CN117209399A - 一种手性联烯腈化合物的合成方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备手性联烯腈化合物的方法。通过过渡金属不对称催化的方式,利用烯基叠氮和一种被保护基保护的联烯醇类物质构建手性联烯腈化合物。反应有以下优点:(1)反应条件温和,室温即可反应,避免了危险的升温过程。(2)可以一步构建手性联烯腈类物质,减少了产物损失,具有步骤经济性。(3)产率高,副产物少,具有原子经济性。(4)反应的选择性好,能够立体专一的得到对应产物。(5)反应安全,可以无氰源合成腈类物质,用亲核试剂乙烯基叠氮作为乙腈碳负离子替代物,避免了制备过程中剧毒物质的使用。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成方法学技术领域,具体涉及到一种具有中心手性的高光学活性联烯腈化合物的合成方法及其应用。
背景技术
联烯,由于其独特结构,在许多化学反应中表现出一些特殊的反应性质:在联烯官能团的三个C原子中,两端的C原子为sp2杂化,中间的C原子为sp杂化,使得未参与杂化的p轨道形成了两个相互垂直的Π轨道,由于其结构的特殊性,使得联烯的三个C原子具有不同的电子云密度,可以与各种亲电试剂反应。手性联烯类物质广泛存在于天然产物中,且很多手性联烯化合物具有高的药物活性和优良的生物活性,通过联烯也可以合成更多具有高药物活性和优良生物活性的物质;氰基,作为一个体积较小的强吸电子基团,广泛存在于高分子材料和生物活性分子中,也是一类重要的合成子,可以转化为胺、酰胺、醛/酮、羧酸、酯等官能团;金属催化的烯丙基化反应是有机金属化学和合成化学的基石,其中过渡金属催化是合成具有中心手性的高光学活性化合物的重要途径,由于钼、镍、钌、铑、金、钯和铜等催化剂催化的产物具有广泛的亲核性和良好的官能团相容性,使过渡金属催化在有机合成中大放异彩。本发明通过过渡金属催化的烯丙基化反应,简便、高效的合成手性联烯腈分子。
现有合成联烯腈的方法仍为数不多,到目前为止,合成方法主要为不对称氰化和氰烷基化反应,通过简单氰化物和有机腈试剂合成联烯腈反应是得到目标产物的主要方法。Johnson课题组采用R,R-二氰基烯烃端基三组分偶联(Org. Lett.,2012, 142, 652-5.),可以得到74%收率的联烯腈;但反应的化学选择性一般。麻生明教授课题组通过炔腈合成联烯腈(Angew. Chem. Int. Ed.,2012, 51 47,11783-6.)产率达到62%,但反应不具化学选择性,且该方法需通过两步合成产物,过程中腈试剂具有高毒性特征;另外,还可以通过多步反应构建手性联烯腈,但由于步骤繁琐,不具备原子经济性和步骤经济性。在本发明中,我们利用了烯丙基化反应达到无氰源一步合成目的,利用烯丙基化反应合成高化学选择性的例子非常多:麻生明课题组通过钯催化的3-氧羧酸脱羧烯丙基化反应合成 3,4-二烯基酮(Chem. Commun.,2017, 53 44,6037-6040),该过程形成了烯丙基钯中间体;随后,Carreira教授通过铱和铋催化的烯丙基化反应,实现外消旋叔醇的不对称还原脱氧(J. Am. Chem. Soc.,2019, 141 13,4738-4748.);2020年,Volla课题组通过烯丙基钴中间体,成功实现了喹啉-N-氧化物的 C8-二烯基化反应(Angew. Chem. Int. Ed.2020, 59,17042–17048);除此之外,Carreira教授通过铱催化的不对称烷基化反应合成了对应的联烯以及1,3二烯(J. Am. Chem. Soc.,2018, 140 13,4697-4704.),通过控制亲核试剂,可以控制反应选择性生成联烯或者1,3二烯。本发明利用亲核试剂乙烯基叠氮作为乙腈碳负离子替代物,建立了无氰源条件,通过常规的烯丙基化反应,一步构建手性联烯腈产物,手性联烯腈产物还可进一步转化,形成多种多样的衍生产物。本发明提供了一种较为简便、高效的新型合成手性联烯腈分子的方法,并且通过合成不同结构的被保护基保护的联烯底物,得到连有不同基团的手性联烯腈分子,有效提高了催化效率。
发明内容
为了克服解决现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种高效无氰源合成手性联烯腈化合物的方法:本发明以被保护基保护的有机联烯为底物,其与叠氮类化合物进行反应,获得结构多样化的手性联烯腈化合物,该方法为手性联烯腈衍生物的构建提供了新的合成策略。该方法的高对映选择性实现依赖于金属催化剂和配体的参与。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
通过被保护基保护的联烯化合物和烯基叠氮合成手性联烯腈化合物的方法,包括以下步骤:
首先,在惰性气体氛围下,将[Ir(COD)Cl]2和(R)-L1在乙苯溶液中反应15分钟,随后向其中加入Y(OTf)3和底物A,移至0oC,向其中滴加底物B,移至室温反应12 h,后续处理得到产物。
所述被保护基保护的联烯化合物的结构为:
其结构中 “R”为:苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基、4-异丙基基苯基等;“LG”为:H、Boc、Ac、COOMe、CBz等。
所述(R)-L1化合物的结构为:
所述A与B的摩尔比为1:1.5;A与[Ir(COD)Cl]2的摩尔比为20:1;A与(R)-L1的摩尔比为20:1;A与Y(OTf)3的摩尔比为20:1。
