专利名称：对映选择性1，3，2-氧氮硼杂戊烷催化剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及在一种新型和有价值的手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷(oxazaborolidine)催化剂的存在下利用硼烷还原剂对前手性酮进行对映选择性还原反应，并且涉及用于所说的还原反应中的某些所说的手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷催化剂。
将前手性酮对映选择还原以形成基本上对映体纯的醇一直是合成有机化学工作者的目标。已经报道了有许多试剂可以进行这类转化。(例如参见，Corey，US.Patent No.4,943,635，其主要内容作为参考而引入本文)。但是这些方法均存在一个或多个下列缺陷(a)作为伴随该产物的一种杂质而存在的不需要的对映体，其数量令人无法接受；(b)醇的产率低；(c)反应难以进行；(d)制备该催化剂的花费高；(e)难以制备该催化剂；或(f)不适用于大量被取代的前手性酮。
在Corey(上文)和Merck，欧洲专利申请0453288 A1和0453298A2中，对映选择性有效的1，3，2-氧氮硼杂环戊烷催化剂在下面的通式(I)中的C5碳原子处被双取代。当所说的碳原子未被双取代时，对映选择性的程度据报道是很低的(参见Martens等人，Tetrahed-ronAsymmetry，3，347-50(1992))。
在另一未决申请PCT/US93/00687中公开了被顺式二苯基取代的1，3，2-氧氮硼杂环戊烷是可以用于将前手性酮对映选择性还原成有旋光活性的醇的催化剂。在该申请中，在C5碳原子处的双取代不是必需的。为了在前手性酮的还原过程中获得较高的对映体过量，最重要的一点是将该1，3，2-氧氮硼杂环戊烷催化剂的一面完全封闭。
因此，本发明的一个目的在于提供被顺式二烷基、顺式C-4烷基、C-5苯基和顺式C-4苯基、C-5烷基取代的手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷化合物，该化合物可以引导前手性酮的对映选择性还原反应，从而产生基本上对映体纯的醇。
本发明的另一目的在于提供所说的手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷化合物，该化合物容易从相当便宜的起始物料或容易买到的起始物料制得。
本发明的又一目的在于提供利用所述的手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷化合物作为催化剂来将前手性酮对映选择性还原从而产生基本上对映体纯的醇的方法。
本发明提供了具有下列通式的手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷。 式中R1为氢或杂环基；R2和R3为顺式；R2为(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下的(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；R3为(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；只要(a)当R2和R3中的一个为任意地被3个以下的(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基时，R2和R3不相同以及(b)当R2是CH3和R3是苯基时R1为H。
本发明特别优选的化合物是本发明的通式(I)的化合物，式中R2为(C1-C8)烷基，而R3为苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基。更加优选地是在这组中的化合物，其式中R2为甲基，而R3为苯基，特别是(4R，5S)-4-甲基-5-苯基-1，3，2-氧氮硼杂环戊烷和(4S，5R)-4-甲基-5-苯基-1，3，2-氧氮硼杂环戊烷。
另外一些优选的化合物是通式(I)的化合物，式中R2为苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基。
本发明还提供了下列通式的手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷 式中R1为氢、(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；D是任意地被3个以下(C1-C8)烷基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基独立取代的顺式稠合的4-6元碳单环；任意地被3个以下(C1-C8)烷基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基独立取代的顺式稠合的6-9元碳双环系统；或者是具有下列结构的顺式稠合的系统 式中R6和R7各自独立地为H、(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素。
在本发明中特别优选的化合物是在前面段落中描述的通式(II)的化合物，式中D为顺式稠合的7元碳双环系统。更加优选的是在该优选组中的化合物，其中D为 或 本发明提供了具有下列通式的反应中间体硼烷化合物 式中R1为氢或杂环基；R2和R3为顺式；R2为(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下的(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；R3为(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；只要(a)当R2和R3中的一个为任意地被3个以下的(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基时，R2和R3不相同以及(b)当R2是CH3和R3是苯基时R1为H。
本发明还提供了具有下列通式的反应中间体硼烷化合物 式中R1为氢、(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；D是任意地被3个以下(C1-C8)烷基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基独立取代的顺式稠合的4-6元碳单环；任意地被3个以下(C1-C8)烷基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基独立取代的顺式稠合的6-9元碳双环；或者是具有下列结构的顺式稠合的系统 式中R6和R7各自独立地为H、(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素。
本发明还涉及用于将前手性酮对映选择性还原的方法，它包括在一种反应惰性溶剂中，在约-20℃～50℃的温度下在通式为(IA)或通式(II)的手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷催化剂的存在下将所述的酮与一种硼烷还原剂反应约5分钟-24小时。 (IA)式中R1A为氢、(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；R2A和R3A为顺式；R2A为(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；R3A为(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；只要(a)当R2A和R3A中的一个为任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基时，R2A和R3A不相同及(b)当R2A是CH3和R3A是苯基时，R1A为H。
在上述方法的范围内的一种特别优选的方法是这样一种方法，其中本发明的通式(I)或通式(II)的1，3，2-氧氮硼杂环戊烷催化剂是当场产生的。
应该明白，本发明的通式(I)的新型化合物是在本发明的通式(IA)的1，3，2-氧氮硼杂环戊烷化合物的范围内，所有这些化合物可以在前手性酮的硼烷还原反应中用作对映选择性催化剂。
