一种可见光不对称催化合成含烯丙基手性氮杂芳烃衍生物的方法及应用

本发明属于合成，具体涉及一种可见光不对称催化合成含烯丙基手性氮杂芳烃衍生物的方法及应用。

背景技术：

1、含氮芳香化合物广泛存在于天然产物、药物活性分子及功能材料，其手性衍生物的合成一直是合成化学领域的研究热点；此外，手性分子上精确组装c＝c双键在不对称合成中至关重要，因为该官能团能够经历不同的修饰来获得有价值的化合物。因此发展一种绿色环保、高效合成含烯丙基手性氮杂芳烃化合物的方法，在绿色有机合成化学研究中具有重要意义。

2、不对称烯烃异构化是一种完全原子经济的方法，通过分子骨架上的c＝c双键迁移将烯烃嵌入到叔碳立体中心上，近几十年来受到了化学家的广泛关注。该策略通常需要反应具有热力学优势，即产物相对于底物具有更高稳定性，为了实现这一异构化，有时甚至需要一些特殊的处理，将新形成的烯烷基原位转化为其他热力学更稳定的官能团，如醛和芳香环(j.org.chem.2001,66,8177；j.am.chem.soc.2010,132,7905)。因此，仅有少数对映体富集的烯烃类型得以实现，如α,β-不饱和羰基化合物(j.am.chem.soc.2011,133,12458；j.am.chem.soc.2012,134,18209)和烯胺类化合物(j.chem.soc.,chem.commun.1982,600；j.am.chem.soc.1984,106,5208；j.am.chem.soc.2000,122,9870)。

3、可见光驱动的光氧化还原催化作为一种有效的、可持续的自由基化学在有机合成中得到了广泛的应用，将外部光子能量转化为化学能是不对称烯烃异构化的关键，这一策略可以解决烯烃异构化的热力学挑战问题，成功案例极少且对底物具有限制，要求原料共轭羰基化合物能吸收光，产物对光不敏感(j.am.chem.soc.1990,112,9263；acscatal.2021,11,11929)。本发明专利利用光氧化还原和手性氢键协同催化，通过分子间hat和对映选择性质子化实现氮杂芳烃烯烃不对称异构化，合成了一系列以α-叔碳立体中心和β-c＝c键为特征的烯丙基氮杂芳烃衍生物。此外，以廉价的d2o作为氘源，精确合成了α-氘代含烯丙基手性氮杂芳烃衍生物。

技术实现思路

1、本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种可见光不对称催化合成含烯丙基手性氮杂芳烃衍生物的方法及应用。该方法反应底物简单、范围广泛，反应条件温和，无重金属参与，完全原子经济性，收率高，e/z比高且对映选择性优秀。

2、基于上述目的，本发明采取如下技术方案：

3、一种可见光不对称催化合成含烯丙基手性氮杂芳烃衍生物的方法，具体过程为：在氩气气氛下，丙烯基氮杂芳烃类化合物-i(z或e式)、有机光催化剂dpz、氢原子转移试剂(hat试剂)nhi、螺环手性磷酸cpa(cpa-1或cpa-2)和分子筛溶于三氯甲烷中，在可见光照射下于20℃～35℃搅拌反应完全，分离纯化即得到目标含烯丙基手性氮杂芳烃衍生物ii，同时回收剩余原料i。

4、

5、ar为l1、l2各自独立地选自h、f、cl、br、i、-cn、-ch3、-cf3、-och3、-ocf3、-cooh和oh中的一种，r1为芳基或杂环芳基，r2为n为1,2,3,4,5,6,7,8,9,10，z为h、i-pr、c3-c8的环烷基，ad代表金刚烷、、l3为h、f、cl、br、i、-cn、-ch3、-cf3、-och3、-ocf3、-cooh和oh中的一种，r3为h或d。

6、优选地，所述r1为l4、l5、l6、l7各自独立地选自h、f、cl、br、i、-cn、-ch3、-cf3、-och3、-ocf3、-cooh和oh中的一种。

7、进一步地，所述有机光催化剂dpz的加入量为化合物i摩尔量的1.5％，所述手性磷酸cpa-1或cpa-2的加入量为化合物i摩尔量的0.2倍，所述nhi的加入量为化合物i摩尔量的0.2～1.0倍，分子筛的添加量为250～300mg每毫摩尔化合物i。当r3为d时，还需要加入氘水，氘水的加入量为化合物i摩尔量的150倍。

