聚乙二醇(400)中的不对称Baylis-Hillman反应

2006年第26卷有机化学第9期,1306~1308Chinese Joumal of Organic ChemistryNo.9.1306~1308·研究简报·聚乙二醇(400中的不对称 Baylis-Hillman反应丁益萍丁沈宗旋李斌张雅文*(苏州大学化学化工学院江苏省有机合成重点实验室苏州215123摘要从易得的L脯氨酸出发,方便地合成了氨基醇1.以聚乙二醇(400为溶剂,考察了手性氨基醇1(30mo%)在聚乙二醇(400中催化不对称的 Baylis- Hillman反应,有较好的催化活性和立体选择性,产率最高达954%,ee值最高达543%.手性氨基醇1聚乙二醇(40)催化体系可方便回收并重复利用,在前三次循环中,未发现反应产率和选择性有明显变化关健词不对称 Baylis-Hillman反应;手性氨基醇;循环使用;聚乙二醇(400Asymmetric Baylis-Hillman Reaction in Poly(ethyleneglycol)(400)DING, Yi-Ping DING, Yi SHEN, Zong-Xuan LL, Bin ZHANG, Ya-Wen"(Key Laboratory of Organic Synthesis of Jiangsu Province, College of Chemistry and Chemical EngineeringSuzhou University, Suzhou 215123)Abstract Chiral amino alcohol 1 was prepared from L-proline conveniently. In poly (ethyleneglycol(PEG)(400), this chiral amino alcohol (30 mol%)catalyzes asymmetric Baylis-Hillman reaction effectivelyHigh yields(up to 95.4%)and modest selectivities(up to 54.3% ee)were achieved. The chiral amino alco-hol-PEG(400)catalytic system could be easily recovered and reused in the next run. No significant changesin the reaction yields and selectivities were found in the first three runsKeywords asymmetric Baylis-Hillman reaction; chiral animo alcohol; recycling, PEG(400)近来,有机小分子催化剂催化的有机反应引起了越基醇结构的光学活性叔胺用于 Baylis-Hillman反应,探来越多的化学工作者的关注L脯氨酸是一种有效的手讨了这类催化剂的不对称诱导效果,获得了e值为2%~性催化剂,可以高立体选择性地催化Aldo, Mannich和27%的产物,其中奎尼定效果较好. Marko还研究了在Michael反应L脯氨酸的衍生物氨基醇类化合物也可以不同压力下,奎尼定的催化效果,得到ee值为6%有效地催化一些有机反应45%的产物.近来, Iwabuchi等研究了奎尼定及其衍Baylis-Hillman反应,由 Baylis和 Hillman于1972生物催化的不对称 Baylis-Hillman反应,得到a亚甲基年首次在专利中报道它是指活化烯的a位和含有缺电B羟基酯和26-二(对硝基苯基)5亚甲基-1,3-二氧杂环子sp2碳的亲电试剂在胺类催化剂,如叔胺的作用下形已4酮的混合物,对其中具有较好不对称诱导效果的碳一碳键,并生成具有多个官能团分子的反应,这一奎尼定衍生物QD4进行了较详细的研究和机理的探讨反应具有选择性好、原子经济性、反应条件温和以及产中国科学院上海有机化学研究所施敏等在这一反应的物引入多种官能团等优点凹. Brzezinski等国用(R-3-研究中,做了不少有意义的工作.他们用喹尼定衍生物quinuclidinol催化丙烯酸甲酯和乙醛的反应仅获得e4(3中国煤化工03decs- yI)quinolin值为10%的产物与此同时,人们还发现尸氨基醇作为6-oCNMHG(Eq1),反应表现出催化剂能大大提高反应速度.Mako等将一些具有氨较好的选择性;使用这一催化剂,他们用磺酰亚胺代替E-mail:zhangyw@suda.edu.cnReceived September 5, 2005; revised December 6, 2005; accepted March 27, 2006.No 9丁益萍等:聚乙二醇(400中的不对称 Baylis-Hillman反应1307chiral12催化剂{S-1(S-1-甲基四氢吡咯]甲基}四氢吡amino-alcohol(1)咯2}-甲醇(1)的合成以L脯氨酸为原料,用焦碳酸二叔丁酯对氨基进行保护,二环己基碳二亚胺接肽,四氢锂铝还原得1,三步总产率72.8%(文献值为75%).