趙龍

(浙江工業(yè)大學(xué)藥學(xué)院,浙江杭州310014)

精細化工

手性冠醚的研究進展及一類新型手性冠醚的合成展望

趙龍

(浙江工業(yè)大學(xué)藥學(xué)院,浙江杭州310014)

冠醚是一類具有內(nèi)部空腔的多元醚類化合物,具有手性中心的冠醚即為手性冠醚。異斯特維醇及其衍生物是由天然產(chǎn)物甜菊糖苷酸水解而來的二菇類化合物,具有很好的手性催化和分子識別性能。聯(lián)萘酚是具有光學(xué)活性的聯(lián)萘型化合物,其具有獨特的立體結(jié)構(gòu),在手性催化和分子識別等方面也都有很好的應(yīng)用。本文對冠醚,異斯特維醇以及聯(lián)萘酚的研究現(xiàn)狀進行了總結(jié)，并對以異斯特維醇及其衍生物和聯(lián)萘酚為骨架的手性冠醚的合成做出了展望。

冠醚;異斯特維醇;聯(lián)萘酚;手性

1 冠醚

1967年P(guān)edersen首次合成并發(fā)現(xiàn)了冠醚(Scheme 1-1),此后科學(xué)家們對冠醚化學(xué)的研究熱情空前高漲,形成了今天異彩紛呈的冠醚化學(xué)新局面[1]。

Scheme 1-1

此后,冠醚化學(xué)蓬勃發(fā)展,含氮冠醚、含磷冠醚、含硫冠醚[2]相繼被發(fā)現(xiàn),開鏈冠醚、臂式冠醚(套索型冠醚),穴醚、球醚也相繼被合成出來,手性冠醚的發(fā)現(xiàn)更是引發(fā)了研究冠醚的熱潮(Scheme 1-2)。

Scheme 1-2

1994年,王德枌,虞俊標等[3]以二氮雜18-冠-6為原料,與含兩個硫的中間體反應(yīng),合成了一系列含硫套索冠醚(Scheme 1-3)。

Scheme 1-3

2009年,郭鵬[4]合成了幾種含吲哚基的開鏈冠醚(Scheme 1-4)并研究了這些開鏈冠醚的離子選擇鍵合特性。發(fā)現(xiàn)這些開鏈冠醚對各種陰離子都有鍵合能力,但對氟離子的鍵合能力最強。

Scheme 1-4

2010年,陳東玲[5]以水楊酸及其衍生物為原料,經(jīng)過一系列反應(yīng),設(shè)計合成了一系列氮雜冠醚(Scheme 1-5)。

Scheme 1-5

2 手性冠醚

手性冠醚是具有手性中心的冠醚,它不僅具有內(nèi)部空穴,而且具有手性中心。手性冠醚的研究開始于上世界70年代,經(jīng)過幾十年的發(fā)展,根據(jù)手性冠醚中手性源的來源主要將手性冠醚分成四類:(1)插入聯(lián)萘單體的手性冠醚;(2)以有機酸為基體的手性冠醚;(3)從糖類化合物出發(fā)的手性冠醚;(4)以有機醇為手性源的手性冠醚。

手性的引入使手性冠醚對手性分子具有獨特的結(jié)構(gòu)和手性選擇性。自從Cram合成以聯(lián)萘酚為骨架的手性冠醚以來,手性冠醚作為一種具有分子識別能力的人工受體分子越來越受到人們的重視。

1974年,D JCram等最早以聯(lián)萘酚為手性源合成了一系列手性冠醚(Scheme 2-1)。并研究了這些手性冠醚對手性氨基酸的絡(luò)合能力,發(fā)現(xiàn)合成的下圖化合物對s-苯基甘氨酸甲醋的六氟磷酸鹽有選擇性的絡(luò)合能力[1]。

Scheme 2-1

2008年,楊林,唐蒞東等[6]以脫氫松香胺為手性源,合成了含氮手性冠醚(Scheme 2-2),并檢驗了該手性氮雜冠醚的不對稱催化活性,發(fā)現(xiàn)其能催化2-硝基丙烷對查爾酮的Michael加成反應(yīng)。

Scheme 2-2

2009年,Tarik Aral,Yilmaz Turgut等[7]從(S)-3-芳氧基-1,2-丙二醇和(S)-1,2-丙二醇出發(fā),經(jīng)一系列反應(yīng)得到了四種手性氮雜冠醚1-4(Scheme 2-3),并用核磁滴定法測定了這四種化合物對氨基酸甲醋鹽酸鹽的手性識別能力,發(fā)現(xiàn)化合物對D/L苯丙氨酸甲醋鹽酸鹽有很好的識別能力。

Scheme 2-3

2011年,Cho E N,Ying Li等[8]以3,3’-二苯基-聯(lián)萘酚為手性源,經(jīng)過一系列反應(yīng),合成了一系列含聯(lián)萘酚的手性冠醚(Scheme 2-4),發(fā)現(xiàn)化合物6對氨基醇有很好的手性識別能力。

Scheme 2-4

2011年,焦書燕等[9]以聯(lián)萘酚為手性源跟三氯氰胺反應(yīng),合成了含聯(lián)萘酚的手性冠醚(Scheme 2-5)并測定了其單晶結(jié)構(gòu)。并用核磁滴定法測定了該化合物對α氨基酸陰離子的手性識別能力,發(fā)現(xiàn)該系列化合物對α氨基酸陰離子有一定的識別能力。