本发明的通式(I)、(IA)和(II)的化合物很容易制备。因此，可以将1，2-取代的-2-氨基乙醇的单一对映体悬浮于一种反应惰性溶剂，如四氢呋喃、二甲苯、甲苯、苯、氯苯或其类似物中，并且将其加热到从约60℃至约沸点的温度，优选地在约60℃。在该温度下将该反应混合物搅拌约5分钟至15分钟；优选的是使该双取代的氨基乙醇衍生物获得完全溶解的时间。然后用硼烷、三烷基环硼氧烷、烷基硼酸或芳基硼酸对该反应混合物进行处理，并且将其冷却至室温。适用于该反应的环硼氧烷包括下列通式的环硼氧烷 式中R8为(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基。在室温下将该反应混合物搅拌约1至24小时，优选地约为18小时。然后通过除去水和过量的环硼氧烷或者当采用硼烷时通过放出氢气以及使用对于合成有机化学领域的普通技术人员来说是熟知的标准方法，将通式(I)、通式(IA)或通式(II)的1，3，2-氧氮硼杂环戊烷化合物分离。
旋光纯的1，2-双取代的赤α-氨基醇类可以从市场上买到，也可以很容易地制造得到。因此，为了制备通式(I)或(IA)化合物，可以利用Reetz等人在Angew.Chemie.Int.Ed.Eng.，26，1141-43(1987)中所公开的方法制备该旋光纯的1，2-双取代的赤α-氨基醇。为了制备通式(II)的化合物，可以利用Matsunaga等人在Te-trahedron Letters，32，7715-18(1991)中所公开的方法制备所需的旋光纯环状或双环α-氨基醇。
如果不容易获得，用于本发明的环硼氧烷衍生物也很容易制备得到。在一种惰性气体氛中、在回流下将三烷基或三芳基硼烷与氧化硼反应约24小时至48小时，就可以很方便地制得三烷基或三芳基环硼氧烷衍生物。另可选择，在一种合适的反应惰性溶剂，如四氢呋喃或二乙醚中、在约-20℃至约50℃下将硼烷，即三烷基硼酸盐或三芳基硼酸盐与通式为R8-Mg-X的一种合适的格氏试剂起反应可以逐渐提供被R8取代的硼酸，式中R8为(C1-C8)烷基、苄基或任意地被三个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团，如氯或氟取代的苯基。利用Dean-Stark阱持续回流以除去水，就可以产生被R8取代的环硼氧烷衍生物。
本发明使用的硼酸是本领域内已知的。因此，可以利用上文Corey所述的方法或根据在该文中引作参考文献所述的已知方法而制造得到的硼酸。
本发明的方法可以通过在根据通式(I)、通式(IA)或通式(II)的手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷催化剂的存在下将通式为R4R5CO(式中R4和R5如下面所定义)的前手性酮与一种硼烷还原剂起反应而进行。所述的方法使所述的前手性酮发生对映选择还原，结果使得两种可能的醇类对映体中只有一种优先于该相应的对映体而形成。所获得的对映选择性的程度将随着与形成该前手性酮的羰基基团相连的R4和R5基团的大小而变化。当R4和R5基团的大小相似时，对映选择性的程度将比较低。当R4和R5基团的大小差异增加时，对映选择性的程度将增加。但是应该明白R4和R5基团的大小不是影响所获得的对映选择性的程度的唯一确定因素。一般说来，利用R4和R5的大小至少存在中等差异的前手性酮，可以获得至少90％的所需的对映体。但是典型地可以获得高于90％的所需的对映体。
将前手性酮溶解于一种合适的反应惰性溶剂，如甲苯、二乙醚、二噁烷、四氢呋喃或类似物中。优选的是四氢呋喃。在约-78℃至约室温的温度下，优选地在室温下将催化有效数量的通式(I)、通式(IA)或通式(II)的手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷化合物加入到该反应混合物中；但是，该优选的温度将随着所用的特定的硼烷还原剂而变化。相对于所说的酮，优选的所述的催化剂的量为约5-10％摩尔比。然后用约2，1氢化物当量的硼烷还原剂，如硼烷二甲硫配合物、硼烷四氢呋喃配合物、儿茶酚硼烷或其类似物慢慢地处理该反应混合物。当该前手性酮含有一个带有硼烷-配位官能度的R4和R5基团时，就需要额外的氢化合物当量的还原剂。通常，优选的易于使用的是硼烷二甲硫配合物。一般说来，该还原剂以调节该催化还原的速率的速率加入。有时该反应一旦当所有的还原剂加入后就完成了，这可以通过利用根据标准有机化学操作的薄层色谱对该反应的过程进行监测而确定。但是，有时需要将该反应混合物搅拌较长的一段时间，如一整夜，或者将该反应混合物加热到低于40℃-65℃的温度，以确保该反应完成。此外对于某些基体和还原剂，必须将该反应混合物在-78℃下搅拌一段较长的时间，如16小时。一般将该反应混合物在约室温的温度下搅拌约15分钟。然后将该反应混合物的温度调整到0℃，并且用一种质子源将其急冷。所述的质了源，通常为一种低级链烷醇如甲醇，被缓慢地加入以控制该放热反应。根据有机化学标准方法，通过在真空下除去该溶剂而后在一种有机溶剂和一种含水酸之间相分配、随后将这些层分离和提纯而分离该产物。
本发明特别优选的方法是通过在由氨基乙醇衍生物当场制得的的根据通式(I)、通式(IA)或通式(II)的手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷催化剂的存在下将通式为R4R5CO(其中R4和R5如下面所定义)的前手性酮与一种硼烷还原剂起反应而进行的。因此要将通式为H2NCHR2CHR3OH(式中R2和R3如上述所定义)惰性气氛下和室温下溶解于一种合适的反应惰性溶剂，如二乙醚甲苯、甲苯、二噁烷、四氢呋喃或其类似物中。优选的为甲苯和四氢呋喃。然后将该反应混合物用一种硼烷还原剂，如硼烷甲基硫配合物或硼烷四氢呋喃配合物进行处理。优选的是硼烷甲基硫配合物。将该反应混合物搅拌6-24小时，并且在30分钟至约2小时的时间内，缓慢地加入通式为R4R5CO的前手性酮，该时间取决于所用的前手性酮的量。将该反应混合物再搅拌5-30分钟，然后将其冷却到0℃，并且用一种质子源将其急冷。通常采用一种低级链烷醇，如甲醇作为该质子源。通过对本领域的普通技术人员来说已知的标准方法将该产物分离。
前手性酮可以是通式R4R5CO的任何一种化合物，式中R4和R5不相同，并且R4和R5对于硼烷的还原来说是惰性的。此外，如果采用足够的还原剂来满足在R4或R5上存在硼烷配位取代基，则R4和R5可以由此被取代。因此，R4或R5可以独立地为任何一种有机基团，如烷基、芳基、链烯基，也可以一起形成一种环状系统，从而使R4R5CO成为一种环，如四氢萘酮。另外，R4和R5可以独立地被任何取代基，如烷基、链烯基、芳基、烷氧基、卤素等等取代。本领域内的普通技术人员应当明白，当R4或R5含有一种链烯基取代基时，就必须选择一种不能使该烯烃氢硼化的硼烷还原剂。此外，所说的R4和R5基团可以被硼配位取代基取代，只要采用足够的还原剂以满足这种取代。可以采用的硼烷配位取代基的例子是氨基和某些杂芳基基团，如噻唑基、噁唑基、吡啶基及其类似物。本领域的普通技术人员将明白当在所说的R4或R5基团上存在硼烷-配位取代基时就必需要额外当量的硼烷还原剂。
本发明的通式(III)和通式(IV)的化合物是在该反应过程中存在的反应中间体。一旦将该硼烷还原剂加入到含1，3，2-氧氮硼杂环戊烷催化剂和基体的反应混合物时就会形成通式(III)或通式(IV)的化合物，该化合物是所述的催化剂与所述的硼烷还原剂反应的结果。
因此，该1，3，2-氧氮硼杂环戊烷化合物可以用作前手性酮的还原反应的对映选择性催化剂，以产生基本上对映体纯的醇。由于旋光纯形式的化合物在生理系统中常常具有明显不同的反应活性或用途，因此该制备所述醇的方法具有极大的用途。由此制得的旋光纯的醇在药物、农业或其它的有用产物的合成过程中可以用作中间体。由此制得的旋光纯的醇本身还可以作为药物、农业产物或其类似物而有用途。
当用于本文或所附的权利要求书中时，下列术语及短语的定义如下1、“烷基”是指含有特定数量的碳原子，如C1-C8的支链或非支链的饱和烃类基团。其例子包括但不限于甲基、乙基、异丙基、正丁基、叔丁基等等。
2、“链烯基”是指含有一个或多个双键和特定数量的碳原子，如C2-C4的支链或非支链的不饱和烃类基团。其例子包括但不限于乙烯基、亚乙基、烯丙基等等。
3、“烷氧基”是指含有特定数量的碳原子和单个氧原子的支链或非支链的饱和烃类基团，所述的烃通过该氧原子而与中央主链相连。其例子包括但不限于甲氧基、乙氧基等等。
4、“杂环基”是指含有三个以下杂原子的5或6元芳香族基团，所述的杂原子每一个均选自N、O和S并且它们可以是任意苯并稠合的，所述的杂环基团可独立地被三个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团任意取代。
