手性1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺的合成

章佳安

(湖北科技學院 藥學院，湖北 咸寧 437100)

手性1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺的合成

章佳安

(湖北科技學院 藥學院，湖北 咸寧 437100)

以2-萘酚和80%水合肼為起始原料，經(jīng)2步反應生成外消旋的1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺，再經(jīng)(D)-(+)-10-樟腦磺酸拆分得到手性1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺?？疾炝?0%水合肼和2-萘酚的質(zhì)量比對中間體2-萘肼產(chǎn)率的影響，以及反應溫度對外消旋體1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺產(chǎn)率的影響，確立了最佳反應條件。整條合成路線簡單安全，原料價廉易得，為手性1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺的合成研究提供了參考。

1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺；手性；合成

具有C2對稱軸的1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺是一類重要的手性試劑和手性催化劑的前體物質(zhì),其光學活性異構體及其衍生物已在多種催化不對稱反應中得到了廣泛的應用[1，2]。但由于光學純的1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺制備不方便，因此其應用研究受到了限制。光學純的1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺可采用樟腦磺酸拆分其外消旋體制備得到[3]。目前,合成外消旋1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺主要有三種方法：(1)水合肼法：將2-萘酚與水合肼在封管中長時間(48～78 h)加熱，經(jīng)取代重排反應生成聯(lián)萘二胺[4]。但該方法需要高溫高壓，且后處理過程中會產(chǎn)生大量酸堿廢液；(2)2-萘胺重排偶聯(lián)法：將2-萘胺制成重氮鹽后，經(jīng)還原形成氫化偶氮萘，最后經(jīng)重排生成1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺[5]；(3) 2-萘胺氧化偶聯(lián)法：將2-萘胺用一定的氧化劑進行氧化制備得到聯(lián)萘二胺[6，7]，但(2)和(3)這兩種方法都存在原料2-萘胺毒性大，制備困難的缺點，且第(2)種方法反應路線較長，副產(chǎn)物多，造成后處理困難。Feng Q等報道了用2-萘肼替代水合肼，并與2-萘酚反應制備聯(lián)萘二胺的方法[8]，該方法僅需在常壓和較高溫度下反應，避免了方法(1)中需要高溫高壓的實驗條件，同時反應原料2-萘酚及水合肼便宜易得，適合于較大規(guī)模制備外消旋1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺。鑒于此，本文采用2-萘酚和80%水合肼為起始原料，通過取代反應得到2-萘肼，再將其與2-萘酚經(jīng)取代、重排反應制備得到外消旋的1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺。在此過程中，考察了2-萘酚和80%水合肼不同質(zhì)量比對2-萘肼產(chǎn)率的影響，以及溫度對外消旋1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺產(chǎn)率的影響。最后，外消旋1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺經(jīng)D-(+)-10-樟腦磺酸拆分得到(R)-1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺，其合成路線如圖1所示。整條合成路線操作簡便、反應條件溫和，且原料容易獲得，適合于規(guī)模化生產(chǎn)。

一、實驗部分

1.主要試劑與儀器

試劑：2-萘酚(AR，廣州化學試劑廠)； 80%(質(zhì)量分數(shù))水合肼(AR，天津市大茂化學試劑公司)；D-(+)-10-樟腦磺酸(AR，阿拉丁試劑公司)；其它試劑均為市售分析純試劑。

儀器：Avance 400 MHz型核磁共振儀(CDCl3作溶劑，TMS為內(nèi)標)；PerkinElmer 341 LC 型旋光儀；X4A型顯微熔點測定儀。

