第四章:烯键的不对称氧化反应 烯丙醇的不对称环氧化 Sharpless环氧化或A反应) Sharpless环氧化反应的改良和改进 2,3环氧醇的选择性开环 内消旋环氧化合物的不对称加成 烯烃不对称双羟基化(AD反应 不对称氨基羟基化反应 ·非官能化烯烃的环氧化 烯醇盐的氧化α-羟基化
第四章：烯键的不对称氧化反应 • 烯丙醇的不对称环氧化(Sharpless环氧化或AE反应) • Sharpless环氧化反应的改良和改进 • 2,3环氧醇的选择性开环 • 内消旋环氧化合物的不对称加成 • 烯烃不对称双羟基化(AD)反应 • 不对称氨基羟基化反应 • 非官能化烯烃的环氧化 • 烯醇盐的氧化-羟基化
1.烯丙醇的不对称环氧化( Sharpless环氧化或AE反应) (S, S)-D-()-tartrate Me2 CooH R OH Ti(OPr)4 R R CH2C2,-209C R R 70%-90% >90%ee (R, R)-L-(+)-tartrate
1．烯丙醇的不对称环氧化(Sharpless环氧化或AE反应) R'''' R''' R'' OH (S,S)-D-(-)-tartrate Ti(OPr i ) 4 CH2 Cl 2 , -20 o C 70%-90% R'''' R''' R'' O OH >90% e.e Me3 COOH (R,R)-L-(+)-tartrate
Sharpless环氧化特点 1)简易性:所有的试剂都是商品化的并且是廉价的。 2)可靠性:对于大多数烯丙醇反应都能成功(大的取代基不利 3)高光学纯度:一般>90%,通常>95%,迄今最高值 预产物构型:对于潜手性烯丙醇而言,迄今无例外 地符合所示规律。 5)不敏感于已由手性中心:手性钛酒石酸酯有足够强的非对 怏面优先性,能够克服手性低物中已有的非对应面选择性。 6产物多用性:通过打开环氧环,可以制备多种结构的 手性化合物。 7)立体选择性对反应速度敏感:当3-位取代基硕大时,乙烯 丙醇的反应速度受到抑制。有时可以用于动力学拆分
1.1 Sharpless环氧化特点 1)简易性：所有的试剂都是商品化的并且是廉价的。 2)可靠性：对于大多数烯丙醇反应都能成功(大的取代基不利） 3)高光学纯度 ：一般>90%，通常>95%，迄今最高值 >99.5%。 4)可预见产物构型：对于潜手性烯丙醇而言，迄今无例外 地符合所示规律。 5)不敏感于已由手性中心：手性钛酒石酸酯有足够强的非对 映面优先性，能够克服手性低物中已有的非对应面选择性。 6)产物多用性：通过打开环氧环，可以制备多种结构的 手性化合物。 7)立体选择性对反应速度敏感：当3-位取代基硕大时，Z-烯 丙醇的反应速度受到抑制。有时可以用于动力学拆分
Me3COOH OH OH Bno Bno Ti(OPr)4(+)-DET 99:1 Me3COOH OH OH O OH Ti(OPr)4 O 无酒石酸 3 +)-DET,错配对:22 (-)DET,匹配对:1 90
Ti(OPr i ) 4 Me3 COOH BnO OH (+)-DET BnO OH O 99:1 OH O O Ti(OPr i ) 4 Me3 COOH OH O O O OH O O O 无酒石酸： 1 ： 3 （+）-DET, 错配对： 22 ： 1 （-）DET, 匹配对： 1 ： 90
1.2反应机理 CO2R RO OR RO. Ti Ti RO-C OR OH CO2R O C O IO OOH T OIO O OH O 2OH
1.2 反应机理 Ti O O O O O Ti O O O O O Ti O O O O O Ti O O O O OH OH O OOH OH O O Ti O O Ti O OR C OR C CO2 R O RO RO RO CO2 R
2. Sharpless氧化反应的改良和改进 2.1CaH2SiO2体系(周维善) OH Ti(OPri4/Me3COOH OH D(-DET Sharpless:96h,Y%=76-80,[a]D=7.6,95%ee,2R,3s Zhou WS:8h, Y%=76, [a]D=-78 OH Ti(OPri)4/Me3COOH OH D(-DET Sharpless:72h,Y%=76-80,[ajD=+26.5,96%e.e,2S,3S Zhou ws:6h,Y%=76.4,[a]D=-7.8
2．Sharpless环氧化反应的改良和改进 2.1 CaH2 /SiO2体系（周维善） OH Ti(OPri) 4 /Me3 COOH D(-)-DET OH O Sharpless: 96h, Y%=76-80, [a]D=-7.6, 95%e.e, 2R, 3S Zhou WS: 8h, Y%=76, [a]D=-7.8, OH Ti(OPri) 4 /Me3 COOH D(-)-DET OH O Sharpless: 72h, Y%=76-80, [a]D=+26.5, 96%e.e, 2S, 3S Zhou WS: 6h, Y%=76.4, [a]D=-7.8
