手性相转移催化剂在Michael加成反应中的应用研究进展

技术早已引起有机化学工作者 的极大兴趣 ， 它已 成功 地 用 于 不 对 称 烷 基 化 反 应 、 对 称 Ｍｉ ａｌ 不 ｃ ｅ ｈ 加成 反应 、 对称 环氧化 反 应 、 不 不对 称 Ｍａｎｃ ｎｉ ｈ反 应等 －ｊ ３。
Ｍｉ ａｌ 成 是 一 类 重 要 的 有 机 化 学 反 应 。 ｃ ｅ加 ｈ
在不对称 Ｍｉｈｅ加成反应 中的应用研究进展 。 ｃ ａｌ
［ 关键词 】 Ｍｉ ａｌ ｃ ｅ 加成 ｈ
手性相转移催化
不对称催化
不对称催化合成一直是有机化学领域的热点 研究课题 。通过手性相转移催化， 不仅可以显著 加速液 一 固 一固、 一 一 液、 固 固 液和固 一 一 液 液等
果 ［２ ， 。 １ ，９ ，４］
ｃＦ，
Ｆ
２ 联萘 衍生 的手性 季 铵盐
为了克服 ２ 个手性联萘基 团给催化剂的改造 带 来 的不 便 ， ｏ 等 又 开 发 了一 边 带 有 非 手 性 联 Ｏｉ 苯 基 团 的手性 相 转移 催 化 剂 ， 过 改 变 苯 环 上 取 通
代 基 的空 间效 应 和 电子 效 应 ， 计 出一 系列 性 能 设 优 良的 催 化 剂 。例 如 ， Ｐ Ｃ一３催 化 丙 二 酸 酯 用 Ｔ 与查 尔酮衍 生 物 的 Ｍｉ ａｌ 成反 应 取 得 了 良好 ｃ ｅ加 ｈ 效果 ， 所得光学活性产物 的收率均高达 ９ ％， ９ 对 映选择 性均 高达 ９ ％ 以上 ¨ ０ 。
加成反应 ， 在立体控制方面相当困难。Ｗａｇ ｎ 等开 发了一种新型的由吗啉衍生的手性相转移催化剂
ＣＦ３
ＣＦ ３
（Ｔ ４ ， Ｐ Ｃ－ ） 可用来有效控制这一反应的立体选择 性 ， 得 产物具 有很 高 的光学 纯度 所 引。
精
细
石
油
化
工
进
展
ＡＤＶＡＮ Ｓ Ｉ Ｆ ＮＥ Ｅ ＯＣ ＥＭ Ｉ ＡＬ ＣＥ Ｎ Ｉ Ｐ ＴＲ Ｈ Ｃ Ｓ
酮 甲酸酯 ） 与 ，一 不饱 和羰基化合物 （ 甲基 乙 如 烯 基 酮 、 烯 醛 ）的 Ｍｃａｌ加 成 反 应 ０，］ 丙 ｉｈｅ ２３， ｔ
Ｐ Ｃ一 ｄ 化 硝基 烷 烃 与 环 己烯 酮 的 Ｍｃａｌ Ｔ ２催 ｉ ｅ 加 ｈ 成反应 ¨ 都 获 得 了非 常 高 的 收 率 和 对 映 选 择 ，
和对 映选 择性 均 高达 ９ ％ 以上 ［ 。 ０ １。 。
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Ｐ Ｃ ３ＡｒＲ ３５（ ６ ５２Ｃ Ｈ３ Ｔ 一（ ＝ ＝ ， Ｃ Ｈ ）一 ６ ） 一
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ＣＯＯＣ２ Ｈ５ ＣＯＯＣ２ Ｈ５
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Ｃ Ｏ （Ｈ ） Ｏ Ｃ Ｃ ３３
