幾種重要的外消旋體的合成研究

鄭偉+鄧淵+趙永婷

【摘要】本文以飽和醛和反式硝基烯烴為原料，非手性物質吡咯烷為催化劑合成了一系列在不對稱Michael Addition反應中廣泛使用的醛類外消旋體（1a-1k），產率在70-80%之間；以α，β-不飽和醛和環戊二烯為原料，三溴化銦催化合成了一系列在不對稱Diels-Alder反應中廣泛使用的烯醛類外消旋體（2a-2e），產率在65-80%之間；以芳香醛和酮為原料在碳酸氫鈉溶液反應制備一系列在不對稱Aldol反應中廣泛使用的β-羥基酮外消旋體（3a-3i），產率在65-85 %之間。

【關鍵詞】有機化學 合成 外消旋體

【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）28-0169-01

一、引言

隨著有機合成化學的深入發展，不對稱合成已經成為有機合成研究中最為重要的領域之一，在不對稱合成中廣泛使用Michael Addition反應、Diels-Alder反應和Aldol反應來構筑新的碳碳鍵，以期得到在化學產率和光學產率方面的理想結果。因此，在該項研究中，為了檢測不對稱合成的光學產率，通常需要計算非對映異構體的比例dr值和對映異構體過量ee值。為了準確測定dr值和ee值，必須首先合成對應產物的外消旋體，再通過NMR和HPLC測試進一步確定不對稱合成效果。

二、實驗部分

（一）實驗藥品

對氯苯甲醛、鄰氯苯甲醛、對甲氧基苯甲醛（茴香醛）、1-萘甲醛、苯甲醛、硝基甲烷、丙酮、環戊酮、環己酮、反式2-丁烯醛、反式2-己烯醛、、反式肉桂醛、、反式對硝基肉桂醛、反式對甲氧基肉桂醛、二氯甲烷、乙酸乙酯、乙腈、吡咯烷、三溴化銦、碳酸氫鈉等。

（二） 實驗設計及步驟

1.反式硝基烯烴與飽和醛為原料制備Michael Addition反應外消旋體（1a-1k）

Scheme 1

實驗步驟：先將芳香醛在堿性（NaOH）條件下反應制備硝基烯烴；再將硝基烯烴類物質（3mmol）、醛類物質（6 mmol）溶于8 mL的二氯甲烷中，在0-10℃條件反應、攪拌條件下用微量進樣器注入四氫吡咯烷（0.6 mmol），反應約3 h，通過TLC監測原料反應結束后，向反應混合液中緩慢滴加1 N的鹽酸溶液8 mL，攪拌5 min后用（3× 15 mL）的二氯甲烷萃取，合并有機相，無水硫酸鈉干燥，過濾、旋蒸后通過柱色譜分離（乙酸乙酯 ： 石油醚 = 1：2-1：10）得到外消旋體1a-1k，通過NMR確定結構、HPLC對不同構型的物質進行分離，產率70-80%。

2.α，β-不飽和醛和環戊二烯為原料制備Diels–Alder環加成反應外消旋體（2a-2e）

實驗步驟：將α， β-不飽和醛（3.0 mmol）、環戊二烯 （10.0 mmol ）、三溴化銦（3.0 mmol）溶于乙腈和水（95/5，體積比）的混合溶液（5.0 mL）中，在低于0-10 ℃攪拌反應3h，用（3× 10mL）的二氯甲烷萃取，合并有機相，無水硫酸鈉干燥，過濾、旋蒸后通過柱色譜分離（乙酸乙酯：石油醚 = 1：5-1：10）得到外消旋體2a-2e，通過NMR確定結構、HPLC對不同構型的物質進行分離，產率65-80%。

Scheme 2

3.芳香醛和酮為原料制備β-羥基酮外消旋體（3a-3i）

Scheme 3

實驗步驟：將芳香醛類物質（2.0 mmol）、酮類（4.0 mmol）溶于10 mL碳酸氫鈉溶液中（PH=9.0），在室溫下反應約10 h，通過并TLC監測反應完后，用（3×15 mL）的乙酸乙酯萃取，合并有機相，無水硫酸鎂干燥，過濾、旋蒸后通過柱色譜分離（乙酸乙酯：石油醚= 1：1-1：5）得到不同固體狀的外消旋體3a-3g，通過NMR確定結構、HPLC對不同構型的物質進行分離，產率65-85%。

三、結論

路易斯酸堿催化是合成外消旋體的重要方法之一，本文選擇吡咯烷、三溴化銦、碳酸氫鈉為催化劑高效地合成了幾種不同類別的外消旋體，通過1HNMR 13CNMR、MS等測試確定了物質的結構，使用PHLC手性柱實現了不同構型的物質的分離。

參考文獻：

[1]Xiong B.Shen L.Cong R.et al. Synthesis of Monodisperse Porous Crosslinked Polystyrene Chromatographic Packing[J]. Chin. J. Chromatogr.， 1998， 16， 492-494

[2]張占金，毛金城，萬伯順.路易斯酸堿催化的外消旋體（動態）動力學拆分反應[J].化學進展.2004，16（4）：574-583

作者簡介：

鄭偉（1987-），男（漢族），貴州興仁人，學歷：碩士研究生，職稱：講師，研究方向：有機合成。