CN110508323B - 基于温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂水相催化Henry不对称加成反应的方法 - Google Patents

基于温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂水相催化Henry不对称加成反应的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110508323B
CN110508323B CN201910832138.0A CN201910832138A CN110508323B CN 110508323 B CN110508323 B CN 110508323B CN 201910832138 A CN201910832138 A CN 201910832138A CN 110508323 B CN110508323 B CN 110508323B
Authority
CN
China
Prior art keywords
amino acid
temperature
sensitive
chiral
copper
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910832138.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110508323A (zh
Inventor
张瑶瑶
王�锋
丁瑜
杜军
付争兵
杨雄
张曼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hubei Engineering University
Original Assignee
Hubei Engineering University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hubei Engineering University filed Critical Hubei Engineering University
Priority to CN201910832138.0A priority Critical patent/CN110508323B/zh
Publication of CN110508323A publication Critical patent/CN110508323A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110508323B publication Critical patent/CN110508323B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/16—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
    • B01J31/18—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes containing nitrogen, phosphorus, arsenic or antimony as complexing atoms, e.g. in pyridine ligands, or in resonance therewith, e.g. in isocyanide ligands C=N-R or as complexed central atoms
    • B01J31/1805—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes containing nitrogen, phosphorus, arsenic or antimony as complexing atoms, e.g. in pyridine ligands, or in resonance therewith, e.g. in isocyanide ligands C=N-R or as complexed central atoms the ligands containing nitrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/16—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
    • B01J31/22—Organic complexes
    • B01J31/2204—Organic complexes the ligands containing oxygen or sulfur as complexing atoms
    • B01J31/2208—Oxygen, e.g. acetylacetonates
    • B01J31/2226—Anionic ligands, i.e. the overall ligand carries at least one formal negative charge
    • B01J31/223—At least two oxygen atoms present in one at least bidentate or bridging ligand
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C201/00—Preparation of esters of nitric or nitrous acid or of compounds containing nitro or nitroso groups bound to a carbon skeleton
    • C07C201/06—Preparation of nitro compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C253/00—Preparation of carboxylic acid nitriles
    • C07C253/30—Preparation of carboxylic acid nitriles by reactions not involving the formation of cyano groups
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2231/00—Catalytic reactions performed with catalysts classified in B01J31/00
    • B01J2231/30—Addition reactions at carbon centres, i.e. to either C-C or C-X multiple bonds
    • B01J2231/34—Other additions, e.g. Monsanto-type carbonylations, addition to 1,2-C=X or 1,2-C-X triplebonds, additions to 1,4-C=C-C=X or 1,4-C=-C-X triple bonds with X, e.g. O, S, NH/N
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2531/00—Additional information regarding catalytic systems classified in B01J31/00
    • B01J2531/10—Complexes comprising metals of Group I (IA or IB) as the central metal
    • B01J2531/16—Copper

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及不对称催化领域，尤其涉及一种基于温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂水相催化Henry不对称加成反应的方法。在水相中，醛类化合物与硝基烷烃类化合物在温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂的催化作用下进行不对称Henry加成反应，得到手性β‑硝基醇类化合物；利用温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂不仅提高了水相中不对称Henry加成反应的催化反应效率，而且具有回收简单，重复使用性能优异的特点。

Description

基于温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂水相催化Henry不对 称加成反应的方法
技术领域
本发明涉及不对称催化领域，尤其涉及一种基于温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂水相催化Henry不对称加成反应的方法。
背景技术
手性β-硝基醇化合物是一类双官能团化合物，用途非常广泛。目前得到手性单一的β-硝基醇的最有效的方法是通过不对称催化反应获得，即将硝基烷烃与醛类物质在手性催化剂的作用下直接发生不对称Henry加成反应，得到手性β-硝基醇化合物，应用于Henry反应中的不对称催化剂主要有噁唑啉类催化剂、手性二胺类催化剂、Schiff碱类催化剂、生物碱络合催化剂等。
2002年，丹麦化学家
Figure BDA0002191036870000011
(C.Christensen,K.Juhl,R.G.Hazell and K.