基 于多官 能 团协 同催 化 的 概 念 ， 研究 人 员 开
Ｈ＼ ３ ｃ ￣ Ｃ３ ／ Ｈ ｃ ７／ Ｎ － ３＼ ｏ ≤ ｃ３ Ｈ 厂 Ｈ
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２ １ 年 ７月 ０ １
唐林生等． 手性相转移催化剂在 Ｍｉｈｅ 加成反应 中的应用研究进展 ｃａｌ
Ｆ
２ ５
Ｆ
对 映选 择性 很差 ； 而加 入 摩 尔 分数 为 １％ 的三 甲 ０
基酚 ， 反应 １ ， ０ｈ产物的收率和对映选择性分别高
达 ９ ％ 和 ９ ％ 。作 者 认 为 这 是 由于 酚 、 Ｏ 和 ５ ８ Ｋ Ｈ 季 铵盐 反应 ， 就地 形成 了烷 氧基 季 铵碱 ， 因而 减少
叔 丁 酯 ） 丙烯腈 的不对 称 Ｍｉ ａｌ 成反 应 ， 与 ｃ ｅ加 ｈ 用
Ｃ ２ １和 ５ ％ Ｎ Ｏ Ｈ Ｃ２ ０ ａ Ｈ溶 液为反应介质 ， 一５ 在 ５
℃ 下 反 应 １ ， 得 光 学 活 性 产 物 的 收 率 为 ５ｈ 所
多相反应体系的反应速率 ， 使一些难 以实现的反
４ ＂ ５－ ０Ｃ，＂ ｈ － ６
具有 光学 活性 的酒 石 酸 价廉 易 得 ， 羧 基 可 其
ＮＣ ＼ ｏ ０
Ｒｌ ’ ／ 二＼
３
ｃ Ｏ Ｃ ） ｏ ｃ（Ｈ３ ３
进一步发生各种反应 ， 因而也一直是合成手性相 转移催化剂较理想的起始原料。Ｓｉ ｓｋ 等采用 ｈａ ｉ ｂａ 由酒 石酸衍 生 的 、 有 ｃ 对称 轴 的手 性双季 铵盐 具 ： 相转移催化剂（ Ｔ ７ ） Ｐ Ｃ一 ａ 催化二苯酮亚胺甘氨酸 叔 丁 酯与 丙 烯 酸 酯 的 Ｍｃａｌ 成 反 应 ， 得 光 ｉｈｅ 加 所 学活性产物的收率和对映选择性均较高。研究还 发现 ， 平衡离子 （ ） ｘ一 对催 化剂的反应 活性有影 响， 平衡离子为 Ｂ 的 Ｐ Ｃ一 ｂ的反应速率明显 Ｔ ７ 高于平衡离子为 Ｉ 的 Ｐ Ｃ一 ａ１ ０ 一 Ｔ ７ ［，］ ９ 。 ２
Ｐ Ｃ一１对 烯 胺 与 各种 缺 电 子 烯 烃 （ 丙 烯 Ｔ 如 酸 烷基酯 、 烯酮 等 ） 的不 对 称 Ｍｉ ａｌ 成反 应 均 ｃ ｅ加 ｈ
由金鸡纳碱衍生的手性季铵盐是最早获得应 用的一类手性相转移催化剂。由于原料易得 ， 制 备简单 ， 易于进行结构修饰 ， 这类相转移催化剂从 问世以来就一直受到 了研究者的广泛重视 。它对 许多不对称反应都具有 良好 的催化效果 ， 特别是 含有 Ⅳ一 蒽甲基的金鸡纳碱衍生物催化 的不对称 反应具有很高 的对 映选 择性。例 如，ｈｎ Ｚ ａｇ等用
化 剂 催 化 以 上 反 应 时 ， 各 种 酚 ， 别 是 用 用 特
２４６一 甲基酚作助催化剂时， ，， 三 能显著提高反应 的效率。例如， 对烯胺与丙烯酸甲酯的加成反应 ， 不加三 甲基酚， 反应 ２ ， ４ｈ 烯胺转化率小于 １％， ０
