γ-酮酯非對映異構體的合成研究

趙偉杰,李瑞玲

(黃淮學院化學化工系,河南 駐馬店 463000)

γ-酮酯是合成多種雜環化合物(如吡咯、呋喃、內酯、β-內酰胺抗菌素、異喹啉、內酯性信息素、烷氧基噻吩等)和其它天然產物及藥物的重要中間體[1～6]。Brogan等[7]報道了由β-酮酯制備γ-酮酯的方法；Ballini等[8]研究了硝基烷烴與α，β-不飽和酮和酯反應制備γ-酮酯的方法。但關于γ-酮酯非對映異構體的合成研究還未見報道。

作者在此以銅鹽催化重氮苯乙酸甲酯(Ⅰ)與β-甲基或苯基取代的烯胺(Ⅱ)反應，合成得到較高產率的一對γ-酮酯非對映異構體(Ⅲ)。合成路線見圖1。

圖1 目標化合物的合成路線

1 實驗

1.1 試劑和儀器

所用試劑均為化學純或分析純。其中正己烷在鈉-二苯乙酮回流下重蒸，二氯甲烷經氫化鈣處理后使用。

Mattson Alpha-Centauri型FTIR儀(CHCl3)；Varian Inova 400型核磁共振儀；OA-TOF型高分辨質譜儀；硅膠(230～300目)，青島海洋化工廠。

1.2 合成方法

1.2.1 重氮苯乙酸甲酯(Ⅰ)的制備[9]

在氮氣保護下，將0.75 g(5 mmol)苯乙酸甲酯和1.35 g(5.5 mmol)對乙酰氨苯磺酸疊氮加入到10 mL無水乙腈中，置于冰浴中；在攪拌下將DBU(0.8 mL，5.5 mmol)滴加到上述溶液中(約需15 min)，再在冰浴下反應2 h(反應過程中溶液逐漸變紅)；減壓蒸去溶劑；通過柱層析(洗脫劑：石油醚∶乙酸乙酯=10∶1)，得到紅色油狀物0.67 g，產率 76%。1HNMR(CDCl3，400 MHz)，δ：7.50～7.20(comp，5H)，3.86(s，3H)。

1.2.2γ-酮酯(Ⅲ)的合成

在裝有攪拌器、氮氣保護裝置和回流冷凝裝置的25 mL燒瓶中加入1.5 mmol化合物Ⅱ、14.3 mg(0.03 mmol)六氟乙酰丙酮銅[Cu(hfacac)2]和3 mL二氯甲烷，在油浴中加熱至回流，用注射器將3 mL溶有0.176 g(1 mmol)化合物Ⅰ的二氯甲烷溶液滴加到上述反應液中(約需30 min)，回流反應1 h；真空減壓蒸去溶劑，粗產物經柱層析(洗脫劑：石油醚∶乙酸乙酯=10∶1)提純，得到白色固體Ⅲ。

2 結果與討論

2.1 烯胺的選擇

選擇不同結構的烯胺(Ⅱa～Ⅱh)與重氮苯乙酸甲酯反應。結果發現，β,β-二取代的烯胺Ⅱd、位阻較大的Ⅱe及二烷基酮衍生的烯胺Ⅱf～Ⅱh均不與重氮苯乙酸甲酯發生反應。Ⅱa～Ⅱc與重氮苯乙酸甲酯反應結果見表1。

表1 重氮苯乙酸甲酯與烯胺(Ⅱ)的反應

由表1可看出，β-甲基或苯基取代的烯胺(Ⅱa、Ⅱb)以較高的產率得到一對γ-酮酯非對映異構體。

2.2 催化劑的選擇

不同催化劑對反應(以Ⅲa的合成為例)的影響見表2。

表2 不同催化劑對反應的影響

由表2可看出，催化劑對反應影響較大，以銅鹽作為催化劑時，產物中兩種非對映異構體的比例均為2∶1；而Rh2(OAc)4對此反應完全沒有催化活性，這一結果是非常意外的。

