第五章不對(duì)稱環(huán)氧化

1、 5.1 Sharpless不對(duì)稱環(huán)氧化反應(yīng)不對(duì)稱環(huán)氧化反應(yīng) 5.2 Jacobsen非官能團(tuán)化烯烴的環(huán)氧化反應(yīng)非官能團(tuán)化烯烴的環(huán)氧化反應(yīng) 5.3 手性金屬卟啉催化的非官能團(tuán)化烯烴的手性金屬卟啉催化的非官能團(tuán)化烯烴的 環(huán)氧化反應(yīng)環(huán)氧化反應(yīng) 5.4 手性酮催化的非官能團(tuán)化反式烯烴的環(huán)手性酮催化的非官能團(tuán)化反式烯烴的環(huán) 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) 5.5 環(huán)氧化物在有機(jī)合成中的應(yīng)用環(huán)氧化物在有機(jī)合成中的應(yīng)用第五章第五章 不對(duì)稱環(huán)氧化不對(duì)稱環(huán)氧化(AE)(AE)反應(yīng)反應(yīng)5.1 Sharpless不對(duì)稱環(huán)氧化不對(duì)稱環(huán)氧化(AE)反應(yīng)反應(yīng)(Asymmetric Epoxydation)5.1.1 原理和反應(yīng)歷程原

2、理和反應(yīng)歷程5.1.2 與反應(yīng)相關(guān)的因素與反應(yīng)相關(guān)的因素5.1.3 烯丙醇的不對(duì)稱環(huán)氧化反應(yīng)烯丙醇的不對(duì)稱環(huán)氧化反應(yīng)5.1.4 烯丙仲醇的動(dòng)力學(xué)拆分烯丙仲醇的動(dòng)力學(xué)拆分5.1.1 原理和反應(yīng)歷程原理和反應(yīng)歷程DET酒石酸二乙酯酒石酸二乙酯OHR1R2R3Ti(O-i-Pr)4 TBHPCH2Cl2, -20oCOHR1R2R3OHR1R2R3OOD-(-)-DET L-(+)-DET在在AE催化循環(huán)過(guò)程中鈦絡(luò)合物配體的交換催化循環(huán)過(guò)程中鈦絡(luò)合物配體的交換Ti(OR)4 + DETTi(OR)2(DET)2ROHTi(OR)(TBHP)(DET)TBHPROHk1ROHROH烯丙醇烯丙醇k2k2

3、Ti(OR)(烯丙醇)(DET)Ti(TBHP)(烯丙醇)(DET)TBHPROH k1Ti(O-t-Bu)( 環(huán)氧醇）(DET)k1k2 = k1k2Ti的二聚體是起催化作用的活性中間體的二聚體是起催化作用的活性中間體TiHOOORROOROOTiEOOt-BuOEEOR1R2RE = COOR5.1.2 與反應(yīng)相關(guān)的因素與反應(yīng)相關(guān)的因素5.1.2.1 氧化劑氧化劑-TBHPTBHP或三苯甲基過(guò)氧氫或三苯甲基過(guò)氧氫5.1.2.2 水水-絕對(duì)無(wú)水絕對(duì)無(wú)水5.1.2.3 分子篩分子篩-使使AEAE反應(yīng)成為催化反應(yīng)反應(yīng)成為催化反應(yīng)5.1.2.4 氫化鈣和硅膠氫化鈣和硅膠-大大縮短反應(yīng)時(shí)間大大縮短反

4、應(yīng)時(shí)間5.1.2.5 催化劑的制備與老化催化劑的制備與老化5.1.2.6 酒石酸配體酒石酸配體5.1.2.5 催化劑的制備與老化催化劑的制備與老化 烷氧基鈦（烷氧基鈦（IV）和酒石酸酯在）和酒石酸酯在-20oC與與溶劑混合溶劑混合(一般用一般用CH2Cl2 作溶劑作溶劑)，在此溫，在此溫度下老化度下老化20-30 min，然后加入，然后加入TBHP和烯和烯丙醇。丙醇。 老化催化體系是反應(yīng)成功的保證。老化催化體系是反應(yīng)成功的保證。5.1.2.6 酒石酸配體酒石酸配體 光學(xué)活性的酒石酸酯是光學(xué)活性的酒石酸酯是Sharpless AE反應(yīng)的手性源。反應(yīng)的手性源。 DMT酒石酸二甲酯酒石酸二甲酯 DE