5、由R4R5CO表示的“前手性酮”是指其中R4和R5不相同的一种酮，因此该二级醇还原产物R4R5CHOH在该醇碳处具有一个手性中心。对于环状前手性酮来说，可以明白R4和R5可以一起形成包括该酮的一种环，而且由此形成的该环在与含有该羰基基团和与其直接相连的两个碳原子的平面垂直的平面上没有对称平面，所说的平面含有该羰基团的碳和氧原子(作为其中的点)。
6、反应惰性溶剂是指这样一种溶剂，该溶剂不能与反应试剂、中间体或产物起反应，从而对所需的产物的产率产生不利影响。
7、“顺式”是指在相邻环碳原子上取代的取代基位于包含所述的碳原子间的键和每一个所述碳原子与该环相连的键的平面的同一侧。
8、“对映体过量”，或e.e.是指两个对映体中的一种对另一种来说过量，通常用百分数来表示，也就是90％e.e表示在所述的物料中存在95％的一种对映体，而另一种为5％。
9、“甲硼烷配位取代基”是可以给硼提供一个电子对的官能团，以此和所述硼形成配位键。典型的例子包括但不限于胺类和含氮杂环类。
10、“氢化物当量”是指由1摩尔所给定的试剂产生的氢化物或Hθ离子的数量，例如1摩尔硼烷-四氢呋喃配合物产生3摩尔氢化物离子，因此可以认为含有3氢化物当量。
11、“催化有效(量)”是指一种物料的亚化学计量数量，该数量足以使一种试剂顺利地转变成所需的产物。
12、“环境温度”是指围绕该反应烧杯的紧接外面的环境温度。该温度通常为室温(20-25℃)。
13、当场是一种反应条件，其中本发明的通式(I)或通式(II)的手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷由前体氨基醇和硼烷形成。在该1，3，2-氧氮硼杂环戊烷产生之后将该前手性酮加入。本发明的手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷在这些条件下不分离出来。
14、“碳单环”是指含有所说碳原子数量的单环。
15、“碳双环”是指含有所说碳原子数量的任何双环系统。
本发明将通过下列实施例来说明。但是，应该明白本发明并不限于这些实施例的特定细节。除非另有说明，所有反应均是在一种惰性气体氛，如氮气或氩气下进行的。所有的溶剂均是无水的，即它们含有如此少量的水，以致于所说的水不会与反应试剂、中间体或产物起反应，从而对所需产物的产率产生不利影响。用于本文时，“THF”是指四氢呋喃。
实施例1其中R1为H、R2为CH3和R3为苯基的通式(I)的(4R，5S)化合物在1小时以内，将硼烷甲基硫配合物(在THF中，2M，48.5毫升，97毫摩尔)加入到可以从市场买到的温度为0℃的(1S，2R)-( )-降麻黄碱(14.67克，97毫摩尔)在THF(16毫升)中的溶液中。将该反应搅拌16小时，加热到120℃以蒸馏掉THF和二甲基硫，并将其冷却以产生白色固体状的标题化合物。1H NMR(C6D6)δ；7.18-6.97(m，5H)，5.46(d，J＝8Hz，lH)，4.10(dq，J＝8Hz，J＝6Hz，1H)，0.92(d，J＝6Hz，3H)，13C NMR(CDCl3)δ 139.4，128.0，127.4，126.1，84.4，53.9，19.6。
实施例2当场制备实施例1的标题化合物以及还原α-四氢萘酮在环境温度下，将硼烷甲基硫配合物(纯净，～10M，1.4毫升，14毫摩尔)加入到(1S，2R)-( )-降麻黄碱(151毫克，1毫摩尔)在THF(70毫升)中的溶液中，并搅拌16小时。在一小时以内，将α-四氢萘酮(2.92克，19.7毫摩尔)作为在THF(10毫升)中的溶液加入到前面的溶液中，在加料完成后搅拌15分钟，冷却至0℃，并且用甲醇(27毫升)将其急冷。在将经过急冷的反应搅拌18小时以后，在真空下除去溶剂，并且将残余的油溶解于二氯甲烷(50毫升)中，用PH 4磷酸盐缓冲液(50毫升)，水(50毫升)进行冲洗，用硫酸镁进行处理，并且在真空下除去溶剂，结果获得2.88克(95％产率)的(S)四氢萘酚。82％ee(91∶9比例的对映体)。
实施例3制备其中R1为Me、R2为CH3和R3为苯基的通式(IA)的化合物在环境温度下，将(1S，2R)-( )-降麻黄碱(7.78克，51毫摩尔)，甲苯(150毫升)和三甲基环硼氧烷(4.8毫升)组合在一起并搅拌5天。将水、甲苯和过量的环硼氧烷蒸馏掉直到留下约70毫升的体积。该反应接着用甲苯处理(3×90毫升)，将余下的甲苯在真空下除去，结果获得淡黄色油状的1，3，2-氧氮硼杂环戊烷(8.71克，98％)。1H NMR(C6D6)δ；7.36-6.98(m，5H)，5.33(d，J＝8Hz，1H)，3.43(dq，J＝8Hz，J＝6Hz，1H)，2.72(bs，1H)，0.37(s，3H)，0.36(d，J＝6Hz，3H)。在75分钟以内，将硼烷甲基硫配合物(在THF中2M，2M，7.0毫升，14毫摩尔)加入到α-四氢萘酮(2.92克，19.7毫摩尔)、THF(80毫升)以及由降麻黄碱(218毫克，1.2毫摩尔)产生的1，3，2-氧氮硼杂环戊烷在氮气氛下的溶液中。在加料完成后，将内容物再搅拌15分钟，冷却至0℃，并且用甲醇(27毫升)将其急冷。在将经过急冷的反应搅拌18小时以后，在真空下除去溶剂，并且将残余的油溶解于二氯甲烷(50毫升)中，用PH4磷酸盐缓冲液(50毫升)，水(50毫升)进行冲洗，用硫酸镁进行处理，并且在真空下除去溶剂，结果获得3.16克(80％ee)无色油状的(S)四氢萘酚。
实施例4当场制备其中R1为H以及D为 的通式(II)的化合物在环境温度下，将硼烷甲基硫配合物(纯净，～10M，1.4毫升，14毫摩尔)加入到顺式、外-3-氨基-2-羟基莰烷[J.Chem.Soc.(C)49 1970](169毫克，1毫摩尔)在THF(70毫升)中溶液中，并搅拌16小时。在一小时内，将α-四氢萘酮(2.92克，19.7毫摩尔)作为在THF(10毫升)中的溶液加入到前面的溶液中，在加料完成后搅拌15分钟，冷却至0℃，并且用甲醇(27毫升)将其急冷。在将经过急冷的反应搅18小时以后，在真空下除去溶剂，并且将残余的油溶解于二氯甲烷(50毫升)中，用PH4磷酸盐缓冲液(50毫升)，水(50毫升)进行冲洗，用硫酸镁进行处理，并且在真空下除去溶剂，结果获得2.89克(97％产率)的84％ee(R)四氢萘酚。
实施例5当场制备其中R1为H以及D为 的通式(II)的化合物并还原乙酰苯在环境温度下，将硼烷甲基硫配合物(纯净，～10M，1.4毫升，14毫摩尔)加入到顺式、外-3-氨基-2-羟基莰烷[J.Chem.Soc.(C)49 1970](169毫克，1毫摩尔)在THF(70毫升)中的溶液中，并搅拌16小时。在一小时以内，将乙酰苯(2.36克，24.6毫摩尔)作为在THF(10毫升)中的溶液加入到前面的溶液中，在加料完成后搅拌15分钟，冷却至0℃，并且用甲醇(27毫升)将其急冷。在将经过急冷的反应搅拌18小时以后，在真空下除去溶剂，并且将残余的油溶解于二氯甲烷(50毫升)中，用PH4磷酸盐缓冲液(50毫升)，水(50毫升)进行冲洗，用硫酸镁进行处理，并且在真空下除去溶剂，结果获得2.17克(92％产率)的88％ee(R)苯乙醇。
实施例6制备其中R1为CH3以及D为 的通式(II)的化合物并还原α-四氢萘酮在环境温度下，将顺式、外-3-氨基-2-羟基莰烷(1.0克，5.9毫摩尔)、甲苯(18毫升)和三甲基环硼氧烷(0.56毫升)组合在一起并搅拌16小时。将水、甲苯和过量的环硼氧烷蒸馏掉直到留下约8毫升的体积，接着该反应用甲苯处理(3×11毫升)，将剩余的甲苯在真空下除去，结果获得淡黄色油状的1，3，2-氧氮硼杂环戊烷(1.10克，98％)。在75分钟以内，将硼烷甲基配合物(在THF中，2M，7.0毫升，14毫摩尔)加入到α-四氢萘酮(2.92克，19.7毫摩尔)、THF(80毫升)以及由顺式、外-3-氨基-2-羟基莰烷(228毫克，1.2毫摩尔)产生的1，3，2-氧氮硼杂环戊烷在氮气氛下的溶液中。在加料完成后，将内容物再搅拌15分钟，冷却至0℃，并且用甲醇(27毫升)将其急冷。在将经过急冷的反应搅拌18小时以后，在真空下除去溶剂，并且将残余的油溶解于二氯甲烷(50毫升)中，用PH4磷酸盐缓冲液(50毫升)，水(50毫升)进行冲洗，用硫酸镁进行处理，并且在真空下除去溶剂，结果获得3.16克(90％ee)无色油状的(R)四氢萘酚。
