手性2-(2-哌啶基)吡啶类化合物的合成与应用

• 作 者: 成燕琴
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院研究生院 中国科学院大学
• 发表日期: 2010年期

近年来,关于手性含吡啶氮配体的研究,包括它们的合成,与过渡金属的配位化学,以及在不对称催化反应中的应用等一直是深受重视的研究课题。人们合成了二胺类化合物,α-吡啶胺,手性2,2’-联吡啶系列衍生物,以及三联吡啶和四联吡啶类化合物,并充分研究了这些手性含吡啶氮配体的配位化学性能和不对称催化性能。另一方面,手性环状二级胺作为有机小分子催化剂被大量地开发,并成功而广泛地应用于有机小分子不对称催化反应这个新兴繁荣领域。值得注意的是,烟草类生物碱尼古丁、毒藜碱和异毒藜碱的类似物手性2－(2－哌啶基)吡啶,虽然既是手性含吡啶氮配体又可以作为手性环状二级胺类有机小分子催化剂,却几乎没有引起任何关注。因此,制备光学纯的2－(2－哌啶基)吡啶,并研究它及其衍生物在不对称催化反应上的应用是非常有意义的课题。　　
本论文从2,2’－联吡啶出发,通过单烷基化－选择性还原－脱烷基的过程,高收率地合成了2一(2-哌啶基)吡啶外销旋体。利用非对映异构体结晶拆分法,以D－酒石酸和L-酒石酸为拆分剂,以乙腈/四氢呋喃/二氯甲烷=5:1:1(v/v/v)为拆分溶剂体系,成功得到了单一构型的2-(N-苄基-2-哌啶基)吡啶,对其脱苄基即得同样构型的光学纯的2-(2-哌啶基)吡啶。通过对(-)-2-(N-苄基-2-哌啶基)吡啶·D-酒石酸盐培养单晶,X射线衍射测试单晶结构,最终确定了所得光学纯化合物的绝对构型。　　
利用双卤代化合物和两分子光学纯的2-(2-哌啶基)吡啶的亲核取代反应,进一步合成了系列2-(2-哌啶基)吡啶的桥联衍生物,通过1H NMR、13C NMR及MS等手段对所合成的配体进行了详细的分析与表征。研究了这些手性含吡啶氮配体在金属不对称催化反应中的应用。在二乙基锌和芳香醛的不对称加成反应中,2-(2-哌啶基)吡啶表现出非常高的催化活性,反应产率高,且产物ee值最高可达100％。配体在钯的不对称烯丙位取代反应中的活性也得到了研究,产物ee值最高可达57％。　　
合成了2-(2-哌啶基)吡啶衍生的五种含哌啶结构的简单手性环状二级胺类有机小分子催化剂,并研究了它们在有机小分子催化反应中的应用。在不对称Michael加成反应中,确立了以(S)-1,1’-联萘酚为添加剂的新型简单高效共催化体系。此体系催化系列醛和硝基烯底物,只需用1 mol％的催化剂用量,1.5倍当量的醛,得到的硝基醛产物非对映体选择性高达99/1,对映体选择性则高达99％。