5、T酒石酸二乙酯酒石酸二乙酯 DIPT酒石酸二異丙酯酒石酸二異丙酯5.1.2.6 酒石酸配體酒石酸配體 酒石酸酰胺也可作為酒石酸酰胺也可作為AE反應(yīng)的手性配體。反應(yīng)的手性配體。OOHOHOR1R2a: R1=R2=NHCH2Phb: R1=NHCH2Ph, R2=Nc: R1=R2=Nd: R1=R2=NHCH2CH2CH3立立體體選選擇擇性性： badc5.1.3 烯丙醇的不對(duì)稱環(huán)氧化反應(yīng)烯丙醇的不對(duì)稱環(huán)氧化反應(yīng) 各種結(jié)構(gòu)的烯丙醇所進(jìn)行的各種結(jié)構(gòu)的烯丙醇所進(jìn)行的AE反應(yīng)在反應(yīng)在絕大多數(shù)情況下都能給出絕大多數(shù)情況下都能給出90 %以上的對(duì)映以上的對(duì)映選擇性。選擇性。見(jiàn)見(jiàn)P141P141，表，表5

6、-15-1。5.1.4 烯丙仲醇的動(dòng)力學(xué)拆分烯丙仲醇的動(dòng)力學(xué)拆分J. Am. Chem. Soc., 1980, 102, 5974HHOTi(O-i-Pr)4/TBHP/(+)-DIPTHHOHOH2OOHHHH+98:2(S)HOTi(O-i-Pr)4/TBHP/(+)-DIPT(R)HHOHOHHHOHOHH+38:625.1.4 烯丙仲醇的動(dòng)力學(xué)拆分烯丙仲醇的動(dòng)力學(xué)拆分R2R1OHR2R1OHR2R1OH+OH40-45%, 99 % e.e.40-45%, 99 % e.e.用動(dòng)力學(xué)拆分同時(shí)得到對(duì)映提純烯的丙醇和環(huán)氧醇用動(dòng)力學(xué)拆分同時(shí)得到對(duì)映提純烯的丙醇和環(huán)氧醇J. Chem. So

7、c., Chem. Commum., 1986, 1323Tedrahedron, 1988, 44, 4073Chem, Lett., 1989, 2163Tedrahedron Lett., 1987, 28, 6351J. Org. Chem., 1982, 47, 1371烯丙仲醇的動(dòng)力學(xué)拆分烯丙仲醇的動(dòng)力學(xué)拆分 光學(xué)活性的酒石酸酯是光學(xué)活性的酒石酸酯是Sharpless AE反應(yīng)的手性源。反應(yīng)的手性源。 就動(dòng)力學(xué)就動(dòng)力學(xué)拆分而言，拆分而言， DIPT酒石酸二異丙酯酒石酸二異丙酯是一個(gè)好的手性助劑，比是一個(gè)好的手性助劑，比DMT酒石酸二酒石酸二甲酯或甲酯或DET酒石酸二乙酯好的多。酒石

8、酸二乙酯好的多。 在外消旋烯丙仲醇的動(dòng)力學(xué)拆分相對(duì)速度在外消旋烯丙仲醇的動(dòng)力學(xué)拆分相對(duì)速度分別為分別為19，36，104。 5.2 Jacobsen非官能團(tuán)化烯烴的環(huán)非官能團(tuán)化烯烴的環(huán)氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)NNOHHONNOHHONNOOMnR2R1R1R2Jacobsen催催化化劑劑S Salen AS Salen BXRRJacobsen (Salen) 配體的制備配體的制備N(xiāo)H2RRH2N+ 2OHCHOR1R2EtOH/H2O回流NNOHHOR2R1R1R2RRJ. Am. Chem. Soc., 1990, 112, 2801Jacobsen 催化劑的制備催化劑的制備N(xiāo)NOOMnR2R1R

9、1R2Jacobsen催催化化劑劑ClRR回回流流NNOHHOR2R1R1R2RRMn(OAC)24H2O/LiClEtOHJ. Am. Chem. Soc., 1990, 112, 2801PhMePhMeOJacobsen 催化劑81-92% e.e.NaOCl73%外消旋環(huán)氧化物的動(dòng)力學(xué)拆分外消旋環(huán)氧化物的動(dòng)力學(xué)拆分OR()催化劑(0.52 mol%)5055% H2O, rtOR+OHOHR 4049%9699% e.e. 4049%9699% e.e.NNOOCo催催化化劑劑OAct-But-But-But-BuHHJ. Org. Chem., 1999, 64, 2164NNHNH

10、N卟卟啉啉 ( (Porphyrin)5.3 手性金屬卟啉催化的非官能團(tuán)化手性金屬卟啉催化的非官能團(tuán)化烯烴的環(huán)氧化反應(yīng)烯烴的環(huán)氧化反應(yīng)Groves手性卟啉絡(luò)合物催化劑手性卟啉絡(luò)合物催化劑AE反應(yīng)反應(yīng)Cl+I=O0oCCl+IO51% e.e.J. Am. Chem. Soc., 1983, 105, 5791Groves手性卟啉絡(luò)合物催化劑手性卟啉絡(luò)合物催化劑NNNNR*R*R*R*ClFeOJ. Am. Chem. Soc., 1983, 105, 5791R* =CONH-CO2CH3卟啉催化劑卟啉催化劑MnFeOORuOClCl 苯乙烯類底物的苯乙烯類底物的AE反應(yīng)反應(yīng)在卟啉催化烯烴的在

