CN113801128A - 一步法制备具有反式稠合多聚环醚骨架结构的聚醚的方法 - Google Patents

一步法制备具有反式稠合多聚环醚骨架结构的聚醚的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种一步法制备具有反式稠合多聚环醚骨架的聚醚的合成方法。以长链的同手性多环氧化合物为原料,经一步分子内endo,endo‑选择性串联环氧开环环化反应,合成数量为2‑5个环的具有反式稠合多聚环醚骨架的聚醚,聚醚分子中的每个环醚可为六元环醚、七元环醚、八元环醚。其中反式稠合的多聚环醚是50多种海洋聚醚毒素分子中共有的骨架结构,因而,本发明为具有反式稠合多聚环醚骨架的聚醚的工业合成提供一个新的可能途径,社会效益和经济效益显著。

Description

一步法制备具有反式稠合多聚环醚骨架结构的聚醚的方法
技术领域
本发明涉及一种一步法制备具有反式稠合多聚环醚骨架结构的聚醚的方法。
背景技术
1981年,第一个海洋藻类产生的海洋聚醚毒素短裸甲藻毒素B(brevetoxin B)的结构被确定为具有11个反式稠合的环醚的聚醚类化合物(J.Am.Chem.Soc.1981,103,pp6773-6775),在这之后的若干年中,科学家又陆续从海洋藻类中发现了50多个海洋聚醚毒素。对这些海洋聚醚毒素的结构鉴定表明这些化合物分子内都具有相类似的反式稠合的多聚环醚骨架结构,即分子中含有多个以trans-syn-trans相对立体构型稠合而成的环醚(环醚的大小为五元环醚、六元环醚、七元环醚、八元环醚、九元环醚),由于含有多个稠合的环醚,海洋聚醚毒素的分子骨架呈梯子形状,故又名梯形稠聚醚毒素。下式列出的是典型的海洋聚醚毒素短裸甲藻毒素B(brevetoxin B)、hemibrevetoxin B、brevenal、短裸甲藻毒素A(brevetoxin A)、雪卡毒素3C(ciguatoxin 3C)的化学结构式(Chem.Rev.1993,93,pp1897-1909)。
Figure BSA0000211313490000021
海洋藻类产生的海洋聚醚毒素一般都具有极强的神经毒性,当海洋藻类病态地大量繁殖时,其所产生的海洋聚醚毒素可导致海洋生物大量死亡。海洋聚醚毒素也可通过食物链的传递富集在鱼虾或贝类体内,若被污染的鱼虾或贝类被人类不慎食用就会引起中毒反应,严重时可导致死亡(Toxicon 2001,39,pp 97-106)。但是也有一些海洋聚醚毒素具有可以开发为药物的生物活性(Chem.Res.Toxicol.2004,17,pp 1251-1257),研究表明由海洋藻类腰鞭毛藻 (karenia brevis)产生的海洋聚醚brevenal本身没有神经毒性,但具有改善囊肿性纤维化病 (cystic fibrosis)的生物活性(Science 2007,316,pp 1561-1562),囊肿性纤维化病是一种遗传性的肺部疾病,患者的肺部会反复受到细菌感染,全世界有7万多名患有囊肿性纤维化病的患者,目前尚未找到有效的治疗方法。2018年,brevenal被美国FDA批准作为孤儿药进入治疗囊肿性纤维化病的一期临床实验。近期对brevenal的研究表明,brevenal对其他慢性肺部疾病也有潜在的治疗作用(Mar.Drugs2019,17,pp 184)。对brevenal的研究还表明 brevenal还可以竞争性地结合短裸甲藻毒素和雪卡毒素在人体内的蛋白受体,从而可以减轻短裸甲藻毒素和雪卡毒素造成的中毒反应(Cell.Mol.Neurobiol.2004,24,pp 553-563)。
虽然brevenal是囊肿性纤维化病等慢性肺部疾病的潜在治疗选择,但是病人每天使用 brevenal或其衍生的药物将会非常昂贵。腰鞭毛藻产生的brevenal含量非常低,仅靠提取难以大量获得brevenal。含有反式稠合的7/7/6/7/6五环醚结构的brevenal也可以通过人工合成的方法获得,目前已经报道的brevenal的全合成路线一共有6条,2006年日本东北大学Sasaki教授课题组首次报道了brevenal的全合成,他们以2-脱氧-D-核糖为起始原料,使用Suzuki-Miyaura交叉偶联反应对brevenal的AB环片段和DE环片段进行拼接后再构建C环,后续通过一系列转化引入侧链,该路线总步数超过50步(下式a,J.Am.Chem.Soc.2006,128,pp 16989-16999);2008 年他们报道的第二代合成路线需要47步,总收率为0.2%(Org.Lett.2008,10,pp 2275-2278); 2011年,该小组再次报道了一条更为高效的第三代的总步数为40步的合成路线,总收率为 2.26%(Chem.Eur.J.2011,17,pp 13754-13761);2009年日本冈山大学的Kadota教授课题组也报道了brevenal的全合成,他们的第一代全合成路线通过α-氯乙酰氧基醚的分子内烯丙基化反应和紧随其后的关环复分解构建起brevenal的DE环,总共57步全合成的总收率为0.84%(下式 b,Org.Lett.2009,11,pp 2531-2534);2010年Kadota教授课题组的第二代全合成路线需要53步,总收率为1.8%(Tetrahedron 2010,66,pp 5329-5344);2011年美国犹他大学的Rainier教授课题组利用关键的烯酯环化反应等实现了brevenal的CD两环的构建,他们的brevenal全合成路线为38步,总收率为0.99%(下式c,J.Am.Chem.Soc.2011,133,pp 3208-3216)。纵观brevenal 的这6条全合成路线可以发现,如果通过逐碳逐环地构建brevenal分子中的反式稠合的7/7/6/7/6 五环醚骨架结构,需要十分冗长的合成路线和昂贵的合成试剂。
