手性是自然界的基本属性,尤其在生命系统中占据重要地位.蛋白质,核酸和多糖这三大生命物质在生物体内几乎都以单一构型存在.许多手性化合物的对映体在生理活性上截然不同,因此合成具有光学活性的有机化合物成为化学领域的一项重要挑战.手性二环类化合物因其独特的手征性结构,被广泛用作铑和铱的手性配体,在手性不对称催化反应中表现出优异的手性诱导功能.
手性二环二烯类化合物是一类重要的手性试剂,但其复杂的合成方法限制了其广泛应用.近年来,通过手性烯醇酯经中间体手性二环二酮类化合物的合成路线得到了显著优化,为手性二环类化合物的工业化生产提供了新的可能性.
不对称合成是制备手性化合物最有效的手段,而催化不对称合成因其仅需少量催化剂即可获得大量手性产物,成为开发手性药物,农用化学品及材料的理想工具.催化不对称合成方法主要分为三类:过渡金属催化,酶催化和不对称有机催化.
近年来,不含金属的有机小分子催化逐渐成为研究热点.有机催化剂不仅价格低廉,易于获取,还对水和氧气相对稳定,且不存在金属污染问题,适用于医药,农药等绿色合成领域.超分子化学的引入进一步提升了有机催化的反应活性和选择性,成为现代绿色化学的重要研究方向.
例如,Escuder课题组利用单分子自组装的超分子凝胶化合物催化环己酮与硝基烯烃的1,4加成反应,通过调节pH值即可实现催化剂的分离,展现了超分子催化技术的应用潜力.
手性二环类化合物的合成通常以环己烯酮衍生物和硝基烯烃衍生物为底物,在有机溶剂中通过手性仲胺催化剂,聚二醇系列化合物和酸的共同催化反应制得.该合成方法具有操作简单,反应条件温和,收率高,选择性好的特点.
例如,以2-甲氧基苯乙烯基硝基烯烃和环己烯酮为原料,在氯仿溶剂中,通过手性仲胺催化剂,PPG1000和苯甲酸的共同催化反应,可合成(1S,4S,5S,6R)6-(2-甲氧基苯乙烯基)-5-硝基二环[2,2,2]辛烷-2-酮,收率达68%,ee值为90%.
此外,通过优化反应条件,如调整硝基烯烃与环己烯酮的摩尔比,催化剂用量及反应温度,可进一步提高产物的选择性和收率.