收稿 日期 ：０ １ ５－ ６ ： １ —０ ２ 。 ２ 作者简介 ： 唐林生 ， 博士 ， 教授 ， 事教学 及绿色 精细化工技 从 术及 产 品的 研 究 。
第 １ 卷第 ７… － ２ ’ 期 ’～ ●。
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Ｏ Ａｒ － ＝ ＣＦ３
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１
十三｝ ｃ ｃ ｃ ） ＰＣ ０％ ００ （ Ｈ３ Ｔ ４ ） 。
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３ 酒石 酸衍 生 的手性 季铵盐
ｂ：Ａ ｒ ｔ Ｆ
Ｆ ｄ：Ａｒ Ｆ ｔ
ＣＦ１
ｃ：
了 Ｋ Ｈ和烷 氧基 钾 的非 选择 性催 化作 用 。 Ｏ
Ｆ Ｆ
用类 似 的相 转移 催 化剂催 化 查尔 酮 （ ｈｌ ｃａ — ｃｎ ） 环戊 烯 酮衍 生 物 与 丙二 酸 酯 或 苯 乙酮 的 ｏｅ或
不 对称 Ｍｉ ａｌ 成 反 应 ， 都 获 得 了很 好 的 结 ｃ ｅ加 ｈ 也
性 。Ｐ Ｃ一 ａ ｂ Ｃ ｄ的结 构式 为 ： Ｔ ２ ， ，，
Ｆ ３
ａ Ａｒ ： ｔ
Ａ ｌ２ 噻 吩基 Ａ ２苯 基 ｒ＝ 一 ｔ＝
，
研 究还 发 现 ， 该催 化 剂 中 的羟 基 显 著 影 响 反
应 的选择性 ， 若不含羟基 ， 选择性 明显下降 ， 产物 的对映选择 性仅为 １％。该催 化剂对 丙二腈 与 ５ 查 尔酮衍 生 物 的 Ｍ ｃ ａｌ 成 反应 也 具 有 良好 的 ｉｈ ｅ 加 催 化 效果 － １ 引。 对 一 烷基一一 氰基乙酸酯与炔 酸酯 的 Ｍ ｃａｌ ｉ ｅ ｈ
精
细
石
油
化
工
进
展
ＡＤＶＡ ＮＣＥＳ Ｉ ＦＩ ＥＴ Ｏ Ｎ ＮＥ Ｐ Ｒ ＣＨＥＭ Ｉ ＡＬ Ｃ Ｓ
第 １ 。●７期 ｌ ２卷第 ’ ｙ ＇。 ／ ， 一ｕ ● Ｊ
手 性 相 转移 催化 剂在 Ｍｉ ａｌ 成 ｃ ｅ加 ｈ 反 应 中的应 用研 究进 展
唐林 生 ， 永强 ， 李 刘全 美 ， 毕风 云
０
（ ６ ５２ Ｃ Ｈ ）Ｃ
ｃｃ ）＋￣ ＂ Ｎ ｒ ｏ ％） （ ） Ｃ ｒ ｄ ｏ ｃ ｃ（Ｈ３ ＋ ｃ
３
…
Ｃ Ｃ￣ ７ Ｈ２ ２ ，一 ８℃
些具有手性 的 Ｍｃａｌ ｉ ｅ加成产物是 医药 、 ｈ 农药 、 香料的重要产品或其 中间体。因此 ， 通过手性相
一
Ｏ
（ ｄｔ ｃ ５
用 类似 的催 化 剂 Ｐ Ｃ一２ Ｔ ｂ催 化 ２萘 ．一 一 １基 一
晤唑 啉４一 酸 叔 丁酯 与 丙烯 酸 乙 酯 的 Ｍ ｃ ａｌ 羧 ｉｈｅ 加 成 反应 ¨ Ｐ Ｃ一２ ，Ｔ ｃ催 化 一酮 酸酯 （ ２ 环 戊 如
，
ｒ＝ 一 Ａ Ａ 苯 基 ：Ａ ｌ苯 基 Ａ ｅ ２ 噻 吩 基 ｒ＝ ｒ＝ ｒ＝