Figure BDA0002191036870000012
The Journal of Organic Chemistry2002,67,4875-4881.)首次报道了使用双噁唑啉类配合物催化Henry反应，并取得了较好的催化效果。
2003年，Evans等(D.A.Evans,D.Seidel,M.Rueping,et al.,Journal of theAmerican Chemical Society2003,125,12692-12693.)制备出几类双噁唑啉配体，采用金属化合物Cu(OAc)2与手性噁唑啉配体原位络合得到催化剂，将该类催化剂用于硝基甲烷和苯甲醛类物质的Henry不对称加成反应中，以甲醇做溶剂表现出较好的催化性能。但催化剂难以回收并重复使用。
2016年，Samadi等(S.Samadi,K.Jadidi,B.Khanmohammadi,et al.,Journal ofCatalysis2016,340,344-353.)通过将单噁唑啉固载到MCM-41上制备出一类手性单噁唑啉多相催化剂，并利用金属Cu原子与噁唑啉环上的氮原子进行配位，制备出一类金属配位型多相催化剂。该催化剂效果良好，但是在有机溶剂中进行反应，易导致环境污染。
综上所述，目前应用于Henry不对称加成反应的催化剂存在水相催化效率低、催化剂难回收的问题。
发明内容
为了解决以上问题，本发明的目的是提供一种基于温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂水相催化Henry不对称加成反应的方法，利用温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂不仅提高了水相中不对称Henry加成反应的催化反应效率，而且具有回收简单，重复使用性能优异的特点。
为实现上述目的，本发明设计的基于温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂水相催化Henry不对称加成反应的方法，在水相中，醛类化合物与硝基烷烃类化合物在温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂的催化作用下进行不对称Henry加成反应，得到手性β-硝基醇类化合物；
其中，温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂具有通式(1)的结构；醛类化合物具有通式(8)的结构；硝基烷烃类化合物具有通式(9)的结构；β-硝基醇类化合物具有通式(10)的结构；
Figure BDA0002191036870000021
R5-CHO 式(8)
R6-NO2 式(9)
Figure BDA0002191036870000022
式(1)中：
*表示R构型或者S构型；
R1、R2独立地选自为氢、烷基、芳基、芳基取代烷基；
R3选自氢原子或者烷基基团；
R4选自C1～C16的烷基、异丙基、异丁基、叔丁基、苄基或取代的芳基；
X:Y为(1～100)：1；更优选为X:Y为(5～50)：1。
式(8)中，R5选自氢、烷基、取代烷基、苯基、芳基、含杂环基团；
式(9)中，R6选自烷基基团。
本发明利用温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂提高水相中不对称Henry加成反应的催化反应效率的原理是：本发明的温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂溶于水中，其在疏水作用和金属配位作用下自组装形成纳米反应器，反应底物(醛类化合物和硝基烷烃类化合物)进入纳米反应器中被浓缩，从而增加碰撞频率，加快反应速率，高效进行Henry不对称加成反应。
作为优选方案，式(1)中R3选自氢原子或者甲基基团；R4选自甲基、乙基、苯基。
作为优选方案，式(8)中，R6为甲基，R5选自以下取代基中一种：
Figure BDA0002191036870000031
即硝基烷烃类化合物优选为硝基甲烷。
即醛类化合物优选为苯甲醛(分子式C7H6O)；4-溴苯甲醛(分子式C7H5BrO)；4-氯苯甲醛(分子式C7H5ClO)；4-甲氧基苯甲醛(分子式C8H8O2)；4-硝基苯甲醛(分子式C7H5NO3)；4-氰基苯甲醛(分子式C8H5NO)；2-溴苯甲醛(分子式C7H5BrO)；2-氯苯甲醛(分子式C7H5ClO)；2-甲氧基苯甲醛(分子式C8H10O2)；2-硝基苯甲醛(分子式C7H5NO3)；2-氰基苯甲醛(分子式C8H5NO)。
Figure BDA0002191036870000041
相应地得到的β-硝基醇类化合物为(R)-1-苯基-2-硝基醇(分子式C8H9NO3)；(R)-1-(4-溴苯基)-2-硝基醇(分子式C8H8BrNO3)；(R)-1-(4-氯苯基)-2-硝基醇(分子式C8H8ClNO3)；(R)-1-(4-甲氧基苯基)-2-硝基醇(分子式C9H11NO4)；(R)-1-(4-硝基苯基)-2-硝基醇(分子式C8H8N2O5)；(R)-1-(4-氰基苯基)-2-硝基醇(分子式C9H8N2O3)；(R)-1-(2-溴苯基)-2-硝基醇(分子式C8H8BrNO3)；(R)-1-(2-氯苯基)-2-硝基醇(分子式C8H8ClNO3)；(R)-1-(2-甲氧基苯基)-2-硝基醇(分子式C9H11NO4)；(R)-1-(2-硝基苯基)-2-硝基醇(分子式C8H8N2O5)；(R)-1-(2-氰基苯基)-2-硝基醇(分子式C9H8N2O3)。
Figure BDA0002191036870000042
作为优选方案，所述不对称Henry加成反应的具体过程为，将温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂溶于水中，再向水溶液中加入醛类化合物和硝基烷烃类化合物，所述温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂与所述醛类化合物的摩尔比为1:20～1:1000，所述的硝基烷烃类化合物与所述醛类化合物的摩尔比为1:1～10:1。
