平面手性催化劑的合成研究

毛偵軍

摘 要

從商業化的（R）-4，12-二溴[2.2]對環芳烷出發，經過Suzuki偶聯反應、脫甲基化反應、磷酸化反應三步合成了新型面手性磷酸酯，總收率達到了78.1%。目標產物的結構經過熔點、核磁共振氫譜、碳譜、質譜等表征手段得到確證。

關鍵詞

對環芳烷;面手性;磷酸酯;合成

中圖分類號： O622 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.07.061

Clam和Allinger于1955年首次報道了[2.2]對環丙烷平面手性衍生物的合成[1]。然而，人們經歷了40多年的時間才認識到平面手性衍生物結構在立體選擇性合成中的潛力，平面手性配體主要包括二茂鐵類、羰基金屬絡合物類以及[2.2]對環芳烷類等。近年來，平面手性配體作為一類獨特而重要的配體在不對稱催化反應中得到了廣泛的應用，特別是[2.2]對環芳烷類配體取得了一些較好的成果[2-5]。

[2.2]對環芳烷類配體與二茂鐵或羰基金屬絡合物類平面手性化合物相比，具有以下特點：（1）二茂鐵或羰基金屬絡合物中必須至少引入兩個不同的取代基才能形成平面手性，而[2.2]對環芳烷類配體在其骨架的苯環上引入一個取代基即可形成平面手性;（2）[2.2]對環芳烷類配體的基本骨架對光、熱、酸、堿、氧化劑以及還原劑等具有很高的化學穩定性;（3）[2.2]對環芳烷類配體不易消旋;（4）由于受分子張力限制，[2.2]對環芳烷具有較高的剛性。同時，由于[2.2]對環芳烷骨架的一個苯環的對映面被分子中另一苯環所屏蔽，使得手性[2.2]對環芳烷化合物在參與反應時同樣有可能提供有效的不對稱環境，從而能得到較好的不對稱催化效果。這些無疑為[2.2]對環芳烷類平面手性配體在不對稱催化反應中的應用展現了良好的發展前景。

我們以（R）-4，12-二溴[2.2]對環芳烷出發，經過Suzuki偶聯反應、脫甲基化反應、磷酸化反應合成得到新型面手性磷酸酯（Scheme 1），旨在希望這類新催化劑或配體在不對稱Diels-Alder反應、不對稱Biginelli反應、不對稱Mannich反應、不對稱氫化反應、不對稱C-H鍵活化反應等領域有廣泛的應用。

1 實驗部分

1.1 試劑及儀器

熔點用YANACO顯微熔點儀測定。核磁共振譜在中科牛津WNMR-I-400M型核磁共振波譜儀上測定，1H NMR化學位移采用TMS（δ=0）定標，13C NMR化學位移采用CDCl3（δ=77.0）定標。質譜在Agilent Technologies 6460 Triple Quad LC/MS 測定。有機反應用薄層硅膠版（TLC）跟蹤，紫外燈檢測。試劑均為市售分析純或工業級。

1.2 實驗方法

1.2.1 化合物2的合成

在氮氣氛圍下，向1L三口圓底燒瓶中依次加入（R）-4，12-二溴[2.2]對環芳烷1（20mmol）、3-甲氧基硼酸（44mmol）、Pd（PPh3）4（2.0mmol）和Na2CO3（80mmol），再加入0.3L DMSO/H2O（V/V=10/1）混合溶劑。反應液在90℃油浴下攪拌反應6小時，TLC監測終點后，將反應液降至室溫，加入500mL水稀釋。用CH2Cl2萃取三次，合并有機相并用飽和食鹽水洗滌1次，水洗滌2次，無水Na2SO4干燥，真空除去溶劑，得到白色固體產物2，產率83%，可用于直接下一步反應。

m.p.195-196℃;1H NMR（400MHz，CDCl3）δ7.32-7.23（m，2H），6.97（d，J=7.2Hz，2H），6.85-6.79（m，2H），6.75-6.66（m，4H），6.62（d，J=7.2Hz，2H），3.56（s，6H），3.53-3.47（m，2H），3.20-3.03（m，2H），3.00-2.85（m，2H）， 2.83-2.70（m，2H）ppm;13C NMR（101MHz，CDCl3）δ159.72， 142.77，140.17，139.72，137.06，135.54，132.26，130.19，129.27，121.82，113.54，113.13，54.86，34.58，34.34ppm;MS C30H26Br2O2（[M+H]+）：m/z579。

