新型手性相转移催化剂及使用其制备α-氨基酸的方法技术

本发明专利技术涉及新型手性相转移催化剂和使用其制备α‑氨基酸的方法。根据本发明专利技术，通过使用新型金鸡纳生物碱化合物作为手性相转移催化剂，可以在易于工业应用的反应条件下以高产率合成高光学纯度的α‑氨基酸，因此，本发明专利技术可以用作不对称α‑氨基酸合成和制备领域的关键技术。

A New Chiral Phase Transfer Catalyst and the Method for Preparing Alpha-Amino Acids

The invention relates to a novel chiral phase transfer catalyst and a method for preparing alpha amino acids by using the chiral phase transfer catalyst. According to the present invention, the novel cinchona alkaloids can be used as chiral phase transfer catalysts to synthesize high optical purity alpha amino acids in high yield under the conditions of easy industrial application. Therefore, the present invention can be used as a key technology in the field of asymmetric synthesis and preparation of alpha amino acids.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】新型手性相转移催化剂及使用其制备α-氨基酸的方法
本专利技术涉及新型手性相转移催化剂和使用其制备α-氨基酸的方法。
技术介绍
光学活性α-氨基酸及其衍生物广泛用于生物体内。最近，使用季铵盐作为相转移催化剂通过相转移反应合成氨基酸的方法作为大规模生产这些氨基酸的合成方法而引起了极大的关注。特别地，通过使用衍生自手性生物碱的铵盐作为催化剂，使得不对称合成光学活性α-氨基酸成为可能。M.J.O’Donnell首先报道了使用式A化合物作为手性相转移催化剂的α-氨基酸的不对称合成方法，该催化剂是一种衍生自金鸡纳生物碱的四烷基卤化铵，金鸡纳生物碱是一种手性生物碱(O’Donnell,M.J.；Bennett,W.D.；Wu,S.J.Am.Chem.Soc.1989,111,2353)。然而，在使用以下式A的化合物作为催化剂的反应中，α-氨基酸产物的光学纯度仅为约80％ee，这在大规模生产方面具有局限性。此后，Lygo集团[Lygo,B.；Wainwright,P.G.TetrahedronLett.1997,38,8595.]和Corey集团[Corey,E.J.；Xu,F.；Noe,M.C.J.Am.Chem.Soc.1997,119,12414.]开发了如下所示的作为基于金鸡纳生物碱的新催化剂的式B化合物，以及使用该化合物作为相转移催化剂通过烷基化合成的不对称α-氨基酸。然而，α-氨基酸合成的温度条件为-78℃，因此实际工业应用受到限制。此外，Park集团[Park,H.-G.；Jeong,B.-S.；Yoo,M.-S.；Lee,J.-H.；Park,M.-K.；Lee,Y.-J.；Kim,M.-J.；Jew,S.-S.Angew.Chem.Int.Ed.2002,41,3036.]开发了如下所示的式C催化剂，使用该催化剂作为相转移催化剂不对称合成的α-氨基酸，但该反应需要5mol％催化剂，5当量反应试剂，且反应温度必须保持在0℃，这仍然使工业应用变得困难。在这些情况下，已经积极地对能够在工业可应用的反应条件下不对称合成具有高光学纯度的α-氨基酸的新型手性相转移催化剂进行了研究，但研究仍然不充分。
技术实现思路