作为优选方案，所述的不对称Henry加成反应在温度为-50℃～50℃，反应时间1～48h。作为最优选方案为，反应温度为-5℃～20℃，进一步优选反应时间为1～18h。
作为选优方案，所述温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂是通过以下方法制备而成：
(1)首先将光学纯手性氨基酸与含有碳碳双键的酰氯反应得到含有碳碳双键的手性氨基酸类化合物；
(2)然后将含有碳碳双键的手性氨基酸与温敏材料N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)进行聚合得到温敏型手性氨基酸嵌段聚合物；
(3)最后将温敏型手性氨基酸嵌段聚合物和金属铜盐进行配位得到温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂。
所述步骤(1)中手性氨基酸具有通式(2)的光学纯化合物结构；含有碳碳双键的酰氯具有通式(3)的结构；含有碳碳双键的手性氨基酸类化合物具有通式(4)的结构；
Figure BDA0002191036870000051
Figure BDA0002191036870000052
Figure BDA0002191036870000053
式(2)中，R4选自C1～C16的烷基、异丙基、异丁基、叔丁基、苄基或取代的芳基等，*表示R构型或者S构型；
式(3)中，R3选自氢原子或者烷基基团；
手性氨基酸与含有碳碳双键的酰氯的反应式为：
Figure BDA0002191036870000054
所述步骤(2)中，取上述含有碳碳双键的手性氨基酸类化合物Y mmol和温敏材料N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)X mmol为反应单体，采用可控-断裂链转移聚合法(RAFT)法，以偶氮二异丁腈(AIBN)为链引发剂，碳硫酯作为分子量调节剂在有机溶剂中进行可控聚合，保持聚合体系反应温度为60～70℃之间反应12～24h；反应结束后，除去有机溶剂，加入析出剂使聚合产物析出，真空烘干得到蓬松状温敏型手性氨基酸嵌段聚合物PNxAy；碳硫酯为分子量调节剂，可有效的控制反应产物的分子量，同时，根据加入两种单体比例的不同，可有效调节聚合物的结构和比例，从而得到分子量、结构、形貌可控的温敏型手性氨基酸嵌段聚合物。其中，N-异丙基丙烯酰胺具有通式(5)的结构；碳硫酯具有通式(6)的结构；温敏型手性氨基酸嵌段聚合物PNxAy具有通式(7)的结构；
Figure BDA0002191036870000061
Figure BDA0002191036870000062
Figure BDA0002191036870000063
R1、R2分别独立地选自为氢、烷基、芳基、芳基取代烷基；
X:Y为(1～100)：1。
可控-断裂链转移聚合法(RAFT)法合成温敏型嵌段聚合物PNxAy的反应式为：
Figure BDA0002191036870000071
所述步骤(3)中，将蓬松状温敏型嵌段聚合物PNxAy溶于有机溶剂中，加入铜盐进行配位，温敏型嵌段聚合物PNxAy在金属的配位作用下发生单链折叠，形成温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂CuII-PNxAy。所述铜盐为醋酸铜、硝酸酮、氯化铜、硫酸铜中的一种。
本发明的优点在于：与传统具有通式(11)结构催化剂相比，本发明的CuII-PNxAy催化剂具有的优点有：
(1)本发明的CuII-PNxAy催化剂可用于纯水相中不对称Henry加成反应体系中，有效的解决了传统催化剂在水中传质困难，催化效率低的问题。
(2)本发明的CuII-PNxAy催化剂在水相中可形成纳米反应器，亲水端溶于水，疏水端形成活性中心聚集体，大大提高催化反应效率，获得极高选择性和对映体选择性的手性产物。
(3)通过控制反应温度，CuII-PNxAy催化剂可实现亲水和疏水的转化，利用CuII-PNxAy疏水-亲水转化性能，通过提高反应温度，即可实现CuII-PNxAy催化剂的回收；而且本发明的CuII-PNxAy催化剂回收后重复使用性能优异。
另外，本发明CuII-PNxAy催化剂在制备过程中，不添加任何酸碱物质，不会破坏手性氨基酸的活性中心，而且合成原料来源广泛，合成方法简单，操作安全，工艺条件温和，有利于大规模工业化生产。
附图说明
图1为CuII-PN50A5在水溶液中的透射电镜(TEM)图(20倍)；
图2为CuII-PN50A5在水溶液中的透射电镜(TEM)图(200倍)；
图3为催化剂CuII-PN50A5在水溶液中的动态光散射表征(DLS)图。
具体实施方式
为更好地理解本发明，以下将结合附图和具体实例对发明进行详细的说明。
以下采用简写：N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)，偶氮二异丁腈(AIBN)，温敏型手性氨基酸嵌段聚合物(PN50A5)，温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂(CuII-PN50A5)。
实施例1
CuII-PN50A5的制备方法，包括步骤：
(1)含有碳碳双键的手性氨基酸类化合物的合成
反应式1
Figure BDA0002191036870000081
上述反应式1中，R3为氢原子，R4为苄基。
具体操作过程为，向100mL干燥的三口烧瓶中加入L-苯丙氨酸10mmol，并向其中加入无水二氯甲烷20mL，三乙胺11mmol，将反应瓶置于冰水浴中磁力搅拌，待反应液冷却至0℃后，于30min内向其中缓慢滴加30mL溶有丙烯酰氯(11mmol)的二氯甲烷溶液。滴加完毕后，待溶液中无蒸气冒出时，缓慢升高反应温度至室温，继续反应2～8h。反应结束后，向反应液中添加10mL饱和NH4Cl溶液，CH2Cl2(2×5ml)萃取水层，有机层用30mL饱和NaHCO3洗涤，Na2SO4干燥有机相，浓缩得到淡黄色油状产物。柱层析法(乙酸乙酯/正己烷＝1:1)得到目标产物。FT-IR(KBr):γmax/cm-1:3283,3063,3030,2959,2926,2855,1732,1659,1632,1543,1501,1452,1406,1316,1296,1268,1191,1126,1066,1031,986,965,915,849,814,748,700,668,605,576,516,489。