2.3 化合物Ⅲa～Ⅲc的表征

Ⅲa:甲基-4-氧代-3-甲基-2，4-二苯叔丁酯，0.202 g,產率79%。主要異構體：1HNMR(CDCl3，400 MHz)，δ:7.82(d,J=7.6 Hz,2H),7.50～7.23(comp,6H),7.19(t,J=7.2 Hz,10.8 Hz,2H),4.20～4.07(comp,2H),3.70(s,3H),1.27(d,J=6.0 Hz,3H);13CNMR(CDCl3,100 MHz),δ:202.1,172.9,137.4,136.5,133.4,129.0,128.8,128.6,128.5,127.7,55.2,52.5,44.4,16.4；HRMS(EI+)calcd for C18H18O3(M+):282.1256，found:282.1250。次要異構體:1HNMR(CDCl3,400 MHz)，δ:8.06(d,J=7.2 Hz,2H),7.60～7.23(comp,6H),7.12(t,J=6.8 Hz,14.0 Hz,2H),4.41～4.34(comp,2H),3.54(s,3H),0.90(d,J=6.0 Hz,3H);13CNMR(CDCl3,100 MHz)，δ:204.0,174.4,137.3,136.1,133.5,129.2,128.9,128.6,128.5,128.0,55.2,52.5,44.6,14.5;HRMS(EI+)calcd for C18H18O3(M+):282.1256，found:282.1250。

Ⅲb：甲基-4-氧代-2，3，4-三苯基叔丁酯，產率78%。主要異構體:1HNMR(CDCl3,400 MHz)，δ:7.99(d,J=7.2 Hz,2H),7.53～7.22(comp,10H),7.20～6.96(comp,3H),5.18(d,J=11.6 Hz,1H),4.43(d,J=10.4 Hz,1H),3.65(s,3H);13CNMR(CDCl3,100 MHz)，δ:200.9,174.7,129.7,129.65,129.6,129.5,129.4,129.3,129.2,129.1,128.7,128.5,128.1,128.0,58.6,56.0,53.1；HRMS(EI+)calcd for C23H20O3(M+):344.1412，found:344.1416。次要異構體:1HNMR(CDCl3,400 MHz),δ:7.86(d,J=7.2 Hz,2H),7.53～7.22(comp,10H),7.20～6.96(comp,3H),5.49(d,J=11.6 Hz,1H),4.66(d,J=11.6 Hz,1H),3.39(s,3H)；13CNMR(CDCl3,100 MHz)，δ:198.0,172.9,131.3,130.7,130.0,129.9,129.63,129.6,129.4,129.23,129.2,128.5,128.4,128.3,56.9,55.9,52.6；HRMS(EI+)calcd for C23H20O3(M+):344.1412，found:344.1416。

Ⅲc：甲基-4-氧代-2，4-二苯叔丁酯,產率80%。IR(KBr),cm-1:3449(w),3062(w),2991(w),2951(w),1733(s),1685(s),1446(m),1336(s),1226(m),1202(m),1161(s);1HNMR(CDCl3,400 MHz),δ:7.98(d,J=9.6 Hz,2H),7.57(t,J=7.6 Hz,9.6 Hz,1H),7.46(comp,2H),7.32～7.26(comp,5H),4.30(dd,J=4.4 Hz,9.6 Hz,1H),3.96(dd,J=9.6 Hz,19.2 Hz,1H),3.70(s,3H),3.28(dd,J=4.4 Hz,19.2 Hz,1H)；13CNMR(CDCl3,100 MHz)，δ：198.0,174.2,138.7,136.7,133.7,129.3,129.0,128.4,128.2,127.9,52.7,46.7,43.2；HRMS(EI+) cacld for C17H16O3(M+):268.1099，found:268.1112。

3 結論

在銅鹽催化下，重氮苯乙酸甲酯和烯胺反應,得到一對γ-酮酯非對映異構體，兩種非對映異構體比例達到2∶1。該反應具有反應條件溫和、烯胺和重氮苯乙酸甲酯容易制備、產率高等優點，為γ-酮酯及其衍生物的合成提供了新的有效方法，拓寬了重氮化合物在過渡金屬催化劑作用下的反應范圍，具有一定的研究價值。

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