螯合手性硼酸酯及其制备方法和用途 【技术领域】
本发明涉及不对称合成的一类新型手性催化剂螯合手性硼酸酯及其制备方法和用途。属手性化合物制备化学领域。背景技术
通过不对称催化制备光活性化合物，一直是合成化学家争相研究的热点。在不对称催化中所使用的手性催化剂，绝大多数是过渡金属的手性络合物。主族元素的手性化合物用作不对称反应催化剂相对而言要少得多。就手性硼化合物催化的不对称反应而论，三配位的硼化合物只有手性β-氨基醇和硼烷现场生成的硼杂噁唑烷被用作不对称还原的催化剂；手性四配位硼化合物催化的不对称反应迄今很少报道(双对映纯1，1′-联萘酚硼酸催化的杂Diels-Alder反应：J.Am，Chem.Soc.1994，116，10520；二烷基硼烷9-BBN的β-氨基醇衍生物催化的不对称还原：Tetrahedron，2002，58，1069)；而具有一个N→B配键的螯合手性硼酸酯催化的不对称反应从未报道过。发明内容
本发明的目的就是提供一类新型的不对称反应含硼手性催化剂——螯合手性硼酸酯及其制备方法和用途。
本发明提供的技术方案是，螯合手性硼酸酯的结构通式为：其中：R为具有C2对称轴的1，4-或2，3-烷撑、1，1′-联芳撑或2，2′-联芳撑配基；R1，R2，R3，R4，R5，R6可以为氢、烷基或芳基。
上述螯合手性硼酸酯中地R3，R4可以和R5，R6连接成脂环或芳环。
上述螯合手性硼酸酯中的左环和/或右环为手性环，即左环和右环可同时由手性配基组成，也可以一个环是手性的。
本发明提供上述螯合手性硼酸酯的制备方法。二醇或二酚，氨基醇或氨基酸与硼化合物反应制得螯合手性硼酸酯，其中所用二醇、二酚、氨基醇或氨基酸中至少一种为手性化合物。即上述螯合手性硼酸酯由手性二醇(手性二酚)、硼化合物与手性氨基醇或手性氨基酸作用制备；也可以由手性二醇(手性二酚)、硼化合物与非手性氨基醇或非手性氨基酸作用制备；也可以由非手性二醇(非手性二酚)、硼化合物与手性氨基醇或手性氨基酸作用制备。
上述螯合手性硼酸酯也可由外消旋二醇或二酚、手性氨基醇或手性氨基酸与硼化合物反应生成非对映异构体，分离得到螯合手性硼酸酯。
上述所用硼化合物为硼烷、硼酸或烷氧基硼烷，烷氧基硼烷中的烷基由1-4个碳原子组成；二醇或二酚，氨基醇或氨基酸与硼酸或烷氧基硼烷在甲苯或苯中回流反应制得螯合手性硼酸酯；外消旋二醇或二酚、手性氨基醇或手性氨基酸与硼酸或烷氧基硼烷在甲苯或苯中回流反应生成非对映异构体。二醇或二酚，氨基醇或氨基酸与硼烷在0-140℃反应也可制得螯合手性硼酸酯；外消旋二醇或二酚、手性氨基醇或手性氨基酸与硼烷在0-140℃反应生成非对映异构体；反应介质可在苯，甲苯，THF，Et2O，CHCl3，CH2Cl2，CH3CN中选择。
上述所用的手性二醇或手性二酚由对映纯酒石酸衍生物、2，3-丁二醇衍生物、1，4-丁二醇衍生物、1，1′-联-2-苯酚衍生物、1，1′-联-2-萘酚衍生物、2，2′-联-1-萘酚衍生物中选择；所用的非手性二酚由儿茶酚、1，1′-联-2-苯酚及其取代衍生物中选择；所用的手性氨基醇或手性氨基酸由(S)-脯氨酸，(S)-脯氨醇、(S)-2-吡咯烷-1，1-二取代甲醇、(S)-苯丙氨酸、(S)-酪氨酸、(S)-2-氨基-3-苯基丙醇、(S)-2-氨基-3-苯基-1，1-二取代丙醇、(S)-2-氨基-3-(对羟苯基)丙醇、(S)-2-氨基-3-(对羟苯基)-1，1-二取代丙醇、(S)-2-氨基-3-(对烷氧苯基)-1，1-二取代丙醇、(1S，2S)-2-氨基-1-对硝苯基-3-取代丙醇中选择；所用的非手性氨基醇或氨基酸由氨基乙醇、8-羟基喹啉、5，7-二溴-8-羟基喹啉、8-羟基喹哪啶、喹哪啶酸、2-皮考林酸中选择。
本发明提供的上述螯合手性硼酸酯可用于羰基化合物、亚胺或肟醚的催化不对称硼烷还原，以及羰基化合物的催化不对称烷基化反应中。在催化量的螯合手性硼酸酯存在下，羰基化合物、亚胺、肟醚发生不对称硼烷还原或不对称烷基化生成光活性醇。在不对称催化还原、不对称催化烃基化等不对称反应中，螯合手性硼酸酯与底物的摩尔比为0.01-2.00∶1。
本发明中的不对称反应催化剂具有高的热稳定性，水解稳定性和光学稳定性，并具有强的耐氧化，耐酸解能力；它们原料易得、制备工艺简单。它们可应用于醇，胺等众多光活性物质的制备中。
本发明的螯合手性硼酸酯所用原料来源广泛，合成容易，制备成本低廉。它们一般具有高的熔点；在非极性或弱极性溶剂(如：石油醚，乙醚等)中有低的溶解度；它们具有高的热稳定性，水解稳定性和光学稳定性，并具有强的耐氧化，耐酸解能力。它们在环境温度下长期放置不发生变化；有的[如：(R)-或(S)-1，1′-联-2-萘酚硼酸-(S)-脯氨酸酐]在高达300℃时不分解，在2摩尔的盐酸中室温处理24小时几乎定量被回收。因此，他们可以长期储存和长程运输。具体实施方式
