手性氨基酸钛螯合物的合成

有机化学 YOUg HUAXUE，1999，19，89—92 研究简报 手性氨基酸钛螯合物的合成 ? 扫辜点 “ 昊雄宇 林永成 陈蒙}L2 曾陇梅 (1 中山大学化学与化学工程学 院 510275) (2 香港理工大学应用生物与化学技术系 香港) f f／ 摘要 用 工一对甲苯磺酰氨 基瞳分别 与 四氯化钍反应 ，首次台成 了五种 L一对 甲苯磺 酰氨基瞳钛化台物 。 NMR、Ⅱl和元素分折数据表明这五种手性钍化台物的结扮分别是 2且一M 和4．对甲苯磺酰氨基瞳钍化合物在情性 气氛中可以保存散周。 稚全车卉r 美■词 氟基瞳，四氯化钛，手性，氨基瞳钛，台成，棱磁共振 ‘ ＼ 致 △。『 一 ～ 绣构 R 近些年来，人们发现手性钛化合物是一种很好的对映选择性催化剂，尤其是对 Diel8一Alder反 应有良好的对映选择性L 。C,~ey合成 了手性的色氨酸硼的络合物【纠；Haase合成了手性的 2，2 一 二甲基 一a，a，n’，n’一四芳基 一1，3一二氧杂戊环 一4，5一二 甲醇钛(M吃 D加 L1 )，并确定 了 其结构L6 ；Boyle报道了手性的 3，3’一二甲基 一1，1’一联 一2一萘酚钛(№ B n )的合成及其结 构的测定 7J。氨基酸是最容易得到的天然手性配体，然而迄今为止，尚未发现有氨基酸与钛形成手 性钛化合物的报道。为此我们决定研究手性氨基酸钛化合物的合成 ，然后研究它的对 映选择性催 化行为。本文报道手性氨基酸衍生物与钛形成的化合物的合成及其结构的测定。 1 实验 二氯甲烷：先用五氧化二磷处理一天，再用氢化钙处理一天。苯：用金属钠 干燥 三天。L一苯 丙氨酸：由广州侨光制药厂提供。其余氨基酸均为商品试剂。L一苯丙氨酸、L一缬氨酸、L一亮氨 酸、L一异亮氨酸和 L一脯氨酸磺酰化参照 E．M．／de ceBr目 的方法 』进行。 1．1 产袖的测试 NMR(溶剂 ：CDCI3一C~COCD，内标：TMS)在 JOET FX 9OQ核磁共振仪上测定，元素分析在 PE 240C上测定，m 在 兀'一Ill 5DX红外光谱仪上测定 ，M．P．在显微熔点仪上测定 ，比旋光度用 Perkin Elmer旋光仪测定。 1．2 对 甲苯 蘸氨基酸钛的合成 往放有搅拌子的反应瓶中加入0．5 mmol对甲苯磺酰氨基酸，塞上翻口胶塞，将氩气球和真空 系统通过三通阀用针头与反应瓶连接，将反应瓶抽空充入氩气，用注射器加入4 mL苯，搅拌 l0分 钟后，加入 0．5Ⅲ nck，搅拌 20分钟，减压除去苯，真空干燥 3小时，加人 8mL二氯甲烷，在氩气 氛中过滤除去微量不容物，蒹去二氯甲烷，在 60℃真空干燥 3小时，即得对甲苯磺酰氨基酸钛。其 它操作均在氩气氛中进行。 1998—05一 收稿 ，1998—08一∞ 惨回。 ** 现在胡潭大学化学化工学院工作 ，湘潭，41ll05 维普资讯 http://www.cqvip.com 有 机 化 学 1999芷 二氯 一化对甲苯磺酰一L一缬氨酸钛(2a) m．P．105～106~C，[q] 一54。(c=0．9，CH2cl2)，cl6Hl5NSO4TiCI~，计算值：C，37．21；H，3．91；N， 3．6 2。实 潮 值 ：c，3 7．5 6；H，4．0 6；N，3．6 6 8H：0．8 9 8(3 H，d，J=7．1 ， CH3)，0．958(3H，d，J=7．1 ，CH3)，1．60～2．02(IH，m，cH)，2．403(3H，s，ARCH3)，3．724(1H，d，J =4．6 ，NCtt)，7．294(2H，d，J=8．3 ArH)，7．725(2H，d，J=8．3 ，Am )。 二氯 一化对甲苯磺酰一L一苯丙氨酸钛(2b) m．P．103～104qC，[a] 一41． (c=1．1，CH2cl2)，c坫H15NO4SriC12，计算值 ：c，44．14；H， 3．48；N，3．22。实测值 ：C，43．15；H，3．45；N，3．24。占H：2．392(3H，s， CH3)，3．010(IH，d，J=5．4 )，3．031(1H，d，J=5．