[发明专利]一种氢化金鸡纳碱衍生的双功能催化剂及其制备和应用

说明书

本发明提供一种氢化金鸡纳碱衍生的双功能催化剂及其制备和应用。所述催化剂以含氢化金鸡纳碱的化合物和烯丙基卤代物发生烯丙基化反应，得到烯丙基醚中间体，烯丙基醚中间体与硼烷发生硼氢化反应，得到N,B双功能催化剂。所述催化剂制备过程简短，以氢化金鸡纳碱为原料，经过两步反应便可得到，第二步制备反应是原位制备，操作方便，成本低廉。将其应用于多种脂肪醛、芳香醛和乙烯酮[2+2]加成反应中，具有优良的催化活性和立体选择性。

技术领域

本发明属于精细化工领域，具体涉及一种氢化金鸡纳碱衍生的双功能催化剂及其制备和应用。

背景技术

金鸡纳碱是一类从金鸡纳树及其同属植物的树皮中分离得到天然生物碱，通常为白色颗粒或者微晶性粉末，无臭，味苦。金鸡纳碱易溶于乙醇、氯仿、二氯甲烷等有机溶剂中，由于是一种天然生物碱，其能与许多酸成盐。金鸡纳树皮中含有30余种类活性生物碱，比较常见且用量最大的有奎宁、奎尼丁、辛可尼丁、辛可宁等，奎宁和奎尼丁互为差向异构体，具有不同决定构型。进入21世纪以来，有机催化方兴未艾，金鸡纳碱由于其独特的手性结构、廉价的来源，被广泛作为有机催化剂，用于多种不同类型的反应中。金鸡纳碱分子具有一个C＝C不饱和双键，氢化后得到氢化金鸡纳碱，其手性中心保持、而且化学性质更加稳定，也被广泛的用作有机催化剂。

手性-丁内酯结构存在于许多天然产物和药物活性分子中；例如Vibralactone-一种胰脂肪酶抑制剂，Salinosporamide A-一种强效的蛋白酶抑制剂，Obafluorin-一种具有抗菌活性的天然产物；这些化合物中都有手性-丁内酯结构。除了广泛存在于天然产物和药物活性分子中，手性-丁内酯也是一类非常重要的合成中间体，通过C-O的断裂开环得到一系列的手性产物，在药物活性分子合成、液晶等领域有广泛的应用。早在1982年，Wynberg和Staring等人就发现在奎宁或者奎尼丁等天然金鸡纳碱催化下，乙烯酮和三氯乙醛高效的进行[2+2]环加成，立体选择性得到手性-丁内酯产物，收率95％，ee值高达95％；该催化体系底物范围比较有限。仅对醛羰基的位置至少有两个或两个以上的氯原子取代的底物有效，对于普通醛不适用(H.Wynberg,E.G.J.Staring,J.Am.Chem.Soc.1982,104,166.)。

Rome等人采用乙酰氯作为乙烯酮前体，反应体系中加入当量的DIPEA，促进乙酰氯脱除氯化氢生产乙烯酮，奎尼丁催化乙烯酮和醛反应，得到手性-丁内酯产物，该方法避免了使用乙烯酮气体，但是醛底物仍然受限于位置有两个或两个以上氯原子取代基(Tennyson,R.；Romo,D.J.Org.Chem.2000,65,7248–7252)。Nelson等人改进Wynberg的方法，采用硅基保护的奎宁(10mol％)和高氯酸锂(15-300mol％)做催化剂，实现了一系列乙烯酮底物和简单醛的[2+2]手性环加成反应，拓展了底物范围(C.Zhu,X.Shen,S.G.Nelson,J.Am.Chem.Soc.2004,126,5352.)。该催化体系需要过量的高氯酸锂盐，成本较高。Calter等人发现采用部分金属盐(15mol％)和硅基保护的奎尼丁(15mol％)催化，可以得到反式结构的二取代-丁内酯产物(Calter,M.A.；Tretyak,O.A.；Flaschenriem,C.Org.Lett.2005,7,1809–1812.)。Lin等人发展了一类新型的双官能团催化剂，他们将Salen-Co连接到奎宁上，奎宁活化乙烯酮。Co活化醛。协同催化，实现了一系列乙烯酮和醛的[2+2]环加成反应(Lin,Y.-M.；Boucau,J.；Li,Z.；Casarotto,V.；Lin,J.；Nguyen,A.N.；Ehrmantraut,J.Org.Lett.2007,9,567–570.)。

综上所述，乙烯酮和羰基不对称[2+2]环加成反应是合成手性-丁内酯最简单和高效的方法之一，国内外研究学者也对该反应做了许多研究，但是目前普遍存在催化剂用量大、反应条件苛刻、底物适用范围窄等缺点。鉴于手性-丁内酯是非常重要的中间体，为了更加价格低廉的得到手性-丁内酯，需要开发新型的催化剂和催化体系，可以在相对温和条件下、低成本、高收率的制备手性-丁内酯。