Figure BSA0000211313490000041
上世纪80年代日本的化学家Nakanishi注意到每个海洋聚醚毒素分子中都含有虽然环数和环大小不一,但是很规律性的反式稠合的多聚环醚骨架,Nakanishi对brevetoxinB的生源途径提出了著名的Nakanishi猜想(下式,Toxicon 1985,23,pp 473-479)。该猜想推测一个 (R,R)选择性的环氧化酶催化长链的多烯前体的不对称环氧化反应,给出长链的手性全部为(R,R)的多环氧化合物,接着该同手性多环氧化合物发生一步分子内的endo,endo-选择性串联环氧开环环化反应,一步反应构建brevetoxin B中反式稠合的11个环醚。如果能以 Nakanishi猜想的方式,通过分子内串联反应快速地构筑反式稠合的多聚环醚的骨架结构,就可以大大简化海洋聚醚药物brevenal的合成。
Figure BSA0000211313490000051
Nakanishi猜想中的串联反应的前体化合物,长链的多环氧化合物可以由长链的多烯化合物通过Shi不对称环氧化一步合成,长链的多烯化合物可以由商业可得的小分子原料通过 Wittig反应、过渡金属催化的偶联反应等有机反应制备,所以以串联反应的前体化合物在有机合成上是容易制备的,但是由长链的同手性多环氧前体的一步串联环氧开环环化反应,来构建一个具有反式稠合多聚环醚骨架的海洋聚醚毒素,即Nakanishi猜想,至今仍然没有实现。这是因为根据Baldwin分子内环化反应经验规则,由分子内的单环氧开环环化反应生成单个的环醚时,倾向于以exo方式生成较小的五元环醚,以endo方式环化生成六元环醚在能量上是不利的(下式a,J.Chem.Soc.Chem.Commun.1976,pp 734-736)。而Nakanishi猜想中所提出的关键串联环化是通过分子内endo,endo-串联环氧开环环化方式进行的,根据 Baldwin规则endo,endo-选择性串联环氧开环环化相对exo,exo-串联环氧开环环化在能量上是不利的,而只有多环氧化合物的endo,endo-选择性串联环氧开环环化能生成反式稠合的多聚环醚结构,exo,exo-串联环氧开环环化生成的是非稠合的,由碳碳单键连接的多聚环醚结构(下式b)。
Figure BSA0000211313490000061
目前在这一极富挑战的研究领域中,有3例报道能通过多环氧前体化合物分子内endo, endo-选择性串联环氧开环环化反应构筑反式稠合的多聚环醚结构。2000年,日本的Murai 课题组发展了镧盐催化的同手性多环氧前体化合物的分子内endo,endo-选择性串联环氧开环环化反应,通过向三环氧底物的每个环氧的exo环化位点引入甲氧基甲基,能够得到较好的endo选择性,但是含有三个反式稠合的六元环的聚醚产物的收率仅为9%(Synlett 2000,pp 335-338)。
Figure BSA0000211313490000062
2002年,美国的McDonald课题组发现当同手性多环氧前体化合物以羰基而不是羟基作为终止基团时,多环氧前体化合物在Lewis酸催化下可以发生分子内endo,endo-选择性串联环氧开环环化反应,实现了反式稠合的全部环醚为七元环的聚醚的构筑,其中含有4个七元环的聚醚的收率仅为12%(J.Org.Chem.2002,67,pp 2515-2523)。
Figure BSA0000211313490000063
2007年,Jamison课题组发现在长链同手性多环氧底物的一端事先放置一个四氢吡喃环作为引导结构,在热水中多环氧底物可以发生分子内endo,endo-选择性的串联环氧开环环化反应,生成反式稠合的全部环醚为六元环的聚醚,其中含有4个六元环的聚醚的收率为 53%(Science 2007,317,pp 1189-1192)。
Figure BSA0000211313490000071
这3例报道中前两例收率偏低,而且这3例报道只能生成全部是六元环的聚醚或全部是七元环的聚醚,而具有生物活性的海洋聚醚毒素brevenal分子中具有混合有六元环醚和七元环醚的7/7/6/7/6五环结构。另外,许多具有生物活性的海洋聚醚毒素中都含有八元环醚或九元环醚,用现有的endo,endo-选择性的串联环氧开环环化方法无法合成分子中含有八元环醚或九元环醚的聚醚。
发明内容
本发明的一个目的为提供一种一步法制备具有反式稠合多聚环醚骨架结构的聚醚 (trans-fused polycyclic polyether)的方法,该方法以易于制备的长链的同手性多环氧化合物为原料,经一步分子内endo,endo-选择性串联环氧开环环化反应,合成具有反式稠合多聚环醚骨架的2个环到5个环的聚醚,所形成的聚醚中的环醚可以为六元环醚、七元环醚、八元环醚或其组合,其中所述八元环醚的环内可以含有一个顺式双键。
具体地,本发明制备具有式(I)所示的反式稠合多聚环醚骨架的聚醚化合物的方法包括如下步骤:在反应介质和含非配位阴离子的盐的存在,式(II)所示的同手性多环氧化合物经一步环化反应制备得到式(I)所示聚醚化合物。