(2)PN50A5的合成
反应式2
Figure BDA0002191036870000091
用可控-断裂链转移自由基聚合法(RAFT)制备温敏型手性氨基酸嵌段聚合物。分别取NIPAAm(50mmol)和上述已制备的含有碳碳双键的手性氨基酸类化合物(5mmol)溶于无水甲醇中，将溶液转移到Schlenk管中，硫代丙酸卞酯(链转移剂，1/6mmol,0.0330g)和AIBN(链引发剂,1/30mmol,0.0052g)加入到反应液中。N2保护下，将反应液置于60℃反应24h，反应结束后，真空浓缩反应液，采用多倍过量乙醚做沉淀剂处理反应液，得到淡黄色固体产物，30℃真空干燥，得到蓬松状温敏型手性氨基酸嵌段聚合物PN50A5。
(3)CuII-PN50A5的合成
取4mmol上述制备的PN50A5，溶于30mL无水乙醇/乙酸乙酯中，并向其中加入2mmol硫酸铜，回流反应24h。反应结束后，旋干溶剂，向其中加入2mLTHF溶解，再用3×50mL乙醚反复沉淀得到蓝色固体沉淀，30℃下，真空干燥得到CuII-PN50A5。对CuII-PN50A5进行相应表征FT-IR(KBr):γmax/cm-1 3423,3062,2965,2930,2875,1728,1614,1556,1454,1395,1336,1272,1174,1135,1105,1044,1016,924,836,675,617,558,511,452cm-1.α25 D＝-73.4(C＝0.005g mL-1,CH2Cl2)。
实施例2
将实施例1得到的CuII-PN50A5用于催化Henry加成反应；即在水介质中，醛类化合物和硝基烷烃在CuII-PN50A5催化剂的催化作用下进行不对称Henry加成反应，得β-硝基醇化合物。
醛类化合物具有通式(8)的结构；硝基烷烃具有通式(9)的结构；β-硝基醇化合物具有通式(10)的结构。
R5-CHO 式(8)
R6-NO2 式(9)
Figure BDA0002191036870000101
反应式3
Figure BDA0002191036870000102
在本实施例中醛类化合物为苯甲醛，硝基烷烃为硝基甲烷，具体催化过程为，在10mL反应瓶中加入0.5mmol％的催化剂CuII-PN50A5，1mL H2O溶解催化剂，然后向其中加入1mmol的底物(苯甲醛)和3mmol硝基甲烷，25℃的条件下搅拌反应。薄层色谱法实时监控反应，待反应结束后，升高反应体系温度使催化剂自动析出，分出水相，催化剂用正己烷洗涤后干燥并重复使用，水相用二氯甲烷萃取后得到产物，并将产物进行液相色谱分析检测转化率和选择性以及产物的对映体选择性，柱层析等到产物，计算得到产率，核磁表征确定产物结构。获得产物的表征数据为：(R)-2-硝基-1-(4-硝基苯基)醇：白色固体，硅胶柱层析分离(乙醇：正己烷＝85：15(体积比))，(98％收率，99％ee)。产物结构表征：IR(film)3508,2921,2851,1552,1515,1416,1379,1347,1080,855cm-1；1H NMR(400MHz,CDCl3)8.31-8.27(m,2H,ArH),7.65-7.63(m,2H,ArH),5.62(dt,1H,J＝8.0,4.0Hz,CHOH),4.65-4.55(m,2H,CH2NO2),3.09(d,J＝4.0Hz,OH)；13C NMR(100MHz,CDCl3)148.0,145.0,126.9,124.1,80.6,69.9。ee值由手性高效液相色谱测得(色谱柱:Daicel chiralpak AD，流动相：异丙醇/正己烷＝15:85(体积比)，流速：0.8mL/min，波长：215nm，温度25℃)。
将本实施例1得到的CuII-PN50A5和传统催化剂用于催化Henry加成反应进行对比，其结果如下表1所示：
表1
Figure BDA0002191036870000111
表1中传统催化剂具有通式(11)的结构：
Figure BDA0002191036870000112
R为甲基、羧基、苯基、长链烷基等其它氨基酸取代基团。
由表1可见，金属铜盐醋酸铜在水中催化Henry不对称加成反应效果差，由于反应底物都是有机物，故铜盐很难与有机底物接触导致催化效果差。传统催化剂在水中难溶解，但有机催化剂与有机底物接触较醋酸铜好，因此反应48小时，收率为35％，对映体选择性较低。当使用温敏型手性氨基酸铜催化剂CuII-PN50A5反应时，由于催化剂在水中具有良好的溶解性，且催化剂在水中可通过亲疏水作用和金属配位作用进行自组装形成纳米反应器，将有机反应底物包裹进疏水空腔内部，可浓缩反应底物，增加有效碰撞次数，加快反应速度，最终18小时即可反应完成，收率高达98％，对映体选择性高达99％。
实施例3
将实施例1得到的温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂CuII-PN50A5对不同底物的催化作用。
将催化剂CuII-PN50A5和传统氨基酸铜催化剂用于催化其他醛类化合物和硝基烷烃的反应，其结果如下表2所示：
表2
Figure BDA0002191036870000121
由表可以看出，反应18h，催化剂CuII-PN50A5的催化效果明显优于传统催化剂的效果，在产率和ee值上都有巨大的优势。该类催化剂在水相Henry不对称加成反应中表现出很好的催化效果，可解决工业中水相反应传质困难的问题。
部分产物的表征数据如下：