Scheme 2-5

在此基礎(chǔ)上,該課題組在2013年又合成了3種以聯(lián)萘酚為手性源的手性含氮冠醚(Scheme 2-6),其中化合物7對苯乳酸,丙氨酸和苯丙氨酸都有很好的手性識別能力,化合物8則對苯乳酸,丙氨酸和苯丙氨酸有一定的識別能力,化合物9則無識別能力[10]。

Scheme 2-6

2011年,王衡山,何春歡等[11-12]以松香酸和聯(lián)萘酚為手性源,合成了具有手性的大環(huán)冠醚(Scheme 2-7)并研究了其對苯丙氨酸甲醋鹽和苯甘氨酸甲醋鹽的手性識別能力。發(fā)現(xiàn)其對苯甘氨酸甲醋鹽酸鹽的手性識別能力最好。

Scheme 2-7

2013年,Zsolt Rapi等[13]以糖類化合物為手性源,經(jīng)過一系列反應(yīng),合成了手性套鎖冠醚(Scheme 2-8),并研究了其催化性能,發(fā)現(xiàn)其能催化β-硝基苯丙烯對二乙基乙酞胺的Michael加成反應(yīng),ee值達80%。

2013年,Mehmet Karakaplan等[14]以(1R,2R) -環(huán)己二胺為手性源,通過一系列反應(yīng),合成了手性大環(huán)冠醚(Scheme 2-9),并通過核磁滴定測定了其對氨基酸甲醋鹽酸鹽的手性識別能力,發(fā)現(xiàn)其能很好的識別苯丙氨酸甲醋鹽酸鹽。

3 異斯特維醇

異斯特維醇由甜菊糖昔在酸的條件下水解而來,是一類具有貝葉烷結(jié)構(gòu)的四環(huán)二萜類化合物。1955年,Mosetling E和NesW R最先報道該化合物,但其構(gòu)型直到1963年才由Mosetling E等[15]完全確定。其16位淡基,15淡基α位以及19位羧基均具有較好的反應(yīng)活性。并且其15,16位所在的五元環(huán)以及19位的羧基還具有很好的手性。因此,異斯特維醇可以作為一種特殊的手性源合成新的手性化合物。

異斯特維醇的結(jié)構(gòu)如下圖所示:

通過對異斯特維醇的16位淡基,15淡基α位以及19位羧基進行修飾,可以得到一系列的異斯特維醇衍生物(Scheme 3-1),這些衍生物也都可以作為特定的手性源來合成手性化合物。

異斯特維醇

Scheme 3-1

2004年,Lin等[16]以異斯特維醇為底物,在PyBOP和DIEA的作用下合成了異斯特維醇的二聯(lián)酞胺類化合物(Scheme 3-2)。發(fā)現(xiàn)此類化合物具有較好的抗菌活性。

Scheme 3-2

2009年,Khaibullin等[17]以異斯特維醇衍生物和鹵代烷為原料,合成了一系列異斯特維醇脂類化合物(Scheme 3-3)。

Scheme 3-3

2012年,韋暢勇等[18]在異斯特維醇16位上引入肼,19位羧基引入乙醋保護,在三氟化硼乙醇溶液的條件下,意外合成了聯(lián)二異斯特維醇衍生物(Scheme 3-4)。研究發(fā)現(xiàn)該化合物能和過渡金屬進行配位。

Scheme 3-4

2013年,Yu Strobykina等[19]以異斯特維醇衍生物為原料合成了一系列異斯特維醇手性大環(huán)脂類化合物(Scheme 3-5)。

因為異斯特維醇具有手性,所以這些以異斯特維醇及其衍生物為骨架的大分子化合物均具有手性,在手性催化以及分子識別領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

4 聯(lián)萘酚

Scheme 4-3

5 總結(jié)

異斯特維醇和聯(lián)萘酚都具有手性,在分子識別領(lǐng)域都具有很廣泛的應(yīng)用。而冠醚具有內(nèi)部空穴,能與金屬離子以及氨基酸醋形成配合物。將異斯特維醇和聯(lián)萘酚通過醚鍵連接形成的手性冠醚將可能同時具有冠醚的絡(luò)合性能以及異斯特維醇和聯(lián)萘酚的手性識別性能,在手性拆分和分子識別領(lǐng)域具有很好的發(fā)展前景。

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Advances in New Chiral Crown Ethers and Looking to Synthesize a New Class of Chiral Crown Ethers

ZHAO Long
(College of Pharmacy,Zhejiang University of Technology,Hangzhou,Zhejiang 310014,China)

Crown ethers are a kind of compounds ofmacrocyclic polyethers.Crown ethers having a chiral center is chiral crown ethers.Isosteviol is a diterpenoid which is obtained by acid-catalysed hydrolysis of stevioside with good chiral catalysis and molecular recognition.Binaphthol is a kind of binaphthyl compounds with optically active,having a unique three-dimensional structure,and often used in chiral catalysis and molecular recognition.This paper summarizes the progress of crown ethers,isosteviol and binaphthol,and make a prospect to the synthesis of chiral crown ethers based on binaphthol and isosteviol at last.

crown ethers;isosteviol;binaphthol;chiral

1006-4184(2015)9-0027-09

2015-03-10

趙龍,男,碩士研究生,河南省新密市人,從事手性冠醚的合成及其手性識別性能的研究。E-mail:673783061@qq.com。