[a-150(c2.0,CHCI3);H NMR(CDCl3)8: 1.59-1.97(m, 8H, 3-CH23'CH2,4CH2,4CH,2.17~2.54(m,7H,3-cH2,(+r-quinidineToo3CH2,CH3),2.60~272(m,2H,2CH,2CH,3.07(t醛,在一30℃下与甲基乙烯基酮或丙烯酸酯反应,得到78出lCH),317(d,J=92,52Hz1HCH2了很好的结果336(dd,J=104,36H,1H,OCH2),3.56(dd,J=10.8,Baylis-Hillman反应的缺点是对于某些底物,反应28H1H,OCH,454(s,H,OH; C NMR(CDC3)度太慢,转化率低,造成它在合成上应用的局限性.2325,2461,28.08,2995,41.59,5695,57.82,5880,2004年, Chandrasekhar报道了聚乙二醇400中1,4=63.82,6.28,6085. HRMS m(%:284.0785(10,cald氮杂双环22辛烷 DABCO)催化的 Baylis-Hillman反 for CsH1oN840813,1140922(10., caled for CH2NO应.催化剂 DABCO可以循环使用4次,保持产率高于114.0919)9%.因此,我们合成了手性氨基醇1,并在聚乙二醇1.3氨基醇1催化不对称 Baylis-Hillman反应(400中催化不对称 Baylis-Hillman反应,期望既可以加般方法,以对硝基苯甲醛与丁烯酮反应为例,向快反应速度,又可对手性催化剂回收重复使用( Scheme045mL聚乙二醇(400中加入016g邻硝基苯甲醛(06mmO)和014g丁烯酮(2.00mmo),搅拌下加入594mg(0.3mmo)1.室温下搅拌,TLC跟踪反应.反应结束后,COoh(Boc)AcooH methyl prolinate乙醚萃取(10mL×5),合并萃取液,无水Na2SO4干燥,旋转浓缩除去溶剂,硅胶柱层析(乙酸乙酯-石油醚)得淡黄色油状物0.21g,产率954%所有不对称 Baylis-Hillman反应产物都经过核磁谱确证为预期产物2结果与讨论Scheme 1在这一研究工作中,我们考察了催化剂1的用量对反应的影响,发现30mol%的用量比较合适,反应可以1实验部分在24h内完成,产率较高,选择性与使用更多的催化剂1.1仪器和试剂相比,差别不大.在此基础上,我们以30mo%的1分别在室温和-25℃下催化一系列取代苯甲醛不对称熔点用XRC1型熔点测定仪(四川大学科仪厂)测 Baylsi-Hillman反应,结果列于表定,温度计未校正;比旋光度用WZZ1型旋光仪(上海从表1可以看出,催化剂1对推电子基和吸电子基物理光学仪器厂)测定;核磁谱由美国Ⅴaian公司取代的底物都有一定的催化活性.对所有研究过的底Inova400型核磁共振仪记录;元素分析由意大利cabo物,温度对反应速度的影响都是一致的:当反应温度由Eba-110自动元素分析仪完成;HRMS由 MicromassOA-TOF完成;ee值的测定使用 Agilent1100型高效液室温降至-25℃时,所需反应时间延长,且反应产率有一定程度下降.反应温度对反应的立体选择性的影响相色谱仪, Agilent100二极管阵列与多波长检测器,在则随底物所不园对一些底物,温度下降时反Daicel Chiralpack AS-H色谱柱上进行,流动相为正己烷应选中国煤化工甲醛,也有与此相反异丙醇,据不同分析对象比例有所变化;色谱数据由的CNMHG使反应的选择性明显Agilent ChemStation化学工作站釆集处理.所用试剂为提高.事实上,对氯苯甲醛和丁烯酮在30mol%1催化国产AR级下于-25℃在PEG(400中反应,对映体过量达到543%,是这里最好的结果( Entry91308有机化学vl.26,20061各种取代苯甲醛的不对称 Baylis-Hillman反应4表2催化剂1-聚乙烯醇(400体系的循环使用结果°Table 1 The asymmetric Baylis-Hillman reaction of variousTable 2 Recycling catalyst 1-PEG (400)syaldehydesYield/%ee/%(Config.95.42359(S)31.9(S)R=2-NO2, 3-NO2, 4-NO2, 2-Cl81.815.7(S)3-Cl, 4-CL, 4-0CH3, 