(R)-1-苯基-2-硝基醇：无色油状，硅胶柱层析分离(乙醇：二氯甲烷＝90：10(体积比))，(68％收率，87％ee)。产物结构表征：IR(film)3542,3033,2920,1688,1555,1494,1454,1418,1379,1288,1201,1066,894,765,700,508cm-1；1H NMR(400MHz,CDCl3)7.42-7.35(m,5H,ArH),5.45-5.42(m,1H,CHOH),4.54-4.49(dd,1H,J＝13.2,9.8Hz,CH2NO2),4.43-4.40(dd,1H,J＝13.2,2.9Hz,CH2NO2),2.96(d,1H,J＝3.9Hz,OH)；13C NMR(125MHz,CDCl3)138.3,129.3,129.2,126.2,81.4,71.2；ee值由手性高效液相色谱测得(色谱柱:Daicel chiralpak AD，流动相：异丙醇/正己烷＝15:85(体积比)，流速：0.8mL/min，波长：215nm，温度25℃)。
(R)-1-(4-溴苯基)-2-硝基醇：无色油状，硅胶柱层析分离(乙醇：二氯甲烷＝90：10(体积比))，(76％收率，85％ee)。产物结构表征：IR(film)3527,2921,1596,1556,1493,1414,1379,1343,1296,1210,1192,1090,1014,896,829,740,661,526cm-1；1H NMR(500MHz,CDCl3)7.38-7.32(m,4H,ArH),5.44-5.41(m,1H,CHOH),4.56(dd,1H,J＝13.3,9.5Hz,CH2NO2),4.48(dd,1H,J＝13.3,2.9,CH2NO2),3.14(d,1H,4.0Hz,OH)；13C NMR(125MHz,CDCl3)136.5,134.7,129.1,127.3,80.9,70.2,ee值由手性高效液相色谱测得(色谱柱:Daicel chiralpak AD，流动相：异丙醇/正己烷＝15:85(体积比)，流速：0.8mL/min，波长：215nm，温度25℃)。
(R)-1-(4-氰基苯基)-2-硝基醇：无色油状，硅胶柱层析分离(乙醇：二氯甲烷＝90：10(体积比))，(87％收率，92％ee)。产物结构表征：IR(film)3527,2921,1597,1555,1496,1416,1377,1342,1294,1013,895,825,743,664,526cm-1；1H NMR(500MHz,CDCl3)7.38-7.32(m,4H,ArH),5.51-5.55(m,1H,CHOH),4.53-4.56(dd,2H,J＝13.3,9.5Hz,CH2NO2),3.25(d,1H,4.0Hz,OH)；13C NMR(125MHz,CDCl3)143.2,132.3,126.6,118.3,112.4,78.1,70.3,ee值由手性高效液相色谱测得(色谱柱:Daicel chiralpak AD，流动相：异丙醇/正己烷＝15:85(体积比)，流速：0.8mL/min，波长：215nm，温度25℃)。
(R)-1-(2-硝基苯基)-2-硝基醇：棕色晶体，硅胶柱层析分离(乙醇：正己烷＝80：20(体积比))，(93％收率，99％ee)。产物结构表征：IR(film)3541,1548,1532,1410,1365,1354,1093,1071,865cm-1；1H NMR(500MHz,CDCl3)8.11-8.08(m,1H,ArH),7.98-7.96(m,1H,ArH),7.78-7.74(m,1H,ArH),7.59-7.55(m,1H,ArH),6.07(ddd,1H,J＝8.8,4.2,2.2Hz,CHOH),4.89(dd,1H,J＝13.9,2.2Hz,CH2NO2),4.57(dd,1H,J＝13.9,8.8Hz,CH2NO2),3.15(d,1H,4.2Hz,OH)；13C NMR(100MHz,CDCl3)147.1,134.4,133.9,129.7,128.7,125.0,80.0,66.8,ee值由手性高效液相色谱测得(色谱柱:Daicel chiralpak AD，流动相：异丙醇/正己烷＝10:90(体积比)，流速：0.8mL/min，波长：215nm，温度25℃)。
(R)-1-(2-氯苯基)-2-硝基醇：棕色晶体，硅胶柱层析分离(乙醇：正己烷＝80：20(体积比))，(69％收率，90％ee)。产物结构表征：IR(film)3531,1556,1493,1414,1379,1296,1210,1090,1014,896,829,740,661,530cm-1；1H NMR(500MHz,CDCl3)7.64(dd,1H J＝8.0,2.0Hz,ArH),7.37-7.32(m,2H,ArH),7.30-7.27(m,1H,ArH),5.84-5.81(m,1H,CHOH),4.65(dd,1H,J＝13.7,2.4Hz,CH2NO2),4.43(dd,1H,J＝13.7,9.8Hz,CH2NO2),3.01(d,1H,4.4Hz,OH)；13C NMR(125MHz,CDCl3)135.4,131.4,129.9,129.7,127.6,127.5,79.2,67.8,ee值由手性高效液相色谱测得(色谱柱:Daicel chiralpak AD，流动相：异丙醇/正己烷＝3:97(体积比)，流速：0.8mL/min，波长：215nm，温度25℃)。
(R)-1-(2-甲基苯基)-2-硝基醇：棕色晶体，硅胶柱层析分离(乙醇：正己烷＝80：20(体积比))，(50％收率，87％ee)。产物结构表征：IR(film)3522,3444,3033,2911,1688,1550,1483,1461,1411,1378,1286,1208,1069,895,762,730,616cm-1；1H NMR(500MHz,CDCl3)7.51-7.49(m,1H,ArH),7.27-7.25(m,2H,ArH),7.19-7.18(m,1H,ArH),5.66-5.64(m,1H,CHOH),4.54-4.49(dd,1H,J＝13.2,9.8Hz,CH2NO2),4.43-4.40(dd,1H,J＝13.2,2.4Hz,CH2NO2),2.97(s,1H,OH),2.38(s,3H,CH3)；13C NMR(125MHz,CDCl3)136.5,134.7,131.1,128.9,127.0,125.8,80.4,68.1；19.1,ee值由手性高效液相色谱测得(色谱柱:Daicel chiralpak AD，流动相：异丙醇/正己烷＝15:85(体积比)，流速：0.8mL/min，波长：215nm，温度25℃)。