实施例7当场制备其中R1为H、R2为叔丁基以及R3为苯基的通式(I)的(4S，5R)化合物以及还原α-四氢萘酮在环境温度下，将硼烷甲基硫配合物(纯净，～10M，0.44毫升，4.4毫摩尔)加入到(1R，2S)-2-叔丁基-2-氨基苯乙醇[Angew.Chem.Int.Ed.Engl.26 1141(1987)](120毫克，0.62毫摩尔)在THF(22毫升)中的溶液中，并搅拌16小时。在1小时以内，将α-四氢萘酮(906毫克，6.2毫摩尔)作为在THF(3毫升)中的溶液加入到前面的溶液中，在加料完成后搅拌15分钟，冷却至0℃，并且用甲醇(20毫升)将其急冷。在将经过急冷的反应搅拌18小时以后，在真空下除去溶剂，并且将残余的油溶于二氯甲烷(30毫升)中，用PH4磷酸盐缓冲液(30毫升)，水(30毫升)进行冲洗，用硫酸镁进行处理，并且在真空下除去溶剂，结果获得841毫克(91％产率)的82％ee(R)四氢萘酚。
实施例8
制备其中R1为CH3、R2为叔丁基以及R3为苯基的通式(IA)的(4S，5R)化合物并还原α-四氢萘酮在环境温度下，将(1R，2S)-2-叔丁基-2-氨基苯乙醇(1.0克，5.2毫摩尔)、甲苯(16毫升)和三甲基环硼氧烷(0.50毫升)组合在一起并搅拌16小时。将水、甲苯和过量的环硼氧烷蒸馏掉直到留下约8毫升的体积，接着给该反应加入甲苯(3×10毫升)，将剩余的甲苯的在真空下除去，结果获得淡黄色油状的1，3，2-氧氮硼杂环戊烷(1.10克，98％)。在75分钟以内，将硼烷甲基硫配合物(在THF中2M，7.0毫升，14毫摩尔)加入到—α-四氢萘酮(2.92克，19.7毫摩尔)、THF(80毫升)以及由(1R，2S)-2-叔丁基-2-氨基苯乙醇(228毫克，1.2毫摩尔)产生的1，3，2-氧氮硼杂环戊烷在氮气氛下的溶液中。在加料完成后，将内容物再搅拌15分钟，冷却至0℃，并且用甲醇(27毫升)将其急冷。在将经过急冷的反应搅拌18小时以后，在真空下除去溶剂，并且将残余的油溶解于二氯甲烷(50毫升)中，用PH4磷酸盐缓冲液(50毫升)，水(50毫升)进行冲洗，用硫酸镁进行处理，并且在真空下除去溶剂，结果获得3.1克(90％ee)无色油状的(R)四氢萘酚。
实施例9-18利用基本上与实施例2中所说的相同的方法，但用所述的前手性酮代替α-四氢萘酮，制备下列酮的醇。
注表中“Et”代表乙基；“Me”代表甲基。
权利要求
1.下列通式的手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷 式中R1为氢或杂环基；R2和R3为顺式；R2为(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；以及R3为(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；只要(a)当R2或R3中的一个为任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素独立取代的苯基时，R2和R3不相同以及(b)当R2是CH3和R3是苯基时，R1为H。
2.根据权利要求1的化合物，式中R2为(C1-C8)烷基、而R3为苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基。
3.根据权利要求2的化合物，式中R2为甲基，而R3为苯基。
4.根据权利要求3的化合物，其中所述的化合物是(4R，5S)-4-甲基-5-苯基-1，3，2-氧氮硼杂环戊烷。
5.根据权利要求3的化合物，其中所述的化合物是(4S，5R)-4-甲基-5-苯基-1，3，2-氧氮硼杂环戊烷。
6.根据权利要求1的化合物，式中R2为苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基。
7.下列通式的手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷 式中R1为氢、(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；D是任意地被3个以下(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基独立取代的顺式稠合的4-6元碳单环；任意地被3个以下(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基独立取代的顺式稠合的6-9元碳双环系统；或者是具有下列结构的顺式稠合的系统 式中R6和R7各自独立地为H、(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素。
8.根据权利要求7的化合物，式中D是
9.根据权利要求7的化合物，式中D是
10.下列通式的化合物 式中R1为氢或杂环基；R2和R3为顺式；R2为(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；以及R3为(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)氧基或卤素基团独立取代的苯基；只要(a)当R2或R3中的一个任意地被3个以下的(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素独立取代的苯基时，R2和R3不相同以及(b)当R2是CH3和R3是苯基时，R1为H。
11.根据权利要求10的化合物，式中R1为氢，R2为甲基，R3为苯基。
12.根据权利要求11的化合物，式中C-4碳原子具有R绝对立体化学构型，而C-5碳原子具有S绝对立体化学构型。
13.根据权利要求11的化合物，式中C-4碳原子具有S绝对立体化学构型，而C-5碳原子具有R绝对立体化学构型。
14.下列通式的化合物 式中R1为氢、(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；D是任意地被3个以下(C1-C8)烷基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基独立取代的顺式稠合的4-6元碳单环；任意地被3个以下(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基独立取代的顺式稠合的6-9元碳双环系统；或者是具有下列结构的顺式稠合的系统 式中R6和R7各自独立地为H、(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素。
15.将前手性酮立体选择性还原成基本上对映体纯的醇的方法，它包括在通式为(IA)的前手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷的存在下将所述的前手性酮与一种硼烷还原剂反应， 式中R1A为氢、(C1-C8)C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；R2A和R3A为顺式；R2A为(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；R3A为(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基，只要(a)当R2A或R3A中的一个为任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素独立取代的苯基时，R2A和R3A不相同以及(b)当R2A是CH3和R3A是苯基时，R1A为H。
16.将前手性酮立体选择性还原成基本上对映体纯的醇的方法，它包括在根据权利要求7的前手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷的存在下将所述的前手性酮与一种硼烷还原剂反应。
17.根据权利要求15的方法，其中该手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷是当场制备的。
18.根据权利要求16的方法，其中该手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷是当场制备的。
全文摘要
通过在催化剂量的通式(I)和(Ⅱ)的新型和有价值的1，3，2-氧氮硼杂环戊烷化合物的存在下进行还原反应，可以有效地将前手性酮进行对映选择性硼烷还原反应，以形成旋光纯的醇。通式(I)和(Ⅱ)的化合物可以在用于该还原反应之前分离并提纯，或者当场制备通式(I)和(Ⅱ)的化合物。
文档编号C07F5/02GK1124962SQ94192064
公开日1996年6月19日 申请日期1994年4月12日 优先权日1993年5月14日