所述后续处理是指将反应完后的产物进行冷却,浓缩,柱层析提纯。
所述柱层析的洗脱液为石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂,石油醚和乙酸乙酯的体积比为30:1。
手性联烯腈的合成的反应方程式为:
本发明相对于现有的技术,具有以下优点及效果:
本发明成功合成手性联烯腈化合物,过程无氰源,操作安全,使用的原料廉价易得,合成简便,底物普适性范围广,官能团容忍性强,反应条件温和。
附图说明
图1是实施例1所得产物氢谱图;
图2是实施例1所得产物碳谱图;
图3是实施例2所得产物氢谱图;
图4是实施例2所得产物碳谱图;
图5是实施例3所得产物氢谱图;
图6是实施例3所得产物碳谱图;
图7是实施例4所得产物氢谱图;
图8是实施例4所得产物碳谱图;
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细地描述,但本发明的实施方式不限于此。
首先,在惰性气体氛围下,将5 mol%的[Ir(COD)Cl]2催化剂和5 mol% 的(R)-L1配体混合,向其中加入乙苯溶液,混合物在乙苯溶液中搅拌约15分钟,随后向混合溶液中加入5 mol%的Y(OTf)3和1当量的底物A,将混合体系移至0oC,向其中逐滴滴加底物1.5当量的底物B,滴加完成后,将反应体系移至标准室温(25oC),反应12 h。用硅胶滤走反应体系中的金属,冷却,浓缩,用洗脱液为体积比为30:1的石油醚:乙酸乙酯混合溶剂柱层析提纯。旋干后得到目标产物。
实施例1
被保护的联烯类化合物中R为苯基,通过柱层析分离纯化,得到目标产物,所用的柱层析洗脱液为体积比为30:1的石油醚:乙酸乙酯混合溶剂,产率91%。实施例1所得产物的结构表征数据如下(核磁谱图如图1(氢-谱图)和图2(碳-谱图)所示):
Pale yellow liquid (30.7 mg, 91% yield) was isolated by columnchromatography (30/1 petroleum ether/ethyl acetate).1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ7.36 (m, 2H), 7.31 – 7.27 (m, 2H), 5.41 (dd,J= 12.5, 6.6 Hz, 1H), 5.00 (dd,J=6.7, 3.5 Hz, 2H), 3.72 – 3.70 (m, 1H),2.75 (dd,J= 16.7, 7.3 Hz, 1H), 2.69 –2.64 (m, 1H).13C NMR (151 MHz, CDCl3) δ 207.64, 140.67, 128.94, 127.82,127.46,118.31, 92.15, 78.95, 40.61, 24.27. HRMS (APCI) m/z : [M+H]+Calcd. forC12H12N+170.0964, found: 170.0975. [α]20 D= -126.0 (c = 1.0, CH2Cl2). HPLCanalysis: 99%ee(Daicel Chiralcel OJH, eluent, hexane 90%,i-propanol 10%, flowrate 1.0 mL/min, 25oC, 210 nm, tR1:13.3 min and tR2: 16.5 min).
根据以上数据确定所得产物的结构如下:
实施例2
被保护的联烯类化合物中R为间甲基苯基,通过柱层析分离纯化,得到目标产物,所用的柱层析洗脱液为体积比为30:1的石油醚:乙酸乙酯混合溶剂,产率81%。实施例2所得产物的结构表征数据如下(核磁谱图如图3(氢-谱图)、图4(碳-谱图)所示):
Pale yellow liquid (29.7 mg, 81% yield) was isolated by columnchromatography (30/1 petroleum ether/ethyl acetate).1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ7.25 – 7.23(m, 1H), 7.10 (m, 1H), 7.07 (m, 2H), 5.39 (dd,J= 12.5, 6.6 Hz,1H), 5.02 – 4.97 (m, 2H),3.69 – 3.64 (m, 1H), 2.74 (dd,J= 16.7, 7.4 Hz, 1H),2.64 (dd,J= 16.7, 6.9 Hz, 1H), 2.36 (s, 3H).13C NMR (151 MHz, CDCl3) δ 207.60,140.65, 138.63, 128.81, 128.55,128.12, 124.43, 118.34, 92.23, 78.85, 40.59,24.23, 21.46. HRMS (APCI) m/z : [M+H]+Calcd. for C13H14N+184.1121, found:184.1174. [α]20 D= -121.8 (c = 1.0, CH2Cl2). HPLC analysis: 99%ee(DaicelChiralcel OJH, eluent, hexane 90%,i-propanol 10%, flow rate 0.5 mL/min, 25oC,210 nm, tR1:18.7 min and tR2: 22.3 min).
