡哆醛双亚胺与铁粉及对应四氯化钛的比例，其余同实施例1相同，结果如表4所示：
表4
通过以上实施例可以看出，本发明是以吡哆醛作为原料合成手性吡哆醛双亚胺，并在低价钛试剂催化下与碳酸二乙酯制备手性含氮、氧四齿配体的方法。该方法具有原料简单易得、反应所需步骤少、反应时间短、反应温和、产物产率较高、立体选择性高、后处理方便等优点，为手性含氮、氧四齿配体催化剂的合成提供了简单、高效的方法。
尽管已经详细描述了本发明的实施方式，但是应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的实施方式做出各种改变、替换和变更。

Claims (8)

1.一种含氮、氧四齿配体，其特征在于，结构式如式Ⅰ所示：
2.一种如权利要求1所述的含氮、氧四齿配体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在乙醇溶液中，以式Ⅱ表示的吡哆醛和环己二胺为原料，室温下进行反应，得到式Ⅲ表示的手性吡哆醛双亚胺：
式Ⅱ：式Ⅲ：
(2)将步骤(1)得到的手性吡哆醛双亚胺和羰基试剂溶于四氢呋喃溶液中，加入低价钛试剂，室温、氮气保护下，进行回流反应，直至手性吡哆醛双亚胺反应完全，再经分解、萃取、干燥、浓缩、重结晶，得到目标产物式Ⅰ表示的含氮、氧四齿配体。
3.根据权利要求2所述的含氮、氧四齿配体的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述环己二胺为(R,R)-环己二胺或(S,S)-环己二胺。
4.根据权利要求2所述的含氮、氧四齿配体的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述羰基试剂为碳酸二乙酯和/或碳酸二甲酯；所述手性吡哆醛双亚胺与所述羰基试剂的摩尔比为1:2；所述分解采用3wt％盐酸溶液，所述萃取使用的溶剂为氯仿。
5.根据权利要求2所述的含氮、氧四齿配体的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述羰基试剂为碳酸二乙酯。
6.根据权利要求2所述的含氮、氧四齿配体的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述低价钛试剂中钛的价态为0、+1、+2和+3价中的一种或多种；所述低价钛试剂为在pH＝2-5条件下，通过金属还原剂还原TiCl4得到，所述金属还原剂与TiCl4的摩尔比为1:1。
7.根据权利要求6所述的含氮、氧四齿配体的制备方法，其特征在于，所述金属还原剂为Fe、Zn、Al、Mg和Sm中的一种或多种。
8.根据权利要求2或6所述的含氮、氧四齿配体的制备方法，其特征在于，所述手性吡哆醛双亚胺与金属还原剂的摩尔比为1:2-5。
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CN102786533A (zh) * 2011-05-18 2012-11-21 苏州大学 螺烯类似物及其制备方法
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林伟等，: "手性双苯并噁嗪-2-酮二酚衍生物的高效合成及其在不对称催化中的应用", 《有机化学》 *

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