一种手性异喹啉酮类化合物及其制备方法与流程

本发明涉及有机化学领域，具体涉及一种手性异喹啉酮类化合物及其不对称催化制备方法。

背景技术：

异喹啉骨架存在于许多天然产物以及具有生物活性的化合物中。如具有镇痛、镇静、催眠及安定作用的四氢帕马丁(e.l.sutin，d.m.jacobowitz，prog.brainres.1991，88，3.)，对降肾上素摄取具有抑制作用的dichlorofensine(ulin，j.；gee，a.d.；malmborg，p.；tedroff，j.；b.appl.radiat.isot.1989，40，171；kaczián，e.z.；l.；deák，g.；seregi，a.；dóda，m.j.med.chem.1986，29，1189.)，对蛋白偶联受体具有拮抗作用的化合物3(p.s.humphriesetal，bioorg.med.chem.lett.2009，19，2400.)，抗肿瘤活性物pancratistatin(t.hudlicky；u.rinner；d.gonzalez；h.akgun；s.schilling；p.siengalewicz；t.a.martinot；g.r.pettit；j.org.chem.2002，67，8726.)等。

因此手性异喹啉酮类化合物的不对称合成具有非常重要的意义。在合成方法上，主要利用手性辅助基团进行立体控制。由于手性辅助基团选择困难，需要引入和切除辅助基团步骤，底物中其它官能团与辅助基团不兼容等，发展这类化合物的高效不对称催化合成方法将具体极大的应用价值。目前已有的不对称催化合成方法还非常有限，常见的包括苯甲酰胺衍生物邻位c-x(x＝h或卤原子)键活化后与烯烃、炔烃等试剂环化(相关综述见b.ye，n.cramer，acc.chem.res.2015，48，1308.；c.g.newton，d.kossler，n.cramer，j.am.chem.soc.2016，138，3935.)。；在手性模板剂的氢键绑定作用下异喹啉酮与炔烃的光催化环化反应(k.a.b.austin，e.herdtweck，t.bach，angew.chem.int.ed.2011，50，8416.；angew.chem.2011，123，8566-8569；s.c.coote，t.bach，j.am.chem.soc.2013，135，14948.)。

对于这些方法，其手性配体或手性催化剂结构复杂，往往需要多步反应获得；且这些方法操作复杂，需要无水无氧条件。因此迫切需要发展新的高效的方法来合成更多结构多样的手性异喹啉酮类化合物。

技术实现要素：

为解决目前合成手性异喹啉酮类化合物，存在手性配体或手性催化剂结构复杂，且这些方法操作复杂的问题，本发明提出一种手性异喹啉酮类化合物及其制备方法，反应条件温和，所得产物在空气中稳定，产率高，产物的对映选择性高，产物易分离纯化。

本发明涉及一种手性异喹啉酮类化合物，结构式如(i)所示：

式中：r¹选自氢原子、c1-c6直链或支链的烷氧基、c1-c6直链或支链烷基中的一种；作为优选，r¹选自甲基、甲氧基、氢原子中的一种；

r²选自烷烃或芳烃取代的磺酰基中的一种；其中，烷烃选自甲基、三氟甲基中的一种；芳烃选自苯基、对甲苯基、邻甲氧基苯基、对硝基苯基中的一种；作为优选，r²选自对甲苯磺酰基、对甲氧基苯磺酰基中的一种；

r³选自氢原子、苯环上带取代基的苄基中的一种，其中苯环上的取代基选自c1-c6支链或直链烷基、c1-c6支链或直链烷基中的一种；作为优选，r³选自苄基、邻甲基苄基、间甲氧基苄基中的一种；

r⁴选自氢原子、带取代基的苯基中的一种，其中苯环上的取代基选自c1-c6支链或直链烷基、c1-c6支链或直链烷基中的一种；作为优选，r⁴选自苯基、对甲基苯基、对甲氧基苄基中的一种；

*代表手性，为r或s。

作为优选，所述结构式(i)所示手性异喹啉酮类化合物可为如下ia至ii化合物中的任意一种：

所述的手性异喹啉酮类化合物的制备方法为：在钯催化剂、助催化剂、碱添加剂、氧化剂、溶剂以及手性氨基酸配体存在条件下，结构式如(ii)所示化合物与co源反应，得到手性异喹啉酮类化合物，

式中：r¹选自氢原子、c1-c6直链或支链的烷氧基、c1-c6直链或支链烷基中的一种；作为优选，r¹选自甲基、甲氧基、氢原子中的一种；

r²选自烷烃或芳烃取代的磺酰基中的一种；其中，烷烃选自甲基、三氟甲基中的一种；芳烃选自苯基、对甲苯基、邻甲氧基苯基、对硝基苯基中的一种；作为优选，r²选自对甲苯磺酰基、对甲氧基苯磺酰基中的一种；

r³选自氢原子、苯环上带取代基的苄基中的一种，其中苯环上的取代基选自c1-c6支链或直链烷基、c1-c6支链或直链烷基中的一种；作为优选，r³选自苄基、邻甲基苄基、间甲氧基苄基中的一种；

r⁴选自氢原子、带取代基的苯基中的一种，其中苯环上的取代基选自c1-c6支链或直链烷基、c1-c6支链或直链烷基中的一种；作为优选，r⁴选自苯基、对甲基苯基、对甲氧基苄基中的一种；

本方法中，结构式如(ii)所示化合物的反应液起始摩尔浓度为0.05mol/l-0.3mol/l，优选为0.1mol/l。

所述钯催化剂选自金属钯盐中的一种，优选醋酸钯，使用量为结构式如(ii)所示化合物摩尔用量的1％-30％，优选为10％。

所述助催化剂选自金属铜盐中的一种，优选氯化铜，使用量为结构式如(ii)所示化合物摩尔用量的1％-30％，优选为10％。

所述手性氨基酸配体选自结构式如(iii)所示的化合物中一种：

式中，*代表手性，为r或s；r⁵选自c1-c6直链或支链的烷基、芳基、烷氧羰基、苄氧羰基中的一种；r⁶选自c1-c6直链或支链的烷基、含取代基的苯基、苯环含取代基的苄基中的一种；其中所述含取代基的苯基、苯环含取代基的苄基中取代基分别独立选自h、f、cf3、c1-c6的烷氧基、c1-c6的烷基中的一种。

作为优选，手性氨基酸配体结构优选自下面结构式中的一种，更优选为iiia、iiie结构式：

手性氨基酸配体使用量为结构式如(ii)所示化合物摩尔用量的1％-90％，优选为30％；

所述碱添加剂选自无机碱中的一种，优选为碳酸铯，使用量为结构式如(ii)所示化合物摩尔用量的1％-90％，优选为30％。

所述氧化剂为氧气；使用量为结构式如(ii)所示化合物摩尔用量的50％-10000％，优选为4000％。

所述溶剂选自醇类溶剂中的一种，优选乙醇、异丙醇、叔丁醇、特戊醇中的一种或几种，更优选异丙醇、特戊醇中一种。

所述co源为一氧化碳，所述co源使用量为结构式如(ii)所示化合物摩尔用量的50％-3000％，优选为1000％。

所述反应步骤中，反应温度为50℃-130℃，优选为80℃；

反应时间为1-100小时，优选为12-72小时，更优选为48小时。

本发明反应结构式如下式所示：

本发明选用易大量制备的原料，以手性氨基酸配体为手性诱导源，在钯催化剂和助催化剂存在下，使原料发生分子内c-h/n-h羰基化反应形成手性内酰胺，一步高效制备得到手性异喹啉酮类化合物。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：反应条件温和，所得手性异喹啉产物结构新颖多样，在空气中稳定，产率高，产物的对映选择性高，产物易分离纯化，具有很好的应用前景。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步，但本发明并不限于以下实施例。实施例中所用原料均可市购或采用常规方法制备。

结构式如(ii)所示化合物可以参考文献(j.k.laha，n.dayal，r.jain，k.patel，j.orga.chem.2014，79，10899-10907.)分别由式s-i结构通式所示化合物与式(i)结构式中r²所定义的任意保护基大量制备。

式s-i结构通式所示化合物可以参考文献(d.v.leusen，a.m.v.leusen，inorganicreactions，vol.57(eds.：l.e.overman)，johnwiley&sons，2004，pp.417-666；e.w.baxter，a.b.reitz，inorganicreactions，vol.59(eds.：ed.：l.e.overman)johnwileyandsons，2004，pp.1-714.)由通过公开商业途径购得的原料大量制备。

制备例1：结构式如(iic)所示化合物

将476mg化合物1、924mg醋酸铵溶解于5ml甲醇，向所得溶液中加入188mg氰基硼氢化钠，在70℃下加热8小时，冷却至室温后，向其中加入0.5ml浓度为5mol/l的氢氧化纳水溶液，继续搅拌2小时。反应结束后加入20ml水，用乙酸乙酯萃取反应液3次，有机相用饱和食盐水洗3次，有机相干燥浓缩后得到式s-ic所示粗产物，将该粗产物溶于10ml二氯甲烷，再向其中加入3mmol三乙胺后冷却至0℃，随后加入381.2mg对甲苯磺酰氯，室温下反应3小时后向反应体系加入20ml水，用乙酸乙酯萃取反应液三次，合并有机相并用饱和食盐水洗三次。有机相干燥后浓缩，残留物通过硅胶柱层析分离纯化得到式iic所示化合物629.6mg，收率80％。该化合物为白色固体，熔点97-99℃.¹hnmr(400mhz，cdcl3)δ7.39(d，j＝8.2hz，2h)，7.08(d，j＝8.2hz，2h)，7.00(d，j＝7.8hz，4h)，6.90(d，j＝7.9hz，4h)，4.29(d，j＝6.6hz，1h)，3.61-3.49(m，1h)，2.76(dd，j＝13.8，6.3hz，2h)，2.65(dd，j＝13.8，6.7hz，2h)，2.39(s，3h)，2.31(s，6h).¹³cnmr(101mhz，cdcl3)δ142.7，137.0，136.1，134.0，129.3，129.3，129.2，126.9，56.3，40.4，21.5，21.0.hrms(esi)：m/z：[m+na]⁺calculatedforc24h27nnao2s：416.1655.found：416.1651.

实施例1：制备式ia所示结构的手性异喹啉啉酮

该反应式如下：

在30ml的反应管中将109.6mg(0.3mmol)iia所示化合物、6.9mg(0.03mmol)醋酸钯、4.2mg(0.03mmol)氯化铜、6.5mg(0.09mmol)l-boc-val-oh(iiia所示手性氨基酸配体)、29.3mg(0.09mmol)碳酸铯溶于3ml异丙醇，先后向气囊中充入一氧化碳60ml(2.7mmol)，氧气300ml(12.4mmol)，将该气囊与反应管联通后，将反应体系在80℃加热回流48小时。冷却至室温后，将反应液用短硅胶柱过滤，用乙酸乙酯充分洗脱，洗脱液浓缩后所得残渣通过快速硅胶柱层析分离纯化，得到式ia所示化合物73.9mg，收率63％。

利用沃特世2695高效液相色谱对ia结构所示化合物进行测试，色谱柱为菲罗门lux5ucellulose-1column柱，流动相为由体积比为85∶15的正己烷∶异丙醇混合液，流速为1ml/min，检测波长254nm，主要对映体保留时间tr＝10.3min，次要对映体保留时间tr＝13.5min。结果显示ia所示化合物的对映体过量值(ee值)为89％，该化合物为白色固体，1hnmr(400mhz，cdcl3)δ8.03(d，j＝8.4hz，2h)，8.00(d，j＝8.4hz，1h)，7.51(td，j＝7.5，1.1hz，1h)，7.38-7.21(m，6h)，7.13(t，j＝8.4hz，3h)，5.21-5.05(m，1h)，3.28-3.06(m，2h)，2.79(dd，j＝16.4，1.2hz，1h)，2.69(dd，j＝13.1，11.4hz，1h)，2.41(s，3h).13cnmr(100mhz，cdcl3)δ162.8，144.8，137.2，136.8(2c)，133.8，129.4，129.3，129.0，128.8(2c)，128.3，127.5，127.0，56.7，39.7，30.7，21.6.hrms(esi)：m/z：[m+h]+calculatedforc23h22no3s：392.1315，found：392.1326.

