CN108484451A

CN108484451A - 一种一锅法制备1,2-氨基醇类化合物的方法

Info

Publication number: CN108484451A
Application number: CN201810401056.6A
Authority: CN
Inventors: 钟芳锐; 汪雨凡; 白玉龙; 卢训博; 张玉龙
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2018-04-28
Filing date: 2018-04-28
Publication date: 2018-09-04
Anticipated expiration: 2038-04-28
Also published as: CN108484451B

Abstract

本发明公开了一种制备1,2‑氨基醇类化合物的绿色环保的新方法。该方法是在纯水相中以烯烃为原料一锅法通过两步得到目标产物，第一步是用烯烃在铑催化剂作用下形成氮丙啶类化合物，其中使用醋酸碘苯作为氧化剂；第二步是用第一步得到的氮丙啶在水相中原位开环生成稳定的目标产物—1,2‑氨基醇类化合物。本发明采用天然的绿色液体水作为反应溶剂，绿色环保，催化剂用量少，反应条件温和，操作简单，反应转化率和收率较高，工艺流程短，反应规模易于扩大，产物分离较简单，适于工业化生产。

Description

一种一锅法制备1,2-氨基醇类化合物的方法

技术领域

本发明属于精细化工领域，涉及一种制备1,2-氨基醇类化合物的方法。

背景技术

1,2-氨基醇类化合物是非常重要的一类有机化合物,其普遍存在于天然产物和药物(比如茴香霉素)中，并且是一类非常重要的手性辅助剂,广泛用于不对称催化合成中。因此，化学家们也发展了很多方法合成这类化合物，包括氨基酸的还原等，其中利用烯烃直接氧化加成为我们提供了一条方便快捷的思路，因为一方面氨基酸的还原需要用到大量的还原剂，另一方面很多烯烃相对于氨基酸更加易得。

虽然之前已有过烯烃的双官能化反应的工作，但需要用到有毒的有机溶剂(比如苯)，在纯的水相中碳碳双键的氮丙啶化反应也仅局限于吡啶盐及其衍生物作为原料，或者是sp2碳氢键的氨基化取代反应,并且该类反应还常常需要一个导向基团。因此，在水相中一锅法由烯烃生成氮丙啶再原位开环合成1,2-氨基醇类化合物的方法具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种在温和条件下，绿色、高效、高选择性地实现由烯烃为底物在纯水相中制备1,2-氨基醇类化合物的方法。实现本发明的技术方案是：

本发明提的这种一锅法制备1,2-氨基醇类化合物的方法，包括以下步骤：

(1)以烯烃、氮源为反应原料，所述的烯烃具有下述式1所示结构，所述的氮源具有下述式2所示的结构，然后加入溶剂，加入催化剂和氧化剂反应，得到具有下述式3所示结构的化合物(氮丙啶类化合物)；

(2)无须提纯结构如式3所示的中间产物，接着步骤(1)以溶剂水直接作为亲核试剂原位开环，得到具有下述式4所示结构的化合物，即1,2-氨基醇类化合物；

所述的步骤(2)具体操作为：改变反应体系的温度以及反应体系的pH值，使结构如式3所示的中间产物原位开环得到具有下述式4所示结构的化合物。

上述式1-4中，R₁、R₂、R₃、R₄为烷基或者芳基，R5为磺酰胺或氨基磺酸酯。

上述制备1,2-氨基醇类化合物的反应通式如下：

所述的氨基磺酸酯可以具有如下式1a-7a任一所示结构：

步骤(1)中所述的催化剂可以是铑催化剂，用量为1-2mol％，优选为1.5mol％。

步骤(1)中所述的烯烃相对于氮源的用量可以为1.2-1.5当量。

步骤(1)中所述的氧化剂相对于氮源的用量为1-2当量，优选为2当量。

步骤(1)的反应在室温下即可进行，所述的室温具体为4℃-40℃。

步骤(2)中开环的温度条件具体为：反应体系温度为40℃-65℃，优选为65℃(由于R_1-5的取代基不同，因此步骤(2)开环所需的温度不同，在65℃下，大对于多数取代基得到的式3氮丙啶类化合物可进行开环)。