11、卟啉催化烯烴的AE反應(yīng)中，順式烯烴比反式反應(yīng)中，順式烯烴比反式烯烴活潑。烯烴活潑。缺電子底物的缺電子底物的AE反應(yīng)中能獲得很高的對(duì)映選擇反應(yīng)中能獲得很高的對(duì)映選擇性（性（8896% e.e.）。）。J. Am. Chem. Soc., 1983, 105, 5791J. Am. Chem. Soc., 1991, 113, 6865Chem. Lett., 1989, 1269I=O+催化劑甲苯 0oCI+R2R1R2R1O5.4 手性酮催化的非官能團(tuán)化反式烯手性酮催化的非官能團(tuán)化反式烯烴的環(huán)氧化反應(yīng)烴的環(huán)氧化反應(yīng)RRRROKHSO5KHSO4OOR1R2COR1R2手手性性二二氧氧雜雜環(huán)環(huán)丙

12、丙烷烷( (d di io ox xi ir ra an ne e) )(Oxone)abe.e.20 %5.4 手性酮催化的非官能團(tuán)化反式烯手性酮催化的非官能團(tuán)化反式烯烴的環(huán)氧化反應(yīng)烴的環(huán)氧化反應(yīng)5.4.1 由聯(lián)萘二羧酸衍生的手性酮催化的由聯(lián)萘二羧酸衍生的手性酮催化的AE 反應(yīng)反應(yīng)5.4.2 由果糖衍生的手性酮催化的由果糖衍生的手性酮催化的AE反應(yīng)反應(yīng)5.4.3 酮催化的烯烴環(huán)氧化反應(yīng)的過(guò)度態(tài)酮催化的烯烴環(huán)氧化反應(yīng)的過(guò)度態(tài)5.4.1 由聯(lián)萘二羧酸衍生的手性酮催化的由聯(lián)萘二羧酸衍生的手性酮催化的AE反應(yīng)反應(yīng)OOOOORROOOORROOKHSO5R=H, Cl, Br, I, Me, CHR=

13、H, Cl, Br, I, Me, CH2 2OCHOCH3 3, SiMe, SiMe3 3 etc. etc.。J. Am. Chem. Soc., 1996, 118, 491J. Am. Chem. Soc., 1996, 118, 113115.4.1 由聯(lián)萘二羧酸衍生的手性酮催化的由聯(lián)萘二羧酸衍生的手性酮催化的AE反應(yīng)反應(yīng) 在楊丹合成的此催化劑存在下，反式二取代或三取代烯烴的在楊丹合成的此催化劑存在下，反式二取代或三取代烯烴的AE反應(yīng)都能反應(yīng)都能取得高產(chǎn)率和中等至良好的取得高產(chǎn)率和中等至良好的e.e.值轉(zhuǎn)化為環(huán)氧化物，順式和末端不理想。值轉(zhuǎn)化為環(huán)氧化物，順式和末端不理想。J. Am

14、. Chem. Soc., 1996, 118, 491J. Am. Chem. Soc., 1996, 118, 11311PhPhPhPhPhPhPhPhPhMeCl%)99829883708583% e. e.478750331895% e.e.Tetrahedron, 1984, 40, 5207Chem. Commun., 1997, 739OOH123123OHOHNuOHOHNuONuOHOHNuNu: H-, N3-, CN-Nu: R-, RN-, RO-Nu: H-, R-Nu: H-, RS-,CN-5.5 環(huán)氧化物在有機(jī)合成中的應(yīng)用環(huán)氧化物在有機(jī)合成中的應(yīng)用3-丙基環(huán)氧

15、乙烷甲醇的親核開(kāi)環(huán)丙基環(huán)氧乙烷甲醇的親核開(kāi)環(huán)OHOTi(O-i-Pr)4NuOHOHOHOHNuNu+C-3 開(kāi)開(kāi)環(huán)環(huán)C-2 開(kāi)開(kāi)環(huán)環(huán)J. Org. Chem., 1988, 53, 5185環(huán)氧醇用環(huán)氧醇用X2-Ti(O-i-Pr)4開(kāi)環(huán)反應(yīng)開(kāi)環(huán)反應(yīng)OOHOHOHII2-Ti(O-i-Pr)40.5 h, 0oCOOHBr2-Ti(O-i-Pr)44 h, 2025oCOHO-i-PrBrJ. Org. Chem., 1990, 55, 3429有關(guān)環(huán)氧化物的應(yīng)用有關(guān)環(huán)氧化物的應(yīng)用有關(guān)環(huán)氧化物的選擇性開(kāi)環(huán)可參閱文獻(xiàn)有關(guān)環(huán)氧化物的選擇性開(kāi)環(huán)可參閱文獻(xiàn)1。Sharpless AE 反應(yīng)是手性技術(shù)的重大突破。