Figure BSA0000211313490000081
其中,在式(I)的聚醚化合物以及式(II)的多环氧化合物中,各个R相同或不同,其独立选自H,卤素原子,C1-10烷基-,C1-10烷基-O-C1-10烷基-,卤代C1-10烷基-;优选H, C1-6烷基-,C1-6烷基-O-C1-6烷基-,卤代C1-6烷基-;更优选H,C1-3烷基-,C1-3烷基-O-C1-3烷基-,卤代C1-3烷基-;特别优选H,甲基,乙基,丙基,异丙基;最优选H,甲基。
各个R1相同或不同,其独立选自H,卤素原子,C1-10烷基-,C1-10烷基-O-C1-10烷基-,C6-10芳基-C1-10烷基-O-C1-10烷基-,卤代C1-10烷基-;优选H,C1-6烷基-,C1-6烷基-O-C1-6烷基-,C6-10芳基-C1-6烷基-O-C1-6烷基-,卤代C1-6烷基-;更优选H,C1-3烷基-,C1-3烷基-O- C1-3烷基-,苯基-C1-3烷基-O-C1-3烷基-,卤代C1-3烷基-;特别优选H,甲基,乙基,丙基,异丙基;最优选H,甲基;
各个R2相同或不同,其独立选自H,卤素原子,C1-10烷基-,C1-10烷基-O-C1-10烷基-,C6-10芳基-C1-10烷基-O-C1-10烷基-,卤代C1-10烷基-;优选H,C1-6烷基-,C1-6烷基-O-C1-6烷基-,C6-10芳基-C1-6烷基-O-C1-6烷基-,卤代C1-6烷基-;更优选H,C1-3烷基-,C1-3烷基-O- C1-3烷基-,苯基-C1-3烷基-O-C1-3烷基-,卤代C1-3烷基-;特别优选H,甲基,乙基,丙基,异丙基;最优选H,甲基;或者R2在与双键碳原子相连的情况下,则R2不存在;
各个n相同或相同,其独立选自1,2,3;或
当n=2或3时,在适合的情况下,式(I)的聚醚化合物和式(II)的多环氧化合物中相邻两个碳原子之间任选形成C=C双键,且式(II)的多环氧化合物中的C=C双键位置与作为产物的式(I)的聚醚化合物中的C=C双键位置相对应;
在式(I)的聚醚化合物以及式(II)的多环氧化合物中,
Figure BSA0000211313490000091
片段中碳原子可以任选被以下基团取代:H、卤素、OH、C1-10烷基-,C1-10烷氧基-,卤代C1-10烷基-,或
在式(I)的聚醚化合物中,
Figure BSA0000211313490000092
部分表示x片段和y片段依次交替重复出现的结构,整个式(I)分子中x片段数目Nx≥1,Nx具体可以为1,2,3,4,5,6,7,8,9,10, 11;y片段数目Ny≥0,Ny具体可以为0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10;且1≤Nx+Ny ≤20,优选1≤Nx+Ny≤15,更优选1≤Nx+Ny≤10,特别优选1≤Nx+Ny≤8,最优选1 ≤Nx+Ny≤4。
在式(II)的多环氧化合物中,
Figure BSA0000211313490000093
部分表示u片段和v片段依次交替重复出现的结构,整个式(II)分子中u片段数目Nu≥1,Nu具体可以为1,2,3,4,5,6,7,8,9, 10,11;v片段数目Nv≥0,Nv具体可以为0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10;且1≤ Nu+Nv≤20,优选1≤Nu+Nv≤15,更优选1≤Nu+Nv≤10,特别优选1≤Nu+Nv≤8,最优选1≤Nu+Nv≤4。
且在同一反应中,Nx+Ny=Nu+Nv。
进一步地,式(I)的聚醚化合物中,Nx+Ny=1时,则y片段以及
Figure BSA0000211313490000094
部分为不存在; Nx+Ny=2时,则
Figure BSA0000211313490000095
部分为不存在;Nx+Ny=3时,则
Figure BSA0000211313490000096
部分为x片段;Nx+Ny=4时,则
Figure BSA0000211313490000097
部分为x-y片段;Nx+Ny=5时,则
Figure BSA0000211313490000098
部分为x-y-x片段;Nx+Ny=6时,则
Figure BSA0000211313490000101
部分为x-y-x-y片段;依次类推。
在式(II)的多环氧化合物中,Nu+Nv=1时,则v片段以及
Figure BSA0000211313490000102
部分为不存在;Nu+ Nv=2时,则
Figure BSA0000211313490000103
部分为不存在;Nu+Nv=3时,则
Figure BSA0000211313490000104
部分为u片段;即Nu+Nv=4 时,则
Figure BSA0000211313490000105
部分为u-v片段;Nu+Nv=5时,则
Figure BSA0000211313490000106
部分为u-v-u片段;Nu+Nv=6时,则
Figure BSA0000211313490000107
部分为u-v-u-v片段;依次类推。
