手性Binol和Schiff base金属催化醛与TMSCN亲核加成反应研究

丁亮亮

摘 要：本文用制得的催化剂催化了不对称氰化反应，以三甲基氰硅烷为氰化试剂，尝试了不同的底物，最终确定最佳反应条件为：n（底物）：n（三甲基氰硅烷）=0.2：1，催化剂用量为20%mol，-40℃搅拌。尝试了苯甲醛，苯丙醛，1-萘醛，2-萘醛，肉桂醛等底物。其中苯甲醛，苯丙醛的ee值达到45%左右，而1-萘醛，2-萘醛和肉桂醛的ee值为20%。

关键词：手性氰醇;三甲基氰硅烷;联-2-萘酚;席夫碱

0 引言

用合成的两种催化剂R型联二萘酚衍生催化剂和（1S，2R）-1-氨基-2-茚醇缩4-（二乙氨基）水杨醛席夫碱催化剂，催化醛与TMSCN反应去探究催化剂的催化效果。以苯甲醛的不对称氰化反应为模型，研究温度、催化剂用量、配体与金属试剂的比例等对对映选择性的影响，并做了一些底物的拓展。确定最佳的反应底物，反应温度，催化剂用量及配体与金属试剂的最佳比例，从而提高产物的ee值。

1 催化醛氰化反应的研究

1.1 实验所需仪器与试剂

1.1.1 实验试剂

实验所需试剂，苯甲醛、苯丙醛、1-萘醛、2-萘醛、肉桂醛、TMSCN、二氯甲烷、石油醚、乙酸乙酯、无水乙醇。

1.1.2 实验部分

以苯丙醛为底物，三甲基氰硅烷为氰源尝试不对称氰化反应。将反应体系除水除氧后，加入适量催化剂，用无水二氯甲烷溶解后，注射到反应瓶中，充氮气球，对瓶进行换气。在-78℃下，首先加入三甲基氰硅烷，搅拌5min后加入苯甲醛，补加液氮以保持温度。待反应完毕后（反应用TLC检测，展开剂为PEG：EA=5：1）使用柱层析分离产物及金属催化剂。采用高效液相色谱确定产物ee值（产物的ee值由高效液相色谱法检测，检测条件为：仪器：UltiMate 3000;手性色谱柱：大赛璐O-D柱;柱温度：22℃;进样量：10μL;检测波长：254nm;流动相：正己烷：异丙醇=99：1;流速：0.7mL/min）。

1.2 结构表征

1.2.1 苯甲醛硅氰化的核磁氢谱分析

1H-NMR（300MHz，CDCl3）

δ 0.221-0.223（s，9H，3个甲基峰，三甲基硅烷的三个甲基峰）。

δ 7.386-7.595（m，5H，苯环上的氢）。

δ 5.286-5.487（m，1H，苯甲醛甲基上的氢原子）。

以上为合成苯甲醛硅氰化产物的核磁共振氢谱分析。

1.2.2 苯丙醛硅氰化的核磁氫谱分析

1H-NMR（300MHz，CDCl3）

δ 0.224（s，9H，3个甲基峰，三甲基硅烷的三个甲基峰）。

δ 7.199-7.353（m，5H，苯环上的氢）。

δ 4.367-4.412（m，1H，苯丙醛硅氰化后醛基碳的氢原子）。

δ 2.126-2.175（m，2H，苯丙醛上亚甲基的2个氢原子）。

δ 2.791-2.843（m，2H，苯丙醛上靠近苯环亚甲基的2个氢原子）。

以上为合成苯丙醛硅氰化产物的核磁共振氢谱分析。

1.2.3 1-萘醛硅氰化的核磁氢谱分析

1H-NMR（300MHz，CDCl3）

δ 0.224（s，9H，3个甲基峰，三甲基硅烷的三个甲基峰）。

δ 7.480-8.203（m，7H，萘环上的氢氢原子）。

δ 6.073（s，1H，1-萘醛硅氰化后醛基碳的氢原子）。

以上为合成1-萘醛硅氰化产物的核磁共振氢谱分析。

1.2.4 2-萘醛硅氰化的核磁氢谱分析

1H-NMR（300MHz，CDCl3）

δ 0.281（s，9H，3个甲基峰，三甲基硅烷的三个甲基峰）。

δ 7.558-7.951（m，7H，萘环上的氢原子）。

δ 5.678（s，1H，2-萘醛硅氰化后醛基碳的氢原子）。

以上为合成2-萘醛硅氰化产物的核磁共振氢谱分析。

1.2.5 肉桂醛硅氰化的核磁氢谱分析

1H-NMR（300MHz，CDCl3）

δ 0.264（s，9H，3个甲基峰，三甲基硅烷的三个甲基峰）。

δ 7.264-7.409（m，5H，苯环上的氢原子）。

δ 6.161-6.274（m，1H，远离苯环上双键上的氢原子）。

δ 6.797-6.848（d，1H，靠近苯环上双键上的氢原子）。

δ 5.120-5.136（d，1H，肉桂醛硅氰化后醛基碳的氢原子）。

以上为合成肉桂醛硅氰化产物的核磁共振氢谱分析。

1.2.6 本章小结

本章内容主要使用合成的催化剂对底物硅氰化，结果发现催化剂对底物有很好的不对称诱导作用，使用席夫碱催化剂在低温条件下，苯甲醛，苯丙醛的ee值达到45%左右。

2 结论

本文用制备的两种催化剂R型联二萘酚衍生催化剂和（1S，2R）-1-氨基-2-茚醇缩4-（二乙氨基）水杨醛席夫碱催化剂，分别催化了芳香醛苯甲醛、1-萘醛、2-萘醛、脂肪醛苯丙醛及α，β-不饱和醛肉桂醛的硅氰化反应。结果表明，两类催化剂都能够显著提高硅氰化的反应速率，使反应的转化率明显提高，但联二萘酚衍生的催化剂对反应的立体选择性并没有明显改变，席夫碱类催化剂的催化效果更加明显，具有更好的不对称诱导作用。用席夫碱催化剂在最佳条件下催化苯甲醛硅氰化ee值可达45%。

参考文献：

[1]张丽，郑土才，牟忠岳，等.2-2-联萘酚及其衍生物的研究进展[J].化学生产与技术，2014，21（3）：31-44.

[2]刘焕梅，王红，尚晓娴，等.1，1-联-2-萘酚化合物的合成新进展[J].化学工程师，2009，23（9）：33-36.