8、所述可见光为波长450-455nm的可见光，具体可见光来自于1～3个3w蓝灯照射。

9、上述制备方法制得的含烯丙基手性氮杂芳烃衍生物。

10、上述含烯丙基手性氮杂芳烃衍生物作为氘代试剂的应用，r3为d。

11、和现有技术相比，本发明方法的有益效果：

12、本发明在反应中使用无金属的dpz光催化剂，催化剂用量极少，催化效率高，且反应条件温和，稳定高效，操作简单，环境友好，产物转化率高，e/z比高且对映选择性好。与现有合成方法相比，本发明方法最大的特点是反应原子经济性高；底物范围广泛且不受取代基限制；使用无金属的dpz光催化剂，催化剂用量少，反应条件温和，快速高效，产率高，对映选择性高，绿色环保。本发明的方法还可以对一些药物(如阿达帕林、伊索克酸、丙磺舒)进行修饰。

技术特征：

1.一种可见光不对称催化合成含烯丙基手性氮杂芳烃衍生物的方法，其特征在于，在氩气气氛下，丙烯基氮杂芳烃类化合物-i在有机溶剂中以nhi作为氢原子转移试剂、dpz作为可见光氧化还原催化剂、螺环手性磷酸cpa-1或cpa-2作为手性催化剂，分子筛作为添加剂，在可见光照射下于20℃～35℃反应完全，分离纯化得到目标e式含烯丙基手性氮杂芳烃衍生物ii以及回收剩余原料i，

2.根据权利要求1所述的可见光不对称催化合成含烯丙基手性氮杂芳烃衍生物的方法，其特征在于，所述r1为l4、l5、l6、l7各自独立地选自h、f、cl、br、i、-cn、-ch3、-cf3、-och3、-ocf3、-cooh和oh中的一种。

3.根据权利要求1所述的可见光不对称催化合成含烯丙基手性氮杂芳烃衍生物的方法，其特征在于，所述有机光催化剂dpz的加入量为化合物i摩尔量的1.5％，所述手性磷酸cpa-1或cpa-2的加入量为化合物i摩尔量的0.2倍，所述nhi的加入量为化合物i摩尔量的0.2～1.0倍，分子筛的添加量为250～300mg每毫摩尔化合物i。

4.根据权利要求1所述的可见光不对称催化合成含烯丙基手性氮杂芳烃衍生物的方法，其特征在于，当r3为d时，还需要加入氘水，氘水的加入量为化合物i摩尔量的150倍。

5.根据权利要求1所述的可见光不对称催化合成含烯丙基手性氮杂芳烃衍生物的方法，其特征在于，所述可见光波长为450nm-455nm，可见光由1～3个3w蓝色led灯提供。

6.根据权利要求1所述的可见光不对称催化合成含烯丙基手性氮杂芳烃衍生物的方法，其特征在于，所述的有机溶剂为三氯甲烷。

7.权利要求1至5任一所述的方法得到的含烯丙基手性氮杂芳烃衍生物。

8.权利要求7所述含烯丙基手性氮杂芳烃衍生物作为氘代试剂的应用，其特征在于，r3为d。

技术总结
本发明公开一种可见光不对称催化合成含烯丙基手性氮杂芳烃衍生物的方法及应用，属于有机合成技术领域。在保护气氛下，式I所示的丙烯基氮杂芳烃类化合物（Z或E式）在三氯甲烷有机溶剂中以N‑羟基‑1,8‑萘二甲酰亚胺（NHI）作为氢原子转移（HAT）试剂、DPZ作为可见光氧化还原催化剂、螺环手性磷酸CPA（CPA‑1和CPA‑2）作为手性催化剂，4Å分子筛作为添加剂，在可见光照射下于20℃~35℃反应完全，分离纯化得到式II所示的E式含烯丙基手性氮杂芳烃衍生物，。

技术研发人员：尹艳丽,郭娜,江智勇
受保护的技术使用者：河南工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15