步骤(2)中开环的pH条件具体为：反应体系的pH为2-12，优选pH为4。

步骤(1)中氮源和氧化剂的用量摩尔比范围是1:1-1:2。

优选地，步骤(1)中所述的烯烃和所述的氮源摩尔比为1.5:1；

优选地，步骤(1)中所述的催化剂为Rh₂(esp)₂，相对于氮源的用量为1.5mol％；

优选地，步骤(1)中所述的氧化剂为二乙酸碘苯，用量为2当量，步骤(1)反应温度为室温(4℃-40℃)，反应时间为12小时；

优选地，步骤(2)的反应pH为4，反应时间为36h-60h，反应温度为65℃。

本发明所述的原料(氮源，烯烃，催化剂，氧化剂，溶剂水)的投料可行范围均为较佳的可行范围，某原料投料过少的情况下仍可以得到产物，某原料投料过多的情况下该原料会过量，并不影响目标产物的获得。

步骤(2)中还可以包括提纯步骤，具体包括以下步骤：

S1：当反应结束后，向反应体系中加入适量水，于分液漏斗中用二氯甲烷萃取三次；

S2：将上述二氯甲烷溶液经无水硫酸钠干燥，过滤并将有机相减压浓缩除去溶剂，得到粗产品；

S3：使用100～200目的硅胶和石油醚装柱，干法上柱，并将步骤(2)中所述的粗产品用少量二氯甲烷溶解装于硅胶柱子的上端部；

S4：用石油醚/乙酸乙酯混合溶剂进行洗脱，并将有机相减压浓缩除去溶剂，真空干燥得到1,2-氨基醇类化合物。

本发明中，溶剂有两个作用：1、提供反应场所，即该反应发生在水分子表面；2、作为亲核试剂进攻氮丙啶得到最终产物。

本发明的积极效果体现在：采用天然的绿色液体水作为反应溶剂，绿色环保；催化剂用量少，反应条件温和，操作简单，从烯烃一锅法即可专一性地得到1,2-氨基醇；反应转化率和收率较高，工艺流程短，反应规模易于扩大，产物分离较简单，适于工业化生产优势。

附图说明

图1为实施例一所得目标产物的核磁共振氢谱。

图2为实施例一所得目标产物的核磁共振碳谱。

图3为实施例二所得目标产物的核磁共振氢谱。

图4为实施例二所得目标产物的核磁共振碳谱。

图5为实施例三所得目标产物的核磁共振氢谱。

图6为实施例三所得目标产物的核磁共振碳谱。

图7为实施例四所得目标产物的核磁共振氢谱。

图8为实施例四所得目标产物的核磁共振碳谱。

图9为实施例五所得目标产物的核磁共振氢谱。

图10为实施例五所得目标产物的核磁共振碳谱。

具体实施方式

下述实施例中涉及到的当量数值与mol％数值均是以氮源为基准。

实施例一

制备2,2,2-三氯乙基(2-羟基-2-苯乙基)-氨基磺酸酯

在一个3ml的样品瓶中加入Rh₂(esp)₂(1.1mg，1.5mol％)，TcesNH₂(0.1mmol，1.0equiv)，二乙酸碘苯(80.5mg，0.2mmol，2equiv)和1ml水以及苯乙烯(1.5eq)，反应在室温下搅拌12h，再将温度升至40℃，pH调至4，继续搅拌36h，向体系中加入5ml水再用CH₂Cl₂(3*10ml)萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，减压旋蒸，剩余物通过柱层析硅胶纯化，洗脱液从石油醚/乙酸乙酯80:1到5:1梯度洗脱。收集目标产物，两步分离产率为91％。

¹H NMR(600MHz,Chloroform-d)δ7.43–7.35(m,5H),5.44(s,1H),5.02(dd,J＝8.8,3.6Hz,1H),4.66–4.63(d,J＝10.5Hz,1H),4.63-4.59(d,J＝10.5Hz,1H),3.54(dd,J＝13.6,3.6Hz,1H),3.37(dd,J＝13.6,8.8Hz,1H).2.49(s,1H)

¹³C NMR(101MHz,Chloroform-d)δ140.28,128.91,128.69,125.85,93.43,78.25,72.47,50.61.