在上述环化反应中,所述反应介质为被一个或多个卤素取代的C1-10烷基醇或其与其他溶剂的混合溶剂。其中所述被一个或多个卤素取代的C1-10烷基醇优选为被一个或多个卤素取代的C1-8烷基醇,更优选为被一个或多个卤素取代的C1-6烷基醇,特别优选为被一个或多个卤素取代的C1-4烷基醇;其中卤素选自氟,氯,溴,碘。所述其他溶剂选自一个或多个卤素取代的C1-10烷烃,任性被一个或多个卤素取代的C1-10醚或环醚,任性被一个或多个卤素取代的C1-10酯;优选氯仿、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、1,1-二氯乙烷乙醚、四氢呋喃、1, 4-二氧六环。
所述反应介质最优选为三氟甲醇,三氟乙醇,全氟乙醇,三氟丙醇(包括正丙醇,异丙醇),六氟丙醇(包括正丙醇,异丙醇),全氟丙醇(包括正丙醇,异丙醇),三氟丁醇(包括正丁醇,异丁醇,叔丁醇),六氟丁醇(包括正丁醇,异丁醇,叔丁醇),全氟丁醇(包括正丁醇,异丁醇,叔丁醇),三氟戊醇(包括正戊醇,异戊醇,叔戊醇,新戊醇),六氟戊醇 (包括正戊醇,异戊醇,叔戊醇,新戊醇),全氟戊醇(包括正戊醇,异戊醇,叔戊醇,新戊醇)以及三氟己醇,六氟己醇,全氟己醇。反应介质具体可以为2,2,2-三氟乙醇(TFE), 1,1,1,3,3,3-六氟-2-丙醇(HFIP),全氟叔丁醇(PFTB),最最优选为全氟叔丁醇(PFTB)。
所述含非配位阴离子的盐可溶于反应介质,含有非配位阴离子的盐的阴离子为含氟的非配位阴离子,具体可以为:四氟硼酸阴离子(BF4 -)、六氟磷酸阴离子(PF6 -)、六氟锑酸阴离子(SbF6 -)、三氟甲磺酸阴离子(trifluoromethansulfonate,TfO-)、四[3,5-双(三氟甲基)苯基]硼酸阴离子(tetrakis[3,5-bis(trifluoromethyl)phenyl]borate,(BARF))、四(五氟苯基)硼酸阴离子 (tetrakis(pentafluorophenyl)borate);优选四氟硼酸阴离子(BF4 -),六氟磷酸阴离子(PF6 -);最优选四氟硼酸阴离子(BF4 -)。可溶于反应介质的含有非配位阴离子的盐的阳离子选自季铵离子或季磷离子,例如,四甲基铵离子(Me4N+)、四乙基铵离子(Et4N+)、四正丁基铵离子 ((n-Bu)4N+)、四苯基季磷离子(Ph4P+)、1-丁基-3-甲基咪唑季铵离子([BMIM])、1-乙基-3- 甲基咪唑季铵离子([EMIM])、1-己基-3-甲基咪唑季铵离子([HMIM]);优选1-丁基-3-甲基咪唑季铵离子([BMIM]),1-乙基-3-甲基咪唑季铵离子([EMIM]);更优选1-乙基-3-甲基咪唑季铵离子([EMIM])。所述含有非配位阴离子的盐具体为[BMIM]BF4,[BMIM]PF6,[EMIM] BF4,[EMIM]PF6,[HMIM]BF4,[HMIM]PF6;优选[BMIM]BF4,[EMIM]BF4,[HMIM]BF4;更优选[EMIM]BF4
含有非配位阴离子的盐与式(II)的同手性多环氧化合物的摩尔比为1∶10~10∶1,优选 1∶5~5∶1,更优选1∶2~2∶1,最优选为1∶1。
式(II)的同手性多环氧化合物在环化反应液中的浓度为0.01-2.0M,优选为0.01-1.0,更优选为0.05-0.5M,最优选为0.1-0.3M。
环化反应在0-100℃下进行,优选10-60℃;更优选20-45℃;最优选40℃。
环化反应的时间为0.5-24小时,优选为1-18小时,更优选为5-18小时,特别优选为12-18 小时,最优选为15小时。
在本发明一个优选的实施方案中,聚醚化合物制备方案如下:
Figure BSA0000211313490000111
其中,R,R1,R2,n定义如上,反应条件如上所述。
Figure BSA0000211313490000112
其中,R,R1,R2,n定义如上,反应条件如上所述。
在本发明一个优选的实施方案中,聚醚化合物制备方案如下:
Figure BSA0000211313490000121
其中,R,R1,R2,n定义如上,反应条件如上所述。
在本发明一个优选的实施方案中,聚醚化合物制备方案如下:
Figure BSA0000211313490000122
其中,R,R1,R2,n定义如上,反应条件如上所述。
定义
在本发明中,卤素表示氟、氯、溴或碘。
烷基表示含有1-10个碳原子的直链或支链饱和烃基;优选含有1-8个碳原子的直链或支链饱和烃基;更优选有1-6个碳原子的直链或支链饱和烃基;最优选有1-4个碳原子的直链或支链饱和烃基。烷基的实例包括甲基、乙基、丙基(包括正丙基,异丙基),丁基(包括正丁基,异丁基,叔丁基),戊基(包括正戊基,异戊基,叔戊基,新戊基)或己基等。
烷基醇表示上述烷基中的一个或多个H原子被OH取代的化合物。烷基醇的实例包括甲醇,乙醇,丙醇(包括正丙醇,异丙醇),丁醇(包括正丁醇,异丁醇,叔丁醇),戊醇(包括正戊醇,异戊醇,叔戊醇,新戊醇)或己醇等。
卤代醇表示上述烷基醇中的一个或多个H原子被卤素取代的化合物;其中多卤代表示被2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,或15个以上的卤素取代,多卤代还表示烷基醇中烷基上的H全部被卤素取代。卤代醇的实例包括三氟甲醇,三氟乙醇,全氟乙醇,三氟丙醇(包括正丙醇,异丙醇),六氟丙醇(包括正丙醇,异丙醇),全氟丙醇(包括正丙醇,异丙醇),三氟丁醇(包括正丁醇,异丁醇,叔丁醇),六氟丁醇(包括正丁醇,异丁醇,叔丁醇),全氟丁醇(包括正丁醇,异丁醇,叔丁醇),三氟戊醇(包括正戊醇,异戊醇,叔戊醇,新戊醇),六氟戊醇(包括正戊醇,异戊醇,叔戊醇,新戊醇),全氟戊醇(包括正戊醇,异戊醇,叔戊醇,新戊醇)以及三氟己醇,六氟己醇,全氟己醇等;优选三氟乙醇,六氟丙醇,全氟丁醇;最优选2,2,2-三氟乙醇(TFE),1,1,1,3,3,3-六氟-2-丙醇(HFIP),全氟叔丁醇(perfluoro-tert-butanol,PFTB)。
