[发明专利]一种焦谷氨酸衍生的氢键有机催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种新型焦谷氨酸衍生的氢键有机催化剂，该类氢键有机催化剂的特征在于它们具有一个手性中心，含有一个五元环内酰胺结构。本发明同时提供了一种制备该氢键催化剂化合物的方法，由焦谷氨酸和磺酰胺经过一步简单的缩合制备相应的氢键有机催化剂。该制备方法原料廉价易得，合成路线简洁，催化剂易于制备。该类氢键有机催化剂可以和吲哚酮类底物形成双氢键，显示出很高的立体选择性，能够高效、高选择性地催化亚甲基吲哚酮类化合物的不对称Diels‑Alder反应，高对映选择性地合成吲哚酮螺环化合物(>20:1dr，90％ee)。

技术领域

本发明属于有机化合物以及不对称有机催化合成技术领域，具体涉及一种新型焦谷氨酸衍生的氢键有机催化剂、制备方法及其应用。

背景技术

分子“手性”在自然界生命活动中起到极重要的作用，许多生命活动基础的生物大分子，如多糖、核酸、蛋白质、酶等都是手性分子，而且手性在药物化学中也具有重要意义，手性药物的各对映体可能表现不同的药理活性。21世纪早期，在List，MacMillan等人突破性进展的启发下(List B.,Lerner R.A.,Barbas C.F.J.Am.Chem.Soc.2000,122,2395-2396；Northrup A.B.,MacMillan D.W.C.J.Am.Chem.Soc.2002,124,2458-2460.)，不对称有机催化领域得到了突飞猛进的发展，而对于手性化合物的关注和需求在日益增长，因此，发展新型的手性有机催化剂具有十分重要的应用价值。

近年来，不同结构类型的手性有机催化剂不断出现，主要有氨基酸类、铵盐和唑盐类、有机磷类、手性醇类、硫脲类等，在各种不对称反应中表现出良好的催化效果(JamesT.,Gemmeren M.,List B.Chem.Rev.2015,115,9388-9409；Volla C.M.R.,Atodiresei I.,Rueping M.Chem.Rev.2014,114,2390-2431.)。其中应用最广泛的是脯氨酸类的催化剂，脯氨酸衍生物作为高效的有机催化剂经常用于不对称合成中(Enders D.,Grondal C.,HüttlM.R.M.Angew.Chem.Int.Ed.2007,46,1570-1581；Mukherjee S.,Yang J.W.,Hoffmann S.,List B.Chem.Rev.2007,107,5471-5569.)。然而，价格昂贵是有机催化剂面临的一个主要问题。因此，发展廉价、易得、高效的有机催化剂是不对称催化发展过程中最具有挑战性的工作之一。

值得注意的是，焦谷氨酸作为廉价的手性源，在不对称合成中经常被用作起始原料。Ye和Smith报道了一种氮杂环卡宾催化剂，是由焦谷氨酸经过复杂的衍生化得到(ShenL.,Shao P.,Ye S.Adv.Synth.Catal.2011,353,1943-1948；Douglas J.J.,Churchill G.,Slawin A.M.Z.,Fox D.J.,Smith A.D.Chem.Eur.J.2015,21,16354-16358.)。但是，焦谷氨酸的五元内酰胺结构可以同时作为良好的氢键供体和受体与底物形成双氢键。遗憾的是，焦谷氨酸这一结构特征并未引起重视，由焦谷氨酸经过简单衍生化得到有效的氢键有机催化剂，还未见报道，我们使用亚甲基吲哚酮的不对称Diels-Alder反应检验催化剂的有效性。

发明内容

本发明的目的是提供一类氢键有机催化剂，由焦谷氨酸经过一步简单衍生化得到。本发明制得的氢键有机催化剂含有五元环内酰胺结构，在催化反应中能够形成双氢键，高效、高选择性地催化多种类型的反应。

本发明的目的是：

(1)提供一种新型氢键有机催化剂。

(2)提供所述新型氢键有机催化剂的制备方法。

(3)提供所述新型氢键有机催化剂的用途，即在亚甲基吲哚酮的不对称Diels-Alder反应中作为手性有机催化剂。