专利名称：一种光学选择直接氧化－环氧化烯丙醇类化合物的方法
技术领域：
本发明涉及通过不对称相转移催化制备光学纯环氧化物，具体地说是一种光学选择直接氧化—环氧化烯丙醇类化合物的方法。
背景技术：
光学活性环氧化物是一类重要的生理活性化合物，此类化合物的环上有两个手性碳原子，通过选择性开环和官能团转化等反应，可以合成很多有价值的手性化合物，因此光学活性环氧化物的合成研究，具有重要的意义有机化学，2001，21(12)，1102。光学活性α，β-环氧酮类化合物就是其中很重要的一类光学活性环氧化物。
目前，文献报道的制备光学活性α，β-环氧酮类化合物的主要方法，主要是通过α，β-不饱和酮的不对称环氧化，包括生物酶催化法Tetrahedron Lett.，1987，28，1577、手性多胺催化法Angew.Chem.Int.Ed.Engl.，1980，19，929、有机金属络合物催化法J.Am.Chem.Soc.，1997，119，2329、手性双环氧乙烷催化法J.Org.Chem.，1997，62，8622、相转移催化法Tetrahedron Lett.，1998，39，1599等，其中，相转移催化法因为其反应条件温和、产率高、环境友好等优点，日益受到人们的重视。
对于某些α，β-环氧烯酮，其制备方法是通过三步实现的1)亲核碳与醛缩合成烯丙醇；2)将烯丙醇氧化为对应的α，β-不饱和酮，或环氧化为对应的β，γ-环氧烯丙醇；3)将α，β-不饱和酮环氧化，或将β，γ-环氧烯丙醇氧化对应的α，β-环氧烯酮。
可以看出，以上制备过程需要多个氧化或环氧化步骤。因此如果能将这些氧化和环氧化步骤统一起来，实现一步直接氧化一环氧化，将烯丙醇直接转化为α，β-不饱和酮，在合成上将是一个非常便利的方法。
目前在相转移催化条件下使用这种方法制备光学活性α，β-环氧烯酮类化合物，主要是使用次氯酸钠水溶液Chem.Commun.2002，2360作为氧化剂，但是其使用过程中存在反应效率低、操作烦琐，危险性大、成本高、运输和储存困难等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光学选择直接氧化一环氧化烯丙醇类化合物的方法，以克服上述环氧化体系存在的主要问题，该方法反应条件温和、光学选择性高、操作简便、环境污染少、产率从中等到优良。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为在无机碱的存在下，使用TCCA(三氯异氰脲酸)作为氧化剂，使用手性季铵盐作为光学相转移催化剂，将烯丙醇类化合物直接氧化一环氧化为相应的环氧化物。反应通式如下
其中R1和R2可以是各种类型的脂肪族或者芳香族基团。TCCA和烯丙醇的摩尔比为1∶1至10∶1；无机碱和TCCA的摩尔比为1∶1到1∶10；相转移催化剂的摩尔用量为烯丙醇的1～100％；反应时间受反应本身控制，取决于反应物的类型和反应条件，反应时间一般为3～48小时；反应温度为-40～40℃；烯丙醇和溶剂的重量比为1∶2到1∶100。
所述反应使用的无机碱，包括氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铯、碳酸钾、碳酸钠等中的一种或者多种；可以配成各种浓度的水溶液，也可以直接使用固体碱。
所述反应使用的手性季铵盐相转移催化剂为金鸡纳碱类衍生物(1)～(4)。
其中对于(1)和(2)的结构R1为苯基、9-蒽甲基等，R2为乙烯基、乙基等，R3为氢、烯丙基、苄基等；对于(3)和(4)的结构R1为氢、羟基等，R2为氢、甲基等，R3为氢、烯丙基、苄基等。
所述反应使用的溶剂包括水、苯、甲苯、二甲苯、正己烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、乙醚、四氢呋喃等中的一种或者多种。
所述反应使用的烯酮类化合物具有如下结构 其中对于(5)的结构R1～R6为氢、甲基、甲氧基、卤原子、硝基等；(6)的结构R1～R2为氢、C1～C6烷基、(取代)环丙基、(取代)环己基、(取代)呋喃基等，R3～R5为氢、甲基、甲氧基、卤原子、硝基等。
本发明具有如下优点1.立体和光学选择性好。在本发明条件下，对于大部分产物，d.e.值大于95％，e.e.值大于70％，重结晶后可获得最高大于99％的光学纯度。
2.原料转化率高，目标产物的选择性好。在本发明条件下，对于大部分原料，可以达到定量转化，而且产物仅为目标环氧化产物，反应的选择性好，收率高；氧化效率高，氧化剂用量少。
3.反应试剂成本低、易于储运。本发明使用的氧化剂为三氯异氰脲酸，是一种广泛使用的大宗化学产品；和其他的氧化剂(次氯酸钠、过氧化氢、过氧化物等)相比，具有性质稳定、使用安全等优点，而且本氧化剂为固体产品，便于运输储藏。
4.反应条件温和，操作简便。本发明反应在液固(有机/固体)或液液(水/有机)两相体系中进行，以季铵盐作为相转移催化剂，可在十分温和的条件下进行反应；对于大部分原料，反应的较佳温度为0～20℃；反应和产品的后处理操作简单。
5.环境友好，污染少。在本发明条件下，产生的三废量少，大部分试剂可以回收利用，整个过程对环境几乎不会造成污染。
具体实施例方式
下面通过实例对本发明给予进一步说明，然而，本发明不限于下述的实施例。
实施例1在100毫升的三口烧瓶中(包括搅拌器、温度计和滴液漏斗)，加入2.32克(10毫摩尔)TCCA和30毫升甲苯，降温到0℃，加入3.36克(30毫摩尔)固体氢氧化钾，控制温度不超过0℃，搅拌15分钟后，加入2.10克(10毫摩尔)的查尔醇(5a，R1-6＝H)和667毫克溴化O-苄基-N-(9-蒽甲基)二氢辛可尼丁(1a，R1＝9-蒽甲基、R2＝乙基、R3＝苄基)(1毫摩尔)，加完后在0℃下继续搅拌直至通过薄层色谱检测反应完全。升温至室温，加入50毫升乙醚稀释，过滤，滤液先后用50毫升水和饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥。减压蒸馏除去溶剂，正己烷重结晶得到1.88克白色针状固体产物，产率84％，e.e.值83％。
实施例2溶剂如下表1所示，其他实验方法和条件同实施例1。
表1.
