專利名稱：一種光學(xué)選擇環(huán)氧化烯酮類化合物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過不對稱相轉(zhuǎn)移催化制備光學(xué)純環(huán)氧化物，具體地說是一種光學(xué)選擇環(huán)氧化烯酮類化合物的方法。
背景技術(shù)：
光學(xué)活性環(huán)氧化物是一類重要的生理活性化合物，此類化合物的環(huán)上有兩個手性碳原子，通過選擇性開環(huán)和官能團轉(zhuǎn)化等反應(yīng)，可以合成很多有價值的手性化合物，因此光學(xué)活性環(huán)氧化物的合成研究，具有重要的意義有機化學(xué)，2001，21(12)，1102。光學(xué)活性α，β-環(huán)氧烯酮類化合物就是其中很重要的一類光學(xué)活性環(huán)氧化物。
目前，文獻報道的制備光學(xué)活性α，β-環(huán)氧烯酮類化合物的主要方法，主要有有機金屬絡(luò)合物催化法J.Am.Chem.Soc.，1997，119，2329、手性多胺催化法Angew.Chem.，Int.Ed.Engl.，1980，19，929、相轉(zhuǎn)移催化法Tetrahedron Lett.，1998，39，1599、生物酶催化法Tetrahedron Lett.，1987，28，1577、手性雙環(huán)氧乙烷催化法J.Org.Chem.，1997，62，8622等，其中，相轉(zhuǎn)移催化法因為其反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)率高、環(huán)境友好等優(yōu)點，日益受到人們的重視。目前在相轉(zhuǎn)移催化條件下制備光學(xué)活性α，β-環(huán)氧烯酮類化合物，雖然有過氧化氫Tertahedron Lett.，1998，39，7563、次氯酸鈉Tertahedron Lett.，1998，39，1599、過硼酸鈉Tetrahedron Lett.1995，36，663、烷基過氧化氫J.Org.Chem.2002，67，259等的多種氧化劑，但是其使用過程中存在產(chǎn)率和光學(xué)選擇性低、反應(yīng)操作困難，危險性大、成本高、運輸和儲存困難等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述環(huán)氧化體系存在的主要問題，本發(fā)明的目的在于提供一種光學(xué)選擇環(huán)氧化烯酮類化合物的方法；該方法反應(yīng)條件溫和、光學(xué)選擇性高、操作簡便、環(huán)境污染少、產(chǎn)率從中等到優(yōu)良。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為在無機堿的存在下，使用TCCA(三氯異氰脲酸)作為氧化劑，使用手性季銨鹽作為光學(xué)相轉(zhuǎn)移催化劑，將烯酮類化合物環(huán)氧化為相應(yīng)的環(huán)氧化物。反應(yīng)通式如下 其中R1和R2可以是各種類型的脂肪族或者芳香族基團。TCCA和烯酮的摩爾比為1∶1至10∶1；無機堿和TCCA的摩爾比為1∶1到1∶10；相轉(zhuǎn)移催化劑的摩爾用量為烯酮的1～100％；反應(yīng)時間受反應(yīng)本身控制，取決于反應(yīng)物的類型和反應(yīng)條件，反應(yīng)時間一般為3～48小時；反應(yīng)溫度為-40～40℃；烯酮和溶劑的重量比為1∶2到1∶100。
所述反應(yīng)使用的無機堿，包括氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銫、碳酸鉀、碳酸鈉等中的一種或者多種；可以配成各種濃度的水溶液，也可以直接使用固體堿。