发明者乔治·J·奎尔里克 申请人:美国辉瑞有限公司
技术领域：
本发明涉及在一种新型和有价值的手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷(oxazaborolidine)催化剂的存在下利用硼烷还原剂对前手性酮进行对映选择性还原反应，并且涉及用于所说的还原反应中的某些所说的手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷催化剂。
将前手性酮对映选择还原以形成基本上对映体纯的醇一直是合成有机化学工作者的目标。已经报道了有许多试剂可以进行这类转化。(例如参见，Corey，US.Patent No.4,943,635，其主要内容作为参考而引入本文)。但是这些方法均存在一个或多个下列缺陷(a)作为伴随该产物的一种杂质而存在的不需要的对映体，其数量令人无法接受；(b)醇的产率低；(c)反应难以进行；(d)制备该催化剂的花费高；(e)难以制备该催化剂；或(f)不适用于大量被取代的前手性酮。
在Corey(上文)和Merck，欧洲专利申请0453288 A1和0453298A2中，对映选择性有效的1，3，2-氧氮硼杂环戊烷催化剂在下面的通式(I)中的C5碳原子处被双取代。当所说的碳原子未被双取代时，对映选择性的程度据报道是很低的(参见Martens等人，Tetrahed-ronAsymmetry，3，347-50(1992))。
在另一未决申请PCT/US93/00687中公开了被顺式二苯基取代的1，3，2-氧氮硼杂环戊烷是可以用于将前手性酮对映选择性还原成有旋光活性的醇的催化剂。在该申请中，在C5碳原子处的双取代不是必需的。为了在前手性酮的还原过程中获得较高的对映体过量，最重要的一点是将该1，3，2-氧氮硼杂环戊烷催化剂的一面完全封闭。
因此，本发明的一个目的在于提供被顺式二烷基、顺式C-4烷基、C-5苯基和顺式C-4苯基、C-5烷基取代的手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷化合物，该化合物可以引导前手性酮的对映选择性还原反应，从而产生基本上对映体纯的醇。
本发明的另一目的在于提供所说的手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷化合物，该化合物容易从相当便宜的起始物料或容易买到的起始物料制得。
本发明的又一目的在于提供利用所述的手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷化合物作为催化剂来将前手性酮对映选择性还原从而产生基本上对映体纯的醇的方法。
本发明提供了具有下列通式的手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷。 式中R1为氢或杂环基；R2和R3为顺式；R2为(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下的(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；R3为(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；只要(a)当R2和R3中的一个为任意地被3个以下的(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基时，R2和R3不相同以及(b)当R2是CH3和R3是苯基时R1为H。
本发明特别优选的化合物是本发明的通式(I)的化合物，式中R2为(C1-C8)烷基，而R3为苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基。更加优选地是在这组中的化合物，其式中R2为甲基，而R3为苯基，特别是(4R，5S)-4-甲基-5-苯基-1，3，2-氧氮硼杂环戊烷和(4S，5R)-4-甲基-5-苯基-1，3，2-氧氮硼杂环戊烷。
另外一些优选的化合物是通式(I)的化合物，式中R2为苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基。
本发明还提供了下列通式的手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷 式中R1为氢、(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；D是任意地被3个以下(C1-C8)烷基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基独立取代的顺式稠合的4-6元碳单环；任意地被3个以下(C1-C8)烷基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基独立取代的顺式稠合的6-9元碳双环系统；或者是具有下列结构的顺式稠合的系统 式中R6和R7各自独立地为H、(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素。
在本发明中特别优选的化合物是在前面段落中描述的通式(II)的化合物，式中D为顺式稠合的7元碳双环系统。更加优选的是在该优选组中的化合物，其中D为 或 本发明提供了具有下列通式的反应中间体硼烷化合物 式中R1为氢或杂环基；R2和R3为顺式；R2为(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下的(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；R3为(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；只要(a)当R2和R3中的一个为任意地被3个以下的(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基时，R2和R3不相同以及(b)当R2是CH3和R3是苯基时R1为H。
本发明还提供了具有下列通式的反应中间体硼烷化合物 式中R1为氢、(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；D是任意地被3个以下(C1-C8)烷基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基独立取代的顺式稠合的4-6元碳单环；任意地被3个以下(C1-C8)烷基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基独立取代的顺式稠合的6-9元碳双环；或者是具有下列结构的顺式稠合的系统 式中R6和R7各自独立地为H、(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素。
本发明还涉及用于将前手性酮对映选择性还原的方法，它包括在一种反应惰性溶剂中，在约-20℃～50℃的温度下在通式为(IA)或通式(II)的手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷催化剂的存在下将所述的酮与一种硼烷还原剂反应约5分钟-24小时。 (IA)式中R1A为氢、(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；R2A和R3A为顺式；R2A为(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；R3A为(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；只要(a)当R2A和R3A中的一个为任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基时，R2A和R3A不相同及(b)当R2A是CH3和R3A是苯基时，R1A为H。
在上述方法的范围内的一种特别优选的方法是这样一种方法，其中本发明的通式(I)或通式(II)的1，3，2-氧氮硼杂环戊烷催化剂是当场产生的。
应该明白，本发明的通式(I)的新型化合物是在本发明的通式(IA)的1，3，2-氧氮硼杂环戊烷化合物的范围内，所有这些化合物可以在前手性酮的硼烷还原反应中用作对映选择性催化剂。