所述非配位阴离子(non-coordinating anions)是指和阳离子作用力很弱的一类阴离子,所述非配位阴离子的盐可使反应的碳正离子中间体更加稳定,选择性地生成具有反式稠合多聚环醚骨架的聚醚。
有益效果
本发明提供的由长链的同手性多环氧化合物一步合成具有反式稠合多聚环醚骨架的聚醚的方法,特别是,本发明以同手性的五环氧醇为原料,经一步分子内endo,endo-选择性串联环氧开环环化反应,合成了具有类似brevenal分子中的反式稠合的7/7/6/7/6五环醚骨架的聚醚。本发明方法具有原料易于制备、合成路线短、实验操作简单、反应条件温和、反应快速、收率高等优点。例如上述方法可以以高达55%的收率得到具有2个反式稠合的环醚的聚醚,以高达57%的收率得到具有3个反式稠合的环醚的聚醚,以高达40%的收率得到具有 4个反式稠合的环醚的聚醚,以高达19%的收率得到含有八元环并具有4个反式稠合的环醚的聚醚,以高达17%的收率得到具有brevenal分子中的反式稠合的7/7/6/7/6五环醚骨架的聚醚。所有上述合成反应均只有一步反应,相较于现有的多步有机合成方法而言,为具有反式稠合多聚环醚骨架的聚醚的工业合成提供了更加简易的合成线路,社会效益和经济效应显著,可工业化潜力高。
说明书附图说明
图1为摘要附图。
图2为实施例1所得具有2个反式稠合的环醚的聚醚的核磁共振氢谱图。
图3为实施例1所得具有2个反式稠合的环醚的聚醚的核磁共振碳谱图。
图4为实施例2所得具有3个反式稠合的环醚的聚醚的核磁共振氢谱图。
图5为实施例2所得具有3个反式稠合的环醚的聚醚的核磁共振碳谱图。
图6为实施例3所得具有4个反式稠合的环醚的聚醚的核磁共振氢谱图。
图7为实施例3所得具有4个反式稠合的环醚的聚醚的核磁共振碳谱图。
图8为实施例3所得具有4个反式稠合的环醚的聚醚的高分辨质谱谱图。
图9为实施例4所得含八元环并具有4个反式稠合的环醚的聚醚的核磁共振氢谱图。
图10为实施例4所得含八元环并具有4个反式稠合的环醚的聚醚的核磁共振碳谱图。
图11为实施例4所得含八元环并具有4个反式稠合的环醚的聚醚的高分辨质谱谱图。
图12为实施例5所得具有brevenal分子中的反式稠合的7/7/6/7/6五环醚骨架的聚醚的核磁共振氢谱图。
图13为实施例5所得具有brevenal分子中的反式稠合的7/7/6/7/6五环醚骨架的聚醚的核磁共振碳谱图。
图14为实施例5所得具有brevenal分子中的反式稠合的7/7/6/7/6五环醚骨架的聚醚的高分辨质谱谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步说明,用以帮助于对本发明的理解,但本发明的保护范围不限于以下实施例。
特别说明,本申请实施例中所用环氧化化合物均由相应的烯类化合物经本领域公知的Shi 不对称环氧化反应制备得到,其中Shi不对称环氧化反应条件均是本领域常规反应条件。
实施例1:
Figure BSA0000211313490000141
将由Shi不对称环氧化得到的二环氧醇的非对映体混合物(48.4mg,0.2mmol,根据核磁氢谱分析其中全部是(R,R)的二环氧醇的含量为89%,即0.178mmol)溶于全氟叔丁醇(2mL)中,再向其中加入1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(40mg,0.2mmol),在40℃下搅拌反应15小时。反应完毕后加入水(5mL)淬灭反应,反应混合物用二氯甲烷萃取三次,每次10mL,合并三次萃取的有机相,有机相用水(10mL)洗一次,再用食盐水(10mL) 洗一次,然后用无水硫酸镁干燥,过滤浓缩,使用35-50%的乙酸乙酯/石油醚作为洗脱剂进行硅胶柱层析,分离得到白色固体(23.7mg,收率55%),即为具有2个环的反式稠合的多聚环醚。对其进行1HNMR、13C NMR和质谱分析,所得核磁共振氢谱如图1所示,核磁共振碳谱图如图2所示。
具有2个反式稠合的环醚的聚醚的分析数据:
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ3.81(dd,J=6.3,4.1Hz,1H),3.64(dd,J=11.7,4.4Hz,1H), 1.93-1.78(m,3H),1.71-1.65(m,1H),1.62-1.56(m,2H),1.56-1.45(m,2H),1.28(s,3H),1.25(s, 3H),1.24(s,3H),1.18(s,3H),1.12(s,3H);
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ78.1,76.6,76.5,73.5,71.0,37.3,36.2,33.2,28.8,27.2,25.5,25.0, 22.1,19.9;
HRMS(ESI):m/z calcd for C14H27O3[M+H]+243,1955,found 243.1957.
