不对称催化环氧化研究进展

第20卷　第4期2005年12月　西　南　科　技　大　学　学　报JOURNAL OF S OUTH W EST UN I V ERSI TY OF SC I E NCE AND TECHNOLOGY Vol .20No .4 Dec .2005

　收稿日期:2005-05-09

不对称催化环氧化研究进展

刘思曼

(绵阳师范学院化学系　四川绵阳　621000)

摘要:综述了近年来Ti (O -i -Pr )4-DET 催化体系、手性Salen 催化体系、手性酮催化体系和负载手性催化体系等在不对称催化环氧化应用中的研究进展,并对其催化环氧化的特点进行了比较和讨论。Shar p less 催化体系具有操作简单、催化剂价廉易得、对映体选择性高的优点;Jacobsen 催化剂对双键环氧化有一定通用性,合成相对简单;手性酮催化剂能有效减少重金属污染;负载型催化剂具有催化剂易于回收、产物易于提纯等优点。

关键词:手性　不对称催化　环氧化　对映选择性

中图分类号:O621.3+4 文献标识码:A 文章编号:1671-8755(2005)04-0068-08

D evelop m en t of A sy mm etr i c Ca t a lyz i n g Epox i da ti on

L iu Si m an

(D epart m ent of Che m istry,M ianyang N or m al U niversity,M ianyang 621000,S ichuan,China )

Abstract:Catalysis syste m s used in asy mmetric catalyzing epoxidati on were revie wed .These syste m s in 2clude Ti (O -i -Pr )4-DET reagent,chiral Salen syste m ,chiral acet one reagent,l oaded chiral catalyst,and s o on .Their p r operties in catalyzing epoxidati on was discussed,t oo .Shar p less is a facile,easy operated and high enanti o -selectivity catalyst;Jacobsen catalyst has p r om ising industrial app licati on;chiral acet one reagent is p r os per ous in decreasing polluti on of heavy metal;l oaded catalyst is easy recycled and purified f or industrial value .

Key words:chiral;asy mmetric;epoxidati on;enanti o -selectivity

手性是人类赖以生存的自然属性,人体中起到不同生理作用的酶都具有手性,人体内的各个生理过程均是在高度不对称环境中进行的,因而不同手性的药物将具有不同的药理活性。1960年,作为镇静剂用的“反

应停”

(thalidom ide )以外消旋体直接使用,被孕妇服用后发生了多起胎儿致畸事件,直到1965年科学家们才发现只有S -型反应停具有镇静作用,而R -型反应停则有致畸作用。由此,美国药物和食品管理局在1992年3月发布了手性药物的指导原则,并要求在美国上市的手性药物必须进行拆分。

合成手性药物通常有化学合成后手性拆分和不对称催化合成两种手段。前者在合成药物时需消耗等当量的手性拆分剂,在具有几个手性中心的药物合成中,其消耗将成倍增长。后者仅需少量的手性催化剂,就可合成出大量的手性药物,且污染小,是符合环保要求的绿色合成,从而引起了人们的关注,近年来已成为有机化学界的研究热点。

双键的不对称催化氧化反应在手性药物的合成中具有很重要的地位。在这一领域,Shar p less 和Jacobs 2en 做出了突出的贡献[1～4]。

1　Ti (O -i -Pr )4-DET 催化体系

1980年Shar p less [1]报道了用手性钛酸酯及过氧叔丁醇对烯丙基醇进行氧化,后在分子筛[2]的存在下,四异丙基钛酸酯[(Ti (O -i -Pr )4]和酒石酸二乙酯(DET )的用量为5%～10%,成功地实现了不对称环氧化的过程,产物的e .e .大于90%

。

该反应很快被用于药物的合成,如S -

心得安[3],ARCO 更将其开发为工业生产工艺。

此反应以四异丙氧基钛(Ti (O -i -Pr )4):L -(+)-或D -(-)-酒石酸乙酯(DET )=2:2.4和叔丁基过氧化氢(T BHP )组成标准催化体系。其作用机理是:在L -或D -DET 的存在下,从烯丙醇对映面输送过氧中的O 2,得到环氧或β-环氧产物。同时,改变(Ti (O -i -Pr )4):(DET )的比例可改变产物对映面选择性[4]。主要缺点是反应时间过长。

周维善等[5～6]发现,在该体系中加入一定量的氢化钙和硅胶,可在不损失光学收率的情况下大大缩短反应时间,其机理和应用范围尚不完全清楚。如今,该体系已成功地用于光学活性天然产物和药物如白三烯

衍生物(leukotriene derivatives )[7]、美登素(maytansine )[8]、信息素[9]等的合成中。

一般来说,Shar p less 催化体系具有操作简单、催化剂价廉易得、对映体选择性高,并可得到任一对映面选择的产物等优点。但其适用范围过于局限,仅对烯丙醇类底物有较好活性,对无官能团的烯烃和其它取代烯烃效果明显较差。

2　手性Salen 催化体系

由于Shar p less 的不对称环氧化反应有其局限性。Jacobsen 等人在不对称环氧化反应方面进行了深入探索,将手性Schiffbase 配合物用于非官能团化烯烃的不对称环氧化,取得了较好的结果。以模拟酶的手性

Salen -Mn (Ⅲ)作催化剂[10],用次氯酸钠氧化非官能团的烯烃,其环氧化物产率高达93%,e .e .值达93%。

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