1.2.2 化合物3的合成

在氮氣氛圍下，向500mL三口圓底燒瓶中加入化合物2（15mmol），加入100mL干燥的CH2Cl2溶解澄清。將反應瓶置于冰浴，一段時間后，緩慢滴加BBr3（1Min CH2Cl2，150mmol）。之后將反應液升至室溫，攪拌反應5小時。TLC監測反應終點后，逐滴向反應液中加入飽和NaHCO3，淬滅反應，反應液由棕色變為無色。用二氯甲烷萃取三次（3×500mL），合并有機相，飽和食鹽水洗滌1次，無水Na2SO4干燥，除去溶劑，得到白色固體產物3，收率99% ，可用于直接下一步反應。

m.p.158-159℃;1HNMR（400MHz，CDCl3）δ7.30-7.25（m，2H），6.99（d，J=7.8Hz，2H），6.87-6.80（m，2H），6.72（d，J=7.3Hz，2H），6.63（d，J=7.5Hz，4H），5.04（s，2H），3.68-3.45（m，2H），3.10-2.95（m，4H），2.85-2.75（m，2H）ppm;13CNMR（101MHz，CDCl3）δ154.47，141.66，138.71，138.56，136.02，134.46，131.48，128.85，128.52，121.16，115.04，112.50，33.53，33.22ppm;MS[C28H22Br2O2]+（[M+H]+）：m/z551。

1.2.3 化合物4的合成

在氮氣氛圍下，室溫下向500mL三口圓底燒瓶中加入化合物3（10mmol）、和固體1H-四氮唑（40mmol），加入250CH2Cl2溶解至澄清。接著，在室溫下逐滴加入2-氰基乙基-N，N，N'，N'-四異丙基磷酰二亞胺（12mmol）。反應在室溫下攪拌反應2小時，再冷卻至0℃下將TBHP（30mmol）滴加至反應液到中，繼續升至室溫并攪拌45分鐘，用飽和Na2S2O3水溶液處理反應。分離有機相，水相用二氯甲烷萃取2次，合并有機相，無水Na2SO4干燥，減壓除去溶劑即得白色固體面手性磷酸酯4，收率95%。

m.p.215-216℃;1HNMR（400MHz，CDCl3）δ7.77（s，1H），7.45-7.30（m，3H），7.23（d，J=7.2Hz，2H），6.85（d，J=7.2Hz，1H），6.81-6.74（m，2H），6.72（d，J=7.2Hz，1H），6.66-6.49（m，2H），4.68-4.40（m，2H），3.45-3.23（m，3H），3.24-3.10（m，2H），3.03-2.88（m，3H），2.86-2.73（m，2H）ppm;13CNMR（101MHz，CDCl3）δ149.35，139.59，138.82，138.71，138.24，138.02，137.35，136.34，136.12，133.91，133.59，133.32，132.84，128.88，128.79，127.16，127.05，126.97，125.33，122.35，118.92，118.58，116.72，115.23，61.95，34.76，34.28，33.45，32.29，18.73ppm;MSC31H24Br2NO4P（[M+H]+）：m/z666.

2 結論

從商業化的（R）-4，12-二溴[2.2]對環芳烷出發，經過Suzuki偶聯反應、脫甲基化反應、磷酸化反應三步合成了面手性磷酸酯，總收率達到了78.1%。目標產物的結構經過熔點、核磁共振氫譜、碳譜、質譜的檢測和表征，確證了目標產物的結構。

參考文獻

[1]Cram DJ， Allinger NL. Macro rings. XII. Stereochemical consequences of steric compression in the smallest paracyclophane. J Am Chem Soc， 1955， 77， 6289-6294.

[2]Enders D.， Ludwig M.， Raabe G. Synthesis and Application of the First Planar Chiral Strong Br？sted Acid Organocatalysts. Chirality， 2012， 24，215-222.