实施例2:
Figure BSA0000211313490000151
将由Shi不对称环氧化得到的三环氧醇的非对映体混合物(59.6mg,0.2mmol,根据核磁氢谱分析其中全部是(R,R)的三环氧醇的底物的含量为83%,即0.166mmol)溶于全氟叔丁醇(2mL)中,再向其中加入1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(40mg,0.2mmol),在 40℃下搅拌反应15小时。反应完毕后加入水(5mL)淬灭反应,反应混合物用二氯甲烷萃取三次,每次10mL,合并三次萃取的有机相,有机相用水(10mL)洗一次,再用食盐水(10mL)洗一次,然后用无水硫酸镁干燥,过滤浓缩,使用35-50%的乙酸乙酯/石油醚作为洗脱剂进行硅胶柱层析,分离得到白色固体(28.2mg,收率57%)即为具有3个环的反式稠合的多聚环醚。对其进行1H NMR、13C NMR和质谱分析,所得核磁共振氢谱如图3 所示,核磁共振碳谱图如图4所示。
具有3个反式稠合的环醚的聚醚的分析数据:
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ3.76(s,1H),3.63-3.48(m,4H),2.11-1.90(m,2H),1.85-1.78(m, 3H),1.66-1.57(m,4H),1.54-1.41(m,3H),1.25(s,3H),1.24(s,3H),1.23(s,3H),1.09(s,3H);
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ78.9,78.1,77.7,77.1,76.6,70.4,60.7,40.3,35.8,28.91,28.87, 27.5,26.3,25.6,21.5,18.6,16.3;
HRMS(ESI):m/z calcd for C17H30O4Na[M+Na]+321.2036,found 321.2036.
实施例3:
Figure BSA0000211313490000152
将由Shi不对称环氧化得到的四环氧醇的非对映体混合物(73.6mg,0.2mmol,根据核磁氢谱分析其中全部是(R,R)的四环氧醇底物的含量为75%,即0.15mmol)溶于全氟叔丁醇(2mL)中,再向其中加入1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(40mg,0.2mmol),在40℃下搅拌反应15小时。反应完毕后加入水(5mL)淬灭反应,反应混合物用二氯甲烷萃取三次,每次10mL,合并三次萃取的有机相,有机相用水(10mL)洗一次,再用食盐水(10mL) 洗一次,然后用无水硫酸镁干燥,过滤浓缩,使用35-50%的乙酸乙酯/石油醚作为洗脱剂进行硅胶柱层析,分离得到白色固体(22.1mg,收率40%)即为具有4个环的反式稠合的多聚环醚。对其进行1H NMR、13C NMR和质谱分析,所得核磁共振氢谱如图5所示,核磁共振碳谱图如图6所示,高分辨质谱谱图如图7所示。
具有4个反式稠合的环醚的聚醚的分析数据:
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ3.81(t,J=8.4Hz,1H),3.75(d,J=5.9Hz,1H),3.65(dd,J=11.7 Hz,2.2Hz,2H),3.61-3.56(m,1H),3.29(dd,J=11.7Hz,3.9Hz,1H),2.02-1.93(m,2H), 1.88-1.83(m,2H),1.82-1.80(m,1H),1.79-1.75(m,2H),1.70-1.66(m,2H),1.65-1.62(m,2H), 1.52-1.46(m,4H),1.30(s,3H),1.24(s,3H),1.23(s,6H),1.09(s,3H);
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ79.1,78.5,77.7,76.6,76.4,73.4,72.8,68.5,59.8,42.6,39.4,35.8, 29.2,28.9,26.0,25.6,24.4,21.4,20.3,16.1,14.6;
HRMS(ESI)m/z calcd for C21H36O5Na[M+Na]+391.2455,found 391.2460.
