手性Binol和Schiff base金屬催化醛與TMSCN親核加成反應(yīng)研究

丁亮亮

摘 要：本文用制得的催化劑催化了不對稱氰化反應(yīng)，以三甲基氰硅烷為氰化試劑，嘗試了不同的底物，最終確定最佳反應(yīng)條件為：n（底物）：n（三甲基氰硅烷）=0.2：1，催化劑用量為20%mol，-40℃攪拌。嘗試了苯甲醛，苯丙醛，1-萘醛，2-萘醛，肉桂醛等底物。其中苯甲醛，苯丙醛的ee值達(dá)到45%左右，而1-萘醛，2-萘醛和肉桂醛的ee值為20%。

關(guān)鍵詞：手性氰醇;三甲基氰硅烷;聯(lián)-2-萘酚;席夫堿

0 引言

用合成的兩種催化劑R型聯(lián)二萘酚衍生催化劑和（1S，2R）-1-氨基-2-茚醇縮4-（二乙氨基）水楊醛席夫堿催化劑，催化醛與TMSCN反應(yīng)去探究催化劑的催化效果。以苯甲醛的不對稱氰化反應(yīng)為模型，研究溫度、催化劑用量、配體與金屬試劑的比例等對對映選擇性的影響，并做了一些底物的拓展。確定最佳的反應(yīng)底物，反應(yīng)溫度，催化劑用量及配體與金屬試劑的最佳比例，從而提高產(chǎn)物的ee值。

1 催化醛氰化反應(yīng)的研究

1.1 實驗所需儀器與試劑

1.1.1 實驗試劑

實驗所需試劑，苯甲醛、苯丙醛、1-萘醛、2-萘醛、肉桂醛、TMSCN、二氯甲烷、石油醚、乙酸乙酯、無水乙醇。

1.1.2 實驗部分

以苯丙醛為底物，三甲基氰硅烷為氰源嘗試不對稱氰化反應(yīng)。將反應(yīng)體系除水除氧后，加入適量催化劑，用無水二氯甲烷溶解后，注射到反應(yīng)瓶中，充氮氣球，對瓶進(jìn)行換氣。在-78℃下，首先加入三甲基氰硅烷，攪拌5min后加入苯甲醛，補(bǔ)加液氮以保持溫度。待反應(yīng)完畢后（反應(yīng)用TLC檢測，展開劑為PEG：EA=5：1）使用柱層析分離產(chǎn)物及金屬催化劑。采用高效液相色譜確定產(chǎn)物ee值（產(chǎn)物的ee值由高效液相色譜法檢測，檢測條件為：儀器：UltiMate 3000;手性色譜柱：大賽璐O-D柱;柱溫度：22℃;進(jìn)樣量：10μL;檢測波長：254nm;流動相：正己烷：異丙醇=99：1;流速：0.7mL/min）。

1.2 結(jié)構(gòu)表征

1.2.1 苯甲醛硅氰化的核磁氫譜分析

1H-NMR（300MHz，CDCl3）

δ 0.221-0.223（s，9H，3個甲基峰，三甲基硅烷的三個甲基峰）。

δ 7.386-7.595（m，5H，苯環(huán)上的氫）。

δ 5.286-5.487（m，1H，苯甲醛甲基上的氫原子）。

以上為合成苯甲醛硅氰化產(chǎn)物的核磁共振氫譜分析。

1.2.2 苯丙醛硅氰化的核磁氫譜分析

1H-NMR（300MHz，CDCl3）

δ 0.224（s，9H，3個甲基峰，三甲基硅烷的三個甲基峰）。

δ 7.199-7.353（m，5H，苯環(huán)上的氫）。

δ 4.367-4.412（m，1H，苯丙醛硅氰化后醛基碳的氫原子）。

δ 2.126-2.175（m，2H，苯丙醛上亞甲基的2個氫原子）。

δ 2.791-2.843（m，2H，苯丙醛上靠近苯環(huán)亞甲基的2個氫原子）。

以上為合成苯丙醛硅氰化產(chǎn)物的核磁共振氫譜分析。

1.2.3 1-萘醛硅氰化的核磁氫譜分析

1H-NMR（300MHz，CDCl3）

δ 0.224（s，9H，3個甲基峰，三甲基硅烷的三個甲基峰）。

δ 7.480-8.203（m，7H，萘環(huán)上的氫氫原子）。

δ 6.073（s，1H，1-萘醛硅氰化后醛基碳的氫原子）。

以上為合成1-萘醛硅氰化產(chǎn)物的核磁共振氫譜分析。

1.2.4 2-萘醛硅氰化的核磁氫譜分析

1H-NMR（300MHz，CDCl3）

δ 0.281（s，9H，3個甲基峰，三甲基硅烷的三個甲基峰）。

δ 7.558-7.951（m，7H，萘環(huán)上的氫原子）。

δ 5.678（s，1H，2-萘醛硅氰化后醛基碳的氫原子）。

以上為合成2-萘醛硅氰化產(chǎn)物的核磁共振氫譜分析。

1.2.5 肉桂醛硅氰化的核磁氫譜分析

1H-NMR（300MHz，CDCl3）

δ 0.264（s，9H，3個甲基峰，三甲基硅烷的三個甲基峰）。

δ 7.264-7.409（m，5H，苯環(huán)上的氫原子）。

δ 6.161-6.274（m，1H，遠(yuǎn)離苯環(huán)上雙鍵上的氫原子）。

δ 6.797-6.848（d，1H，靠近苯環(huán)上雙鍵上的氫原子）。

δ 5.120-5.136（d，1H，肉桂醛硅氰化后醛基碳的氫原子）。

以上為合成肉桂醛硅氰化產(chǎn)物的核磁共振氫譜分析。

1.2.6 本章小結(jié)

本章內(nèi)容主要使用合成的催化劑對底物硅氰化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)催化劑對底物有很好的不對稱誘導(dǎo)作用，使用席夫堿催化劑在低溫條件下，苯甲醛，苯丙醛的ee值達(dá)到45%左右。

2 結(jié)論

本文用制備的兩種催化劑R型聯(lián)二萘酚衍生催化劑和（1S，2R）-1-氨基-2-茚醇縮4-（二乙氨基）水楊醛席夫堿催化劑，分別催化了芳香醛苯甲醛、1-萘醛、2-萘醛、脂肪醛苯丙醛及α，β-不飽和醛肉桂醛的硅氰化反應(yīng)。結(jié)果表明，兩類催化劑都能夠顯著提高硅氰化的反應(yīng)速率，使反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率明顯提高，但聯(lián)二萘酚衍生的催化劑對反應(yīng)的立體選擇性并沒有明顯改變，席夫堿類催化劑的催化效果更加明顯，具有更好的不對稱誘導(dǎo)作用。用席夫堿催化劑在最佳條件下催化苯甲醛硅氰化ee值可達(dá)45%。

參考文獻(xiàn)：

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