实施例4
催化剂CuII-PN50A5重复使用性能的实验
将反应后的溶液升温至35℃，催化剂CuII-PN50A5就可从反应体系中析出，再经过过滤、洗涤、烘干等步骤，将催化剂用于下一个催化反应体系，其重复使用效果如下表3所示：
表3
Figure BDA0002191036870000151
由上述数据可以看出，催化剂的重复使用性较好。该反应体系均是以水为反应溶剂的绿色环保工艺，可为工业上生成硝基醇提供一条经济、环保的路线，解决工业生产过程中环境污染问题。
而且从图1和图2中可以看出，催化剂可以在水中形成纳米球形的粒子，粒子均匀、形态单一。当催化剂的水溶液温度升高至35℃时，催化剂变会表现出疏水性而团聚一起，继而从水相析出，达到了“室温高效催化，升温简捷分离”的效果，实现催化剂的简单回收和高效重复。从图3中可以看出，催化剂可以在水中形成球形纳米的粒子，粒径大小约为13nm，且PDI仅为0.104，表明粒子大小均匀、形态单一。另外，需说明的是，因不同亲疏水比例催化剂(X和Y的比例)的临界温度不同，因此催化剂的回收温度存在差异，对于本实施例中的CuII-PN50A5，其催化反应温度为25℃，回收温度为35℃。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.基于温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂水相催化Henry不对称加成反应的方法，其特征在于，在水相中，醛类化合物与硝基烷烃类化合物在温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂的催化作用下进行不对称Henry加成反应，得到手性β-硝基醇类化合物；
其中，温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂具有通式(1)的结构；醛类化合物具有通式(8)的结构；硝基烷烃类化合物具有通式(9)的结构；β-硝基醇类化合物具有通式(10)的结构；
Figure FDA0003595355070000011
R5-CHO 式(8)
R6-NO2 式(9)
Figure FDA0003595355070000012
式(1)中：*表示R构型或者S构型；R1、R2独立地选自为氢、烷基、芳基、芳基取代烷基；R3选自氢原子或者烷基基团；R4选自C1～C16的烷基、苄基或取代的芳基；X:Y为1～100：1；
式(8)中，R5选自氢、烷基、取代烷基、芳基、含杂环基团；
式(9)中，R6选自烷基基团；
所述温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂是通过以下方法制备而成：
(1)首先将光学纯手性氨基酸与含有双键的酰氯反应得到含有碳碳双键的手性氨基酸类化合物；
(2)然后将含有碳碳双键的手性氨基酸与温敏材料N-异丙基丙烯酰胺进行聚合得到温敏型手性氨基酸嵌段聚合物；
(3)最后将温敏型手性氨基酸嵌段聚合物和金属铜盐进行配位得到温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂；
所述步骤(1)中：手性氨基酸具有通式(2)的光学纯化合物结构；含有碳碳双键的酰氯具有通式(3)的结构；含有碳碳双键的手性氨基酸类化合物具有通式(4)的结构；
Figure FDA0003595355070000021
式(2)中，R4选自C1～C16的烷基、苄基或取代的芳基，*表示R构型或者S构型；
式(3)中，R3选自氢原子或者烷基基团；
手性氨基酸与含有双键的酰氯的反应式为：
Figure FDA0003595355070000022
所述步骤(2)中，取含有碳碳双键的手性氨基酸类化合物Y mmol和温敏材料N-异丙基丙烯酰胺X mmol为反应单体，采用可控-断裂链转移聚合法，以偶氮二异丁腈为链引发剂，碳硫酯作为分子量调节剂在有机溶剂中进行可控聚合，保持聚合体系反应温度为60～70℃之间反应12～24h；反应结束后，除去有机溶剂，加入析出剂使聚合产物析出，真空烘干得到蓬松状温敏型手性氨基酸嵌段聚合物PNxAy；其中，N-异丙基丙烯酰胺具有通式(5)的结构；碳硫酯具有通式(6)的结构；温敏型手性氨基酸嵌段聚合物PNxAy具有通式(7)的结构；
Figure FDA0003595355070000031
R1、R2分别独立地选自为氢、烷基、芳基、芳基取代烷基；
X:Y为1～100：1；
可控-断裂链转移聚合法合成温敏型嵌段聚合物PNxAy的反应式为：
Figure FDA0003595355070000032
所述步骤(3)中，将蓬松状温敏型嵌段聚合物PNxAy溶于有机溶剂中，加入铜盐进行配位，温敏型嵌段聚合物PNxAy在金属的配位作用下发生单链折叠，形成温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂CuII-PNxAy；所述铜盐为醋酸铜、硝酸酮、氯化铜、硫酸铜中的一种。
2.根据权利要求1所述的基于温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂水相催化Henry不对称加成反应的方法，其特征在于，所述R3选自氢原子或者烷基基团；所述R4选自甲基、乙基。
3.根据权利要求1所述的基于温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂水相催化Henry不对称加成反应的方法，其特征在于，所述R5选自以下取代基中一种：
Figure FDA0003595355070000041
4.根据权利要求1所述的基于温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂水相催化Henry不对称加成反应的方法，其特征在于，R6选自甲基。
5.根据权利要求1所述的基于温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂水相催化Henry不对称加成反应的方法，其特征在于，所述式(1)中X:Y为(5～50)：1。