4 )，4．122(1H，dd，J1=J2=5．4 ，NCH)，7．584(2H，d，J=7．7 ， ArH)，7．00—7．46(7H，m，ArH)。 二氯化对 甲苯磺酰亮氨酸钛【2c) m．P．68—70qC，[a] 一40．1。(c=1．2，CH2cb)，C13H17NSO4~cl2，计算值：c，38．91；H，4．27；N， 349。实测值 ：c，38．98；H，4．45；N，3．18。8H：0．940(3H，d，J=6．9 ，CH3)，0．901(3H，d，J=7．2 ， cH )，1．0 8 0—2．0 0(3 H，m)，2．4 0 5(3 H ，s， )，3．8 5 2(1 H ，t，J = 7．2 ，NCH)，7．278(2H，d，J：7．2 ，圳 )，7．720(2H，d，J=7．2，圳 )o 二氯 Ⅳ一化对甲苯磺酰 一L一异亮氨酸钛【2d) m．P．122—124qC，[a] 一35．6。(c=1．1， cl2)。c13Hl7NSO4TiCI2，计算值 ：c，38．9l；H， 4．27；N，3．49 实测值 ：c，38．92；H，4．25；N，3．25。占H：0_85o(3H，t，J=6．83 ，CH3)，0．~ZS(3H，d， J=6．6 Hz，CH3)，1．04～1．92(3H，m)，2．400(3H，s，ARCH3)，3．775(1H，d，J=5．4 ，NCtt)，7．351 (2H，d，J=8．1 Hz，ArH)，7．739(2H，d，J=8．1 Hz，Am)。 氯化对 一甲苯磺酰 一L一脯氨酸钛(4) m．P．85～盯qC’[a] 一80．3。(c=1．2，Clt~C12)，C12Hl4NSO4~C13，计算值：c，37．1l；H，3．34；N， 3．3l。实测值 ：c，37．35；H，3．47；N，3．17。8H：1．4—2．2(4H，m，2CH2)，2．441(3H，s， )，3．1— 3．6(2H，m，CH2)，4．12 4．50(1H，m，NCH)，7．403(2H，d，J=8．1 ，Am )，7．812(2H，d，J=8．1， ArH) 2 结果和讨论 T 。 P To ia 2 丑1R—M~2C14 R-Phc 0 R-M≈a 由 R-Etffd(M~) 我们将 L一氨基酸对 甲苯磺酰化后再与四氯化钛反应，得到固体化合物 ，波谱分析和元素 分析证明该固体是二氯化耐 甲苯磺酰氨基酸钛(2)，反应式如上图所示 ：反应物和产物核磁共振的 有关数据列于表1。在对甲苯磺酰氨基酸(1)中，加人重水后，龉．3附近的二重峰消失，说明此二重 峰是 ，另一个消失的峰是 。1与四氯化钛反应后 ，产物信号与 1的重水交换后 的信号相似，H 和 }r的信号消失，Hb的峰形简化，显然是 被钛取代后其互相偶合消失，这说明产物可能结构是 二氯化对甲苯磺酰氨基酸钛(2)。1与四氯化钛反应形成钛化合物 2后，由于 N原子上的 H原子被 取代，N原子周围的电子云密度增加 ，Hb信号向高场移动。2a中的 H 移动了 0．047，2e移动 了 0．066．2d移动了0．027。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 1期 阳年发等 ：手性氨基酸钛螯音物的合成 91 表 1 对甲苯磺酰氨基酸及钛化台物有关 NMR数据 Tab．1 nle relevantNMR data of1 and 2 对产物 2进行 c、H和 N元素分析，实测值与按结构式 2的计算值吻合。 底物和产物 的红外光谱 分析表明：底 物与 四氯化钛反应后羰基 吸收向低 频移动了 100～ 150cmI1(见表 2)。这一结果与结构式 2一致。 表 2 羰基伸缩振动吸收 Tab．2 The e．at~nyl absorption( ：0∞一 ) 按照 }kIse用过的方法 ，我们测定了 2c在二氯 甲烷 中的分子量。它的测量值为 401，按 Cn H17NSO4TiCI2计算值为 402，两者相当吻合 ，差值在方法误差范围内。和 TADDOLTiCh一椎 ，2c的 (一60—25℃ VT—NMR实验也投有表现任何动力学行为。