HRMS(ESI):C₁₀H₁₂Cl₃NO₄S[(M+Na)+]:calcd.:369.94；found:369.75.

实施例二：

制备

在一个3ml的样品瓶中加入Rh₂(esp)₂(1.1mg，1.5mol％)，TcesNH₂(0.1mmol)，1.0equiv)，二乙酸碘苯(80.5mg，0.2mmol，2equiv)和1ml水以及β-甲基苯乙烯(1.5eq)，反应在室温下搅拌12h，再将温度升至40℃，pH调至4，继续搅拌36h，向体系中加入5ml水再用CH₂Cl₂(3*10ml)萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，减压旋蒸，剩余物通过柱层析硅胶纯化，洗脱液从石油醚/乙酸乙酯80:1到5:1梯度洗脱。收集目标产物，两步分离产率为82％。

¹H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.44–7.35(m,5H),5.24(d,J＝9.1Hz,1H),5.12(d,J＝3.2Hz,1H),4.66(s,2H),3.89(dddd,J＝10.1,9.1,6.8,3.3Hz,1H),2.42(s,1H),1.15(d,J＝6.9Hz,3H).

¹³C NMR(101MHz,Chloroform-d)δ139.93,128.66,128.16,125.90,93.50,78.14,75.32,56.17,14.26.

HRMS(ESI):C₁₁H₁₄Cl₃NO₄S[(M+Na)+]:calcd.:385.96；found:385.91

实施例三：

制备

在一个3ml的样品瓶中加入Rh₂(esp)₂(1.1mg，1.5mol％)，TcesNH₂(0.1mmol)，1.0equiv)，二乙酸碘苯(80.5mg，0.2mmol，2equiv)和1ml水以及2-氯苯乙烯(1.5eq)，反应在室温下搅拌12h，再将温度升至65℃，pH调至4，继续搅拌60h，向体系中加入5ml水再用CH₂Cl₂(3*10ml)萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，减压旋蒸，剩余物通过柱层析硅胶纯化，洗脱液从石油醚/乙酸乙酯80:1到5:1梯度洗脱。收集目标产物，两步分离产率为96％。

¹H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.62(dd,J＝7.6,1.8Hz,1H),7.41–7.29(m,3H),5.43,m,2H),4.66(d,J＝10.9Hz,1H),4.59(d,J＝10.9Hz,1H),3.69(ddd,J＝13.5,7.9,3.1Hz,1H),3.31(ddd,J＝13.5,8.4,4.2Hz,1H),2.65(d,J＝3.4Hz,1H).

¹³C NMR(101MHz,Chloroform-d)δ137.64,131.84,129.75,129.60,127.38,127.27,93.35,78.35,69.26,48.77.

HRMS(ESI):C₁₀H₁₁Cl₄NO₄S[(M+Na)+]:calcd.:405.90；found:405.21

实施例四：

制备

在一个3ml的样品瓶中加入Rh₂(esp)₂(1.1mg，1.5mol％)，TcesNH₂(0.1mmol，1.0equiv)，二乙酸碘苯(80.5mg，0.2mmol，2equiv)和1ml水以及2-乙烯基萘(1.5eq)，反应在室温下搅拌12h，再将温度升至40℃，pH调至4，继续搅拌36h，向体系中加入5ml水再用CH₂Cl₂(3*10ml)萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，减压旋蒸，剩余物通过柱层析硅胶纯化，洗脱液从石油醚/乙酸乙酯80:1到5:1梯度洗脱。收集目标产物，两步分离产率为77％(化学位移4.7处杂质峰为氮源的峰)。

¹H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.99–7.75(m,4H),7.59–7.44(m,3H),5.41(s,1H),5.19(dd,J＝8.7,3.7Hz,1H),4.65(d,J＝11.0Hz,1H),4.60(d,J＝10.9Hz,1H),3.63(ddd,J＝13.6,7.8,3.7Hz,1H),3.46(ddd,J＝13.1,8.6,3.4Hz,1H),2.56(s,1H).