6.根据权利要求1所述的基于温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂水相催化Henry不对称加成反应的方法，其特征在于，所述不对称Henry加成反应的具体过程为，将温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂溶于水中，再向水溶液中加入醛类化合物和硝基烷烃类化合物，所述温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂与所述醛类化合物的摩尔比为1:20～1:1000，所述的硝基烷烃类化合物与所述醛类化合物的摩尔比为1:1～10:1。
7.根据权利要求1所述的基于温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂水相催化Henry不对称加成反应的方法，其特征在于，所述的不对称Henry加成反应在温度为-50℃～50℃，反应时间1～48h。
CN201910832138.0A 2019-09-04 2019-09-04 基于温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂水相催化Henry不对称加成反应的方法 Active CN110508323B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910832138.0A CN110508323B (zh) 2019-09-04 2019-09-04 基于温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂水相催化Henry不对称加成反应的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910832138.0A CN110508323B (zh) 2019-09-04 2019-09-04 基于温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂水相催化Henry不对称加成反应的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110508323A CN110508323A (zh) 2019-11-29
CN110508323B true CN110508323B (zh) 2022-06-07

Family

ID=68630827

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910832138.0A Active CN110508323B (zh) 2019-09-04 2019-09-04 基于温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂水相催化Henry不对称加成反应的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110508323B (zh)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1332151A (zh) * 2001-07-20 2002-01-23 中国科学院上海有机化学研究所 一种手性胺化合物、合成方法及其用途
WO2011110895A1 (en) * 2010-03-12 2011-09-15 Council Of Scientific & Industrial Research Chiral heterogeneous catalyst for asymmetric nitroaldol reaction
CN102432746A (zh) * 2011-09-26 2012-05-02 天津工业大学 温度响应型l-氨基酸改性手性高分子水凝胶
WO2014118799A1 (en) * 2013-02-01 2014-08-07 Council Of Scientific & Industrial Research Recyclable chiral catalyst for asymmetric nitroaldol reaction and process for the preparation thereof
WO2014202765A1 (en) * 2013-06-21 2014-12-24 Lek Pharmaceuticals D.D. Preparation of chiral 1-methyl-2,3,4,5-1h-benzodiazepines via asymmetric reduction of alpha-substituted styrenes
CN104311424A (zh) * 2014-08-11 2015-01-28 荆楚理工学院 一种光学纯β-硝基醇类衍生物及合成方法
CN105061225A (zh) * 2015-08-07 2015-11-18 辽宁科技大学 一种双手性氨基醇化合物及其制备方法和应用
WO2016045415A1 (zh) * 2014-09-22 2016-03-31 浙江九洲药业股份有限公司 一种不对称催化合成硝基吡唑酰胺化合物的方法
CN105879914A (zh) * 2016-06-03 2016-08-24 湖南师范大学 一种温敏型离子液体手性Salen Ti配合物催化剂及其制备方法
CN109810125A (zh) * 2017-11-21 2019-05-28 中国科学技术大学 手性铜复合物及其制备方法、手性不饱和β-硝基α-羟基酯的制备方法
CN109908954A (zh) * 2017-12-12 2019-06-21 西南大学 一种手性醛催化剂及制备方法以及催化不对称亲核加成反应的方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1332151A (zh) * 2001-07-20 2002-01-23 中国科学院上海有机化学研究所 一种手性胺化合物、合成方法及其用途