【技术问题】提供本专利技术以解决上述问题，并且本专利技术人为了发现可用作手性相转移催化剂的新材料进行了深入研究。结果，本专利技术人发现了衍生自金鸡纳生物碱的新型手性相转移催化剂，其可在室温下与少量催化剂和当量试剂反应。因此，本专利技术的一个目的是提供一种新型金鸡纳生物碱化合物。本专利技术的另一个目的是提供该金鸡纳生物碱化合物作为用于不对称合成α-氨基酸的手性相转移催化剂的新用途。然而，本专利技术要解决的技术目的不限于上述问题，本领域普通技术人员从以下描述中可以清楚地理解未提及的其他问题。【技术方案】为了达到上述目的，本专利技术提供一种由以下式1表示的金鸡纳化合物。[式1]在式1中，X表示-CH2-、-C(OH)H-、-C(＝O)、-O-、-S-、-S(＝O)-或-S(O2)-；且R表示或其中，R1表示氢、C1至C10烷基或C1至C5烷氧基；R2表示乙烯基或乙基；R3表示氢、C1至C10烷基、烯丙基、C5至C10芳基、萘-1-基-甲基或蒽-9-基-甲基；并且Y-表示选自氟、氯、溴和碘的卤素阴离子、IO4-、ClO4-、R4SO3-、三氟甲磺酸盐(OTf-)或HSO4-，其中，R4表示C1-C4烷基或C5-C10芳基。本专利技术还提供一种使用式1的金鸡纳生物碱化合物作为手性相转移催化剂合成α-氨基酸的方法、一种用于合成α-氨基酸的组合物(其包含作为活性成分的金鸡纳生物碱化合物)和金鸡纳生物碱化合物用于合成α-氨基酸的用途。在本专利技术的一个示例性实施例中，使用本专利技术催化剂的氨基酸合成反应可以在10℃至20℃，优选在室温(20℃)或接近室温下以高光学纯度进行。在本专利技术的另一个示例性实施例中，每当量反应物可以使用范围在0.0005-0.012当量或更少的手性相转移催化剂，优选地，相对于一当量反应物，使用0.01当量(1.0％当量)或更少可以获得高光学纯度。【有益效果】根据本专利技术的新型金鸡纳生物碱化合物可以通过相对简单的过程合成，并且当该化合物用作手性相转移催化剂时，α-氨基酸可以在便于工业应用的反应条件下以高光学纯度不对称合成。因此，本专利技术的新型金鸡纳生物碱化合物可用作合成和制备α-氨基酸领域的关键技术。具体实施方式下面将详细描述本专利技术。本专利技术提供由以下式1表示的金鸡纳生物碱化合物。[式1]在式1中，X表示-CH2-、-C(OH)H-、-C(＝O)-、-O-、-S-、-S(＝O)-或-S(O2)-；且R表示或其中，R1表示氢、C1至C10烷基或C1至C5烷氧基；R2表示乙烯基或乙基；R3表示氢、C1至C10烷基、烯丙基、C5至C10芳基、萘-1-基-甲基或蒽-9-基-甲基；并且Y-表示选自氟、氯、溴和碘的卤素阴离子、IO4-、ClO4-、R4SO3-、三氟甲磺酸盐(OTf-)或HSO4-，其中，R4表示C1-C4烷基或C5-C10芳基。在此，“烷基”指的是直链和支链饱和烃基，其一般具有指定数目的碳原子(例如，1至10个碳原子)。烷基的例子包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、正己基和正庚基。如果连接满足化合价要求，则烷基可以连接至母体基团或底物的任何环原子。“烷氧基”指的是烷基-O-，其中，该烷基如上所定义。烷氧基的例子包括但不限于甲氧基、乙氧基等。如果连接满足化合价要求，则烷氧基可以连接至与母体基团或底物的任何环原子。同样，如果连接满足化合价要求，则烷氧基可包括一个或多个非氢取代基。“芳基”是指分别包括5元和6元单环芳族基团的一价和二价芳族基团；“杂芳基”是指分别包括含有1-4个杂原子的5元和6元单环芳族基团的一价和二价芳族基团，所述杂原子独立地选自氮、氧和硫。单环芳基和杂芳基的例子包括但不限于苯基，吡啶基、呋喃基、吡咯基、噻吩基、噻唑基、异噻唑基、咪唑基、三唑基、四唑基、吡唑基、恶唑基、异恶唑基、吡嗪基、哒嗪基、嘧啶基等。芳基和杂芳基还包括双环和三环基团，包括如上定义的5元和6元稠环。多环芳基和杂芳基的例子包括但不限于异喹啉基、萘基、二苯基、蒽基、芘基、咔唑基、苯并恶唑基、苯并二恶唑基、苯并噻唑基、苯并咪唑基、苯并噻吩基、喹啉基、吲哚基、苯并呋喃基、嘌呤基，吲嗪基等。如果连接满足化合价要求，则芳基和杂芳基可以连接至母体基团或底物的任何环原子。同样，如果连接满足化合价要求，则芳基和杂芳基可包括一个或多个非氢取代基。芳基和杂芳基的非氢取代基也可以被另外的非氢取代基取代。在式1中，当X是-CH2-、-C(OH)H-或-C(＝O)-时，优选R1表示氢或C1-C5烷氧基；R2表示乙烯基或乙基；R3表示氢、C1-C10烷基、烯丙基或C5-C10芳基；且Y-表示选自氟、氯、溴和碘的卤素阴离子，更优选地，R1表示氢或甲氧基；R2表示乙烯基或乙基；R3表示氢或烯丙基；且Y-表示选自氟、氯、溴和碘的卤素阴离子，并且最优选地，式1化合物表示4,4’-双(辛可尼定-N-甲基)二苯甲酮二溴化物；4,4’-双(O(9)-烯丙基辛可尼定-N-甲基)二苯甲酮二溴化物；4,4’-双(氢化辛可尼定-N-甲基)二苯甲酮二溴化物；4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由以下式1表示的金鸡纳生物碱化合物：[式1]