本发明的通式(I)、(IA)和(II)的化合物很容易制备。因此，可以将1，2-取代的-2-氨基乙醇的单一对映体悬浮于一种反应惰性溶剂，如四氢呋喃、二甲苯、甲苯、苯、氯苯或其类似物中，并且将其加热到从约60℃至约沸点的温度，优选地在约60℃。在该温度下将该反应混合物搅拌约5分钟至15分钟；优选的是使该双取代的氨基乙醇衍生物获得完全溶解的时间。然后用硼烷、三烷基环硼氧烷、烷基硼酸或芳基硼酸对该反应混合物进行处理，并且将其冷却至室温。适用于该反应的环硼氧烷包括下列通式的环硼氧烷 式中R8为(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基。在室温下将该反应混合物搅拌约1至24小时，优选地约为18小时。然后通过除去水和过量的环硼氧烷或者当采用硼烷时通过放出氢气以及使用对于合成有机化学领域的普通技术人员来说是熟知的标准方法，将通式(I)、通式(IA)或通式(II)的1，3，2-氧氮硼杂环戊烷化合物分离。
旋光纯的1，2-双取代的赤α-氨基醇类可以从市场上买到，也可以很容易地制造得到。因此，为了制备通式(I)或(IA)化合物，可以利用Reetz等人在Angew.Chemie.Int.Ed.Eng.，26，1141-43(1987)中所公开的方法制备该旋光纯的1，2-双取代的赤α-氨基醇。为了制备通式(II)的化合物，可以利用Matsunaga等人在Te-trahedron Letters，32，7715-18(1991)中所公开的方法制备所需的旋光纯环状或双环α-氨基醇。
如果不容易获得，用于本发明的环硼氧烷衍生物也很容易制备得到。在一种惰性气体氛中、在回流下将三烷基或三芳基硼烷与氧化硼反应约24小时至48小时，就可以很方便地制得三烷基或三芳基环硼氧烷衍生物。另可选择，在一种合适的反应惰性溶剂，如四氢呋喃或二乙醚中、在约-20℃至约50℃下将硼烷，即三烷基硼酸盐或三芳基硼酸盐与通式为R8-Mg-X的一种合适的格氏试剂起反应可以逐渐提供被R8取代的硼酸，式中R8为(C1-C8)烷基、苄基或任意地被三个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团，如氯或氟取代的苯基。利用Dean-Stark阱持续回流以除去水，就可以产生被R8取代的环硼氧烷衍生物。
本发明使用的硼酸是本领域内已知的。因此，可以利用上文Corey所述的方法或根据在该文中引作参考文献所述的已知方法而制造得到的硼酸。
本发明的方法可以通过在根据通式(I)、通式(IA)或通式(II)的手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷催化剂的存在下将通式为R4R5CO(式中R4和R5如下面所定义)的前手性酮与一种硼烷还原剂起反应而进行。所述的方法使所述的前手性酮发生对映选择还原，结果使得两种可能的醇类对映体中只有一种优先于该相应的对映体而形成。所获得的对映选择性的程度将随着与形成该前手性酮的羰基基团相连的R4和R5基团的大小而变化。当R4和R5基团的大小相似时，对映选择性的程度将比较低。当R4和R5基团的大小差异增加时，对映选择性的程度将增加。但是应该明白R4和R5基团的大小不是影响所获得的对映选择性的程度的唯一确定因素。一般说来，利用R4和R5的大小至少存在中等差异的前手性酮，可以获得至少90％的所需的对映体。但是典型地可以获得高于90％的所需的对映体。
将前手性酮溶解于一种合适的反应惰性溶剂，如甲苯、二乙醚、二噁烷、四氢呋喃或类似物中。优选的是四氢呋喃。在约-78℃至约室温的温度下，优选地在室温下将催化有效数量的通式(I)、通式(IA)或通式(II)的手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷化合物加入到该反应混合物中；但是，该优选的温度将随着所用的特定的硼烷还原剂而变化。相对于所说的酮，优选的所述的催化剂的量为约5-10％摩尔比。然后用约2，1氢化物当量的硼烷还原剂，如硼烷二甲硫配合物、硼烷四氢呋喃配合物、儿茶酚硼烷或其类似物慢慢地处理该反应混合物。当该前手性酮含有一个带有硼烷-配位官能度的R4和R5基团时，就需要额外的氢化合物当量的还原剂。通常，优选的易于使用的是硼烷二甲硫配合物。一般说来，该还原剂以调节该催化还原的速率的速率加入。有时该反应一旦当所有的还原剂加入后就完成了，这可以通过利用根据标准有机化学操作的薄层色谱对该反应的过程进行监测而确定。但是，有时需要将该反应混合物搅拌较长的一段时间，如一整夜，或者将该反应混合物加热到低于40℃-65℃的温度，以确保该反应完成。此外对于某些基体和还原剂，必须将该反应混合物在-78℃下搅拌一段较长的时间，如16小时。一般将该反应混合物在约室温的温度下搅拌约15分钟。然后将该反应混合物的温度调整到0℃，并且用一种质子源将其急冷。所述的质了源，通常为一种低级链烷醇如甲醇，被缓慢地加入以控制该放热反应。根据有机化学标准方法，通过在真空下除去该溶剂而后在一种有机溶剂和一种含水酸之间相分配、随后将这些层分离和提纯而分离该产物。
本发明特别优选的方法是通过在由氨基乙醇衍生物当场制得的的根据通式(I)、通式(IA)或通式(II)的手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷催化剂的存在下将通式为R4R5CO(其中R4和R5如下面所定义)的前手性酮与一种硼烷还原剂起反应而进行的。因此要将通式为H2NCHR2CHR3OH(式中R2和R3如上述所定义)惰性气氛下和室温下溶解于一种合适的反应惰性溶剂，如二乙醚甲苯、甲苯、二噁烷、四氢呋喃或其类似物中。优选的为甲苯和四氢呋喃。然后将该反应混合物用一种硼烷还原剂，如硼烷甲基硫配合物或硼烷四氢呋喃配合物进行处理。优选的是硼烷甲基硫配合物。将该反应混合物搅拌6-24小时，并且在30分钟至约2小时的时间内，缓慢地加入通式为R4R5CO的前手性酮，该时间取决于所用的前手性酮的量。将该反应混合物再搅拌5-30分钟，然后将其冷却到0℃，并且用一种质子源将其急冷。通常采用一种低级链烷醇，如甲醇作为该质子源。通过对本领域的普通技术人员来说已知的标准方法将该产物分离。
前手性酮可以是通式R4R5CO的任何一种化合物，式中R4和R5不相同，并且R4和R5对于硼烷的还原来说是惰性的。此外，如果采用足够的还原剂来满足在R4或R5上存在硼烷配位取代基，则R4和R5可以由此被取代。因此，R4或R5可以独立地为任何一种有机基团，如烷基、芳基、链烯基，也可以一起形成一种环状系统，从而使R4R5CO成为一种环，如四氢萘酮。另外，R4和R5可以独立地被任何取代基，如烷基、链烯基、芳基、烷氧基、卤素等等取代。本领域内的普通技术人员应当明白，当R4或R5含有一种链烯基取代基时，就必须选择一种不能使该烯烃氢硼化的硼烷还原剂。此外，所说的R4和R5基团可以被硼配位取代基取代，只要采用足够的还原剂以满足这种取代。可以采用的硼烷配位取代基的例子是氨基和某些杂芳基基团，如噻唑基、噁唑基、吡啶基及其类似物。本领域的普通技术人员将明白当在所说的R4或R5基团上存在硼烷-配位取代基时就必需要额外当量的硼烷还原剂。
本发明的通式(III)和通式(IV)的化合物是在该反应过程中存在的反应中间体。一旦将该硼烷还原剂加入到含1，3，2-氧氮硼杂环戊烷催化剂和基体的反应混合物时就会形成通式(III)或通式(IV)的化合物，该化合物是所述的催化剂与所述的硼烷还原剂反应的结果。
因此，该1，3，2-氧氮硼杂环戊烷化合物可以用作前手性酮的还原反应的对映选择性催化剂，以产生基本上对映体纯的醇。由于旋光纯形式的化合物在生理系统中常常具有明显不同的反应活性或用途，因此该制备所述醇的方法具有极大的用途。由此制得的旋光纯的醇在药物、农业或其它的有用产物的合成过程中可以用作中间体。由此制得的旋光纯的醇本身还可以作为药物、农业产物或其类似物而有用途。
当用于本文或所附的权利要求书中时，下列术语及短语的定义如下1、“烷基”是指含有特定数量的碳原子，如C1-C8的支链或非支链的饱和烃类基团。其例子包括但不限于甲基、乙基、异丙基、正丁基、叔丁基等等。
2、“链烯基”是指含有一个或多个双键和特定数量的碳原子，如C2-C4的支链或非支链的不饱和烃类基团。其例子包括但不限于乙烯基、亚乙基、烯丙基等等。
3、“烷氧基”是指含有特定数量的碳原子和单个氧原子的支链或非支链的饱和烃类基团，所述的烃通过该氧原子而与中央主链相连。其例子包括但不限于甲氧基、乙氧基等等。
4、“杂环基”是指含有三个以下杂原子的5或6元芳香族基团，所述的杂原子每一个均选自N、O和S并且它们可以是任意苯并稠合的，所述的杂环基团可独立地被三个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团任意取代。
