Application of Bisoxazoline-grafted Amino Acid Polymer as Chiral Catalytic Center in Asymmetric Henry Reaction

doi:10.7503/cjcu20220569

Abstract

Abstract:

A series of amino acid polymers with different solubility was prepared through controlling the ratio of L-Glutamic acid-1-ethyl ester to DL-cysteine and the ratio of initiator to monomer in the polymerization process. With the amino acicl polymer as carriers for chiral ligands， a series of bisoxazoline-grafted amino acid polymers was synthesized by the addition reaction between the double bond on the bisoxazoline ligand and the sulfhydryl group on the polymer. The polymers can be used as a recoverable chiral ligand to catalyze asymmetric Henry reaction. The enantiomeric excess（e. e.） value of the reaction is between 50%—90% and the yield is between 67%—95%. The catalyst can be recycled for at least 7 times without reactivation.

Key words: Amino acid polymer, Bisoxazoline, Henry reaction, Asymmetric catalysis

CLC Number:

O643

TrendMD:

ZHU Jipeng, LIU Runhui, SONG Gonghua. Application of Bisoxazoline-grafted Amino Acid Polymer as Chiral Catalytic Center in Asymmetric Henry Reaction[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(4): 20220569.

Figures/Tables 5

References 20

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Polymer	n（initiator）∶n（monomer）	n（monomer 9）∶n（monomer 10）	10^-3M_n	10^-3M_w	DP	Đ
ELG₉Cys₁⁃g⁃iPrbisOx	1∶2	1∶9	1.7	2.0	9	1.17
ELG₇Cys₃⁃g⁃iPrbisOx	1∶2	3∶7	2.6	3.0	10	1.14
ELG₅Cys₅⁃g⁃iPrbisOx	1∶2	5∶5	3.1	3.9	9	1.26
ELG₃Cys₇⁃g⁃iPrbisOx	1∶2	7∶3	4.2	4.6	11	1.09
ELG₁Cys₉⁃g⁃iPrbisOx	1∶2	9∶1	4.6	5.0	10	1.08
ELG_13.5Cys_1.5⁃g⁃iPrbisOx	1∶3	1∶9	2.7	3.2	14	1.17
ELG_10.5Cys_4.5⁃g⁃iPrbisOx	1∶3	3∶7	3.6	4.3	15	1.18
ELG_7.5Cys_7.5⁃g⁃iPrbisOx	1∶3	5∶5	5.4	6.1	16	1.14
ELG_4.5Cys_10.5⁃g⁃iPrbisOx	1∶3	7∶3	5.9	6.5	15	1.09
ELG_1.5Cys_13.5⁃g⁃iPrbisOx	1∶3	9∶1	6.5	7.0	14	1.07

Polymer	n（initiator）∶n（monomer）	n（monomer 9）∶n（monomer 10）	10^-3M_n	10^-3M_w	DP	Đ
ELG₉Cys₁⁃g⁃iPrbisOx	1∶2	1∶9	1.7	2.0	9	1.17
ELG₇Cys₃⁃g⁃iPrbisOx	1∶2	3∶7	2.6	3.0	10	1.14
ELG₅Cys₅⁃g⁃iPrbisOx	1∶2	5∶5	3.1	3.9	9	1.26
ELG₃Cys₇⁃g⁃iPrbisOx	1∶2	7∶3	4.2	4.6	11	1.09
ELG₁Cys₉⁃g⁃iPrbisOx	1∶2	9∶1	4.6	5.0	10	1.08
ELG_13.5Cys_1.5⁃g⁃iPrbisOx	1∶3	1∶9	2.7	3.2	14	1.17
ELG_10.5Cys_4.5⁃g⁃iPrbisOx	1∶3	3∶7	3.6	4.3	15	1.18
ELG_7.5Cys_7.5⁃g⁃iPrbisOx	1∶3	5∶5	5.4	6.1	16	1.14
ELG_4.5Cys_10.5⁃g⁃iPrbisOx	1∶3	7∶3	5.9	6.5	15	1.09
ELG_1.5Cys_13.5⁃g⁃iPrbisOx	1∶3	9∶1	6.5	7.0	14	1.07