4-BrReaction conditions: aldehyde. methyl vinyl ketone. catalyst=1.2:0.3;solvent: PEG(400); Isolated yield after column chromatography on silica gelEntry R TrC th Yield/% ee /% Config. "The ee values were determined by HPLC analyses on aDAICEL Chiralpack12NO215.9(5)OD-H column with hexane/2-propanol mixture as the eluent; "Absolute co2 2-NOfiguration was assigned by comparing the sign of the specific rotation of the3 3-NOproduct with that reported before ol.4 3-NO252463.528.1在聚乙二醇(400中催化不对称 Baylis-Hillman反应,催95化剂溶剂体系可重复使用3次,反应的选择性无明显6 4-NO252468.1143(S下降.252471.542.583-Cl252457.835.19 4-Cl47754.3(SReferences1275.5145(S1 Baylis, A. B; Hillman, M. E. D. DE 2155113, 1972 [Chem11 4-OMe1273.7Abstr.1972,7,34174]12 4+Br TL12 7156. 2 Basavaiah, D. Rao, P D. Hyma, R.S. Tetrahedron 1996Reaction conditions: aldehyde methyl vinyl ketone: catalyst=1:2:0.33 Brzezinski, L. J. Rafel, S Leahy, J. w. Tetrahedron 1997on silica gel. The ee values were determined by HPLC analyses on a DAl-aL Chiralpack AS-H, Chiralcel OJ-H, or a DAICEL Chiralpack OD-H col-53,16423.umn with hexane/2-propanol mixture as the eluent. Absolute configurations4 Mark6, I. E; Giles, P. R; Hindley, N.J. Tetrahedron 1997,were assigned by comparing the sign of the specific rotation of the product53,1015.with that reported before or.5 Iwabuchi, Y Nakatani, M: Yokoyama, N; Hatakeyama, sJ.Am.Chem.Soc.1999,12l,10219最后,我们考察了1催化的对硝基苯甲醛和丁烯酮6sShi,M;Jang,I.K., Tetrahedron: Asymmetry200.13,的反应中催化剂1聚乙二醇(400催化剂溶剂体系循环使用的可能性(表2)7(a)Shi, M; Xu, Y.M. Shi, Y.L. Chem. Eur J. 2005, 11,从表2的数据可以看出,对催化剂1和PEG(400)1794重复使用四次,反应的时间有一定的增长,反应的产率(b)Shi, M; Xu, Y -M. Angew. Chem., Int. Ed. 2002, 41略有下降,前3次1的催化立体选择性基本不变,而第48 Chandrasekhar,s; Narsihmulu,c; Saritha,B; Sultana,s次产物的e值有比较明显的下降S Tetrahedron Let. 2004, 45, 5865总之,我们合成了氨基醇类有机小分子催化剂1,9 Mukaiyama, T;soa,K;Sato,T; Shimizu,H; Suzuki,K并且研究了在不同温度下以聚乙二醇(400)为溶剂考察J.Am.Chem.Soc.1979,01,145510 Krishna, P. R; Kannan, V. Reddy, P. v N. Adv Synth了1催化的苯甲醛和取代苯甲醛的 Baylis-Hillman反应,Caal.2004,346,603产率最高达到954%,ee最高达543%.手性催化剂1(Y0509052 LI, L. T; DONG H. Z)中国煤化工CNMHG