5、由R4R5CO表示的“前手性酮”是指其中R4和R5不相同的一种酮，因此该二级醇还原产物R4R5CHOH在该醇碳处具有一个手性中心。对于环状前手性酮来说，可以明白R4和R5可以一起形成包括该酮的一种环，而且由此形成的该环在与含有该羰基基团和与其直接相连的两个碳原子的平面垂直的平面上没有对称平面，所说的平面含有该羰基团的碳和氧原子(作为其中的点)。
6、反应惰性溶剂是指这样一种溶剂，该溶剂不能与反应试剂、中间体或产物起反应，从而对所需的产物的产率产生不利影响。
7、“顺式”是指在相邻环碳原子上取代的取代基位于包含所述的碳原子间的键和每一个所述碳原子与该环相连的键的平面的同一侧。
8、“对映体过量”，或e.e.是指两个对映体中的一种对另一种来说过量，通常用百分数来表示，也就是90％e.e表示在所述的物料中存在95％的一种对映体，而另一种为5％。
9、“甲硼烷配位取代基”是可以给硼提供一个电子对的官能团，以此和所述硼形成配位键。典型的例子包括但不限于胺类和含氮杂环类。
10、“氢化物当量”是指由1摩尔所给定的试剂产生的氢化物或Hθ离子的数量，例如1摩尔硼烷-四氢呋喃配合物产生3摩尔氢化物离子，因此可以认为含有3氢化物当量。
11、“催化有效(量)”是指一种物料的亚化学计量数量，该数量足以使一种试剂顺利地转变成所需的产物。
12、“环境温度”是指围绕该反应烧杯的紧接外面的环境温度。该温度通常为室温(20-25℃)。
13、当场是一种反应条件，其中本发明的通式(I)或通式(II)的手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷由前体氨基醇和硼烷形成。在该1，3，2-氧氮硼杂环戊烷产生之后将该前手性酮加入。本发明的手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷在这些条件下不分离出来。
14、“碳单环”是指含有所说碳原子数量的单环。
15、“碳双环”是指含有所说碳原子数量的任何双环系统。
本发明将通过下列实施例来说明。但是，应该明白本发明并不限于这些实施例的特定细节。除非另有说明，所有反应均是在一种惰性气体氛，如氮气或氩气下进行的。所有的溶剂均是无水的，即它们含有如此少量的水，以致于所说的水不会与反应试剂、中间体或产物起反应，从而对所需产物的产率产生不利影响。用于本文时，“THF”是指四氢呋喃。
实施例1其中R1为H、R2为CH3和R3为苯基的通式(I)的(4R，5S)化合物在1小时以内，将硼烷甲基硫配合物(在THF中，2M，48.5毫升，97毫摩尔)加入到可以从市场买到的温度为0℃的(1S，2R)-( )-降麻黄碱(14.67克，97毫摩尔)在THF(16毫升)中的溶液中。将该反应搅拌16小时，加热到120℃以蒸馏掉THF和二甲基硫，并将其冷却以产生白色固体状的标题化合物。1H NMR(C6D6)δ；7.18-6.97(m，5H)，5.46(d，J＝8Hz，lH)，4.10(dq，J＝8Hz，J＝6Hz，1H)，0.92(d，J＝6Hz，3H)，13C NMR(CDCl3)δ 139.4，128.0，127.4，126.1，84.4，53.9，19.6。
实施例2当场制备实施例1的标题化合物以及还原α-四氢萘酮在环境温度下，将硼烷甲基硫配合物(纯净，～10M，1.4毫升，14毫摩尔)加入到(1S，2R)-( )-降麻黄碱(151毫克，1毫摩尔)在THF(70毫升)中的溶液中，并搅拌16小时。在一小时以内，将α-四氢萘酮(2.92克，19.7毫摩尔)作为在THF(10毫升)中的溶液加入到前面的溶液中，在加料完成后搅拌15分钟，冷却至0℃，并且用甲醇(27毫升)将其急冷。在将经过急冷的反应搅拌18小时以后，在真空下除去溶剂，并且将残余的油溶解于二氯甲烷(50毫升)中，用PH 4磷酸盐缓冲液(50毫升)，水(50毫升)进行冲洗，用硫酸镁进行处理，并且在真空下除去溶剂，结果获得2.88克(95％产率)的(S)四氢萘酚。82％ee(91∶9比例的对映体)。
实施例3制备其中R1为Me、R2为CH3和R3为苯基的通式(IA)的化合物在环境温度下，将(1S，2R)-( )-降麻黄碱(7.78克，51毫摩尔)，甲苯(150毫升)和三甲基环硼氧烷(4.8毫升)组合在一起并搅拌5天。将水、甲苯和过量的环硼氧烷蒸馏掉直到留下约70毫升的体积。该反应接着用甲苯处理(3×90毫升)，将余下的甲苯在真空下除去，结果获得淡黄色油状的1，3，2-氧氮硼杂环戊烷(8.71克，98％)。1H NMR(C6D6)δ；7.36-6.98(m，5H)，5.33(d，J＝8Hz，1H)，3.43(dq，J＝8Hz，J＝6Hz，1H)，2.72(bs，1H)，0.37(s，3H)，0.36(d，J＝6Hz，3H)。在75分钟以内，将硼烷甲基硫配合物(在THF中2M，2M，7.0毫升，14毫摩尔)加入到α-四氢萘酮(2.92克，19.7毫摩尔)、THF(80毫升)以及由降麻黄碱(218毫克，1.2毫摩尔)产生的1，3，2-氧氮硼杂环戊烷在氮气氛下的溶液中。在加料完成后，将内容物再搅拌15分钟，冷却至0℃，并且用甲醇(27毫升)将其急冷。在将经过急冷的反应搅拌18小时以后，在真空下除去溶剂，并且将残余的油溶解于二氯甲烷(50毫升)中，用PH4磷酸盐缓冲液(50毫升)，水(50毫升)进行冲洗，用硫酸镁进行处理，并且在真空下除去溶剂，结果获得3.16克(80％ee)无色油状的(S)四氢萘酚。
实施例4当场制备其中R1为H以及D为 的通式(II)的化合物在环境温度下，将硼烷甲基硫配合物(纯净，～10M，1.4毫升，14毫摩尔)加入到顺式、外-3-氨基-2-羟基莰烷[J.Chem.Soc.(C)49 1970](169毫克，1毫摩尔)在THF(70毫升)中溶液中，并搅拌16小时。在一小时内，将α-四氢萘酮(2.92克，19.7毫摩尔)作为在THF(10毫升)中的溶液加入到前面的溶液中，在加料完成后搅拌15分钟，冷却至0℃，并且用甲醇(27毫升)将其急冷。在将经过急冷的反应搅18小时以后，在真空下除去溶剂，并且将残余的油溶解于二氯甲烷(50毫升)中，用PH4磷酸盐缓冲液(50毫升)，水(50毫升)进行冲洗，用硫酸镁进行处理，并且在真空下除去溶剂，结果获得2.89克(97％产率)的84％ee(R)四氢萘酚。
实施例5当场制备其中R1为H以及D为 的通式(II)的化合物并还原乙酰苯在环境温度下，将硼烷甲基硫配合物(纯净，～10M，1.4毫升，14毫摩尔)加入到顺式、外-3-氨基-2-羟基莰烷[J.Chem.Soc.(C)49 1970](169毫克，1毫摩尔)在THF(70毫升)中的溶液中，并搅拌16小时。在一小时以内，将乙酰苯(2.36克，24.6毫摩尔)作为在THF(10毫升)中的溶液加入到前面的溶液中，在加料完成后搅拌15分钟，冷却至0℃，并且用甲醇(27毫升)将其急冷。在将经过急冷的反应搅拌18小时以后，在真空下除去溶剂，并且将残余的油溶解于二氯甲烷(50毫升)中，用PH4磷酸盐缓冲液(50毫升)，水(50毫升)进行冲洗，用硫酸镁进行处理，并且在真空下除去溶剂，结果获得2.17克(92％产率)的88％ee(R)苯乙醇。
实施例6制备其中R1为CH3以及D为 的通式(II)的化合物并还原α-四氢萘酮在环境温度下，将顺式、外-3-氨基-2-羟基莰烷(1.0克，5.9毫摩尔)、甲苯(18毫升)和三甲基环硼氧烷(0.56毫升)组合在一起并搅拌16小时。将水、甲苯和过量的环硼氧烷蒸馏掉直到留下约8毫升的体积，接着该反应用甲苯处理(3×11毫升)，将剩余的甲苯在真空下除去，结果获得淡黄色油状的1，3，2-氧氮硼杂环戊烷(1.10克，98％)。在75分钟以内，将硼烷甲基配合物(在THF中，2M，7.0毫升，14毫摩尔)加入到α-四氢萘酮(2.92克，19.7毫摩尔)、THF(80毫升)以及由顺式、外-3-氨基-2-羟基莰烷(228毫克，1.2毫摩尔)产生的1，3，2-氧氮硼杂环戊烷在氮气氛下的溶液中。在加料完成后，将内容物再搅拌15分钟，冷却至0℃，并且用甲醇(27毫升)将其急冷。在将经过急冷的反应搅拌18小时以后，在真空下除去溶剂，并且将残余的油溶解于二氯甲烷(50毫升)中，用PH4磷酸盐缓冲液(50毫升)，水(50毫升)进行冲洗，用硫酸镁进行处理，并且在真空下除去溶剂，结果获得3.16克(90％ee)无色油状的(R)四氢萘酚。