¹³C NMR(101MHz,Chloroform-d)δ137.60,133.34,133.16,128.89,128.01,127.80,126.66,126.52,125.04,123.36,93.40,78.26,72.58,50.57.

HRMS(ESI):C₁₄H₁₄Cl₃NO₄S[(M+Na)+]:calcd.:419.96；found:419.96

实施例五

制备

在一个3ml的样品瓶中加入Rh₂(esp)₂(1.1mg，1.5mol％)，TcesNH₂(0.1mmol，1.0equiv)，二乙酸碘苯(80.5mg，0.2mmol，2equiv)和1ml水以及对甲基苯乙烯(1.5eq)，反应在室温下搅拌12h，再将温度升至40℃，pH调至4，继续搅拌36h，向体系中加入5ml水再用CH₂Cl₂(3*10ml)萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，减压旋蒸，剩余物通过柱层析硅胶纯化，洗脱液从石油醚/乙酸乙酯80:1到5:1梯度洗脱。收集目标产物，两步分离产率为93％。

¹H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ7.28(d,J＝6.6Hz,2H),7.22(d,J＝8.0Hz,2H),5.32(m,1H),4.99(dd,J＝8.7,3.7Hz,1H),4.67-4.62(d,J＝11Hz,1H),4.61-4.56(d,J＝11Hz,1H),3.52(ddd,J＝13.5,8.0,3.7Hz,1H),3.37(ddd,J＝13.1,8.7,3.8Hz,1H),2.38(s,3H),2.32(s,1H).

¹³C NMR(151MHz,Chloroform-d)δ138.59,137.32,129.59,125.80,93.45,78.25,72.28,50.60,21.17.

HRMS(ESI):C₁₁H₁₄Cl₃NO₄S[(M+Na)+]:calcd.:383.96；found:384.12

本发明不局限于以上所述的具体实施方式，以上所述仅为本发明的较佳实施案例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种一锅法制备1,2-氨基醇类化合物的方法，包括以下步骤：

(1)在容器中，加入烯烃、氮源，所述的烯烃具有下述式1所示结构，所述的氮源具有下述式2所示的结构，然后加入水作为溶剂，加入催化剂和氧化剂进行反应得到具有式3所示结构的化合物；

(2)以溶剂水直接作为亲核试剂使步骤(1)得到的具有式3所示结构的化合物原位开环即可得到具有式4所示结构化合物，即1,2-氨基醇类化合物；

上述式1、式2、式4中，R₁、R₂、R₃、R₄为烷基或者芳基，R₅为磺酰胺或氨基磺酸酯。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的氮源具有如下式1a-7a任一所示结构：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的烯烃相对于氮源的用量为1.2-1.5当量。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的催化剂为铑催化剂，相对氮源的用量为0.1-2mol％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的氧化剂为三价碘苯类氧化剂。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的氧化剂为二乙酸碘苯，相对氮源的用量为1-2当量。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)的反应温度为4-40℃。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中开环的条件具体是：反应体系温度为40℃-65℃，反应体系pH为2-12。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中开环的条件具体是：反应温度为65℃，反应体系pH为4。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中还包括提纯步骤，具体包括以下步骤：

S1：当反应结束后，向反应体系中加入水，于分液漏斗中用二氯甲烷萃取；

S2：将上述二氯甲烷溶液经干燥，过滤并将有机相减压浓缩除去溶剂，得到粗产品；

S3：使用100～200目的硅胶和石油醚装柱，上柱，并将步骤(2)中所述的粗产品用二氯甲烷溶解装于硅胶柱子的上端部；

S4：用石油醚/乙酸乙酯混合溶剂进行洗脱，并将有机相减压浓缩除去溶剂，真空干燥得到提纯的1,2-氨基醇类化合物。