所述反應(yīng)使用的手性季銨鹽相轉(zhuǎn)移催化劑為金雞納堿類衍生物(1)～(4)。
其中對于(1)和(2)的結(jié)構(gòu)R1為苯基、9-蒽甲基等，R2為乙烯基、乙基等，R3為氫、烯丙基、芐基等；對于(3)和(4)的結(jié)構(gòu)R1為氫、羥基等，R2為氫、甲基等，R3為氫、烯丙基、芐基等。
所述反應(yīng)使用的溶劑包括水、苯、甲苯、二甲苯、正己烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、乙醚、四氫呋喃等中的一種或者多種。
所述反應(yīng)使用的烯酮類化合物具有如下結(jié)構(gòu) 其中對于(5)的結(jié)構(gòu)R1～R6為氫、甲基、甲氧基、鹵原子、硝基等；(6)的結(jié)構(gòu)R1～R2為氫、C1～C6烷基、(取代)環(huán)丙基、(取代)環(huán)己基、(取代)呋喃基等，R3～R5為氫、甲基、甲氧基、鹵原子、硝基等。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點1.立體和光學(xué)選擇性好。在本發(fā)明條件下，對于大部分產(chǎn)物，d.e.值大于95％，e.e.值大于80％，重結(jié)晶后可獲得最高大于99％的光學(xué)純度。
2.原料轉(zhuǎn)化率高，目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性好。在本發(fā)明條件下，對于大部分原料，可以達到定量轉(zhuǎn)化，而且產(chǎn)物僅為目標(biāo)環(huán)氧化產(chǎn)物，反應(yīng)的選擇性好，收率高；氧化效率高，氧化劑用量少。
3.反應(yīng)試劑成本低、易于儲運。本發(fā)明使用的氧化劑為三氯異氰脲酸，是一種廣泛使用的大宗化學(xué)產(chǎn)品；和其他的氧化劑(次氯酸鈉、過氧化氫、過氧化物等)相比，具有性質(zhì)穩(wěn)定、使用安全等優(yōu)點，而且本氧化劑為固體產(chǎn)品，便于運輸儲藏。
4.反應(yīng)條件溫和，操作簡便。本發(fā)明反應(yīng)在液液(水/有機)或液固(有機/固體)兩相體系中進行，以季銨鹽作為相轉(zhuǎn)移催化劑，可在十分溫和的條件下進行反應(yīng)；對于大部分原料，反應(yīng)的較佳溫度為0～20℃；反應(yīng)和產(chǎn)品的后處理操作簡單。
5.環(huán)境友好，污染少。在本發(fā)明條件下，產(chǎn)生的三廢量少，大部分試劑可以回收利用，整個過程對環(huán)境幾乎不會造成污染。
具體實施例方式
下面通過實例對本發(fā)明給予進一步說明，然而，本發(fā)明不限于下述的實施例1在100毫升的三口燒瓶中(包括攪拌器、溫度計和滴液漏斗)，加入2.08克(10毫摩爾)的查爾酮(5，R1-6＝H)、0.67克溴化O-芐基-N-(9-蒽甲基)辛可尼丁(1a，R1＝9-蒽甲基、R2＝乙烯基、R3＝芐基)(1毫摩爾)、1.56克(6.7毫摩爾)TCCA和30毫升甲苯。降溫到0℃，攪拌下滴加3.36克(30毫摩爾)50％氫氧化鉀水溶液，滴完后繼續(xù)攪拌直至通過薄層色譜檢測查爾酮消失。升溫至室溫，加入50毫升乙醚稀釋，過濾，濾液先后用50毫升水和飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鈉干燥。減壓蒸餾除去溶劑，正己烷重結(jié)晶得到白色片狀固體產(chǎn)物，產(chǎn)率90％，e.e.值82％，重結(jié)晶后96％。
實施例2溶劑如下表1所示，其他實驗方法和條件同實施例1。
表1.


