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第 12 期                     范娜娜,等: 2-叠氮肉桂酸苄酯催化加氢制备-氨基酸                                  ·2077·


                   表 3  2-叠氮肉桂酸苄酯的催化加氢反应                       3   结论
            Table 3    Catalytic hydrogenation of the benzyl  -
                       azidocinnamates                             本文以叠氮乙酸乙酯与芳香醛为原料,依次通
             序号        反应底物          产物    反应时间/h 产率/%         过醛酯缩合反应、皂化反应以及苄酯化反应,合成
               1   7a (Ar = Ph)       1a       3      84       了 10 个 2-叠氮肉桂酸苄酯类化合物。随后对其进行
               2   7b (Ar = 3-MeO-Ph)   1b     4      83
               3   7c (Ar = 4-MeO-Ph)   1c     4      78       Pd/C 催化加氢,以 76%~89%的收率合成了一系列 -
                                                               氨基酸。该转化的优势在于反应后处理简单,反应高
               4   7d (Ar = 3,4-MeO-Ph)   1d   4      76
               5   7e (Ar = 4-F-Ph)   1e       8      83       效,为 -氨基酸的合成提供了一种新的有效策略。
               6   7f (Ar = 4-Cl-Ph)   1a      8      80
               7   7g (Ar = 4-Br-Ph)   1a      8      79       参考文献:
               8   7h (Ar = 4-Me-Ph)   1h      3      84       [1]   Blaser H U. The chiral pool as a source of enantloselective catalysts
                                                                   and auxiliaries[J]. Chemical Reviews, 1992, 92(5): 935-952.
               9   7i (Ar = 4-i-Pr-Ph)  1i     3      82       [2]   Tang Z, Yang Z H, Chen X H, et al. A highly efficient organocatalyst
              10   7j (Ar = 2-Naphenyl)   1j   3      89           for direct aldol reactions of ketones with aldedydes[J]. Journal of the
                                                                   American Chemical Society, 2005, 127(25): 9285-9289.
                                                               [3]   Zheng Z L, Peikins B L, Ni B K. Diarylprolinol silyl ether salts as
                 2-叠氮肉桂酸苄酯在进行加氢反应时,会涉及                             new, efficient, water-soluble, and recyclable organocatalysts for the
                                                                   asymmetric  michael addition  on water[J]. Journal of  the American
            到叠氮基团的还原、碳碳双键的加氢以及苄基酯的                                 Chemical Society, 2010, 132(1): 50-51.
            脱除,三个位点的反应活性存有差异。在多个底物                             [4]   Wang J, Liu X, Feng X. Asymmetric strecker reactions[J]. Chemical
                                                                   Reviews, 2011, 111(11): 6947-6983.
            加氢实验过程中,曾选择不同反应时间点,使用核                             [5]   Shibasaki M, Kanai M, Mita T. The  catalytic asymmetric strecker
                                                                   reaction[J]. Organic Reactions, 2008, 70(1): 1019-1024.
            磁来监控反应体系。结果显示,反应体系从一开始                             [6]   Groger H. Catalytic enantioselective strecker reactions and analogous
                                                                   syntheses[J]. Chemical Reviews, 2003, 103(8): 2795-2828.
            就十分复杂,无法识别具体是哪一个位点会优先加                             [7]   Tang W J, Zhang X M. New chiral phosphorus ligands  for
            氢。但幸运的是,随着时间推移,反应体系会越来                                 enantioselective hydrogenation[J]. Chemical Reviews, 2003, 103(8):
                                                                   3029-3070.
            越干净,最后得到非常单一的 -氨基酸产物。分析                           [8]   Knowles W S. Asymmetric hydrogenation[J]. Accounts of Chemical
                                                                   Research, 1983, 16(3): 106-112.
            该转化反应历程复杂的可能原因如下:(1)在底物的                           [9]   Ma D D, Gu  P M, Li R.  Asymmetric hydrogenation of
                                                                   1-silyl-1-substituted alkenes for  preparation of optically active
            加氢反应中,由于 3 个反应位点都会参与,则可能会                              silanes[J]. Tetrahedron Letters, 2016, 57(50): 5666-5668.
                                                               [10]  Ji Y, Xue P, Ma D D, et al. Asymmetric transfer hydrogenation of
            生成单位点、双位点以及三位点加氢的产物;(2)在                               α-azido acrylates[J]. Tetrahedron Letters, 2015, 56(1): 192-194.
            Pd/C 加氢条件下,3 个反应位点的活性差异可能无法                        [11]  Stokes B J, Dong H J, Leslie B E,  et al. Intramolecular C—H
                                                                   amination reactions: exploitation  of the Rh 2( Ⅱ )-catalyzed
            有效区分,因此单位点反应产物以及双位点反应产                                 decomposition  of azidoacrylates[J]. Journal  of the American
                                                                   Chemical Society, 2007, 129(24): 7500-7501.