2.實驗步驟

圖1 (R)-1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺的合成路線

(1)2-萘肼(1)的合成

向裝有機械攪拌、恒壓滴液漏斗及回流冷凝管裝置的500 mL四頸瓶中加入90.0 g (0.62 mol) 2-萘酚，將體系抽真空并充入氮氣置換，如此反復操作3次。將162 g (2.56 mol)質(zhì)量分數(shù)為80%的水合肼加入到上述反應瓶中，攪拌使固體物完全溶解，然后將所得混合液加熱回流36 h，體系變成黃色渾濁液。將此渾濁液倒入到300 mL冰水中并強烈攪拌，產(chǎn)生了大量沉淀。抽濾，濾餅經(jīng)水洗得近白色固體，該固體粗品用乙醇重結晶得到67.1 g白色固體，產(chǎn)率68%。其1H NMR如圖2所示。

圖2 2-萘肼的1H NMR譜

1H NMR (CDCl3，TMS)，δ：7.77～7.67 (m，3H)，7.43 (t,J= 7.4 Hz，1H)，7.31～7.28 (m，1H)，7.14 (s，1H)，7.00 (d,J=8.8 Hz，1H)，5.35 (s，br，1H)，3.69 (s，br，2H);13CNMR (CDCl3，TMS)，δ：148.89，134.88，129.05，128.67，127.72，126.51，126.31，122.81，116.09，104.75.

(2)(±)-1,1′-聯(lián)萘- 2,2′-二胺 (2)的合成[8]

向裝有機械攪拌及回流冷凝管裝置的250 mL三頸瓶中加入88.3 g (0.61 mol) 2-萘酚和64.7g(0.41 mol) 2-萘肼(1)，將體系抽真空并充入氮氣置換，如此反復操作3次。將混合物加熱至熔融狀態(tài)，并維持在120℃攪拌反應36 h。攪拌下將反應混合物趁熱倒入500 mL 5%的NaOH水溶液中，析出固體物。抽濾，濾餅經(jīng)水洗后真空干燥得到紅棕色固體。將此固體加入到350 mL 10%稀鹽酸中攪拌溶解，并加熱回流此混合液2 h。靜置冷卻，抽濾。將濾液用20%的NaOH水溶液調(diào)節(jié)至溶液呈弱堿性，此時體系中出現(xiàn)較多的固體。抽濾，濾餅經(jīng)水洗后真空干燥得到53.6 g近白色固體，產(chǎn)率46%。熔點：190～192℃。其1H NMR如圖3所示。

圖3 (±)-1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺的1H NMR譜

1H NMR (CDCl3，TMS)，δ：7.80～7.78 (m，4H)，7.28～7.21 (m，4H)，7.17～7.07 (m，4H)，3.70 (s，4H，-NH2);13C NMR (CDCl3，TMS)，δ：142.74，133.78，129.49，128.54，128.17，126.85，124.01，122.45，118.34，112.70.

(3)(R)-1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺(3)的合成[4]

二、結果與討論

1.80%水合肼與2-萘酚的質(zhì)量比對2-萘肼(1)產(chǎn)率的影響

在合成2-萘肼的反應中，80%水合肼既為反應原料，又為溶劑。文中通過改變80%水合肼與2-萘酚的質(zhì)量比進行回流反應36 h，所得2-萘肼的產(chǎn)率情況如表1。當水合肼用量較少時(m水合肼/m2-萘酚= 0.8∶1)，反應液粘度較大，造成料液攪拌不均勻，不利于反應的進行；當增加水合肼用量到一定程度時(m水合肼/m2-萘酚=1.8∶1)，2-萘肼的產(chǎn)率達到68%，繼續(xù)增加水合肼用量，2-萘肼的產(chǎn)率基本保持不變，同時增加了產(chǎn)物后處理的難度。因此，文中選擇80%水合肼與2-萘酚的質(zhì)量比為1.8∶1。

