联苯骨架氮杂环配体在环丙烷反应中的应用

夏俊丽 唐文文 刘 杰 王美会 任慧婧

(铜仁职业技术学院 药学院，贵州 铜仁 554300)

众所周知，氮最外层有五个电子，它既是供电子原子，也是一个很好的配位基团。因为含氮手性配体原材料易得、制备容易以及性质稳定，所以人们在研究手性配体的同时合成出很多含氮手性的配体，其中开发较多的是含氮杂环的咪唑啉配体和噁唑啉配体，它们都是五元杂环类化合物，且都可以和金属离子进行很好的配位而形成相应的高分子络合物或金属配合物，并在催化不对称环丙烷化反应中取得了较好的催化效果。

早在1995年时，Corey[1]课题组成功制备了具有联苯骨架类的配体 1，使之与等摩尔的CuOTf(C6H6)0.5在二氯甲烷溶液中23oC条件下反应2 h 后用于催化分子内的环丙烷化反应，第一次合成了目标物质 sirenin，并表现出了优异的对映选择性，产物的ee 值高达90%(Scheme 1)。

Scheme 1

之后在1997年和2000年，Ikeda小组[2，3]相继合成了没有任何取代基团的联苯骨架类双噁唑啉配体2，分离提取并使之与金属盐CuOTf配位后，再经NOE分析研究表明配体只含有(S，aS，S)-2构型，经实验验证此构型配体在催化苯乙烯的环丙烷化反应中，目标产物的ee值最高达92 %，也显示出了较优的对映选择性。其实在1996年时，Hayashi等[4]也合成了类似的配体(S，S)-3(联萘骨架的双噁唑啉配体)，与CuOTf(C6H6)0.5配合后，试着应用在苯乙烯环丙烷化反应中，得到了出乎意料的结果，对映选择性最高可达97%(for cis)。

接着在1998年Rippert小组[5]为了考察此类配体在催化苯乙烯和重氮酸酯的不对称环丙烷化反应中的应用效果，又合成了一系列的新的配体5，苯环上除了噁唑啉环取代基外分别还有三个不同的取代基，噁唑啉环上也带有三个不同取代基的轴手性联苯骨架的双噁唑啉配体，并把此类配体与Cu(I)OTf配位后，用于催化上述反应，结果显示：trans：cis的dr值最高可达67：33；trans的ee值达88%，而cis的ee值高达89%。

进入到二十一世纪后，2006年张万斌和Ikeda等人[6]为了进一步研究这类配体的电子效应、空间位阻等对催化活性及其立体选择性的影响，配体6，7，8又被成功合成出来，配体6是在噁唑啉环上同一位置引入了较多取代基的联苯骨架配体，配体7是在噁唑啉环上引入一个叔丁基取代的联萘配体，配体8是在噁唑啉上和联苯骨架结构上都带有取代基的双噁唑啉Tropos配体。在Cu(I)的催化下，把此类配体用于催化D/L-重氮乙酸孟酯对苯乙烯的环丙烷化反应。催化结果显示，配体7表现了最优的催化效果。dr(trans：cis)=83：17，产物cis的ee值高达96%，产物trans的ee的值是89%。

2018年，宋毛平课题组[7]设计开发并合成了咪唑啉环上具有不同取代基的联苯骨架的咪唑啉配体9，并初步尝试配体9在催化不对称环丙烷化反应中的催化效果。逐步考察了这一系列配体在环丙烷化反应中底物的投料比例、配位金属、溶剂、温度等的影响，最后发现9b(当R=t-Bu时)的催化结果较好(Scheme 2)。在最优的条件下，用1.0 mol% CuOTf(C6H6)0.5/1.1mol% 9b，在CH2Cl2溶液中常温下反应24 h，反应收率为31%，trans：cis=80：20，trans ee 为58%，cis ee 为60%。

Scheme 2

综上，近些年不断有新的含氮杂环的噁唑啉配体和咪唑啉类配体被相继开发出来，这类配体制备相对容易且稳定，在各种不对称催化反应中均有应用，特别是在催化不对称环丙烷化反应中表现了良好的对映选择性。尤其是上述的联苯骨架的双噁唑啉配体在催化不对称环丙烷化反应方面有着不可替代的催化效果，所以目前，设计合成此类新型联芳基骨架的含氮手性配体以及研究此类配体在催化各种反应中的应用，依然是金属有机化学的研究热点。