實施例3無機堿如下表2所示，其他實驗方法和條件同實施例1。
表2.

a水溶液濃度。
實施例4溫度如下表3所示，其他實驗方法和條件同實施例1。
表3.

實施例5TCCA/烯酮/氫氧化鉀用量比如下表4所示，其他實驗方法和條件同實施例1。
表4.

實施例6
所用手性催化劑如下表5所示，其他實驗方法和條件同實施例1。
表5.

實施例7所用手性催化劑用量如下表6所示，其他實驗方法和條件同實施例1。
表6.

實施例8所用烯酮化合物如下表7所示，所用手性催化劑為1e(R1＝9-蒽甲基、R2＝乙基、R3＝芐基)，其他實驗方法和條件同實施例1。
表7.


實施例9在100毫升的三口燒瓶中(包括攪拌器、溫度計和滴液漏斗)，加入1.56克(6.7毫摩爾)TCCA和30毫升甲苯，降溫到0℃，加入1.68克(30毫摩爾)固體氫氧化鉀，控制溫度不超過0℃，攪拌15分鐘后，加入2.38克(10毫摩爾)的4-甲氧基查爾酮(5j，R1-2＝R4-6＝H、R3＝甲氧基)和0.67克溴化O-芐基-N-(9-蒽甲基)二氫辛可尼丁(1e，R1＝9-蒽甲基、R2＝乙基、R3＝芐基)(1毫摩爾)，加完后在0℃下繼續(xù)攪拌直至通過薄層色譜檢測4-甲氧基查爾酮消失。升溫至室溫，加入50毫升乙醚稀釋，過濾，濾液先后用50毫升水和飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鈉干燥。減壓蒸餾除去溶劑，正己烷重結(jié)晶得到1.91克白色針狀固體產(chǎn)物，產(chǎn)率84％，e.e.值85％。
實施例10所用烯酮化合物如下表8所示，其他實驗方法和條件同實施例9。
表8.

權(quán)利要求
1.一種光學(xué)選擇環(huán)氧化烯酮類化合物的方法，其特征在于以三氯異氰脲酸為氧化劑，手性季銨鹽為光學(xué)選擇催化劑，在無機堿存在下，于溶劑中將烯酮類化合物環(huán)氧化為相應(yīng)的環(huán)氧化物。
2.按照權(quán)利要求1所述光學(xué)選擇環(huán)氧化烯酮類化合物的方法，其特征在于所述三氯異氰脲酸和烯酮的摩爾比為1～10∶1；無機堿和三氯異氰脲酸的摩爾比為1∶1～10；催化劑的摩爾用量為烯酮的1～100％；反應(yīng)時間為3～48小時；反應(yīng)溫度為-40～40℃；烯酮和溶劑的重量比為1∶2到1∶100。
3.按照權(quán)利要求2所述光學(xué)選擇環(huán)氧化烯酮類化合物的方法，其特征在于所述反應(yīng)溫度為0～20℃。
4.按照權(quán)利要求1所述光學(xué)選擇環(huán)氧化烯酮類化合物的方法，其特征在于所述無機堿為氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銫、碳酸鉀或碳酸鈉。
5.按照權(quán)利要求1所述光學(xué)選擇環(huán)氧化烯酮類化合物的方法，其特征在于所述光學(xué)選擇催化劑為金雞納堿類衍生物，其結(jié)構(gòu)式表示如下， 其中對于(1)和(2)結(jié)構(gòu)式中R1為苯基或9-蒽甲基，R2為乙烯基或乙基；R3為氫、烯丙基或芐基；對于(3)和(4)結(jié)構(gòu)式中R1為氫或羥基，R2為氫或甲基，R3為氫、烯丙基或芐基。
6.按照權(quán)利要求1所述光學(xué)選擇環(huán)氧化烯酮類化合物的方法，其特征在于所述溶劑為水、苯、甲苯、二甲苯、正己烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、乙醚、四氫呋喃中的一種或者多種。
7.按照權(quán)利要求1所述光學(xué)選擇環(huán)氧化烯酮類化合物的方法，其特征在于所述烯酮類化合物結(jié)構(gòu)式如下， 其中對于(5)結(jié)構(gòu)式R1～R6為氫、甲基、甲氧基、鹵原子或硝基；(6)結(jié)構(gòu)式R1～R2為氫、C1～C6烷基、環(huán)丙基、取代環(huán)丙基、環(huán)己基、取代環(huán)己基、呋喃基或取代呋喃基，R3～R5為氫、甲基、甲氧基、鹵原子或硝基。
全文摘要
本發(fā)明涉及通過不對稱相轉(zhuǎn)移催化制備光學(xué)純環(huán)氧化物，具體地說是一種光學(xué)選擇環(huán)氧化烯酮類化合物的方法，其采用TCCA(三氯異氰脲酸)作為氧化劑，使用手性季銨鹽作為光學(xué)選擇相轉(zhuǎn)移催化劑，在無機堿的存在下，于溶劑中將烯酮類化合物環(huán)氧化為相應(yīng)的環(huán)氧化物。本發(fā)明具有產(chǎn)率和光學(xué)選擇性高、條件溫和、操作簡便等特點。
文檔編號C07D307/00GK1631864SQ200310119460
公開日2005年6月29日 申請日期2003年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月24日
發(fā)明者王永燦, 葉金星, 張國富, 梁鑫淼, 陳吉平 申請人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所