Entry	Polymer	Solvent	Metal catalyst	Ligand ^b /mmol	Time/h	Temperature/℃	Yield（%） ^c	e.e.（%） ^d
1	ELG₉Cys₁⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.03	24	r.t.	20	75
2	ELG₇Cys₃⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.03	24	r.t.	22	76
3	ELG₅Cys₅⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.03	24	r.t.	20	77
4	ELG₃Cys₇⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.03	24	r.t.	5	74
5	ELG₁Cys₉⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.03	24	r.t.	<1	—
6	ELG_13.5Cys_1.5⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.03	24	r.t.	<1	—
7	ELG_10.5Cys_4.5⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.03	24	r.t.	<1	—
8	ELG_7.5Cys_7.5⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.03	24	r.t.	<1	—
9	ELG_4.5Cys_10.5⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.03	24	r.t.	<1	—
10	ELG_1.5Cys_13.5⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.03	24	r.t.	<1	—
11	ELG₅Cys₅⁃g⁃iPrbisOx	EtOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.03	24	r.t.	6	76
12	ELG₅Cys₅⁃g⁃iPrbisOx	i⁃PrOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.03	24	r.t.	<1	—
13	ELG₅Cys₅⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OTf）₂	0.03	24	r.t.	12	7
14	ELG₅Cys₅⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Pd（OAc）₂·H₂O	0.03	24	r.t.	<1	—
15	ELG₅Cys₅⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Zn（OAc）₂·H₂O	0.03	24	r.t.	32	0
16	ELG₅Cys₅⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.03	24	0	10	87
17	ELG₅Cys₅⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.03	24	‒10	0	—
18	ELG₅Cys₅⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.03	48	0	18	87
19	ELG₅Cys₅⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.03	60	0	20	85
20	ELG₅Cys₅⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.06	24	r.t.	40	87
21	ELG₅Cys₅⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.09	48	0	58	86
22	ELG₅Cys₅⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.12	48	0	61	87
23 ^e	ELG₅Cys₅⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.09	48	0	58	89
24 ^e^，^f	ELG₅Cys₅⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.09	48	0	80	89

Entry	Polymer	Solvent	Metal catalyst	Ligand ^b /mmol	Time/h	Temperature/℃	Yield（%） ^c	e.e.（%） ^d
1	ELG₉Cys₁⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.03	24	r.t.	20	75
2	ELG₇Cys₃⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.03	24	r.t.	22	76
3	ELG₅Cys₅⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.03	24	r.t.	20	77
4	ELG₃Cys₇⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.03	24	r.t.	5	74
5	ELG₁Cys₉⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.03	24	r.t.	<1	—
6	ELG_13.5Cys_1.5⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.03	24	r.t.	<1	—
7	ELG_10.5Cys_4.5⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.03	24	r.t.	<1	—
8	ELG_7.5Cys_7.5⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.03	24	r.t.	<1	—
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10	ELG_1.5Cys_13.5⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.03	24	r.t.	<1	—
11	ELG₅Cys₅⁃g⁃iPrbisOx	EtOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.03	24	r.t.	6	76
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14	ELG₅Cys₅⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Pd（OAc）₂·H₂O	0.03	24	r.t.	<1	—
15	ELG₅Cys₅⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Zn（OAc）₂·H₂O	0.03	24	r.t.	32	0
16	ELG₅Cys₅⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.03	24	0	10	87
17	ELG₅Cys₅⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.03	24	‒10	0	—
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19	ELG₅Cys₅⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.03	60	0	20	85
20	ELG₅Cys₅⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.06	24	r.t.	40	87
21	ELG₅Cys₅⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.09	48	0	58	86
22	ELG₅Cys₅⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.12	48	0	61	87
23 ^e	ELG₅Cys₅⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.09	48	0	58	89
24 ^e^，^f	ELG₅Cys₅⁃g⁃iPrbisOx	MeOH	Cu（OAc）₂·H₂O	0.09	48	0	80	89

Cycle	Yield（%）	e. e.（%）	Catalyst recovery efficiency（%）
1	80	90	100
2	80	88	100
3	82	89	100
4	80	88	99
5	81	87	99
6	78	87	98
7	80	88	100