[发明专利]季戊四醇支载手性咪唑啉酮及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种手性催化剂季戊四醇支载手性咪唑啉酮及其制备方法和用途。

背景技术

不对称催化是一种高效、环境友好的有机合成方法，近十几年来在有机化学中得到飞速发展，已成为合成手性化合物的重要手段之一，但手性催化剂的广泛应用一直受到催化剂分离纯化困难、不便重复利用的限制。解决该问题的方法之一是将手性催化剂支载在不溶性或可溶性载体上。催化剂支载于不溶性载体上固然可以大大简化催化剂与产物的分离纯化过程，以达到简单回收催化剂的目的，但由于其发生的是非均相反应，大大降低了手性催化剂的催化效果。

将手性催化剂支载在可溶性载体上，不仅可以通过重结晶的手段简单便利地回收催化剂，还能有效弥补不溶性载体支载的不足。季戊四醇是一种廉价易得、应用广泛的基础工业原料，与线型聚苯乙烯、聚乙二醇、大分子树状化合物等传统可溶性载体相比，季戊四醇具有较大的支载量，而其特殊的分子结构，使其即使不进行代数提升也能像传统树状大分子载体一样对手性催化剂的效能产生增益影响并可以有效地回收催化剂，是十分理想的可溶性催化剂载体。

手性咪唑啉酮作为一种十分重要的手性有机小分子催化剂，自MacMillan报道以来被广泛地应用于Diels–Alder环加成反应、1,3-偶极环加成反应、傅克烷基化反应、吲哚烷基化反应及环氧化反应等不对称催化反应中，具有良好的不对称催化效果，但依旧存在分离纯化困难，催化剂用量较高等问题。为了解决这些局限问题，人们开始着手对其结构进行修饰以减少催化剂用量和提高回收率，使其符合现代绿色化学的要求。

在本发明中，将手性咪唑啉酮支载在季戊四醇上制得新型季戊四醇支载手性咪唑啉酮催化剂，并将其用于催化不对称Diels–Alder环加成反应，不仅实现了手性催化剂的回收循环使用，也提升了该类手性催化剂催化不对称反应的立体选择性能，得到高光学纯度的手性化合物。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供高产率高立体选择性催化不对称Diels–Alder环加成反应且手性产物便于分离纯化、可回收循环使用的季戊四醇支载手性咪唑啉酮催化剂及其制备方法，本发明原料及试剂价廉易得，路线可行，反应后处理简单。

本发明提供的技术方案是，季戊四醇支载手性咪唑啉酮1（1a或1b），其结构如下：

式中或。

本发明还提供了上述季戊四醇支载手性咪唑啉酮的制备方法，该方法包括下述步骤：

（1）在有机溶剂中，碳酸铯作用下，化合物2与化合物3反应得到季戊四醇支载手性咪唑啉酮1a（），反应温度为25～100℃，反应时间为24～48h，上述化合物的摩尔比为化合物2：化合物3：碳酸铯=1：4～12：12～36；

（2）在有机溶剂中，N,N,N',N,'N''-五甲基二亚乙基三胺（PMEDTA）和溴化亚铜催化下，化合物4与化合物5反应得到季戊四醇支载手性咪唑啉酮1b（），反应温度为0～40℃，反应时间为24～48h，上述化合物的摩尔比为化合物4：化合物5：PMEDTA：溴化亚铜=1：4～12：0.2～0.4：0.2～0.4；

上述化合物2，3，4，5具有如下结构式：

所述有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、丙酮、二甲亚砜、甲醇、乙醇或乙酸乙酯。

上述反应过程由如下反应式表示：

本发明提供的季戊四醇支载手性咪唑啉酮的用途，是作为手性催化剂催化不对称Diels–Alder环加成反应，由如下反应式表示：

其中：R为烷基或者芳基。

本发明提出了一种季戊四醇支载手性咪唑啉酮催化剂及其制备方法，并将季戊四醇支载手性咪唑啉酮催化剂用于催化不对称Diels–Alder环加成反应。该催化剂不仅保留了手性咪唑啉酮催化剂催化不对称反应的高收率，提高了立体选择性，得到高光学纯的手性化合物，同时实现了手性催化剂的回收循环使用。反应路线简单可行，后处理简单，所合成的高光学纯度的手性化合物作为医药、农药的中间体或终产物，具有重要的应用价值。

具体实施方式