[发明专利]一种金鸡纳碱衍生的大位阻手性季铵盐相转移催化剂及其合成方法

说明书

本发明公开了一种金鸡纳碱衍生的大位阻手性季铵盐相转移催化剂、及其合成方法与应用，属于不对称催化技术领域。本发明中，将金鸡纳碱溶于有机溶剂，加入苄基溴，反应得到N‑苄基金鸡纳碱类季铵盐催化剂；将该产物溶于有机溶剂，加入相应的大位阻的苄基溴和无机碱溶液，反应，经提纯得到金鸡纳碱衍生的大位阻手性季铵盐催化剂。将这类大位阻催化剂应用至高锰酸钾氧化烯烃合成手性α‑羟基‑β‑酮酸酯反应中，可以显著提升产物α‑羟基‑β‑酮酸酯的对映选择性。

技术领域

本发明涉及不对称催化领域，具体的涉及一种金鸡纳碱衍生的大位阻手性季铵盐相转移催化剂，及其合成方法与应用。

背景技术

金鸡纳生物碱作为布朗斯特碱在合成化学领域中是一种优秀的有机催化剂，其衍生物已引起广泛关注。辛可宁(Cinchonine，CN)、辛可尼丁(Cinchonidine，CD)、奎宁(Quinine，QN)和奎宁丁 (Quinidine，QD)可以从金鸡纳树皮中提取出来。这四种结构是金鸡纳生物碱类相转移催化剂中最常用的结构单元，可以通过对它们的修饰制备大量相转移催化剂。

自从1984年Dolling等人第一次用金鸡纳碱类季铵盐作为手性相转移催化剂催化环状茚酮类底物的不对称烷基化反应以来，其反应效率显著提升，不对称烷基化产物的产率为95％和对映选择性最高达 92％ee。许多化学家对设计新的金鸡纳碱类季铵盐作为相转移催化剂的兴趣越来越浓厚。因此，一些常见的简单的苄基卤化物与金鸡纳碱桥头上的N原子发生烷基化反应生成的季铵盐被称为第一代手性相转移催化剂。

上世纪90年代初期，由O'Donnell报道的第二代相转移催化剂的出现具有里程碑的意义。第二代相转移催化剂与第一代相转移催化剂的不同是不仅金鸡纳碱桥头上的N上发生烷基化，同时羟基上的氧也用烷基卤化物发生烷基化。采用辛可尼丁季铵盐作为相转移催化剂催化N-二苯基亚甲基甘氨酸叔丁酯与苄基溴化物发生不对称烷基化反应，得到不对称烷基化产物的对映选择性可以达到良好水平为81％ ee。

随着一系列N-蒽亚甲基类金鸡纳碱衍生物催化剂(第三代催化剂) 的出现，不对称相转移催化开启了一个全新的纪元。第三代相转移催化剂分别由Lygo和Corey在1997年报道。Lygo设计的理念是保留金鸡纳碱中游离的羟基，而Corey设计的催化剂中羟基上的氧与烯丙基溴发生烷基化使得氢被烯丙基取代。这类催化剂中蒽基团的引入由于增大了位阻的影响，使得催化剂的性能有了进一步提升 (Org.Lett.2012,14,150)。

此外，Brown曾于2002年报道了金鸡纳碱类的催化剂催化不饱和酮的双羟基化反应(Angew.Chem.Int.Ed,2002,41,3479-3480)。该方法使用N-蒽亚甲基-O-苄基二氢金鸡纳碱的季铵盐作为催化剂，高锰酸钾作为氧化剂。由于这种金鸡纳碱修饰的季铵盐在高锰酸钾氧化条件下稳定性较差，反应中即使使用化学计量的季铵盐仍然只能实现中等的对映选择性和较低收率。

出于进一步提高金鸡纳碱及其衍生的催化剂的催化效果，本发明开发了一类大位阻的金鸡纳碱类季铵盐催化剂，并拓展了其在催化氧化烯烃反应中的应用，提高了反应的催化效率和对映选择性。

发明内容

相转移催化剂的结构对其催化反应的活性和立体选择性有决定性的作用，一般可以通过增大位阻提高反应的立体选择性。本发明公开了一种金鸡纳碱衍生的大位阻手性季铵盐催化剂，并提供了其合成方法及其在催化高锰酸钾氧化烯烃反应中的应用。该催化剂易于制备，催化效率高，可应用至不对称高锰酸钾氧化反应及其它不对称相转移催化反应中。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种金鸡纳碱衍生的大位阻手性季铵盐相转移催化剂，所述催化剂结构通式如下式Ⅱ，具体结构可以为如下中CN、DHCN、CD、DHCD、QD、DHQD、QN、DHQN 之一：