專利名稱：螺環(huán)芐胺-膦和制備方法及其應用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型螺環(huán)芐胺-膦和制備方法及其應用。具體的講是以取代的7-三氟甲磺酰氧基-7' -二芳基膦基_1，1'-螺二氫茚為起始原料，經(jīng)兩步或三步反應合成本發(fā)明所說的新型螺環(huán)芐胺-膦。將該新型螺環(huán)芐胺-膦和銥前體進行絡合，再經(jīng)過離子交換，可以得到含不同陰離子的銥/螺環(huán)芐胺-膦絡合物。該新型螺環(huán)芐胺-膦的銥絡合物能夠催化多種α-取代丙烯酸的不對稱氫化反應，表現(xiàn)出很高的活性和對映選擇性，具有很好的工業(yè)化前景。
背景技術(shù)：
過渡金屬催化的不對稱合成是當前有機合成化學研究領(lǐng)域中的熱點(0hkuma，T.；Kitamura, M. ；Noyori, R. Catalytic Asymmetric Synthesis, Wiley, New York，2000)。催化不對稱合成的關(guān)鍵是手性催化劑的合成。而手性催化劑的合成，其核心是手性配體的合成，因為手性配體是手性催化劑產(chǎn)生不對稱控制的源泉。設計合成新型手性配體和催化劑是催化不對稱合成發(fā)展的原動力。手性羧酸被廣泛地應用于藥物和天然產(chǎn)物的合成中，是一類重要的合成砌塊。其中α-芳基取代丙酸，如萘普生和布洛芬，是當今世界上廣泛應用的非留體類鎮(zhèn)痛消炎藥。發(fā)展高效、高選擇性地合成光學活性α-取代丙酸的方法，具有重要的應用價值。過渡金屬催化α-取代丙烯酸的不對稱氫化是獲得該類化合物最直接、最有效的方法之一。在過去的幾十年里，人們對過渡金屬催化α-取代丙烯酸的不對稱氫化進行了大量研究，發(fā)展出了一些有效的手性配體和催化劑。迄今在α-取代丙烯酸的不對稱氫化中取得最好結(jié)果的是軸向手性雙膦配體和釕的絡合物催化劑，但是該類催化劑一般要求氫氣壓力在6MPa以上才能給出好的結(jié)果，如果降低氫氣壓力，反應的活性和對映選擇性隨之降低。(1. Ohta,T. ；Takaya, H. ；Kitamura, M. ；Nagai, K. ；Noyori，R. J. Org. Chem. 1987，52，3174 ；2. Chan，Α. S. C. ；Laneman, S. A. US5144050,1992 ；3. Benincori, Τ. ；Brenna，Ε. ；Sannicolo, F.；Trimarco，L ；Antognazza, P. ；Cesarotti，Ε. ；Demartin，F(xiàn). ；Pilati, Τ. J. Org. Chem. 1996，61,6244 ;4· Pai，C. -C. ；Lin, C. -W. ；Lin, C. -C. ；Chen，C. -C. ；Chan, Α. S. C. J. Am. Chem.Soc. 2000,122,11513 ；5. Qiu, L. ；Wu, J. ；Chan, S. ；Au-Yeung, Τ. Τ. -L. ;Ji, J.-Χ. ；Guo,R.；Pai，C. -C. ；Zhou，Ζ. ；Li，X. ；Fan，Q. -H. ；Chan，Α. S. C. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004，101，5815)。這種高壓的反應條件對儀器設備要求很高，而且在生產(chǎn)中會面臨很多安全問題。雙膦配體和銠的絡合物催化劑也被用于α-取代丙烯酸的不對稱氫化，雖然部分銠催化劑在α-芳基取代丙烯酸的不對稱氫化中取得較高的對映選擇性，但是催化劑用量比較大(Imol^ )，而且對α-烷基取代丙烯酸底物只有中等的對映選擇性(1. Robin，F(xiàn).