WO2011110895A1 (en) * 2010-03-12 2011-09-15 Council Of Scientific & Industrial Research Chiral heterogeneous catalyst for asymmetric nitroaldol reaction
CN102892505A (zh) * 2010-03-12 2013-01-23 科学与工业研究会 用于不对称硝基羟醛反应的手性非均相催化剂
CN102432746A (zh) * 2011-09-26 2012-05-02 天津工业大学 温度响应型l-氨基酸改性手性高分子水凝胶
WO2014118799A1 (en) * 2013-02-01 2014-08-07 Council Of Scientific & Industrial Research Recyclable chiral catalyst for asymmetric nitroaldol reaction and process for the preparation thereof
WO2014202765A1 (en) * 2013-06-21 2014-12-24 Lek Pharmaceuticals D.D. Preparation of chiral 1-methyl-2,3,4,5-1h-benzodiazepines via asymmetric reduction of alpha-substituted styrenes
CN104311424A (zh) * 2014-08-11 2015-01-28 荆楚理工学院 一种光学纯β-硝基醇类衍生物及合成方法
WO2016045415A1 (zh) * 2014-09-22 2016-03-31 浙江九洲药业股份有限公司 一种不对称催化合成硝基吡唑酰胺化合物的方法
CN105061225A (zh) * 2015-08-07 2015-11-18 辽宁科技大学 一种双手性氨基醇化合物及其制备方法和应用
CN105879914A (zh) * 2016-06-03 2016-08-24 湖南师范大学 一种温敏型离子液体手性Salen Ti配合物催化剂及其制备方法
CN109810125A (zh) * 2017-11-21 2019-05-28 中国科学技术大学 手性铜复合物及其制备方法、手性不饱和β-硝基α-羟基酯的制备方法
CN109908954A (zh) * 2017-12-12 2019-06-21 西南大学 一种手性醛催化剂及制备方法以及催化不对称亲核加成反应的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110508323A (zh) 2019-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111285769B (zh) 基于聚离子液体型手性氨基酸铜催化剂水相催化Henry不对称加成反应的方法
Lee et al. Heterogeneous asymmetric Henry reaction using a chiral bis (oxazoline)-copper complex immobilized on magnetically separable mesocellular mesoporous silica support
KR101057963B1 (ko) 상호교환 반응용 (전)촉매로서의 루테늄 착물
EP1856113B1 (en) Chiral bisoxazoline catalysts
CN102909070B (zh) 一种负载型手性催化剂及其制备方法
JP5551062B2 (ja) シリカ系メソセル発泡体へのクリックケミストリーによる触媒の固定
CN111995635A (zh) 壳聚糖负载铜膜材料催化制备有机硅化合物的方法
CN113214129B (zh) 一种磺酰自由基引发的1,6-二烯类化合物碘化/磺酰化反应方法
CN103601856A (zh) 一种负载手性催化剂的聚合物微球及其制备方法和应用
CN109718851A (zh) 一种手性季鏻盐相转移催化剂及其制备方法和应用
CN113956221A (zh) 一种无碱条件下催化氧化呋喃醛或呋喃醇制备呋喃酸化合物的方法
CN110508323B (zh) 基于温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂水相催化Henry不对称加成反应的方法
CN109503670B (zh) 一类二茂铁骨架的手性单膦配体WJ-Phos及制备方法和应用
CN111574497A (zh) 一种水相制备手性亚砜类药物的方法
JPS585185B2 (ja) α−６−デキオシ−５−ヒドロキシテトラサイクリン塩酸塩の製法
CN110078662B (zh) 一种3-酰甲基-2，2′-联吡啶-6-甲酰胺衍生物的制备方法
CN110479380A (zh) 一种温敏型手性氨基酸铜配合物催化剂及其制备方法
CN114853608B (zh) 一种氮杂环卡宾催化的[60]富勒氢衍生物的合成方法
JP2008222584A (ja) イミン化合物の製法
CN112430228B (zh) 一种手性2,3-二氢苯并[b]噻吩1,1-二氧化物、衍生物及制备方法
CN112778351B (zh) β-二甲基苯基硅取代芳香硝基化合物的制备方法
CN112592298A (zh) 一种手性β-氨基醇类化合物的合成方法
CN105073257A (zh) 催化剂、和光学活性反式-1,2-硝基链烷醇化合物的制造方法
JP2006198491A (ja) 高分子固定化白金触媒及びその使用
CN107880220B (zh) 聚合手性氨基酸配体的合成方法及其产品和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant