专利名称：光学活性α-取代苄胺的不对称合成方法
技术领域：
本发明涉及光学活性α-取代苄胺的不对称合成方法，属有机合成技术领域。
光学活性胺类化合物是有机化学中一类重要的化合物，它被广泛地用作手性拆分剂，拆分有机酸类。而且，它是有机合成工业、医药工业、香料工业等的重要中间体。
过去，人们一般通过拆分消旋体而得到光学活性胺类(《美国化学会志》1951年5783页)，但拆分法费时，操作繁杂，收率低，同时要用大量手性拆分剂，导致成本高。近十多年来，人们都在企图寻找一种不对称合成方法来合成一种单一构型的光学活性胺类化合物。1977年德国科学家霍纳(Horner)等在《利比锡化学年报》1365页报导了用一系列手性季胺盐诱导电化学还原西夫碱来制备光学活性胺，其光学产率0～12.8%。另一较成功的方法是哈奇里斯(Hutchins)等在1987年美国《有机化学杂志》702页报导了采用手性氢化试剂还原二苯基膦酰亚胺〔R1R2C＝N-OP(C6H5)2〕，再经酸水解得到光学产率为1～100%的光学活性胺类。虽然，哈奇里斯的还原法都得到了一些光学纯度较高的产物，但是制备不同的胺，就要用不同的底物(二苯基膦酰亚胺)。它们制备复杂;同时，不同的底物的立体选择性差别也较大。1987年，蒋跃忠等在《合成通讯》(Synth.Commu.)1545页以(+)-樟脑与苄胺缩合产物樟脑酮亚胺为手性模板，合成了0～90%的光学产率的光学活性α-取代苄胺。该方法较还原法操作简单，利用同一手性模板(也就是反应底物)，通过变换不同的烷基化试剂，便可得到不同的α-取代苄胺;但该手性模板随着烷基化试剂的不同，立体选择性的差异也较大。有些基团，如环己基，光学产率仅为29%;甲基则光学产率几乎为零。同时光学纯(-)-樟脑不易得到，就难以合成(S)-α-取代苄胺。
本发明合成的光学活性α-取代苄胺，光学产率高达93.9～99.9%，且光学产率不随烷基化试剂不同而不同。比传统的拆分法省时，操作简单。
本发明的目的是采用(+)-或(-)-2-羟基蒎烷酮-3(以下简称为羟基蒎烷酮)与苄胺的缩合产物，N-苄基-2-羟基蒎烷酮-3-亚胺(以下简称羟基蒎烷酮亚胺)为手性模板，通过不对称烷基化反应，高选择性地合成光学活性α-取代苄胺。
本发明的目的是这样实现的以羟基蒎烷酮与苄胺的缩合产物羟基蒎烷酮亚胺为手性模板，再经去质子化、不对称烷基化，与羟胺反应得光学活性α-取代苄胺，其反应式为
其中X＝氯，溴，碘;
R′＝1～6个碳的脂肪族烷基，甲氧基，氯，溴，碘，羟基，硝基;
R＝1～6个碳的脂肪族烷基，环己基，环戊基，苄基，间甲氧基苄基，对甲氧基苄基，3，4-二甲氧基苄基等。
以上反应的具体实施步骤由以下三步组成(1)在反应瓶中，加入(+)或(-)-羟基蒎烷酮，苄胺，其摩尔比为1∶1～3，再加入三氟化硼乙醚溶液(1～5ml/mol羟基蒎烷酮)及溶剂(苯或甲苯，已经3A或5A分子筛干燥，1500～3000ml/mol羟基蒎烷酮)。装上Cope去水装置，用氮气保护，升温回流7～16小时，旋转蒸发去溶剂，减压蒸馏得微黄色液体羟基蒎烷酮亚胺。
(2)在长颈反应瓶中加入羟基蒎烷酮亚胺的四氢呋喃溶液，干冰浴冷却至-78℃，氮气保护，搅拌下加入丁基锂正己烷溶液(2-4mol/mol羟基蒎烷酮亚胺)，在-78℃下搅拌0.5～6小时，然后加入卤代烷的四氢呋喃溶液(1-4mol/mol羟基蒎烷酮亚胺)，然后在-78℃搅拌10～100小时，反应用薄层色谱控制(展开剂∶醋酸乙酯与石油醚体积比为1∶2～10)。反应完毕后加入饱和氯化铵水溶液，升至室温，反应液用苯提取4次，提取液经饱和和食盐水洗涤三次，无水硫酸镁干燥、过滤，减压蒸去溶剂，得浅黄色油状物，再经柱色谱分离(硅胶H，10～40μ为吸附剂，展开剂∶醋酸乙酯与石油醚体积比为1∶2～10)得到羟基蒎烷酮亚胺的烷基化产物。
(3)将烷基化产物和醋酸羟胺无水乙醇溶液(摩尔比1∶1～4)混合，在10～40℃下搅拌3～15小时后，旋转蒸发除溶剂得浅黄色混合物，再溶于苯，用饱和碳酸氢钠水溶液，饱和食盐水各洗涤三次，以无水硫酸镁干燥，再过滤，减压蒸去苯，得浅黄色油状液。加入5%盐酸，搅拌0.5～5小时成盐后，用乙醚提取3～5次，醚层经饱和食盐水洗涤，无水硫酸镁干燥、过滤，除去乙醚，得白色固体肟。水层用5～20%碳酸钾水溶液中和至PH＝8～11，用乙醚提取多次，醚层用饱和食盐水洗涤，无水硫酸镁干燥、过滤，蒸去溶剂，得淡黄色残液，经减压蒸馏，得光学活性α-取代苄胺无色液体。
与现有方法相比，本发明具有以下特点1.合成的光学活性α-取代苄胺的光学产率高达93.9～99.9%，且光学产率不随着烷基化试剂不同而不同。总化学收率31.1～54.6%。比传统的拆分法省时，操作简单，成本低。
2.采用同一手性模板(底物)，选用不同的烷基化试剂，便可得不同的α-取代苄胺。
3.该发明采用的手性源-羟基蒎烷酮是由α-蒎烯氧化而得。而α-蒎烯在我国有丰富的天然资源。同时，羟基蒎烷酮在使用以后还可以以肟的形式得到，采用已有技术可经三氯化钛作用回收。且采用不同构型的手性源，便可得到不同构型的α-取代苄胺。
以下结合实施例对本发明进一步说明。
1.(+)-N-苄基-2-羟基蒎烷酮-3-亚胺和(-)-N-苄基-2-羟基蒎烷酮-3-亚胺的合成在250ml反应瓶中，加入17.1g苄胺(0.16mol)，13.4g(-)-羟基蒎烷酮(0.08mol)，170ml苯和0.3ml三氟化硼乙醚溶液，装上放有少许分子筛的Cope去水装置和球形冷凝管，在N2保护下回流12hr，蒸去苯溶剂，减压蒸馏得15.2g(+)-羟基蒎烷酮亚胺，呈浅黄色油状物，产率74%.b.p134～136℃/0.15mmHg.[α]25D＝+1.4·(C，2.0，EtOH).υmax1650，695，730，3430，3560cm-1;δH0.85(3H，S)，1.33，1.52(6H，2S)，1.6～2.55(7H，m)4.47(2H，S)7.20～7.35(5H，m)ppm;m/z258(M++1)(-)-N-苄基-2-羟基蒎烷酮-3-亚胺可以用(+)-羟基蒎烷酮如上述操作方法得到。产率77%.b.p134～136℃/0.15mmHg.[α]25D＝-1.7°(C，1.8，EtOH)，υmax695，730，1650，3430，3560cm-1，δH0.85(3H，S)，1.35，1.62(6H，2S)，1.65～2.65(7H，m)4.25(2H，S)7.20～7.35(5H，m)ppm;m/z258(M++1)2.(R)-(+)-α-甲基苄胺的合成在50毫升的干燥圆底烧瓶中，加入1.54g(+)-羟基蒎烷酮亚胺(6mmol)和10ml四氢呋喃，在氮气保护下冷却至-78℃，然后滴加9ml丁基锂正己烷溶液(12mmol)搅拌4小时后，加入2ml碘甲烷和5ml四氢呋喃的溶液，在-78℃下搅拌10小时(用薄层色谱检测反应终点，展开剂∶石油醚和醋酸乙酯的体积比为8∶1)。待反应完毕，加入10ml饱和氯化铵水溶液，让其升至室温，用苯(4×10ml)提取，合并的提取液经饱和食盐水(4×20ml)洗涤，无水硫酸镁干燥，过滤，蒸去苯，得浅黄色油状物。用柱色谱分离(洗脱剂∶石油醚与醋酸乙酯的体积比为8∶1)，得0.92g烷基化产物，产率56.5%。υmax700，760，1650，3450，3560cm-1，δH0.97(3H，S)，1.38，1.60(6H，2S)，1.45，1.52(3H，d，J＝6Hz)，2.00～2.65(7H，m)，4.46，4.55，4.64，4.80(1H，q，J1＝J2＝7H2)7.25～7.40(5H，m)ppm;m/z;271;
在50ml圆底烧瓶中，加入0.92g所得的烷基化产物(3.4mmol)20ml0.5M醋酸羟胺无水乙醇溶液，室温搅拌4.5hr。减压蒸去溶剂，加入50ml苯使残液溶解，依次用饱和碳酸氢钠、饱和食盐水各洗涤三次，无水硫酸镁干燥、过滤，蒸去苯，得浅黄色油状物。
将15ml5%盐酸加入得到的油状物中，搅拌2hr，让其成盐，用乙醚(20×6ml)提取，合并的醚提取液经饱和食盐水洗涤、干燥，蒸去乙醚，可以回收得肟。
水层用10%碳酸钾溶液中和至PH值达8～9，用乙醚提取8次。乙醚提取液经饱和食盐水洗涤、干燥、蒸去乙醚，得淡黄色液体。减压蒸馏，收集50～60℃/0.5mmHg馏份，得0.2g无色液体，为(R)-(+)-α-甲基苄胺。产率48.6%.[α]25D＝28.7°(C，0.5，绝对乙醇)，与《美国化学会志》1965年1757页报导的[α]25D＝30°(C，2.0，绝对乙醇)比较得光学产率为95.7%。
υmax700，765，3300，3370cm-1;δH1.42，1.50(3H，d，J＝6Hz)，4.00，4.08，4.16，4.25(1H，q.J1＝J2＝7Hz)，4.80(2H，S)7.15-7.35(5H，m)ppm;m/z;121.
3.(R)-(-)-α-苄基苄胺的合成在50ml圆底烧瓶中，加入1.03g(+)-羟基蒎烷酮亚胺(4mm-ol)和10ml四氢呋喃，氮气保护下，搅拌，冷却至-78℃，滴加9ml丁基锂正己烷溶液(12mmol)，搅拌5小时后加入1.4ml苄氯(12mmol)和4ml四氢呋喃的溶液。在-78℃下反应46小时(用薄层色谱控制反应终点，展开剂石油醚和醋酸乙酯的体积比为7∶1)。反应完毕，如上法处理后，经柱层析(洗脱剂石油醚、醋酸乙酯的体积比为8∶1)，得0.71g烷基化产物，产率50.8%，υmax695，710，750，755，1635，3350，3400cm-1;δH;0.32，1.18(6H，2S)，1.42(3H，S)，1.70～2.55(7H，m)3.08，3.17(2H，d，J＝6Hz)，4.65，4.74，4.83(1H，t，J＝7Hz)，7.0～7.40(10H，m)ppm;m/z348(M++1)。
0.71g烷基化产物和20ml 0.5M醋酸羟胺无水乙醇溶液，室温搅拌10小时，如上法处理。减压蒸馏，收集100～110℃/0.05mmHg馏份，得0.25g无色液体，为(R)-(-)-α-苄基苄胺，产率60.5%。[α]25D＝-45.6°(C，1.1，无水乙醇);与《美国化学会志》1971年2282页报导的[α]25D＝-45°(C，2.0，乙醇)相比较得光学产率＞99.9%。υmax700，755，3300，3370cm-1;δH2.87，2.98(2H，d，J＝8Hz)，3.40(2H，S)，4.05，4.14，4.23(1H，t，J＝7Hz);7.00～7.40(10H，m)ppm;m/z;198(M++1).
4.(R)-(+)-α-环己基苄胺的合成在50ml圆底烧瓶中，加入1.03g(+)-羟基蒎烷酮亚胺(4mmol)和10ml四氢呋喃，氮气保护，搅拌，冷却至-78℃，滴加9ml丁基锂正己烷溶液(12mmol)。搅拌6小时，滴加1.5ml溴代环己烷(12mmol)和5ml四氢呋喃溶液，反应46小时经后处理，得0.87g烷基化产物产率64.1%，υmax700，760，1650，3450，3570cm-1;δH0.92(3H，S)，1.0～2.6(24H，m)4.05，4.15(1H，d，J＝8Hz)7.15～7.33(5H，m)ppm;m/z;340(M++1).
0.71g烷基化产物和25ml0.5M醋酸羟胺无水乙醇溶液，室温搅拌6小时。经后处理后，减压蒸馏，收集60～65°/0.1mmHg馏份，得0.27g(R)-(+)-环己基苄胺，产率60.5%，[α]25D＝+10.7°(C，1.0，苯)，与美国《有机化学杂志》1974年2309页报导的[α]25D＝+9.8°(C，2.0，苯)相比较得光学产率＞99.9%;υmax700，765，3300，3375cm-1;δH0.70～2.00(13H，m)，3.46，3.55(1H，d，J＝7Hz)7.10～7.25(5H，m)ppm;m/z189.
5.(S)-(+)-α-苄基苄胺的合成在50ml圆底烧瓶中，加入1.03g(-)-羟基蒎烷酮亚胺(4mm-ol)和10ml四氢呋喃，氮气保护，搅拌冷却至-78℃，滴加9ml丁基锂正己烷溶液(12mmol)搅拌5小时后，加入1.4ml苄氯(12mmol)和4ml四氢呋喃溶液，在-78℃下反应60小时。经后处理，得0.6g烷基化产物，产率43%。υmax695，705，750，760，1635，3350，3410cm-1;δH0.32，1.15(6H，2S)，1.47(3H，S)，1.65～2.55(7H，m)，3.00，3.10(2H，d，J＝6Hz)4.63，4.72，4.80(1H，t，J＝7Hz)7.02～7.32(10H，m)ppm，m/z348(M++1).
0.5g烷基化产物和25ml 0.5M醋酸羟胺无水乙醇溶液，室温搅拌9小时。经后处理，减压蒸馏，收集120～125°/0.07mmHg馏份，得0.2g(S)-(+)-α-苄基苄胺，产率70.4%，[α]25D＝+46.4°(C，1.2，无水乙醇)，与《美国化学会志》1971年2282页报导的[α]25D＝+45°(C，2.1，乙醇)，相比较得光学产率＞99.9%。υmax700，765，3300，3370cm-1;δH2.90，3.04(2H，d，J＝8Hz)，4.02，4.12，4.22(1H，t，J＝7Hz)，5.04(2H，S)，7.00～7.30(10H，m)ppm，m/z198(M+1).
6.(S)-(-)-α-环己基苄胺的合成在50ml圆底烧瓶中，加入1.03g(-)-羟基蒎烷酮亚胺(4mm-ol)和10ml四氢呋喃，氮气保护，搅拌，冷却至-78℃，滴加9ml丁基锂正己烷溶液(12mmol)，搅拌5小时后，滴加1.5ml溴代环己烷(12mmol)的5ml四氢呋喃溶液，反应72小时，经后处理得0.95g烷基化产物，产率69.9%，υmax700，760，1652，3450，3570cm-1;δH0.92(3H，S)1.0～2.60(24H，m)，4.05，4.15(1H，d，J＝8HZ)，7.15～7.33(5H，m)ppm;m/z340(M++1).
0.85g烷基化产物和25ml 0.5M醋酸羟胺无水乙醇溶液，室温搅拌10小时。经后处理，减压蒸馏，收集60～65/0.1mmHg馏份，得0.37g(S)-(-)-α-环己基苄胺，产率78.1%。[α]25D＝-9.2°(C，2.0，苯)，与美国《有机化学杂志》1974年2309页报导的[α]25D＝-9.8°(C，2.0，苯);相比较得光学产率为93.9%。υmax700，765，3310，3380cm-1，δH0.70～2.10(13H，m)，3.55，3.64(1H，d，J＝7HZ)，7.20～7.35(5H，m)ppm;m/z189.
权利要求
1.光学活性α-取代苄胺的不对称合成，其特征是以(+)或(-)-2-羟基蒎烷酮-3(以下简称羟基蒎烷酮)与苄胺的缩合产物N-苄基-2-羟基蒎烷酮-3-亚胺(以下简称羟基蒎烷酮亚胺)为手性模板(Chiral Template)其结构式为
其中R′=1-6个碳的脂肪族烷基、甲氧基、氯、溴、碘、羟基、硝基。该化合物经去质子化、不对称烷基化，再与羟胺反应即得到光学活性α-取代苄胺，其步骤为(1)在反应瓶中，加入羟基蒎烷酮、苄胺、摩尔比1∶1～3，再加入三氟化硼乙醚溶液(1～5ml/mol羟基蒎烷酮)及溶剂(苯或甲苯、经3A或5A分子筛干燥，1500～3000ml/mol羟基蒎烷酮)。装上Cope去水装置，用氮气保护，升温回流7～16小时，旋转蒸发蒸去溶剂，减压蒸馏得N-苄基-2-羟基蒎烷酮-3-亚胺，呈微黄色液体。(2)在长颈反应瓶中加入上述羟基蒎烷酮亚胺的四氢呋喃溶液，用干冰浴冷却至-78℃，氮气保护，搅拌下加入丁基锂正已烷溶液(2～4mol/mol羟基蒎烷酮亚胺)，在-78℃下搅拌0.5～6小时，然后加入卤代烷的四氢呋喃溶液(1～4mol/mol羟基蒎烷酮亚胺)。然后在-78℃下搅拌10～100小时，反应用薄层色谱控制(展开剂醋酸乙酯与石油醚的体积比为1∶2～10)。反应完毕，加入饱和氯化铵水溶液，升至室温。反应液用苯提取4次，提取液经饱和食盐水洗涤3次，无水硫酸镁干燥、过滤，减压蒸去溶剂，得浅黄色油状物，再经柱色谱分离(硅胶H，10～40μ为吸附剂，体积比为1∶2～10的醋酸乙酯和石油醚的混合溶剂为展开剂)，得到羟基蒎烷酮亚胺的烷基化产物。(3)将烷基化产物和醋酸羟胺无水乙醇溶液(摩尔比为1∶1～4)混合，在10～40℃下搅拌3～15小时后，旋转蒸发除溶剂得浅黄色混合物，溶于苯，用饱和碳酸氢钠水溶液，饱和食盐水各洗涤三次无水硫酸镁干燥、过滤、减压蒸去苯，得浅黄色油状液，加入5%盐酸搅拌0.5～5小时成盐后，用乙醚提取3～5次，醚层经饱和食盐水洗涤，无水硫酸镁干燥，过滤，除去乙醚，得白色固体肟。水层用5～20%碳酸钾水溶液中和至PH=8～11，用乙醚提取多次。醚层用饱和食盐水洗涤，无水硫酸镁干燥、过滤，蒸去溶剂，得淡黄色残液，经减压蒸馏，得无色液体α-取代苄胺。
全文摘要
光学活性α-取代苄胺的下对称合成，以2-羟基-蒎烷酮-3为手性源，与苄胺缩合得羟基蒎烷酮亚胺作为手性模板，经去质子化、不对称烷基化，再与羟胺反应得到光学活性α-取代苄胺。产物的光学产率为93.9～99.9％，化学产率为31.1～54.6％。同时，2-羟基-蒎烷酮-3可以以肟的形式得到，采用现有技术可进行回收，重复使用。
文档编号C07C211/01GK1039582SQ8810592
公开日1990年2月14日 申请日期1988年7月26日 优先权日1988年7月26日
发明者陈元伟, 密爱巧, 肖, 蒋跃忠 申请人:中国科学院成都有机化学研究所