手性雙烯配體的合成介紹

宋瑞娟

（西安文理學院化學工程學院，陜西西安　710065）

手性雙烯配體的合成介紹

宋瑞娟

（西安文理學院化學工程學院，陜西西安710065）

手性雙烯配體是近年來用于不對稱催化反應中的一種新型配體，該類型配體的出現為過渡金屬催化的不對稱反應研究開辟了新的領域， 成為近年來研究的熱點，一系列不同骨架的結構的手性雙烯配體被相繼報道。本文綜述了手性雙烯配體的合成研究現狀，重點介紹了其合成方法：不對稱催化合成法、手性源合成法和外消旋體拆分法，并總結了各種合成方法的優缺點。

手性雙烯合成綜述

手性雙烯配體是Hayashi課題組在2003年首先發現的一種結構特殊的新型手性配體。該類型配體的出現為過渡金屬催化的不對稱反應研究開辟了新的領域，成為近年來研究的熱點，一系列不同骨架的結構的手性雙烯配體被相繼報道。本文主要就手性雙烯配體配體的制備方法做一簡要介紹。

目前使用的手性雙烯配體主要通過以下三種途徑獲得：不對稱催化合成法、手性源合成法和外消旋體拆分法。

1　不對稱催化合成法

最早Hayashi等采用的手性雙烯配體就是用不對稱催化反應制備得到（圖1）［1］。降冰片二烯（二環庚二烯，縮寫NBD）1在Pd/（R）-MeO-mop的存在下經不對稱氫硅烷化反應得到99%ee光學純的二醇2［2］。經Swern氧化后，其中一個羰基轉化為縮醛保護起來，得到3.在LDA和PyNTf2的作用下，3轉化為三氟甲磺酸烯酯化合物，接下來以PdCl2（dppf）為催化劑，與BnMgBr經交叉偶聯反應得到4。水解縮醛，對另一個羰基重復同樣的反應，得到（1R，4R）-2，5-二芐基二環［2.2.1］庚-2，5-二烯5（用類似的方法也得到了配體6）。

2　手性源合成法

Carreira課題組合成了一種手性二環［2.2.2］辛二烯（圖2）［3］。以廉價的萜烯（-）-香芹酮（7）作為原料，經NBS溴代，在tBuOK和tBuOH作用下，形成8和它的一個非對映異構體，色譜法分離。進而8轉化為三氟甲磺基烯酯化合物，再通過偶聯反應引入芳基，從而得到9和10）。這種方法簡單有效，可以大量制備高度光學純的手性雙烯配體。

3　外消旋體拆分法

用于制備手性雙烯的拆分法主要包括以下三種：化學拆分法、手性HPLC拆分法和有機金屬配合物拆分法。

圖1　手性二環［2.2.1］庚二烯 5 和 6的合成Fig.1 Synthesis of the chiral bicyclo［2.2.1］heptadienes 5 and 6

圖2　手性二環［2.2.2］辛二烯9和10的合成Fig. 2 Synthesis of the chiral bicyclo［2.2.2］octadienes 9 and 10

圖3　手性二環［2.2.2］辛二烯27和28的合成Fig. 3 Synthesis of the chiral bicyclo［2.2.2］octadienes 27 and 28

圖4　手性二環［3.3.1］壬二烯35和手性二環［3.3.2］癸二烯21的合成Fig.4 Synthesis of the chiral bicyclo［3.3.1］nonadienes 21 and bicyclo［3.3.2］decadienes 22

圖5　取代的二苯基環辛二烯的拆分Fig. 5　Resolution of a substituted dibenzocyclooctatetraene

3.1化學拆分法

具有二環［2.2.2］辛二烯骨架的配體13和14可用化學拆分法獲得（圖3）［4］。利用外消旋的二酮11與（R）-5-（1-苯乙基）氨基草酰肼形成的腙可分步結晶的特點將其拆分，光學純的（1R，4R）-二環［2.2. 2］辛-2，5-二酮（11）先轉化為二（三氟甲磺酸烯酯），然后與BnMgBr或PhMgBr發生交叉偶聯反應得到2，5-二取代二環辛二烯13和14。該方法產率低，主要是因為由拆分法得到關鍵中間體（1R，4R）-11的產率僅有0.5%。