动力学拆分(周维善) Ti(OPri4, TBHP, L(+)-DIPT R ∥N R CaH2, Silica gel. rt NHTS HONR Ts Ti(OPri)4, TBHP, D(-)-DIPT R ∥ R NHTS CaH2, Silica gel. rt HONR NHTS
动力学拆分（周维善） O R NHTs Ti(OPri) 4 ,TBHP,L(+)-DIPT CaH2 , Silica gel. r.t O R NHTs N O HO Ts R O R NHTs Ti(OPri) 4 ,TBHP,D(-)-DIPT CaH2 , Silica gel. r.t O R NHTs N O HO Ts R
224A分子筛体系 Sharpless方法需要计量的酒石酸和钛络合物。后来发现,在 分子筛存在下只需要催化量的四异丙基钛和DET就可以了。解释 为去除了体系中共存的水,防止催化剂的失活。 (+)-酒石酸酯 Product cat%/tart. Tem. oC) Time(h)Y%ee% OH 5/6.0 20 2.5 85 94 OH 5/75 20 89>98 C7H15O OH 10/14 29 74 OH 10/14 20 43 85 BnOCH2
2.2 4A分子筛体系 Sharpless方法需要计量的酒石酸和钛络合物。后来发现，在 分子筛存在下只需要催化量的四异丙基钛和DET就可以了。解释 为去除了体系中共存的水，防止催化剂的失活。 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- Product cat%/tart. Tem.( oC) Time (h) Y% e.e% -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5/6.0 -20 2.5 85 94 5/7.5 -20 3 89 >98 10/14 -10 29 74 86 10/14 -20 43 - 85 ------------------------------------------------------------------------------------------------------- O OH O OH O OH C7 H15 O OH BnOCH2 (+)-酒石酸酯
3.2,3环氧醇的选择性开环 相继的开环反应给 Sharpless反应增加 了重要的意义
3．2,3环氧醇的选择性开环 相继的开环反应给Sharpless反应增加 了重要的意义
3.1Ti(Opri)4参与的开环反应 没有钛,开环反应不发生。钛即提高了反应速度,又提高了3 位的选择性。 Nu OH Ti(oPr)4 OH OH/ OH Nu OH N Nu=R2NH, N3 RSH, ROH) Nu Ti(OPri)y4当量反应条件 选择性C-3C-2Y% Et2NH 胺过量,回流18h 3.7/1 4 ELONH 1.5 胺过量,回流5h 20/1 90 i-PrOH 醇过量,回流18h 0 PrOH 1.5醇过量,回流18h 100/1 88 PhSH 0 0 PhSH 1.5 16当量,烷,室温5mn64/ 95 Me?SiN 1.5Me3SN3当量,己烷,回流3h14/1 74
3.1 Ti（Opri）4参与的开环反应 没有钛，开环反应不发生。钛即提高了反应速度，又提高了3- 位的选择性。 OH O OH Nu OH OH OH Nu Ti(OPr i ) 4 Nu Nu=R2 NH, -N3 , RSH, ROH) ---------------------------------------------------------------------------------------------- Nu Ti(OPri)4 当量 反应条件 选择性C-3/C-2 Y% ---------------------------------------------------------------------------------------------- Et 2 NH 0 胺过量，回流18h 3.7/1 4 ET2 NH 1.5 胺过量，回流5h 20/1 90 i-PrOH 0 醇过量，回流18h --- 0 i-PrOH 1.5 醇过量，回流18h 100/1 88 PhSH 0 醇5当量，己烷，室温22h --- 0 PhSH 1.5 醇16当量，己烷，室温5min 6.4/1 95 Me3 SiN3 1.5 Me3 SiN 3当量，己烷，回流3h 14/1 74 -----------------------------------------------------------------------------------------------