引言

圖片來自 Beilstein J. Org. Chem.
但是,手性配體(S)-t-BuPyOx并非商品可得,同時沒有放量合成方法的報道。因此,Brian M. Stoltz等人開發了一條簡便的、高效的、可放大合成(S)-t-BuPyOx手性配體的方法。

圖片來自 Beilstein J. Org. Chem.
以2-氰基吡啶為起始化合物,在甲醇中用甲醇鈉在低溫下進行處理,制備相應的甲氧基亞胺吡啶3;
隨后在對甲基苯磺酸(p-TsOH)催化下,與(S)-叔亮氨醇進行環化,制備得到相應的(S)-t-BuPyOx手性配體。
該原始合成路線,第一步收率85%,第二步進行環化制備惡唑烷時,收率僅40%;同時該路線的反應收率變動大,并且使用硅膠柱色譜純化操作繁瑣。
為此,作者嘗試開發更加簡單有效的制備方法:

圖片來自 Beilstein J. Org. Chem.
經過逆合成分析,(S)-t-BuPyOx手性配體1的惡唑烷開環后,可以得到前體酰胺醇化合物4,酰胺4則可以由2-吡啶羧酸5和(S)-叔亮氨醇6進行酰胺縮合獲得。
完成了逆合成分析后,作者開始嘗試合成研究。
首先,探索酰胺化步驟:

圖片來自 Beilstein J. Org. Chem.
開始,以草酰氯(COCl)2活化羧酸5為相應的酰氯7,然后再和(S)-叔亮氨醇6縮合,結果收率為中等水平(55%),降低反應溫度,延長反應時間,經過柱色譜純化,收率提高至75%
隨后,作者又嘗試了常用的酰氯試劑——氯化亞砜(SOCl2),酰胺縮合步驟沒有使用堿,遺憾的是,在該條件下僅檢測到痕量的目標酰胺化合物
接著,使用二苯基亞磷酰氯(DPCP)將羧酸5轉化為酰氯7,然后與(S)-叔亮氨醇6制備相應的酰胺4,最高收率僅72%,同時發現堿對酰胺化收率影響很大
最后,使用氯甲酸異丁基酯(iBuCO2Cl)和N-甲基嗎啉(NMM)將吡啶甲酸5轉化為混合酸酐8,再在堿N-甲基嗎啉(NMM)存在下,與(S)-叔亮氨醇6發生縮合反應制備相應的酰胺4,收率達到了令人滿意的92%。
獲得酰胺醇4后,進一步探索環化制備惡唑烷:

圖片來自 Beilstein J. Org. Chem.
首先,嘗試了甲磺酰氯(MsCl)和對甲基苯磺酰氯(TsCl)將醇4轉化為相應的磺酸酯9或10,然后經過三乙胺處理以便原位進行環化,遺憾的是,雖然可以順利制備相應的磺酸酯,但是該酯化合物并沒有發生預期的關環反應
因為相應的氯化合物11也可以通過發生原位關環環化,制備惡唑烷1。
接著,作者使用氯化亞砜將醇4轉化為相應的氯化物,該化合物以鹽酸鹽形式11獲得,純化并經真空干燥后,該化合物11可以在空氣中存放一個星期而不變質。
隨后,探索發現鹽酸鹽11可以有效地進行環化,制備相應的惡唑烷,在氫氧化鉀類無機堿或甲醇鈉類有機堿作用下,反應的分離收率達到中等水平,最終在甲醇鈉條件下優化,反應3小時,可以獲得72%的分離收率。
化合物(S)-t-BuPyOx手性配體1在使用硅膠柱色譜純化時,觀測到10%的化合物被分解;隨后,作者通過中性氧化鋁色譜柱純化配體1,沒有發生分解,并且可以獲得高純度的目標化合物。
評述 圖片來自 Beilstein J. Org. Chem. 總的來說,作者為(S)-t-BuPyOx手性配體1開發了一條更加便宜、簡便、高效的制備路線。 原始路線總收率34%,起始化合物2-氰基吡啶2價格較貴,生產成本高,總收率低導致廢棄物多。 經過優化后,總收率提高到接近65%,將近翻翻,這可以有力地推進該手性試劑的商品化。
以下,附上該化合物的實驗制備方法,有需要的讀者朋友,可以好好參考:

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