            物并不单一,导致体系比较复杂;(3)如果叠氮基                            [12]  O’Brien A G,  Levesque F, Seeberger P H.  Continuous flow
                                                                   thermolysis of azidoacrylates for the synthesis of heterocycles  and
            团优先于碳碳双键的还原,初级产物烯胺酯或烯胺                                 pharmaceutical intermediates[J]. Chemical Communications, 2011,
            羧酸可能异构为亚胺酯或亚胺羧酸,甚至可能被水                                 47(9): 2688-2690.
                                                               [13]  Wang L, Xie Y B, Huang N Y, et al. Catalytic aza-wittig reaction of
            解为酮酯或酮酸,这更增加了反应体系的混乱度。                                 acid anhydride for the synthesis of 4H-benzo[d][1, 3]oxazin-4-ones
                                                                   and 4-benzylidene-2-aryloxazol-5(4H)-ones[J]. ACS Catalysis, 2016,
            2.3   底物适用范围考察                                         6(6): 4010-4016.
                                                               [14]  Liu S X, Yang Y H, Zhen X L, et al. Enhanced reduction of C–N
                 为了考察芳环上电子效应对加氢反应的影响,                              multiple bonds using sodium borohydride and an amorphous nickel
                                                                   catalyst[J]. Organic & Biomolecular Chemistry, 2012, 10(3): 663- 670.
            在底物结构中引入一系列富电子与缺电子因素,所                             [15]  Pirrung M C, Krishnamurthy N. Preparation of (R)-phenylalanine
            有底物的加氢反应都可以有效发生。但是,在对底                                 analogues by enantbeelective destruction using l-amino acid
                                                                   oxidase[J]. The Journal of Organic Chemistry, 1993, 58(4): 957-958.
            物 7f 与 7g 进行加氢反应时,观察到了芳环上卤素                        [16]  Arava V R, Amasa S R, Bhatthula B K G, et al. Asymmetric synthesis
                                                                   of unnatural amino acids and tamsulosin chiral intermediate[J].
            的脱除,这涉及到第 4 个反应位点的加氢。对于所                               Synthetic Communications, 2013, 43(21): 2892-2897.
            有底物,只要反应时间足够,最终都会得到核磁谱                             [17]  Torrado A, Imperiali B. New synthetic amino acids for the design and
                                                                   synthesis of peptide-based metal ion sensors[J].  The  Journal of
            图显示单一的 α-氨基酸产物,整个转化的收率为                                Organic Chemistry, 1996, 61(25): 8940-8948.
                                                               [18]  Parmeggiani F, Ahmed S T, Thompson M P, et al. Single-biocatalyst
            76%~89%。反应后处理非常简单,只涉及到简单的                              synthesis of enantiopure  d-arylalanines exploiting an engineered
                                                                   α-amino acid dehydrogenase[J]. Advanced Synthesis & Catalysis,
            过滤洗涤。作者认为,通过多次充分洗涤 Pd/C,该                              2016, 358(20): 3298-3306.
            转化的收率有望进一步提高。在对底物 7f 以及 7g                         [19]  Mita T, Sugawara  M, Sato Y. One-pot synthesis of  α-amino acids
                                                                   through carboxylation of ammonium ylides with CO 2 followed by alkyl
            进行加氢反应时,不仅发生了叠氮还原、双键加氢                                 migration[J]. The Journal of Organic Chemistry, 2016, 81(12): 5236-5243.
                                                               [20]  Szymanski W, Wu B, Weiner B, et al. Phenylalanine aminomutase-
            以及苄基脱除反应,还发生了芳环上脱氯脱溴的反                                 catalyzed addition of ammonia to substituted cinnamic acids: a route
            应,其加氢产物为 1a。其中,底物 7f 加氢生成 1a                           to enantiopure  γ- and  β-amino acids[J].  The Journal of Organic
                                                                   Chemistry, 2009, 74(23): 9152-9157.
            的反应时间为 8 h,收率为 80%;底物 7g 加氢生成                      [21]  Caligiuri A, D’Arrigo P, Rosini E,  et al. Enzymatic  conversion of
                                                                   unnatural amino acids by yeast d-amino acid oxidase [J]. Advanced
            1a 的反应时间为 8 h,收率为 79%。因此,该策略                           Synthesis & Catalysis, 2006, 348(15): 2183-2190.
                                                               [22]  Boaz N W, Large S E, Ponasik J A, et al. The preparation of single
            在用于制备芳环上连有氯以及溴取代基的氨基酸时                                 enantiomer 2-naphthylalanine derivatives using rhodium-methyl
                                                                   boPhoz-catalyzed asymmetric hydrogenation [J]. Organic Process
            存在一定的局限性。                                              Research & Development, 2005, 9(4): 472-478.
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