实施例2：制备式ib所示结构的手性异喹啉啉酮化合物

该反应式如下：

采用与实施例1相同的方法，用118.1mg的iid所示化合物为原料，得到式ib所示化合物84.3mg，收率67％。利用沃特世2695高效液相色谱对ib结构所示化合物进行测试，色谱柱为大赛咯ad-h柱，流动相为由体积比为95∶5的正己烷∶异丙醇混合液，流速为1ml/min，检测波长254nm，主要对映体保留时间tr＝28.1min，次要对映体保留时间tr＝23.0min。结果显示ib所示化合物的ee值为75％，该化合物为白色固体，1hnmr(400mhz，cdcl3)δ8.04(d，j＝8.3hz，2h)，7.91(d，j＝7.7hz，1h)，7.37(d，j＝7.4hz，1h)，7.31(d，j＝8.1hz，2h)，7.24(t，j＝7.7hz，1h)，7.19-7.08(m，3h)，6.78(d，j＝7.3hz，1h)，5.25-5.14(m，1h)，3.23(dd，j＝13.3，4.4hz，1h)，2.92-2.78(m，2h)，2.75-2.64(m，1h)，2.40(s，3h)，2.32(s，3h)，2.13(s，3h).13cnmr(100mhz，cdcl3)δ163.1，144.7，136.9，136.8，135.9，135.4(2c)，130.8，130.2，129.4，129.0，128.5，127.3，127.1，126.9，126.2，54.9，37.3，27.6，21.7，19.2，18.9.hrms(esi)：m/z：[m+h]+calculatedforc25h26no3s：420.1628，found：420.1639.

实施例3：制备式iic所示结构的手性异喹啉啉酮化合物

该反应式如下：

采用与实施例1相同的方法，用127.7mg的iic所示化合物为原料，得到式ic所示化合物，得77.2mg，收率57％。利用沃特世2695高效液相色谱对ic结构所示化合物进行测试，色谱柱为菲罗门lux5ucellulose-1柱，流动相为由体积比为85∶15的正己烷∶异丙醇混合液，流速为1ml/min，检测波长254nm，主要对映体保留时间tr＝15.3min，次要对映体保留时间tr＝18.1min。结果显示ic所示化合物的ee值为83％，该化合物为白色固体，1hnmr(400mhz，cdcl3)δ8.02(d，j＝8.3hz，2h)，7.50(s，1h)，7.32(d，j＝8.1hz，2h)，7.04(dd，j＝13.2，5.5hz，4h)，6.84(d，j＝8.5hz，2h)，5.11-4.99(m，1h)，3.79(s，6h)，3.16-3.04(m，2h)，2.75(d，j＝15.5hz，1h)，2.65(dd，j＝13.0，11.5hz，1h)，2.41(s，3h).13cnmr(100mhz，cdcl3)δ162.9，159.0，158.7，144.7，136.9，130.3，129.5，129.4，129.2，129.1，129.0，121.7，114.2，111.9，57.2，55.5，55.3，38.7，29.8，21.7.hrms(esi)：m/z：[m+na]+calculatedforc25h25nnao5s：474.1346，found：474.1359.

实施例4：制备式id所示结构的手性异喹啉啉酮化合物

该反应式如下：

采用与实施例1相同的方法，用118.1mg的iid所示化合物为原料，得到式id所示化合物76.8mg，收率61％。利用沃特世2695高效液相色谱对id结构所示化合物进行测试，色谱柱为菲罗门lux5ucellulose-1柱，流动相为由体积比为85∶15的正己烷∶异丙醇混合液，流速为1ml/min，检测波长254nm，主要对映体保留时间tr＝8.7min，次要对映体保留时间tr＝10.1min。结果显示id所示化合物的ee值为85％，该化合物为白色固体，1hnmr(400mhz，cdcl3)δ8.03(d，j＝8.2hz，2h)，7.81(s，1h)，7.31(d，j＝8.0hz，3h)，7.11(d，j＝7.6hz，2h)，7.02(t，j＝9.3hz，3h)，5.23-4.94(m，1h)，3.18-3.05(m，2h)，2.76(d，j＝16.1hz，1h)，2.65(t，j＝12.3hz，1h)，2.40(s，3h)，2.33(s，6h).13cnmr(100mhz，cdcl3)δ163.0，144.7，137.3，136.8，136.6，134.7，134.2，133.8，129.6，129.3，129.1，129.0，128.3，128.0，57.0，39.1，30.2，21.7，21.1，21.0.hrms(esi)：m/z：[m+h]+calculatedforc25h26no3s：420.1628，found：420.1639.