实施例7当场制备其中R1为H、R2为叔丁基以及R3为苯基的通式(I)的(4S，5R)化合物以及还原α-四氢萘酮在环境温度下，将硼烷甲基硫配合物(纯净，～10M，0.44毫升，4.4毫摩尔)加入到(1R，2S)-2-叔丁基-2-氨基苯乙醇[Angew.Chem.Int.Ed.Engl.26 1141(1987)](120毫克，0.62毫摩尔)在THF(22毫升)中的溶液中，并搅拌16小时。在1小时以内，将α-四氢萘酮(906毫克，6.2毫摩尔)作为在THF(3毫升)中的溶液加入到前面的溶液中，在加料完成后搅拌15分钟，冷却至0℃，并且用甲醇(20毫升)将其急冷。在将经过急冷的反应搅拌18小时以后，在真空下除去溶剂，并且将残余的油溶于二氯甲烷(30毫升)中，用PH4磷酸盐缓冲液(30毫升)，水(30毫升)进行冲洗，用硫酸镁进行处理，并且在真空下除去溶剂，结果获得841毫克(91％产率)的82％ee(R)四氢萘酚。
实施例8
制备其中R1为CH3、R2为叔丁基以及R3为苯基的通式(IA)的(4S，5R)化合物并还原α-四氢萘酮在环境温度下，将(1R，2S)-2-叔丁基-2-氨基苯乙醇(1.0克，5.2毫摩尔)、甲苯(16毫升)和三甲基环硼氧烷(0.50毫升)组合在一起并搅拌16小时。将水、甲苯和过量的环硼氧烷蒸馏掉直到留下约8毫升的体积，接着给该反应加入甲苯(3×10毫升)，将剩余的甲苯的在真空下除去，结果获得淡黄色油状的1，3，2-氧氮硼杂环戊烷(1.10克，98％)。在75分钟以内，将硼烷甲基硫配合物(在THF中2M，7.0毫升，14毫摩尔)加入到—α-四氢萘酮(2.92克，19.7毫摩尔)、THF(80毫升)以及由(1R，2S)-2-叔丁基-2-氨基苯乙醇(228毫克，1.2毫摩尔)产生的1，3，2-氧氮硼杂环戊烷在氮气氛下的溶液中。在加料完成后，将内容物再搅拌15分钟，冷却至0℃，并且用甲醇(27毫升)将其急冷。在将经过急冷的反应搅拌18小时以后，在真空下除去溶剂，并且将残余的油溶解于二氯甲烷(50毫升)中，用PH4磷酸盐缓冲液(50毫升)，水(50毫升)进行冲洗，用硫酸镁进行处理，并且在真空下除去溶剂，结果获得3.1克(90％ee)无色油状的(R)四氢萘酚。
实施例9-18利用基本上与实施例2中所说的相同的方法，但用所述的前手性酮代替α-四氢萘酮，制备下列酮的醇。
注表中“Et”代表乙基；“Me”代表甲基。
权利要求
1.下列通式的手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷 式中R1为氢或杂环基；R2和R3为顺式；R2为(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；以及R3为(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；只要(a)当R2或R3中的一个为任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素独立取代的苯基时，R2和R3不相同以及(b)当R2是CH3和R3是苯基时，R1为H。
2.根据权利要求1的化合物，式中R2为(C1-C8)烷基、而R3为苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基。
3.根据权利要求2的化合物，式中R2为甲基，而R3为苯基。
4.根据权利要求3的化合物，其中所述的化合物是(4R，5S)-4-甲基-5-苯基-1，3，2-氧氮硼杂环戊烷。
5.根据权利要求3的化合物，其中所述的化合物是(4S，5R)-4-甲基-5-苯基-1，3，2-氧氮硼杂环戊烷。
6.根据权利要求1的化合物，式中R2为苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基。
7.下列通式的手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷 式中R1为氢、(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；D是任意地被3个以下(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基独立取代的顺式稠合的4-6元碳单环；任意地被3个以下(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基独立取代的顺式稠合的6-9元碳双环系统；或者是具有下列结构的顺式稠合的系统 式中R6和R7各自独立地为H、(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素。
8.根据权利要求7的化合物，式中D是
9.根据权利要求7的化合物，式中D是
10.下列通式的化合物 式中R1为氢或杂环基；R2和R3为顺式；R2为(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；以及R3为(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)氧基或卤素基团独立取代的苯基；只要(a)当R2或R3中的一个任意地被3个以下的(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素独立取代的苯基时，R2和R3不相同以及(b)当R2是CH3和R3是苯基时，R1为H。
11.根据权利要求10的化合物，式中R1为氢，R2为甲基，R3为苯基。
12.根据权利要求11的化合物，式中C-4碳原子具有R绝对立体化学构型，而C-5碳原子具有S绝对立体化学构型。
13.根据权利要求11的化合物，式中C-4碳原子具有S绝对立体化学构型，而C-5碳原子具有R绝对立体化学构型。
14.下列通式的化合物 式中R1为氢、(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；D是任意地被3个以下(C1-C8)烷基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基独立取代的顺式稠合的4-6元碳单环；任意地被3个以下(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基独立取代的顺式稠合的6-9元碳双环系统；或者是具有下列结构的顺式稠合的系统 式中R6和R7各自独立地为H、(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素。
15.将前手性酮立体选择性还原成基本上对映体纯的醇的方法，它包括在通式为(IA)的前手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷的存在下将所述的前手性酮与一种硼烷还原剂反应， 式中R1A为氢、(C1-C8)C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；R2A和R3A为顺式；R2A为(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基；R3A为(C1-C8)烷基、苄基、杂环基或任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素基团独立取代的苯基，只要(a)当R2A或R3A中的一个为任意地被3个以下(C1-C8)烷基、(C1-C8)烷氧基或卤素独立取代的苯基时，R2A和R3A不相同以及(b)当R2A是CH3和R3A是苯基时，R1A为H。
16.将前手性酮立体选择性还原成基本上对映体纯的醇的方法，它包括在根据权利要求7的前手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷的存在下将所述的前手性酮与一种硼烷还原剂反应。
17.根据权利要求15的方法，其中该手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷是当场制备的。
18.根据权利要求16的方法，其中该手性1，3，2-氧氮硼杂环戊烷是当场制备的。
全文摘要
通过在催化剂量的通式(I)和(Ⅱ)的新型和有价值的1，3，2-氧氮硼杂环戊烷化合物的存在下进行还原反应，可以有效地将前手性酮进行对映选择性硼烷还原反应，以形成旋光纯的醇。通式(I)和(Ⅱ)的化合物可以在用于该还原反应之前分离并提纯，或者当场制备通式(I)和(Ⅱ)的化合物。
文档编号C07F5/02GK1124962SQ94192064
公开日1996年6月19日 申请日期1994年4月12日 优先权日1993年5月14日
发明者乔治·J·奎尔里克 申请人:美国辉瑞有限公司
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