；Mercier, F. ；Ricard, L. ；Mathey, F. ；Spagnol, M. Chem. Eur. J. 1997,3,1365 ；2. Hu, W. -H.；Pai, C. C. ；Chen, C. C. ；Xue, G. -P. ；Chan, Α. S. C. Tetrahedron :Asymmetryl998,9, 3241 ；3. Zupancic, B. ；Mohar, B. Jt印han，Μ. Org. Lett. 2010，12，3022)。最近，一些手性膦-噁唑啉配體和銥的絡合物也被用于催化α-取代丙烯酸的不對稱氫化，但是其轉(zhuǎn)化數(shù)(TON< 100)和轉(zhuǎn)化頻率(T0F < 131Γ1)較低，對映選擇性最高僅有88% ee，無法滿足實際應用的要求(1. Scrivanti, A. ；Bovo, S. ；Ciappa, A. ；Matteoli, U. Tetrahedron Lett. 2006,47,9261 ；2. Zhang, Y. ；Han, Ζ. -B. ；Li, F. -Y. ；Ding, K. -L. ；Zhang, A. Chem. Commun. 2010,46,156)。綜上所述，對于α-取代丙烯酸的不對稱催化氫化反應，已有手性配體和催化劑還存在著氫氣壓力高、催化劑用量大、反應時間長、底物比較局限等缺點，不利于實際應用。因此發(fā)展新型高效的手性配體和相應催化劑，克服已知配體和催化劑存在的缺點是本領(lǐng)域研究的重點之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種螺環(huán)芐胺-膦和制備方法及其應用，可以克服已有技術(shù)的缺點。該新型螺環(huán)芐胺-膦的銥絡合物能夠催化多種α-取代丙烯酸的不對稱氫化反應，表現(xiàn)出很高的活性和對映選擇性，具有很好的工業(yè)化前景。本發(fā)明提供的螺環(huán)芐胺-膦具有式(I)所示結(jié)構(gòu)的化合物
權(quán)利要求
1.種螺環(huán)芐胺-膦，其特征在于它具有式(I)所示結(jié)構(gòu)的化合物
2.按照權(quán)利要求1所述的螺環(huán)芐胺-膦，其特征在于所述的C1-C8烷基為甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、異戊基、新戊基、仲戊基、叔戊基、正己基、異己基、新己基、仲己基、叔己基、正庚基、異庚基、新庚基、仲庚基、叔庚基、正辛基、異辛基、新辛基、仲辛基或叔辛基；所述的C1 C8烷氧基為甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、異丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基、異戊氧基、新戊氧基、仲戊氧基、叔戊氧基、正己氧基、異己氧基、新己氧基、仲己氧基、叔己氧基、正庚氧基、異庚氧基、新庚氧基、仲庚氧基、叔庚氧基、正辛氧基、異辛氧基、新辛氧基、仲辛氧基或叔辛氧基；所述的C1-C8酰基為甲酰基、乙酰基、丙酰基、正丁酰基、異丁酰基、正戊酰基、異戊酰基、仲戊酰基、新戊酰基、正己酰基、異己酰基、新己酰基、仲己酰基、正庚酰基、異庚酰基、新庚酰基、仲庚酰基、正辛酰基、異辛酰基、新辛酰基、仲辛酰基、1-環(huán)丙基甲酰基、1-環(huán)丁基甲酰基、1-環(huán)戊基甲酰基、1-環(huán)己基甲酰基或1-環(huán)庚基甲酰基；所述的C2 