[发明专利]基于四甲基螺二氢茚骨架的手性季铵盐相转移催化剂及制备方法

说明书

本发明公开了一种基于四甲基螺二氢茚骨架的手性季铵盐相转移催化剂及制备方法。所述的季铵盐化合物是具有通式(I)所示结构的化合物或所述化合物的对映体、消旋体或非对映体。本发明开发的新型螺环骨架的手性季铵盐化合物，可用于催化有机反应，特别是作为手性相转移催化剂在甘氨酸Schiff碱不对称烷基化反应中有优异的催化效果。

技术领域

本发明属于化学领域，具体涉及一种基于四甲基螺二氢茚骨架的手性季铵盐相转移催化剂及制备方法和其在甘氨酸Schiff碱的不对称烷基化反应中的应用。

背景技术

不对称催化反应使用催化量的手性原始物质来立体选择性的生产大量手性产物，是获得光学活性分子最高效的方法，是当今化学科学中最为活跃的研究领域之一。其中，手性相转移催化作为不对称催化领域的重要分支之一，具有操作简单、条件温和、成本低、环境友好和可工业化等优点，在科研和工业界有着广泛的应用。手性相转移催化剂主要包括手性季铵盐、季鏻盐和冠醚。其中，手性季鏻盐稳定性差，容易失活；手性冠醚结构不易修饰，立体选择性差。因此，手性季铵盐是使用最广泛的一类不对称相转移催化剂。目前，有很多的优秀的手性季铵盐相转移催化剂被合成出来，有一些已经应用于工业化生产。例如，1984年，Merck公司的研究员报道了第一篇高效的手性相转移催化剂，其是由金鸡纳生物碱衍生的手性季铵盐，并应用于催化2-芳基茚酮的不对称烷基化，得到了95％的产率和92％ee值[J.Am.Chem.Soc.1984,106,446-447]。随后O’Donnell、Lygo和Corey等人对金鸡纳生物碱手性季铵盐进行修饰，开发出第二代和第三代金鸡纳生物碱手性季铵盐，在甘氨酸酯席夫碱的不对称烷基化中表现出良好的立体选择性[J.Am.Chem.Soc.1989,111,2353-2355；Tetrahedron Lett.1997,38,8595-8598；J.Am.Chem.Soc.1997,119,12414-12415]。1999年Maruoka等人开发了轴手性的联萘季铵盐类相转移催化剂，随后又发展了轴手性的联苯季铵盐类相转移催化剂。这类轴手性的催化剂在接下来的十几年里得到了广泛的应用[J.Am.Chem.Soc.1999,121,6519-6520；Chem.Rev.,2007,107,5656-5682；Angew.Chem.Int.Ed.,2013,52,2-39]。2002年，Shibasaki课题组开发的由酒石酸酯衍生的双阳离子季铵盐在催化甘氨酸酯席夫碱的不对称烷基化、共轭加成中表现出高效的催化效率和对映选择性[Tetrahedron Lett.2002,43,9539-9543]。2002年，Nagasawa等人制备出了具有C₂对称的手性五环胍盐，表现出良好的立体选择性[Angew.Chem.,Int.Ed.2002,41,2832-2834]。2011年，Ooi研究组报道了1,2,3-三氮唑阳离子作为双功能手性相转移催化剂催化甘氨酸酯席夫碱不对称共轭加成，得到了99％的产率和97％ee值[J.Am.Chem.Soc.2011,133,1307-1309]。2011年，Tan课题组开发的双胍类型的手性相转移催化剂在甘氨酸酯席夫碱不对称共轭加成中也表现出了高效的催化性能，得到98％的产率和94％ee值[J.Am.Chem.Soc.2011,133,2828-2831]。2013年，Zhao课题组报道了由氨基酸衍生的双功能手性季铵盐相转移催化剂在Henry反应中表现出非常优秀的催化效果，得到94％的产率和92％ee值[Tetrahedron2013,69,5104-5111]。