根据以上数据确定所得产物的结构如下:
实施例3
被保护的联烯类化合物中R为对甲基苯基,通过柱层析分离纯化,得到目标产物,所用的柱层析洗脱液为体积比为30:1的石油醚:乙酸乙酯混合溶剂,产率83%。实施例4所得产物的结构表征数据如下(核磁谱图如图5(氢-谱图)和图6(碳-谱图)所示):
Pale yellow liquid (30.4 mg, 83% yield) was isolated by columnchromatography (30/1 petroleum ether/ethyl acetate).1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ7.16 (s, 4H), 5.39 (dd,J= 12.6, 6.5 Hz, 1H), 4.98 (dd,J= 6.7, 3.5 Hz, 2H),3.69 – 3.65 (m, 1H), 2.72 (dd,J= 16.7, 7.2 Hz, 1H), 2.63 (dd,J= 16.7, 7.0 Hz,1H), 2.34 (s, 3H).13C NMR (151 MHz, CDCl3) δ 207.61, 137.69, 137.51, 129.58,127.30, 118.37, 92.30, 90.09, 78.82, 40.25, 24.34, 21.09. HRMS (APCI) m/z :[M+H]+Calcd. for C13H14N+184.1121, found: 184.1146. [α]20 D= -39.2 (c = 1.0,CH2Cl2). HPLC analysis: 99%ee(Daicel Chiralcel OJH, eluent, hexane 95%,i-propanol 5%, flow rate 0.5 mL/min, 25oC, 210 nm, tR1:25.1 min and tR2: 39.5min).
根据以上数据确定所得产物的结构如下:
实施例4
被保护的联烯类化合物中R为对异丙基苯基,通过柱层析分离纯化,得到目标产物,所用的柱层析洗脱液为体积比为30:1的石油醚:乙酸乙酯混合溶剂,产率83%。实施例3所得产物的结构表征数据如下(核磁谱图如图7(氢-谱图)和图8(碳-谱图)所示):
Pale yellow liquid (35.1 mg, 83% yield) was isolated by columnchromatography (30/1 petroleum ether/ethyl acetate).1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ7.22 – 7.19 (m, 4H), 5.40 (dd,J= 12.6, 6.5 Hz, 1H), 4.99 (dd,J= 6.7, 3.4 Hz,2H), 3.68 (pd,J= 6.7, 3.2 Hz, 1H), 2.90 (dt,J= 13.8, 6.9 Hz, 1H), 2.75 – 2.71(m, 1H), 2.66 – 2.62 (m, 1H), 1.25 (s, 3H), 1.24 (s, 3H).13C NMR (151 MHz,CDCl3) δ 207.59, 148.43, 138.01, 127.32, 126.94,118.41, 92.25, 78.79, 40.25,33.76, 24.29, 23.94.HRMS (APCI) m/z : [M+H]+Calcd. for C15H18N+212.1434, found:212.1446. [α]20 D= -42.1 (c = 1.0, CH2Cl2). HPLC analysis: 97%ee(DaicelChiralcel OJH, eluent, hexane 97%,i-propanol 3%, flow rate 0.2 mL/min, 25oC,210 nm, tR1: 55.1 min and tR2: 60.5 min).
根据以上数据确定所得产物的结构如下:
Claims (5)
1.一类手性联烯腈化合物,其特征在于具有通式(Ⅰ)所示的结构:
(I) 。
2.根据权利要求1所示的一类手性联烯腈化合物(Ⅰ),其特征在于所述R为苯基、间甲基苯基、对甲基苯基、对异丙基苯基等。
3.一种权利要求1所述的通式(I)其合成方法为:
首先,在惰性气体氛围下,将5 mol%的[Ir(COD)Cl]2催化剂和5 mol% 的(R)-L1配体混合,向其中加入乙苯溶液,混合物在乙苯溶液中搅拌约15分钟,随后向混合溶液中加入5mol%的Y(OTf)3和1当量的底物A,将混合体系移至0 oC,向其中逐滴滴加底物1.5当量的底物B,滴加完成后,将反应体系移至标准室温(25 oC),反应12 h。用硅胶滤走反应体系中的金属,冷却,浓缩,用洗脱液为体积比为30:1的石油醚:乙酸乙酯混合溶剂柱层析提纯。旋干后得到目标产物。
所述A与B的摩尔比为1:1.5;A与[Ir(COD)Cl]2的摩尔比为20:1;A与(R)-L1的摩尔比为20:1;A与Y(OTf)3的摩尔比为20:1。
其反应方程式为:
。
4.一种权利要求所述通式(Ⅰ)中手性联烯腈化合物及合成方法。
5.一种权利要求所述B化合物作为氰源形成不对称联烯腈化合物的用途。
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