本发明由下面的实施例具体说明。实施例1
(R)-1，1-联-2-萘酚硼酸-(S)-(2-吡咯烷基)-1，1-二苯基甲酯的制备：将2.86g(10mmol)(R)-1，1′-联-2-萘酚和2.4mL(1.96g，10.08mmol)硼酸三异丙酯在甲苯中回流反应6小时后加入化学计量的(S)-(2-吡咯烷基)-1，1-二苯基甲醇，再继续回流6小时，冷却，用水泵减压蒸去(80-90℃)甲苯和异丙醇，残余物用乙醇处理，几乎定量得到(R)-联-2-萘酚硼酸-(S)-(2-吡咯烷基)-1，1-二苯基甲酯。实施例2
儿茶酚硼酸(S)-脯氨酸酐的制备：与实施例1类似，将儿茶酚和硼酸三异丙酯在苯中回流反应6小时后加入化学计量的(S)-脯氨酸继续回流6小时，有油状物生成，冷却后固化。分出固体，用甲醇结晶，给出61％的儿茶酚硼酸(S)-脯氨酸酐，m.p.196-198℃。实施例3
(S)-1，1′-联-2-萘酚硼酸-喹哪啶酸酐的制备：将(S)-1，1′-联-2-萘酚(2.86g，10mmol)和0.92M的BH3·THF(12ml，11mmol)溶液在THF中室温反应2小时；减压蒸去溶剂和过量的硼烷；加入无水喹哪啶酸(1.75克，10mmol)和苯(40mL)，室温搅拌0.5小时后，再回流2小时；几乎定量得到(S）-联-2-萘酚硼酸-喹哪啶酸酐。实施例4
(S）-1，1′-联-2-苯酚硼酸-(2-吡咯烷基)-1，1-二苯基甲酯的制备：依上面类似的程序，使1，1′-联-2-苯酚和硼烷在苯-THF混合物中等摩尔反应2小时后加入化学计量的(S）-(2-吡咯烷基)-1，1-二苯基甲醇，室温搅拌0.5小时后，再回流2小时，得到高于90％收率的(S)-1，1′-联-2-苯酚硼酸-(2-吡咯烷基)-1，1-二苯基甲酯。实施例5
(S)-联-2-萘酚硼酸-2-氨乙酯的制备：与实施例1类似，将2.86g(10mmol)(S)-1，1′-联-2-萘酚和2.4mL(1.96g，10.08mmol)硼酸三异丙酯在甲苯中回流反应6小时后加入化学计量的2-氨基乙醇，继续回流数小时，给出大量的(S)-联-2-萘酚硼酸-2-氨乙酯白色沉淀。过滤，先后用水和甲醇处理，几乎得纯的(S)-联-2-萘酚硼酸-2-氨乙酯。实施例6
通过非对映体分离制(R)-和(S)-联-2-萘酚硼酸-(S)-脯氨酸酐：将5.72g(20mmol)外消旋-1，1′-联-2-萘酚，2.84mL(4.8g，20mmol)硼酸三丁酯和2.50g(21.7mmol)(S)-脯氨酸在130mL干燥甲苯中回流反应3小时生成大量白色的非对映异构的(R)-和(S)-联-2-萘酚硼酸-(S)-脯氨酸酐混合物固体。反应中生成的丁醇通过无水氯化钙吸收。将反应混合物冷至室温，滤出白色固体，加入80mLTHF，室温搅拌1小时，不溶的固体先后用THF，水和甲醇处理，给出4.55g(S)-联-2-萘酚硼酸-(S)-脯氨酸酐。THF母液蒸发，给出4.60g(R)-联-2-萘酚硼酸-(S)-脯氨酸酐粗品，用甲醇重结晶，得纯净的(R)-联-2-萘酚硼酸-(S)-脯氨酸酐。实施例7
(R)-联-2-萘酚硼酸-(S)-(2-吡咯烷基)-1，1-二苯基甲酯催化苯乙酮的硼烷还原：在氩气保护下，向一只装有0.6mmol的(R)-联-2-萘酚硼酸-(S)-(2-吡咯烷基)-1，1-二苯基甲酯的50毫升圆底烧瓶中加入3.9ml0.92M的BH3·THF溶液(室温)，二者迅即反应，放出气体。混合物搅拌20分钟后被冷至0-5℃，加入0.7ml(6mmol)苯乙酮并在此温度下继续搅拌2小时。减压蒸去THF，残余物用盐酸酸化并用乙醚萃取多次，萃取液合并，无水硫酸钠干燥，蒸发得到一种油状物。减压蒸馏，得(R)-1-苯基乙醇0.68g，收率：93％，[α]D25＝+48.2(c＝1，CH2Cl2)，91.8％ee。实施例8
(R)-联-2-萘酚硼酸-(S)-脯氨酸酐催化苯乙酮肟甲醚的硼烷还原：与实施例7类似，将(R)-联-2-萘酚硼酸-(S)-脯氨酸酐，硼烷和苯乙酮肟甲醚以1∶2∶0.8的摩尔比在THF中室温反应24小时，给出48％收率和81.4％ee的(S)-α-苯乙胺。实施例9
与实施例7类似，将(2R，3R)-双(二苯羟甲基)-1，4-二氧杂螺环癸烷，硼酸三异丙酯和(S)-脯氨酸生成的螯合硼酸酯，苯甲醛和二乙基锌以0.1∶1∶2的摩尔比在甲苯中室温反应60小时，给出80％收率和7.1％ee的(S)-1-苯基丙醇。