葛軍英,陳慧宗

(1.宜春學(xué)院江西省高校應(yīng)用化學(xué)與化學(xué)生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西宜春336000;2.江西師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院,江西南昌330022)

以芳樟醇為手性源的β-羥基酸的不對(duì)稱合成

葛軍英1,陳慧宗2

(1.宜春學(xué)院江西省高校應(yīng)用化學(xué)與化學(xué)生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西宜春336000;2.江西師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院,江西南昌330022)

以芳樟醇與乙酰乙酸乙酯進(jìn)行酯交換反應(yīng),合成了具有手性的乙酰乙酸芳樟酯(β-酮酯),再用其與不同的格氏試劑反應(yīng),得到不對(duì)稱β-羥基酸;產(chǎn)物分別經(jīng)手性柱分析.結(jié)果表明,手性乙酰乙酸芳樟酯與格氏試劑的反應(yīng)具有不同程度的立體選擇性,產(chǎn)物為 R-或S-構(gòu)型過(guò)量的β-羥基酸,ee值最高達(dá)50%.

芳樟醇;手性源;β-羥基酸;不對(duì)稱合成

芳樟醇(linalool)異名芫荽醇,沉香醇,里哪醇,學(xué)名3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇或2,6-二甲基2,7-辛二烯-6-醇.它是無(wú)色或淺綠色液體,在全世界每年排出的最常用和用量最大的香料中,芳樟醇幾乎年年排在首位,可以說(shuō)沒有一瓶香水里面不含芳樟醇,沒有一塊香皂不用芳樟醇的.這并不奇怪,因?yàn)椴畈欢嗨械奶烊恢参锵懔侠锩娑加蟹颊链嫉摹坝白印?從99%到痕跡量的存在[1].

利用芳樟醇具有一個(gè)手性碳原子來(lái)進(jìn)行不對(duì)稱合成的研究還很罕見,芳樟醇既是高碳醇又是烯丙位叔醇,酯化空間位阻大,而且極易發(fā)生雙鍵重排生成副產(chǎn)物,所以采用酸作催化劑時(shí),酯化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和選擇性都不高[2-5].由于酸難以與其反應(yīng),因此絕大多數(shù)芳樟醇的酯采用酯交換法來(lái)合成.酯交換法反應(yīng)條件相對(duì)比較溫和,對(duì)設(shè)備的要求不高,所用的催化劑也易得到.

本文利用芳樟醇的手性碳原子使芳樟醇與乙酰乙酸乙酯在I2催化下反應(yīng)生成不對(duì)稱酯[6],所得到的酯與格氏試劑反應(yīng)生成一種構(gòu)型過(guò)量的具有旋光性的β-羥基酸,其反應(yīng)見圖1.

圖1 β-羥基酸的不對(duì)稱合成反應(yīng)Fig.1 Asymmetric synthesis forβ-hydroxyl acids

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑及儀器

右旋芳樟醇、乙酰乙酸乙酯、無(wú)水乙醚、無(wú)水乙醇、單質(zhì)碘、溴乙烷、環(huán)戊基溴、溴苯、鎂屑、氫氧化鈉、碳酸鈉、氯化鈉、無(wú)水硫酸鎂、無(wú)水氯化鈣、濃硫酸(均為分析純).

日本島津 GC-17A型氣相色譜儀,校正峰面積歸一化法計(jì)算各組分含量,分析條件為:手性色譜柱.WCOT Fused Silica 30 m×0.25 mm×0.25μm film thickness,氫焰檢測(cè)器 ,柱溫120 ℃(保溫2 min),再以5 ℃/min速度升溫至200℃(保溫10 min),氣化室溫度200℃,檢測(cè)器溫度220℃,分流比為50∶1,進(jìn)樣量為0.1μL;紅外光譜:德國(guó)Perkin-Elmer SP One FT-IR光譜儀,KBr壓片;瑞士Bruker Vance400 MHz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑,TMS為內(nèi)標(biāo));旋光儀:美國(guó)POL-341型;熔點(diǎn)儀:北京X-4數(shù)字顯示顯微熔點(diǎn)測(cè)定儀.

1.2 酯交換反應(yīng)

在100 mL三頸瓶中加入乙酰乙酸乙酯和芳樟醇各10 mL,I20.20 g后,加回流冷凝管、恒壓滴液漏斗,回流3 h[4],開始蒸餾,同時(shí)補(bǔ)入芳樟醇,待完全反應(yīng)后,冷卻,粗品經(jīng)堿洗(Na2SO3)、鹽洗(NaCl),干燥后減壓蒸餾,即得產(chǎn)品乙酰乙酸芳樟酯.

1.3 格氏反應(yīng)

在100 mL三頸瓶中加入0.24 g鎂屑、無(wú)水乙醚后,加裝回流冷凝管、恒壓滴液漏斗及氮?dú)獗Ｗo(hù)裝置.冰鹽浴下,由滴液漏斗中緩慢滴入0.01 mol鹵代烴的無(wú)水乙醚溶液,滴完后回流2 h,直至鎂幾乎全部作用完.冷卻后,滴加2.38 g乙酰乙酸芳樟酯,反應(yīng)1 h后,加入少量碎冰和20 mL 20%的稀硫酸進(jìn)行水解,分出有機(jī)層,蒸去乙醚后,加入一定量20%的NaOH溶液,使溶液p H=8.00.在磁力攪拌下升溫至80℃皂化6 h.冷卻至室溫用20%稀硫酸調(diào)至p H=6.00,分出有機(jī)層,用飽和NaCl溶液沖洗,無(wú)水MgSO4干燥,去乙醚后,即得粗品β-取代-β-羥基丁酸,經(jīng)柱層析純化.