实施例5：制备式ie所示结构的手性异喹啉啉酮化合物

该反应式如下：

采用与实施例1相同的方法，用143.3mg(0.3mmol)的iie所示化合物为原料，充入氧气600ml(24.8mmol)，一氧化碳60ml(2.7mmol)，得到式ie所示化合物128.4mg，收率85％。利用沃特世2695高效液相色谱对ie结构所示化合物进行测试，色谱柱大赛咯ia柱，流动相为由体积比为95∶5的正己烷∶异丙醇混合液，流速为1ml/min，检测波长254nm，主要对映体保留时间tr＝8.0min，次要对映体保留时间tr＝8.8min。结果显示ie所示化合物的ee值为81％，该化合物为白色固体，1hnmr(400mhz，cdcl3)δ8.10-7.98(m，3h)，7.55(dd，j＝7.9，1.8hz，1h)，7.33(t，j＝8.0hz，4h)，7.11(t，j＝9.5hz，3h)，5.16-5.05(m，1h)，3.22-3.00(m，2h)，2.83(d，j＝16.0hz，1h)，2.69(t，j＝12.3hz，1h)，2.41(s，3h)，1.32(s，9h)，1.31(s，9h).13cnmr(100mhz，cdcl3)δ163.3，150.7，149.9，144.6，137.0，134.3，133.9，131.0，129.4，128.97，128.1，127.7，125.8，125.6，57.1，39.1，34.8，34.5，31.4，31.2，30.1，21.6.hrms(esi)：m/z：[m+h]+calculatedforc31h38no3s：504.2567，found：504.2579.

实施例6：制备式ii所示结构的手性异喹啉啉酮化合物

该反应式如下：

采用与实施例1相同的方法，用105.4mg的iii所示化合物为原料，得到式ie所示化合物，得98.4mg，收率87％。利用沃特世2695高效液相色谱对ii结构所示化合物进行测试，色谱柱为菲罗门lux5ucellulose-1柱，流动相为由体积比为85∶15的正己烷∶异丙醇混合液，流速为1ml/min，检测波长254nm，主要对映体保留时间tr＝18.0min，次要对映体保留时间tr＝15.8min。结果显示ii结构所示化合物的ee值为72％，该化合物为白色固体，熔点174-177℃，72％ee，¹hnmr(400mhz，cdcl3)δ8.09(d，j＝7.8hz，1h)，7.48(t，j＝6.6hz，3h)，7.38(t，j＝7.6hz，1h)，7.29(dt，j＝15.2，7.6hz，3h)，7.14(d，j＝8.1hz，2h)，7.07(d，j＝7.6hz，1h)，7.02(d，j＝6.7hz，2h)，4.54(dd，j＝12.1，5.3hz，1h)，4.47-4.35(m，2h)，2.37(s，3h).¹³cnmr(100mhz，cdcl3)δ163.1，144.5，141.0，139.8，135.9，133.8，129.2，129.2，129.0，128.8，128.6，128.4，128.0，127.9，127.5，51.0，44.2，21.6.hrms(esi)：m/z：[m+h]⁺calculatedforc22h20no3s：378.1158，found：378.1162.

实施例7：制备式ii所示结构的手性异喹啉啉酮化合物

该反应式如下：

采用与实施例1相同的方法，用105.4mg的iii所示化合物为原料，3ml特戊醇为溶剂，反应温度120℃，得到式ii所示化合物90.6mg，收率80％，ee值为53％。

实施例8：制备式ii所示结构的手性异喹啉啉酮化合物

该反应式如下：

采用与实施例1相同的方法，用105.4mg的iii所示化合物为原料，3ml叔丁醇为溶剂，得到式ii所示化合物62.3mg，收率55％，ee值为71％。

实施例9：制备式ii所示结构的手性异喹啉啉酮化合物

该反应式如下：

采用与实施例1相同的方法，用105.4mg的iii所示化合物为原料，用22.6mg(0.09mmol)iiid所示氨基酸衍生物为配体，得到式ii所示化合物107.6mg，收率95％，ee值为77％。

实施例10：制备式ii所示结构的手性异喹啉啉酮化合物

该反应式如下：

采用与实施例1相同的方法，用105.4mg的iii所示化合物为原料，用11.8mg(0.09)mmoliiie所示氨基酸衍生物为配体，得到式ii所示化合物107.6mg，收率40％，ee值为37％。

上述具体实施方案中的实施例是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下所做的任何变化和修改，都应属本发明所限定的保护范围之内。