BINOL 及其衍生物

William Sommer, Daniel Weibel

BINOL及其衍生物是不對稱合成中使用最廣泛的配體類別之一；可應用於各種反應，包括：Diels-Alder反應、羰基加成和還原反應、Michael加成反應以及許多其他反應：Diels-Alder、羰基加成和還原、邁克爾加成以及許多其他反應。在 BINOL 平台取得巨大成功的同時，其他 C₂ 不對稱的二元醇配體也吸引了相當多的關注。其中包括 Wulff 及其合作者開發的拱頂雙芳基配體。拱頂 3,3「-biphenanthrol (VAPOL) 和拱頂 2,2」-binaphthol (VANOL) 已被證明是催化不對稱 Diels-Alder、亞胺醛多爾和唑烷化反應 (Figure 1)¹的優秀配體。 最近，VAPOL 的磷酸衍生物被證實可有效地用作手性勃氏酸催化劑。在本文所說明的許多例子中，與使用 BINOL 配體的相同反應相比，拱頂雙芳烷會得到更高的產率和更高的誘導。

圖 1.

Asymmetric Diels-Alder Reaction

。

很早以前，由 Et₂AlCl 和 VAPOL 生成的催化劑被證明是不對稱 Diels-Alder 反應²的有效催化劑。 如 方案 1所示，在 VAPOL 衍生的催化劑存在下，丙烯醛與環戊二烯的環加成反應以極高的光學純度獲得了外向異構體的高轉換率和出色的立體選擇性。使用 BINOL 衍生催化劑進行類似的反應，可提供高產率的環加成物，但對映體的過量率非常低 (13-41%)。

方案 1.

不對稱氮化反應

。

氮丙啶是有機合成中重要的構建砌塊，因為它們可以方便地獲得胺、氨基醇、二胺和其他有用的含氮分子。當代大部分手性氮丙啶的製備方法都是依賴手性池。最近，Wulff 研究小組開發了一種強大的催化不對稱氮丙啶化反應，可提供高產率和高選擇性的光活性氮丙啶。³ 此氮丙啶化反應對順式異構體具有極佳的選擇性，並可獲得較高的對映體過量。所得到的苄基受保護氮丙啶會進行多種反應，包括：去保護、還原開環或烷基化反應（方案 2, 表 1）。白介素LFA-1拮抗劑BIRT-377的不對稱合成利用了氮丙啶化/烷基化方法，以極佳的總產率提供了海因靶點。

方案 2.

表一

Entry	Ligand Loading	X	Time (h)	Yield(%)	cis：trans	ee (%)
1	()-BIN?S)-BINOL,10mol%	H	3	61	17：01	20
2	(S)-乙醇,10mol%	H	0.5	85	>50：1	96
3	(S	H	48	77	>50：1	95
4	(S	4-Br	20	87	50：1	94 (>99% ee recryst)

抗菌劑(-)-氯黴素的快速合成利用了不對稱的齊烷化反應，然後利用二氯乙酸使齊烷親核開環，隨後酰基遷移（方案 3, 表 2）。與 BINOL 衍生的催化劑相比，VANOL 和 VAPOL 均具有更高的產率和立體選擇性。

方案 3.

表二 ^* 產物為所示氮丙啶的對映體。

Entry	Ligand	Time (h)	Yield (%)	cis：trans	ee (%)
1	(R)-BINOL	26	72	19：1	22
2	()-VANOL	26	77	>50：1	91*
3	(R)-VAPOL	21	80	30：1	96(99%ee reayst)

Asymmetric Aldol Reaction

不對稱亞胺醛醇反應也是由拱頂雙芳基催化，提供合成手性 β-氨基酯的重要方法。在 Zr-VANOL 或 Zr-VAPOL 催化劑存在下，硅酮乙縮醛與芳基亞胺的加成反應以高度不對稱的感應進行，且收率極佳 (方案 4, 表 3)。值得注意的是，這兩種催化劑的誘導水平都遠高於類比的 BINOL 衍生催化劑⁴。

方案 4.

表三

項目	配體	載量(mol %)	溶劑	溫度('C)	時間(h)	產率(%)	ee(%)
1	(R)-BINOL	20	CHClsub>2Cl2	25	4	100	28
2	(S)-VAPOL	20	甲苯	25	15	94	89
3	(S	20
3	(S)-VAPOL	2	甲苯	40	6	100	86

手性勃氏酸

方案 5.

參考資料

1. Bao J, Wulff WD, Dominy JB, Fumo MJ, Grant EB, Rob AC, Whitcomb MC, Yeung S, Ostrander RL, Rheingold AL. 1996. Synthesis, Resolution, and Determination of Absolute Configuration of a Vaulted 2,2?-Binaphthol and a Vaulted 3,3?-Biphenanthrol (VAPOL). J. Am. Chem. Soc.. 118(14):3392-3405. https://doi.org/10.1021/ja952018t

2. (a) Bao J, Wulff WD, Rheingold AL. 1993. Vaulted biaryls as chiral ligands for asymmetric catalytic Diels-Alder reactions. J. Am. Chem. Soc.. 115(9):3814-3815. https://doi.org/10.1021/ja00062a073

2. (b) J B, W. D W. 1995. Angew. Chem., Int. Ed. 2000, 39, 4518. Tetrahedron Lett. .36, 3321.

2. (c) D. P. et al H. 1997. J. Am. Chem. Soc. 119, 10551.

3. (a) J. C A, W. D W. 1991. J. Am. Chem. Soc. .121, 5099.

3. (b) J. C A, W. D W. 2000. Angew. Chem., Int. Ed. 2000, 39, 4518.

3. (c) A. P. et al. P. 2005. Org. Lett. 2005, 7, 2201.. Org. Lett 7, 2201.

4. S. et al. X. 2001. Angew. Chem., Int. Ed. .40, 2271. https://doi.org/10.1002/1521-3757(20010618)113:12<2331::AID-ANGE2331>3.0.CO;2-P

5. Rowland GB, Zhang H, Rowland EB, Chennamadhavuni S, Wang Y, Antilla JC. 2005. Brønsted Acid-Catalyzed Imine Amidation. J. Am. Chem. Soc.. 127(45):15696-15697. https://doi.org/10.1021/ja0533085