1.4 產(chǎn)物的測(cè)試

1.4.1 3-甲基-3-羥基戊酸(2a)

淺綠色液體 ,b p19143～146 ℃(文獻(xiàn)值 b p19142～145 ℃),[α]20D:+0.53°(c,1 in H2O)(文獻(xiàn)值[α]20D:+1.07°c,2.25 in H2O),1H NMR(400 MHz,D2O)δ:0.942～0.961(t,3H),1.278(s,3H),1.58～1.678(q,J=7.2 Hz,2H),2.527(s,2H),13C NMR(100 MHz,D2O)δ:177.34,71.70,44.18,34.52,26.01,8.23,IR(液膜法):2 954,2 924,2 852,2 662,1 713,1 462,1 377,1 164,803 cm-1.

1.4.2 3-環(huán)戊基-3-羥基丁酸(2b)

淺綠色固體 ,m p 68～69 ℃,[α]20D:-0.5°(c,0.5 in EtOH),1H NMR(400 MHz,D2O)δ:1.253(s,3H),1.572～1.576(m,4H),1.767～1.775(m,4H),1.89～2.02(m,1H),2.105(s,2H),13C NMR(100 MHz,D2O)δ:175.90,73.20,48.14,38.39,30.71,28.68,20.10,IR(KBr):2 923,2 852,1 715,1 463,1 377,1 261,1 030,804 cm-1.1.4.3 3-苯基-3-羥基丁酸(2c)

淺綠色固體 ,m p 50～52 ℃(文獻(xiàn)值 m p 50～53 ℃),[α]20D:+5.33°(c,0.5 in EtOH)(文獻(xiàn)值[α]20D:+11°c,0.5 in EtOH),1H NMR(400 MHz,D2O)δ:7.575～7.596(d,J=7.2 Hz,2H),7.406～7.443(t,J=7.2 Hz,2H),7.311～7.350(t,J=6.8 Hz,1H),1.257(s,3H),2.144(s,2H),13C NMR(100 MHz,D2O)δ:174.90,130.03,129.62,126.87,125.39,71.50,41.00,22.76,IR(KBr):3 058,3 033,2 857,1 747,1 660,1 597,1 480,1 464,1 429,1 377,1 075,902 cm-1.

2 結(jié)果與討論

乙酰乙酸芳樟酯與格氏試劑反應(yīng)時(shí),在芳樟醇基團(tuán)的手性誘導(dǎo)下導(dǎo)致了格氏試劑的進(jìn)攻具有立體選擇性,即主要從空間阻礙較小的甲基一方進(jìn)攻羰基,得到以R或S構(gòu)型過(guò)量的產(chǎn)物,當(dāng)R為乙基時(shí),是主鏈的一部分,而當(dāng)R為環(huán)戊基或苯基時(shí),為取代基,因此得到的構(gòu)型過(guò)量產(chǎn)物不一樣.所得結(jié)果見表1.

表1 乙酰乙酸芳樟酯與不同格氏試劑反應(yīng)的結(jié)果Table 1 The reaction result of linalyl actoacetate with different Grignard reagent

3 結(jié)論

(1)用I2做催化劑合成乙酰乙酸芳樟酯具有較好的立體選擇性.(2)格氏試劑與乙酰乙酸芳樟酯的反應(yīng)具有立體選擇性,得到某種構(gòu)型過(guò)量的產(chǎn)物,經(jīng)過(guò)水解、純化后ee值最高的達(dá)50%.

[1]林翔云.天然芳樟醇與合成芳樟醇[J].化學(xué)工程與設(shè)備,2008,7:21-26.

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Asymmetric Synthesis of β-Hydroxyl Acid with Linalool as Chiral Source

GE Jun-ying,CHEN Hui-zong
(1.Key L aboratory of A pplied Chemistry and Chemical Biology of Jiangxi Province,Yichun Institute,Yichun 336000,Jiangxi,China; 2.School of Chemistry,Jiangxi Normal University,N anchang330022,Jiangxi,China)

Chiralβ-keto ester was synthesizedviathe ester exchange reaction of chiral source linalool with acetoacetate.The resultant chiralβ-keto ester was then allowed to react with different Grignard reagents,generating asymmetricβ-hydroxyl acids.The products were analyzed using a chiral column.Results indicate that the reactions of chiralβ-keto ester with various Grignard reagents have different degrees of stereoselectivity.The products areβ-hydroxyl acids with excess ofR-orS-configuration,whose maximumeevalue is as much as 50%.

linalool;chiral source;β-hydroxyl acids;asymmetric synthesis

O 623.65

A

1008-1011(2010)05-0030-03

2010-05-12.

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(20662005);江西省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(GJJ-08529).

葛軍英 (1980-),女,助教,碩士,主要從事有機(jī)合成研究.E-mail:gjy0401433@163.com.