_氰醇立体选择性合成新进展_耿晓红

2008年第28卷有机化学V ol. 28, 2008第7期, 1157～1168 Chinese Journal of Organic Chemistry No. 7, 1157～1168

* E-mail: prchen@

Received July 2, 2007; revised September 24, 2007; accepted December 28, 2008.

Scheme 1

. TMS保护基可用酸处理脱落, 生成α-氰醇其它类

1158

有 机 化 学 V ol. 28, 2008

型的氰供体还有丙酮氰醇和酰基氰等

.

Scheme 2

醛: R 1＝烷基或芳基, R 2

＝H; X ＝H(或碱金属), TMS 等; 酮: R 1

, R 2

＝烷基或芳基

对映纯α-氰醇由手性催化剂诱导氰基对潜手性醛或酮的不对称加成反应获得[3]. 手性催化剂包括金属配合物催化剂, 有机小分子催化剂和生物催化剂. 以下分别加以叙述.

2 金属配合物催化的立体选择性氢氰化和硅氰化反应

2.1 用于醛的立体选择性氢氰化反应和硅氰化反应的金属配合物

2.1.1 钛配合物催化剂

在用金属配合物催化立体选择性氢氰化和硅氰化反应的研究中, 迄今研究得最为广泛的是钛配合物催化剂.

20世纪80年代末Narasaka [4]报道了钛-Taddol 催化的醛的对映选择性硅氰化反应. 这是第一个用于立体选择性制备α-氰醇的催化剂, 从而揭开了金属配合物催化对映选择性氢氰化和硅氰化反应研究的序幕. 2.1.1.1 酒石酸酯配体

第一个应用于立体选择性硅氰化的催化量的钛催化体系是Oguni [5]建立的L -(＋)-酒石酸二异丙酯-钛(IV)催化体系(Eq. 2). 在这个反应中, 必须使用添加剂(相对于钛的2倍物质的量的异丙醇)才能获得对映选择性好的产物.

对含较复杂取代基的底物, 这个催化体系不能得到好的结果, 但它清楚证明了在硅氰化反应中运用

Lewis

酸催化剂能够得到高产率和高ee 值.

2.1.1.2 C 1-对称的Schiff 碱和相应的配体:

这类催化剂首先是由Inoue 和Oguni 小组[6～8]分别

报道的.

Inune [6]制备了一系列氨基酸衍生的肽类Schiff 碱的钛配合物. 当使用HCN 与芳香醛或脂肪醛反应时, 这些配合物显示出高催化活性. 但在用TMSCN 的反应中,

立体选择性就很差(Eq. 3).

在上述的肽类催化剂中, 各官能团对产物的影响如下: 氮端残基的性质影响产物的绝对构型; 碳端残基则影响对映选择性的程度; 酰胺的存在决定了催化剂的高效 性[7].

Oguni [8]筛选了一系列用于催化醛与TMSCN 的不对称硅氰化的β-氨基醇的钛配合物(Eq. 4). 机理研究揭示反应的立体化学是由于氨基醇上的取代基遮蔽了活化的底物醛的一侧而导致的[9].

其他小组[10]发展了与钛形成配合物催化剂的β-氨基醇衍生的Schiff 碱. 这些配体催化的反应的ee 值最高达到85%.

根据Chio [11]报道, 运用Ti(OPr-i )4和手性2-氨基醇的磺酰胺生成的配合物(例如配体6)催化以TMSCN 为氰供体的醛的硅氰化反应, 得到了很好的结果(Eq. 5).

No. 7 周辉等：α-氰醇立体选择性合成新进展1159

2.1.1.3 C2对称的Schiff碱和相应的配体

1996年, Jiang等[12]研究了1,2-二苯基亚乙基二胺衍生的C2对称的Schiff碱7, 将其用于TMSCN对醛的加成(Eq. 6).

几乎同时, Belokon和North[13]也研究了由对映纯1,2-二氨基环己烷和取代的水杨醛反应后得到的一系列配体, 发现3-叔丁基取代的配体具有最好的效果.

在此基础上, 1997年, 他们[14]得到了高效配体8, 发现它的TiCl4配合物9是一个易于分离的晶体, 其结构能通过X-ray明确确定(Scheme 3). 这对于反应机理研究是极其重要的.

机理研究[15]表明, 真正有效的催化剂是9与等物质的量的水反应所得的配合物10 (Scheme 4). 使用配合物10可实现硅氰化反应的低催化剂量(0.1 mol%)、室温和

Scheme 3

高速(反应时间少于1 h).

Scheme 4

在对配合物9的机理研究所揭示的催化循环体系中, 反应物醛与氰供体(TMSCN)被同时活化[16](Scheme 5).

通过使用10作催化剂, Belokon和North[17]还建立了使用非挥发性氰供体(如KCN)的反应体系, 产物ee值高达93%. 这是在将反应体系工业化的研究中迈进的一大步.

其它的由C2对称的Schiff碱衍生的钛配合物也在醛的硅氰化反应中表现出高催化活性, 例如Che[10b], Chen[18]和Uang [19]等小组的研究结果.

大多数C2对称的Schiff碱体系需要低反应温度, 长反应时间和用TMSCN作为氰源. 与此相比, Belokon和North的工作是一个振奋人心的特例, 这使得他们的反应有可能成为大规模制备的一个选择. 但遗憾的是, 他们的体系不适用于缺电子芳香醛和脂肪醛.

1160

有 机 化 学 V ol. 28, 2008

Scheme 5

2.1.1.4 BINOL 衍生的配合物

Reetz 等[20]首先报道此类配合物的催化系统, 但催化剂的绝对构型未能确定.

Nakai [21]报道的BINOL 衍生的配合物11催化的硅氰化反应在室温下进行(Eq. 7).

近来, Seebach [22]通过运用聚合物联结的BINOL 类似物对这个反应进行了改进, 提高了产物ee 值, 并使得催化剂易于分离和重复使用.

Belokon 和North [23]对BINOL 的结构进行了修饰, 将配体12的Ti 配合物用于硅氰化反应(Eq. 8).

对一系列脂肪醛底物, BINOL 衍生的配合物系统能在相对较高的反应温度下可得到高ee 值产物. 2.1.1.5 双官能团Lewis 酸/Lewis 碱催化剂

1999年初Buono [25]报道了双官能团Lewis 酸

/Lewis

碱催化剂13. 此类配体的钛配合物催化的硅氰化反应在室温下得到高达98%的ee 值(Eq. 9).