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.19 KR 10-2016-0061292;2016.11.30 KR 10-2011.一种由以下式1表示的金鸡纳生物碱化合物：[式1]其中X表示-CH2-、-C(OH)H-、-C(＝O)、-O-、-S-、-S(＝O)-或-S(O2)-；并且R表示其中，R1表示氢、C1至C10烷基或C1至C5烷氧基；R2表示乙烯基或乙基；R3表示氢、C1至C10烷基、烯丙基、C5至C10芳基、萘-1-基-甲基或蒽-9-基-甲基；和Y-表示选自氟、氯、溴和碘的卤素阴离子、IO4-、ClO4-、R4SO3-、三氟甲磺酸盐(OTf-)或HSO4-的，其中，R4表示C1-C4烷基或C5-C10芳基。2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，当式1表示的化合物的X为-CH2-、-C(OH)H-或-C(＝O)-时，R1表示氢或C1至C5烷氧基；R2表示乙烯基或乙基；R3表示氢、C1至C10烷基、烯丙基、C5至C10芳基；并且Y-表示选自氟、氯、溴和碘的卤素阴离子。3.根据权利要求3所述的化合物，其特征在于，当式1表示的化合物的X为-CH2-、-C(OH)H-或-C(＝O)-时，R1表示氢或甲氧基；R2表示乙烯基或乙基；R3表示氢或烯丙基；并且Y-表示选自氟、氯、溴和碘的卤素阴离子。4.根据权利要求3所述的化合物，其特征在于，所述化合物选自：4,4’-双(辛可尼定-N-甲基)二苯甲酮二溴化物；4,4’-双(O(9)-烯丙基辛可尼定-N-甲基)二苯甲酮二溴化物；4,4’-双(氢化辛可尼定-N-甲基)二苯甲酮二溴化物；4,4’-双(O(9)-烯丙基氢化辛可尼定-N-甲基)二苯甲酮二溴化物；3,4’-双(辛可尼定-N-甲基)二苯甲酮二溴化物；3,4’-双(O(9)-烯丙基辛可尼定-N-甲基)二苯甲酮二溴化物；3,3’-双(辛可尼定-N-甲基)二苯甲酮二溴化物；3,3’-双(O(9)-烯丙基辛可尼定-N-甲基)二苯甲酮二溴化物；4,4’-双(辛可尼定-N-甲基)二苯甲烷二溴化物；4,4’-双(O(9)-烯丙基辛可尼定-N-甲基)二苯甲烷二溴化物；4,4’-双(氢化辛可尼定-N-甲基)二苯甲烷二溴化物；4,4’-双(O(9)-烯丙基氢化辛可尼定-N-甲基)二苯甲烷二溴化物；4,4’-双(奎宁-N-甲基)二苯甲烷二溴化物；4,4’-双(O(9)-烯丙基奎宁-N-甲基)二苯甲烷二溴化物；4,4’-双(辛可尼定-N-甲基)二苯甲醇二溴化物；4,4’-双(O(9)-烯丙基辛可尼定-N-甲基)二苯甲醇二溴化物；4,4’-双(氢化辛可尼定-N-甲基)二苯甲醇二溴化物；4,4’-双(O(9)-烯丙基氢化辛可尼定-N-甲基)二苯甲醇二溴化物；4,4’-双(辛可尼-N-甲基)二苯甲酮二溴化物；4,4’-双(O(9)-烯丙基辛可尼-N-甲基)二苯甲酮二溴化物；4,4’-双(辛可尼-N-甲基)二苯甲烷二溴化物；4,4’-双(O(9)-烯丙基辛可尼-N-甲基)二苯甲烷二溴化物；4,4’-双(奎宁丁-N-甲基)二苯甲烷二溴化物；4,4’-双(O(9)-烯丙基奎宁丁-N-甲基)二苯甲烷二溴化物；4,4’-双(辛可尼-N-甲基)二苯甲醇二溴化物；和4,4’-双(O(9)-烯丙基辛可尼-N-甲基)二苯甲醇二溴化物。5.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，当式1表示的化合物的X为-O-、-S-或-S(＝O)-时，R1表示氢或C1-C5烷氧基；R2表示乙烯基或乙基；R3表示氢、C1-C10烷基、烯丙基或C5-C10芳基；并且Y-表示选自氟、氯、溴和碘的卤素阴离子。6.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，当式1表示的化合物的X为-O-、-S-或-S(＝O)-时，R1表示氢或甲氧基；R2表示乙烯基或乙基；R3表示氢、烯丙基或苄基；并且Y表示选自氟、氯、溴和碘的卤素阴离子。7.根据权利要求6所述的化合物，其特征在于，所述化合物选自：4...

【专利技术属性】
技术研发人员：南基平，李延智，任培根，禹承我，吴智仁，孙源京，
申请(专利权)人：岭南大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国,KR