实施例4:
Figure BSA0000211313490000161
将由Shi不对称环氧化得到的含有顺式二取代烯烃的四环氧醇的非对映体混合物(78.9 mg,0.2mmol,根据核磁氢谱分析其中全部是(R,R)的四环氧醇底物的含量为75%,即0.15 mmol)溶于全氟叔丁醇(2mL)中,再向其中加入1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(40mg,0.2mmol),在40℃下搅拌反应15小时。反应完毕后加入水(5mL)淬灭反应,反应混合物用二氯甲烷萃取三次,每次10mL,合并三次萃取的有机相,有机相用水(10mL)洗一次,再用食盐水(10mL)洗一次,然后用无水硫酸镁干燥,过滤浓缩,使用35-50%的乙酸乙酯/石油醚作为洗脱剂进行硅胶柱层析,分离得到白色固体(11.2mg,收率19%)即为具有八元环醚的4个环的反式稠合的多聚环醚。对其进行1H NMR、13C NMR和质谱分析,所得核磁共振氢谱如图8所示,核磁共振碳谱图如图9所示,高分辨质谱谱图如图10所示。含八元环并具有4个反式稠合的环醚的聚醚的分析数据:
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ5.65-5.58(m,1H),5.40-5.37(m,1H),4.40-4.35(m,1H),4.22-4.17(m,1H),3.84(t,J=8.0Hz,1H),3.76-3.72(m,2H),3.62(dd,J=11.5Hz,2.5Hz,1H), 2.15(t,J=12.1Hz,1H),2.01-1.93(m,2H),1.89-1.79(m,4H),1.64-1.58(m,5H),1.51-1.42(m, 3H),1.32(s,3H),1.25(s,9H),1.09(s,3H);
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ131.1,125.9,79.2,77.7,77.4,77.2,76.5,69.2,68.5,63.0,39.4, 37.0,35.8,30.0,29.2,28.9,25.6,21.8,21.4,21.0,19.6,16.2;
HRMS(ESI)m/z calcd for C23H38O5Na[M+Na]+417.2611,found 417.2615.
实施例5:
Figure BSA0000211313490000171
将由Shi不对称环氧化得到的五环氧醇的非对映体混合物(90.5mg,0.2mmol,根据核磁氢谱分析其中全部是(R,R)的五环氧醇底物的含量为71%,即0.142mmol)溶于全氟叔丁醇(2mL)中,再向其中加入1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(40mg,0.2mmol),在40℃下搅拌反应15小时。反应完毕后加入水(5mL)淬灭反应,反应混合物用二氯甲烷萃取三次,每次10mL,合并三次萃取的有机相,有机相用水(10mL)洗一次,再用食盐水(10mL) 洗一次,然后用无水硫酸镁干燥,过滤浓缩,使用35-50%的乙酸乙酯/石油醚作为洗脱剂进行硅胶柱层析,分离得到白色固体(10.9mg,收率17%)即为具有5个环的反式稠合的多聚环醚。对其进行1H NMR、13C NMR和质谱分析,所得核磁共振氢谱如图11所示,核磁共振碳谱图如图12所示,高分辨质谱谱图如图13所示。
具有brevenal分子中的反式稠合的7/7/6/7/6五环醚骨架的聚醚的分析数据:
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ3.75-3.71(m,1H),3.70-3.66(m,1H),3.62(dd,J=11.4Hz,2.1 Hz,1H),3.52(d,J=3.8Hz,1H),3.49(d,J=3.4Hz,1H),3.47(d,J=3.9Hz,1H),3.44-3.40(m, 1H),2.01-1.89(m,3H),1.81-1.75(m,5H),1.73-1.66(m,3H),1.65-1.55(m,6H),1.48-1.42(m, 2H),1.26(s,3H),1.234(s,3H),1.227(s,3H),1.217(s,6H),1.08(s,3H);
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ78.9,77.7,77.3,77.1,76.7,76.5,76.3,74.0,72.6,68.3,60.1,43.6, 39.2,39.0,35.8,29.2,28.9,27.4,26.1,25.73,25.65,21.3,19.8,17.0,16.2,15.9;
HRMS(ESI)m/z calcd for C26H44O6Na[M+Na]+475.3030,found 475.3035。
综合实施例1-5可知,本发明的合成方法可以以高达55%的收率得到具有2个反式稠合的环醚的聚醚,以高达57%的收率得到具有3个反式稠合的环醚的聚醚,以高达40%的收率得到具有4个反式稠合的环醚的聚醚,以高达19%的收率得到含有八元环并具有4个反式稠合的环醚的聚醚,以高达17%的收率得到具有brevenal分子中的反式稠合的7/7/6/7/6五环醚骨架的聚醚。可见本发明提供的由长链的同手性多环氧化合物经一步串联反应合成具有反式稠合多聚环醚骨架结构的聚醚的方法,具有原料可由廉价易得的试剂方便地制备,实验操作简单,反应条件温和,反应快速等优点。
以上描述了本发明优选实施方式,然其并非用以限定本发明。本领域技术人员对在此公开的实施方案可进行并不偏离本发明范畴和精神的改进和变化。

Claims (10)

1.一种式(I)所示的具有反式稠合多聚环醚骨架的聚醚化合物的制备方法,其包括如下步骤:在反应介质和含非配位阴离子的盐的存在,式(II)所示的同手性多环氧化合物经一步环化反应制备得到式(I)所示聚醚化合物,
Figure FSA0000211313480000011
