[发明专利]一种新型金鸡纳碱N-O相转移催化剂光致氧化β-二羰基化合物不对称α-羟基化的方法

说明书

本发明属于有机合成技术领域，提供了一种新型金鸡纳碱N‑O相转移催化剂光致氧化β‑二羰基化合物不对称α‑羟基化的方法。将β‑二羰基化合物、金鸡纳碱N‑O相转移催化剂和有机光敏剂在溶剂中搅拌，加入碱，可见光，空气中强力搅拌反应；反应时间为1‑4小时，反应温度为‑70‑50℃，得到产率不低于70％，对映体过量选择性不低于60％ee的手性α‑羟基‑β‑二羰基化合物；将廉价易得的金鸡纳碱衍生化，得到更高催化活性的N‑O手性相转移催化剂，成功实现了分子氧为氧化剂，光敏化β‑二羰基化合物的不对称α‑羟基化，该方法具有良好的底物适用性以及环境友好性。该催化剂与底物极易分离，可以循环使用多次并保持催化效果。

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，是一种新型金鸡纳碱N-O相转移催化剂光致氧化β-二羰基化合物不对称α-羟基化的方法。

背景技术

金鸡纳碱相转移催化剂在不对称反应中有极为广泛的应用，1984年，Merck公司使用金鸡纳碱衍生的相转移催化剂成果实现了一例取代甲基茚酮的不对称α-烷基化反应(J.Am.Chem.Soc.1984,106,446)，四年后，O’Donnell等人报道了甘氨酸席夫碱的不对称烷基化反应，使用金鸡纳碱相转移催化剂(J.Am.Chem.Soc.1989,111,2353)。随后越来越多的金鸡纳碱相转移催化剂被开发出来并应用不同的不对称催化体系中。然而，大多数金鸡纳碱相转移催化剂都是在奎宁环N-原子上以及C-9位羟基上进行结构修饰，而目前为止，喹啉环N-O化的相转移催化剂未见报道。我们成功开发了一种金鸡纳碱衍生的N-O化物催化剂，作为一种新型的相转移催化剂来使用。

另一方面，具有光学活性的ɑ-羟基-β-二羰基化合物是一类非常重要的结构单元，广泛的存在于天然产物，手性医药及农药中间体中。值得一提的是，(S)-5-氯-1-氧代茚-2-羟基-2-羧酸甲酯是农药茚虫威的重要中间体。Davis在1981年首次报道了使用Davis试剂获得手性ɑ-羟基-β-二羰基化合物的方法(Tetrahedron Lett.1981,22,4385-4388)，但是该方法操作繁琐，反应条件较为苛刻，使用过量的手性氧化剂，成本较高，不适合生产应用。

近些年来，科研工作者们报道了大量的不对称合成手性ɑ-羟基β-二羰基化合物的方法，这些方法可以分为两大类：a)金属络合物/活性氧体系。b)有机催化剂/活性氧体系。

对于金属络合物/活性氧体系，冯小明课题组报道的由氨基酸衍生物与Mg配位的金属络合物(Adv.Synth.Catal.2013,355,1924–1930)Che报道的salen配体与Fe配位的金属络合物(Chem.Commun.2014,50,7870-7873)也能获得较好的效果(最高98％ee)。然而，所有金属络合催化所用催化剂价格昂贵，氧化剂一般都是结构较为复杂的氮杂氧杂环丙烷，有机过氧化物，这些因素都限制了上述方法的应用性。有机催化方面，文献WO 03/040083及J.Org.Chem.2004,69,8165-8167公开了直接用不含金属离子的金鸡纳生物碱及其衍生物为有机催化剂，有机过氧化物为氧化剂，制备性α-羟基-β-二羰基化合物的一种方法，其中氧化产物收率一般为80-90％，对应选择性一般为50-80％ee。我们课题组自主开发的芳氧氨基醇类催化剂(CN101503358A，Tetrahedron.2012,38,7973–7977)，C-二萜类生物碱高乌甲素(Synlett.2009,16,2659–2662，CN103408425A)也有较好的催化效果。