这些都说明 2c是 以单核络合物的形式 存在，投有形成二聚体。对 2a，2b和 2d的分子量测定实验同样表明 2是单核络合物。 对甲苯磺酰脯氨酸与四氯化钛的反应按下图进行。由于对 甲苯磺酰脯氨酸 的氮原子投有氢， 反应中只能脱去一分子氯化氢，氮原子只能通过孤电子对向钛配位，形成产物 4。产物4的 NMR信 号与3重水交换后的信号类似。羰基的红外光谱吸收(见表 2)向低频移动了 159era～，这些都与结 构 4一致。 。 ⋯ 。 ～ 3 4 2日，2b，2c，2d和 4都有旋光性，且方 向都为(一)，比旋光度的绝对值都比相应的对甲苯磺 维普资讯 http://www.cqvip.com 有 机 化 学 l999年 酰氨基酸大(见表 3)。 寰 3 la—ltl和 3的摩尔比旋光度 Tab．3 Special rolatiotl ofla—ltl and 3([M] ) Reactants [M] Ploducls [M]苦 对甲苯磺酰氨基酸钛化合物在惰性气氛中可以保存数周 。 初步研究表明，对甲苯磺酰氨基酸钛络合物 2对 Diels—Alder反应有立体选择性催化作用。用 它们催化 环戊 二烯 与丙烯 酸 甲酯 的环加 成 反应，产物 内型 与外 型之 比为 95：5左 右，e．e． (enanti~nefie 0ess)值为27％左右，与文献报道L7J用其它手性钛催化剂在 同一反应条件下催化同一 反应所得的e．e．值相当。D—A反应的立体选择性除了与催化剂有关外，还与反应底物(双烯和亲 双烯)及反应条件有关，关于这方面详细的研究我们在继续进行之中。 目 ^ 籼 嗒 l c 眄E J，andM砒sI皿lⅡaY．Tetrah~,on 蜘 ，1991，32(44)：6289 2 MibmiK，M~tw／amaY andTrada M．，．Am．c ．Soe．，1994， (7)：2812 3 c E J，lloperTD，lBl岫 Kmd 【i衄BG．Tetrah~,on ，1993，34(52)：8399 4 OdlmkrikW and Bom~h11．J．C／l~n．Soe． ．Conmmn．，1995，1181 5 C 眄 E Jmd'reek—Pe,lg Loeb．J．Am． ．Soe．，1991，113：8966 6 c， R c andI)iNaee M．，．Org． ．，1995，60( )：1777 7 B0yk T J，F31er~Igw，HeI~ rt JA T日kLl F．。r 舢 ，，l娜 ，13：2218 8 Mc 0l E印 EW 且f．d S咖 nKW．J．Am．C m．S ．，l嘶 ，59：1ll6 The Synthesis of Clfil'al T 哪 Chelates from Tosyl— —amino—adds YANG N —Ira川 ， WU Xiong—Yu ， Ⅲ Y0Ilg—Clleng．。， cHAN 一 ， zENG 一Mei (1 凸 啼 酬 ， g抽 l 嘶 ，＆ uI，510275) (2 椰 Ⅻ ，枷 咖 岫 ，舶，幽 昭 ) Abs嘲 cIIiral titanium chelates weI_e pI印Bred from t0By1一L—phenyl~nine，协ByJ—L—v幽 e，协ByJ — L—leueine，t0BvJ—L—iso—leueine日Ild伽BvJ—L—t~line．Their strue~lresweI determinedto be ehid ti~ ium chelates 2a，2b，2c，2d，and4 byNMR，m a凸d elemen~ 蚰al i8．1k l~ysieal c0nsI晶T她 ofd ehhal titanit~-n c~ lates weI_e q ． K an'lifo acid，tit~ um chloride，ddd titanit~ chelate，NNtl，pret~mtion (Ed．O{|1XQ) 维普资讯 http://www.cqvip.com