表1 80%水合肼與2-萘酚的質(zhì)量比對2-萘肼產(chǎn)率的影響

2. 溫度對外消旋(1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺)(2)產(chǎn)率的影響

在2-萘酚與2-萘肼反應生成外消旋1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺的步驟中，不同的反應溫度對外消旋1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺的產(chǎn)率有較大的影響。當2-萘肼與2-萘酚摩爾比為1∶1.5，反應時間為 36 h時，文中考察了在110～150℃范圍內(nèi)溫度變化對外消旋1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺產(chǎn)率的影響，其結果如表2所示。在110℃反應時，固體混合物未能完全熔化，外消旋1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺的產(chǎn)率為25%；當升溫到120℃時，固體混合物完全熔化，此時產(chǎn)物的產(chǎn)率上升至46%；繼續(xù)升溫到130℃時，得到的產(chǎn)物中則出現(xiàn)部分稠狀物，致使產(chǎn)物分離提純后的產(chǎn)率降低至40%，并且反應溫度越高，形成的稠狀物越多，提純后的產(chǎn)物產(chǎn)率更低。因此，文中選擇反應溫度為120℃。

表2 溫度對外消旋1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺產(chǎn)率的影響

三、結論

以2-萘酚和80%水合肼為起始原料，經(jīng)2步反應制備得到外消旋的1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺。再利用(D)-(+)-10-樟腦磺酸拆分得到手性1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺?？疾炝?0%水合肼和2-萘酚不同質(zhì)量比對中間體2-萘肼收率的影響，確定了80%水合肼與2-萘酚的最佳質(zhì)量比為1.8∶1；在外消旋體1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺的合成步驟中，考察了不同反應溫度對外消旋體1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺產(chǎn)率的影響，確定了2-萘肼與2-萘酚的最佳反應溫度為120℃。整條合成路線簡單安全，原料價廉易得，適合較大規(guī)模制備手性1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺。

[1]Kano T，Takeda M，Sakamoto R,et al.Synthesis of 3 Mono-Substituted Binaphthyl-Based Secondary Amine Catalysts via monobromination of an Axially Chiral Dicarboxylic Acid Derivative[J].J.Org.Chem.，2014，79(9):4 240～4 244.

[2]張占輝，李同雙.1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺的合成及在不對稱合成中的應用[J].有機化學，2003，23(1)：37～43.

[3]Miyano S，Nawa M，Mori A，et al.Axially Dissymmetric Bis(aminophosphine)s Derived from 2,2′-Diamino- 1,1′-binaphthyl.Synthesis and Application to Rhodium(I)-Catalyzed Asymmetric Hydrogenations[J].Bull.Chem.Soc.Jpn.1984，57(8):2 171～2 176.

[4]Brown KJ，Berry MS，Murdoch JR.Synthesis of Optically Active 2,2′-Dihalo-1,1′-binaphthyls via Stable Diazonium Salts[J].J.Org.Chem.，1985，50(22)：4 345～4 349.

[5]Shine HJ，Gmszeeka E，Subotkowski W，et al.Heavy-atom kinetic isotope effects in the acid-catalyzed and thermal rearrangements of 2,2'-hydrazonaphthalene.Transition-state differences in their concerted rearran- gements[J].J.Am.Chem.Soc，1985，107 (11)：3 218～3 223.

[6]Smrcina M，Lorenc M，Hanus V，et al.A Facile Synthesis of 2-Amino-2′-hydroxy-1,1′-binaphthyl and 2,2′-Diamino-1,1′-binaphthyl by Oxidative Coupling Using Copper(II) Chloride[J].Synlett，1991(4):231～ 232.

[7]譚端明，吳建安.一個得到1,1′-聯(lián)萘-2,2′-二胺的合成新方法[J].有機化學，2001，21(1)：64～65.

[8]Feng Q，Zhang C，Tang Q，et al.Synthesis of 1,1′-binaphthyl-2,2′-diamine from 2-naphthol under atmospheric pressure[J].Chinese Chemical Letters，2009，20(10)：1 150～1 152.

2095-4654(2015)04-0001-03

2015-02-19

湖北省教育廳項目(B2014020)；湖北科技學院校級項目(KY12086)

O625.51

A