3.2手性HPLC拆分法

具有二環［3.3.1］和二環［3.3.2］骨架結構的手性二烯配體即采用手性HPLC拆分法獲得（圖4）［5，6］。外消旋的二酮15與苯基鈰試劑作用得到17。二醇17脫水后得到2，6-二苯基二環［3.3.1］壬-2，6-二烯19。通過制備高效液相色譜用手性固定相進行拆分，可獲得光學純度的21。22可依同樣方法獲得。

3.3有機金屬配合物拆分法

Grützmacher課題組開發了有機金屬配合物拆分法，即對映體通過外消旋的二烯絡合物的形式與金屬形成非對映異構體，接下來加入手性二胺，結晶分離（圖5）［7］。

4　結語

在前面介紹的手性雙烯配體的合成方法中，手性源合成法相對比較廉價，但可適合采用的手性源非常有限，而且配體的結構會受到采用的手性源的限制；拆分法也是目前獲得手性雙烯的主要方法之一，化學拆分法常常會受到各種底物的限制，且使用拆分試劑價格昂貴，拆分產率不高，限制了該方法的應用，而手性制備柱亦是非常昂貴，不適宜配體的大量制備；盡管目前已有一系列手性雙烯配體被合成，并相繼用于多種不對稱催化反應，但開發高效、價廉的手性雙烯配體依然是未來的一個重大挑戰。不對稱催化合成是最理想的合成方法，它僅用少量手性催化劑即可將大量潛手性底物對映選擇性地轉化為手性產物。從理論上講，通過這種方法可以合成人們需要的任何手性物質。因此，設計合理的路線，通過不對稱催化的方法獲得手性雙烯配體是未來的一大挑戰。

［1］Hayashi T，Ueyama K，Tokunaga N，et al.A chiral chelating diene as a new type of chiral ligand for transition metal catalysts：Its preparation and use for the rhodium-catalyzed asymmetric1，4-addition［J］.J.Am.Chem.Soc.2003，125（38）：11508-11509.

［2］Uozumi Y，Lee S Y，Hayashi T.Asymmetric functionalization of bicycloalkenes by catalytic enantioposition-selective hydrosilylation［J］.Tetrahedron Lett.1992，33（47）：7185-7188.

［3］Fischer C，Defieber C，Suzuki T，et al.Carreira.Readily available ［2.2.2］-bicyclooctadienes as new chiral ligands for Ir（I）：catalytic，kinetic resolution of allyl carbonates［J］.J.Am. Chem. Soc.2004，126（6）：1628-1629.

［4］Tokunaga N，Otomaru Y，Okamoto K，et al.C2-Symmetric bicyclo［2.2.2］octadienes as chiral ligands：Their high performance in Rhodium-catalyzed asymmetric arylation of N-tosylarylimines［J］.J.Am.Chem.Soc.2004，126（42）：13584-13585.

［5］Otomaru Y，Tokunaga N，Shintani R，et al.C2-Symmetric bicyclo［3.3.1］nonadiene as a chiral ligand for Rhodium-catalyzed asymmetric arylation of N-（4-nitrobenzenesulfonyl）arylimines［J］.Org.Lett.2005，7（2），307-310.

［6］Otomaru Y，Kina A，Shintani R， et al.C2-Symmetric bicyclo［3. 3.1］nona-2，6-diene and bicyclo［3.3.2］deca-2，6-diene：new chiral diene ligands based on the 1，5-cyclooctadiene framework［J］. Tetrahedron：Asymmetry，2005，16（9），1673-1679.

［7］La¨ng F，Breher F，Stein D，et al.Chiral olefins as steering ligands：syntheses of C1-symmetric dibenzo［a，e］cyclooctenes（Rdbcot）［J］.Organometallics，2005，24（12），2997-3007.

陜西省教育廳科學研究計劃及基地項目（14JK2132），西安市科技計劃項目（CXY1352WL06）

宋瑞娟（1980—），女，山西臨汾，講師，研究方向為小分子有機合成。