以联萘 为基 本 手 性 单元 合 成 的具 有 Ｃ 对 称 轴 的手性 季铵 盐 ， 结 构 刚性 、 其 构型 可 以根 据需 要
进行设计 ， 其分子平面 的两面具有相同的催化作 用， 因而它们对很多不对称反应都具有很好 的催 化 效果 ， 得产 物 的收 率 和立 体 选择性 均很 高 。 所 Ｌｅ 采用 以 联 萘 为 基 本 手 性 单 元 合 成 的 、 ｅ等 具有 ｃ 对称轴 的手性螺旋季铵盐为相转移催化 ： 剂（ Ｔ ２ ） 催化 硝基烷烃与亚烷基 丙二 酸酯 Ｐ Ｃ一 ａ ， 的 Ｍｉ ａｌ 成 反 应 ， 得 光 学 活性 产 物 的收 率 ｃ ｅ加 ｈ 所
转移催化合成手性 Ｍ ｃａ 加成产物一直是有机 ｉ ｅ ｈｌ 合成 化学 工作 者 感 兴 趣 的研 究课 题 ， 取 得 了许 并 多成 果 Ｈ ３。本 文综 述 了各 种手 性相 转 移催 化 剂 】 Ｉ
在 Ｍｉ ａｌ 成 反应 中 的应 用研 究 。 ｃ ｅ加 ｈ １ 金鸡 纳碱 衍 生的手 性季铵 盐
应得以顺利进行 ， 而且在催化剂手性 中心的诱导 作用下还可显著提高反应的立体选择性 。与手性 过渡金属配合物相 比， 手性相转移催化剂不仅制 备容易、 廉价 ， 而且其催化合成还具有对空气和水 不太敏感等独特的优点 。因此 ， 手性相转移催化
８ ％， ５ 对映选择性 （ｃ ， 同） ９％ ，Ｔ ｅ值 下 为 １ Ｐ Ｃ一１ 回收率可达 ８ ％ ［ ２ 引。
由金鸡 纳 碱 衍 生 的手 性 季 铵盐 （ Ｔ Ｐ Ｃ一１其 用 量 ， 为摩 尔分 数 ， 同） 下 催化 烯 胺 （ 苯酮 亚 胺 甘 氨酸 二
具有很好的催化效果 ， 所得光学活性产物的收率 均 大 于 ８ ％ ， 映 选 择 性 均 在 ７ ％ 以 上 。 ５ 对 ５ Ｌｇ 等的研究结果还表明， ｙｏ 在用类 似的相转移催
Ａｉ 等 采用 由酒 石 酸 衍 生 的手 性 螺 旋 季 铵 ｒｌ ａ 盐 相转移 催化 剂 （ Ｔ ８ 催化类 似 的 Ｍｃａｌ Ｐ Ｃ一 ） ｉｈｅ 加
Ｐ Ｃ ５Ｉ － ％） Ｔ －（Ｏ ３ ３ 丁烯－ － 一 ２ 酮
碱， 甲苯
成 反应 ， 同样 获得 了 良好 效果
｜
。
采用 由联 萘衍 生 的手 性 季车｝ （ Ｔ ； ｊ Ｐ Ｃ一５ 催 盐 ）
化 ３苯基氧代吲哚与 ３丁烯－一 的 Ｍ ｃａｌ 一 ． ２酮 ｉ ｅ 加成 ｈ 反应 ， 也取得 了良好结果 。在苯甲酸钾作用下， 所 得光学活性产物的收率高达 ９ ％以上 ， ７ 对映选择
性 高达 ９ ％ 以上 。 ０
（ 岛科技大学化工学 院 ， 青 青岛 ２６４ ） ６０２ ［ 摘 要 ］ 一些 手性 Ｍｃａｌ ｉ ｅ 加成 产物 是 医药、 药 、 ｈ 农 香料 的重要 产 品或 其 中间体 。因此 ，
Ｍｃａ１ｌ ｉ ｅ／ ｈ ］成产物 的不对称催化合成一直是有 机化学 领域 的热点课题 。综述 了手 性相转 移催化剂 ｌ