其中,在式(I)的聚醚化合物以及式(II)的多环氧化合物中,各个R相同或不同,其独立选自H,卤素原子,C1-10烷基-,C1-10烷基-O-C1-10烷基-,卤代C1-10烷基-;
各个R1相同或不同,其独立选自H,卤素原子,C1-10烷基-,C1-10烷基-O-C1-10烷基-,C6-10芳基-C1-10烷基-O-C1-10烷基-,卤代C1-10烷基-;
各个R2相同或不同,其独立选自H,卤素原子,C1-10烷基-,C1-10烷基-O-C1-10烷基-,C6-10芳基-C1-10烷基-O-C1-10烷基-,卤代C1-10烷基-;或者R2在与双键碳原子相连的情况下,则R2不存在;
各个n相同或相同,其独立选自1,2,3;
当n=2或3时,在适合的情况下,式(I)的聚醚化合物和式(II)的多环氧化合物中相邻两个碳原子之间任选形成C=C双键,且式(II)的多环氧化合物中的C=C双键位置与作为产物的式(I)的聚醚化合物中的C=C双键位置相对应;
在式(I)的聚醚化合物以及式(II)的多环氧化合物中,
Figure FSA0000211313480000012
片段中碳原子可以任选被以下基团取代:H、卤素、OH、C1-10烷基-,C1-10烷氧基-,卤代C1-10烷基-;
在式(I)的聚醚化合物中,
Figure FSA0000211313480000021
部分表示x片段和y片段依次重复出现的结构,整个式(I)分子中x片段数目Nx≥1,y片段数目Ny≥0,1≤Nx+Ny≤20;
在式(II)的多环氧化合物中,
Figure FSA0000211313480000022
部分表示u片段和v片段依次重复出现的结构,整个式(II)分子中u片段数目Nu≥1,v片段数目Nv≥0,1≤Nu+Nv≤20;
所述反应介质选自被一个或多个卤素取代的C1-10烷基醇或其与其他溶剂的混合溶剂,所述其他溶剂选自一个或多个卤素取代的C1-10烷烃,任性被一个或多个卤素取代的C1-10醚或环醚,任性被一个或多个卤素取代的C1-10酯;
所述含有非配位阴离子的盐中阴离子选自含氟的非配位阴离子;含有非配位阴离子的盐中阳离子选自季铵离子或季磷离子。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述一个或多个卤素取代的C1-10烷基醇选自被一个或多个卤素取代的C1-8烷基醇,优选为被一个或多个卤素取代的C1-6烷基醇,更优选为被一个或多个卤素取代的C1-4烷基醇,所述卤素选自氟,氯,溴,碘。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述一个或多个卤素取代的C1-10烷基醇选自三氟甲醇,三氟乙醇,全氟乙醇,三氟丙醇,六氟丙醇,全氟丙醇,三氟丁醇,六氟丁醇,全氟丁醇,三氟戊醇,六氟戊醇,全氟戊醇,三氟己醇,六氟己醇,全氟己醇;优选为2,2,2-三氟乙醇,1,1,1,3,3,3-六氟-2-丙醇,全氟叔丁醇。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述含有非配位阴离子的盐的阴离子选自:四氟硼酸阴离子、六氟磷酸阴离子、六氟锑酸阴离子、三氟甲磺酸阴离子、四[3,5-双(三氟甲基)苯基]硼酸阴离子、四(五氟苯基)硼酸阴离子;含有非配位阴离子的盐的阳离子选自四甲基铵离子、四乙基铵离子、四正丁基铵离子、四苯基季磷离子、1-丁基-3-甲基咪唑季铵离子、1-乙基-3-甲基咪唑季铵离子、1-己基-3-甲基咪唑季铵离子。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述含有非配位阴离子的盐的阴离子选自:[BMIM]BF4,[BMIM]PF6,[EMIM]BF4,[EMIM]PF6,[HMIM]BF4或[HMIM]PF6
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在式(I)的聚醚化合物以及式(II)的多环氧化合物中,各个R相同或不同,其独立选自H,C1-6烷基-,C1-6烷基-O-C1-6烷基-,卤代C1-6烷基-;优选H,C1-3烷基-,C1-3烷基-O-C1-3烷基-,卤代C1-3烷基-;更优选H,甲基,乙基,丙基,异丙基;最优选H,甲基。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在式(I)的聚醚化合物以及式(II)的多环氧化合物中,各个R1相同或不同,其独立选自H,C1-6烷基-,C1-6烷基-O-C1-6烷基-,卤代C1-6烷基-;优选H,C1-3烷基-,C1-3烷基-O-C1-3烷基-,卤代C1-3烷基-;更优选H,甲基,乙基,丙基,异丙基;最优选H,甲基;或者R1在与双键碳原子相连的情况下,则R1不存在。
8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在式(I)的聚醚化合物以及式(II)的多环氧化合物中,各个R2相同或不同,其独立选自H,C1-6烷基-,C1-6烷基-O-C1-6烷基-,卤代C1-6烷基-;优选H,C1-3烷基-,C1-3烷基-O-C1-3烷基-,卤代C1-3烷基-;更优选H,甲基,乙基,丙基,异丙基;最优选H,甲基;或者R2在与双键碳原子相连的情况下,则R2不存在。
9.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在式(I)的聚醚化合物中,1≤Nx+Ny≤15;优选1≤Nx+Ny≤10;更优选1≤Nx+Ny≤8;最优选1≤Nx+Ny≤4;在式(II)的多环氧化合物中,1≤Nu+Nv≤15;优选1≤Nu+Nv≤10;更优选1≤Nu+Nv≤8;最优选1≤Nu+Nv≤4。
10.根据权利要求1-9所述的制备方法,其特征在于,其选自如下反应:
Figure FSA0000211313480000031
Figure FSA0000211313480000041
其中,R,R1,R2,n定义如权利要求1-9。
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