实施例3无机碱如下表2所示，其他实验方法和条件同实施例1。
表2.
a水溶液浓度。
实施例4温度如下表3所示，其他实验方法和条件同实施例1。
表3.
实施例5
烯丙醇/TCCA/氢氧化钾用量比如下表4所示，其他实验方法和条件同实施例1。
表4.
实施例6所用手性催化剂如下表5所示，其他实验方法和条件同实施例1。(表中，序号第一位的阿拉伯数字表示第几个通式，第二位的英文字母表示该通式下的第几个化合物，以下均同)表5.
实施例7所用手性催化剂用量如下表6所示，其他实验方法和条件同实施例1。
表6.
实施例8所用烯丙醇化合物如下表7所示，所用手性催化剂为1a(R1＝9-蒽甲基、R2＝乙基、R3＝苄基)，其他实验方法和条件同实施例1。
表7.
权利要求
1.一种光学选择直接氧化—环氧化烯丙醇类化合物的方法，其特征在于以三氯异氰脲酸为氧化剂，手性季铵盐为光学选择催化剂，在无机碱存在下，于溶剂中将烯丙醇类化合物转化为相应的环氧酮类化合物。
2.按照权利要求1所述光学选择直接氧化—环氧化烯丙醇类化合物的方法，其特征在于所述三氯异氰脲酸和烯丙醇的摩尔比为1～10∶1；无机碱和三氯异氰脲酸的摩尔比为1∶1～10；催化剂的摩尔用量为烯丙醇的1～100％；反应时间为3～48小时；反应温度为-40～40℃；烯丙醇和溶剂的重量比为1∶2到1∶100。
3.按照权利要求2所述光学选择直接氧化—环氧化烯丙醇类化合物的方法，其特征在于所述反应温度为0～20℃。
4.按照权利要求1所述光学选择直接氧化—环氧化烯丙醇类化合物的方法，其特征在于所述无机碱为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铯、碳酸钾或碳酸钠。
5.按照权利要求1所述光学选择直接氧化—环氧化烯丙醇类化合物的方法，其特征在于所述光学选择催化剂为金鸡纳碱类衍生物，其结构式表示如下， 其中对于(1)和(2)结构式中R1为苯基或9-蒽甲基，R2为乙烯基或乙基；R3为氢、烯丙基或苄基；对于(3)和(4)结构式中R1为氢或羟基，R2为氢或甲基，R3为氢、烯丙基或苄基。
6.按照权利要求1所述光学选择直接氧化—环氧化烯丙醇类化合物的方法，其特征在于所述溶剂为水、苯、甲苯、二甲苯、正己烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、乙醚、四氢呋喃中的一种或者多种。
7.按照权利要求1所述光学选择直接氧化—环氧化烯丙醇类化合物的方法，其特征在于所述烯丙醇类化合物结构式如下， 其中对于(5)结构式R1～R6为氢、甲基、甲氧基、卤原子或硝基；(6)结构式R1～R2为氢、C1～C6烷基、环丙基、取代环丙基、环己基、取代环己基、呋喃基或取代呋喃基，R3～R5为氢、甲基、甲氧基、卤原子或硝基。
全文摘要
本发明涉及通过不对称相转移催化制备光学纯环氧化物，具体地说是一种光学选择直接氧化—环氧化烯丙醇类化合物的方法，其采用TCCA(三氯异氰脲酸)作为氧化剂，使用手性季铵盐作为光学选择相转移催化剂，在无机碱的存在下，于溶剂中将烯丙醇类化合物直接转化为相应的环氧酮类化合物。本发明具有产率和光学选择性高、条件温和、操作简便等特点。
文档编号C07D301/03GK1789254SQ20041008296
公开日2006年6月21日 申请日期2004年12月14日 优先权日2004年12月14日
发明者王永灿, 叶金星, 张国富, 梁鑫淼, 陈吉平 申请人:中国科学院大连化学物理研究所