c8酰氧基為乙酰氧基、丙酰氧基、正丁酰氧基、異丁酰氧基、正戊酰氧基、異戊酰氧基、仲戊酰氧基、新戊酰氧基、正己酰氧基、異己酰氧基、新己酰氧基、仲己酰氧基、正庚酰氧基、異庚酰氧基、新庚酰氧基、仲庚酰氧基、正辛酰氧基、異辛酰氧基、新辛酰氧基、仲辛酰氧基、1-環(huán)丙基甲酰氧基、1-環(huán)丁基甲酰氧基、1-環(huán)戊基甲酰氧基、1-環(huán)己基甲酰氧基或1-環(huán)庚基甲酰氧基；所述的C2 C8酯基為甲氧羰基、乙氧羰基、丙氧羰基、異丙氧羰基、丁氧羰基、異丁氧羰基、正戊氧羰基、異戊氧羰基、新戊氧羰基、仲戊氧羰基、叔戊氧羰基、環(huán)戊氧羰基、正己氧羰基、異己氧羰基、新己氧羰基、仲己氧羰基、叔己氧羰基、環(huán)己氧羰基、正庚氧羰基、異庚氧羰基、新庚氧羰基、仲庚氧羰基、叔庚氧羰基或環(huán)庚氧羰基；所述的鹵代烷基為含氟、氯、溴或碘的鹵代烷基。
3.按照權(quán)利要求1所述的螺環(huán)芐胺-膦，其特征在于它包含具有相同的化學結(jié)構(gòu)通式但具有不同的立體結(jié)構(gòu)和旋光性能的外消旋體、右旋體和左旋體。
4.按照權(quán)利要求1所述的螺環(huán)芐胺-膦，其特征在于它是7-胺甲基-7' -二(3，5-二叔丁基苯基)膦基_1，1'-螺二氫茚7-胺甲基-7' -二苯基膦基-1，1'-螺二氫茚7-胺甲基-7' -二 G-甲基苯基)膦基-1，1'-螺二氫茚7-胺甲基-7' -二甲氧基苯基)膦基-1，1'-螺二氫茚7-胺甲基-7' -二(3，5_ 二甲基苯基)膦基_1，1'-螺二氫茚N-甲基-7-胺甲基-7' -二(3，5-二叔丁基苯基)膦基_1，1'-螺二氫茚N-芐基-7-胺甲基-7' -二(3，5-二叔丁基苯基)膦基_1，1'-螺二氫茚。
5.權(quán)利要求1所述的螺環(huán)芐胺-膦的制備方法，其特征在于包括如下步驟以取代的7-三氟甲磺酰氧基-7' -二芳基膦基-1，1'-螺二氫茚1為起始原料，首先通過鈀催化的氰基化反應制備中間體2 ；氰基化合物2在還原劑作用下，得到R8和R9同時為H的螺環(huán)芐胺-膦3 ；對螺環(huán)芐胺-膦3的氨基進行取代反應，制備R8和R9不同時為H的其它螺環(huán)芐胺-膦；具體反應如下其中n = 0 3 ;R1、R2、R3、R4、r5、r6、r7、r8、R9的取值如權(quán)利要求1所定義。
6. 一種由權(quán)利要求1所述的螺環(huán)芐胺-膦制備的銥絡合物，其特征在于它具有如下的結(jié)構(gòu)式
7.權(quán)利要求6所述的螺環(huán)芐胺-膦的銥絡合物的制備方法，其特征在于它是經(jīng)過如下步驟制備二氯甲烷、三氯甲烷或1，2_二氯乙烷中的一種或幾種有機溶劑中，10 50°C下，螺環(huán)芐胺-膦和銥前體絡合，制備得到X為Cl的螺環(huán)芐胺-膦的銥絡合物，再通過陰離子交換得到具有不同陰離子的螺環(huán)芐胺-膦的銥絡合物
8.權(quán)利要求6所述的螺環(huán)芐胺-膦的銥絡合物的應用，其特征在于它作為催化劑用于α-取代丙烯酸的不對稱氫化
9.按照權(quán)利要求8所述的的應用，其特征在于將催化劑和底物加入反應釜內(nèi)管中，加入添加劑和溶劑，密封反應釜并用氫氣置換3 10次，充氫氣至指定壓力，在指定溫度下攪拌反應至結(jié)束。
10.按照權(quán)利要求8所述的應用，其特征在于所述的催化氫化反應條件是所用溶劑是C1 C6的醇類；催化劑用量為0. 001 Imol 底物濃度為0. 001 10. OM ；添加劑為異丙胺、叔丁胺、二甲胺、二乙胺、二異丙胺、二異丙基乙基胺、三甲胺、三乙胺、1，8_ 二氮雜雙環(huán)[5,4,0] i^一 -7-烯、1，4-二氮雜二環(huán)[2，2，2]辛烷、氫化鈉、氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、叔丁醇鈉、氫氧化鉀、碳酸鉀、碳酸氫鉀、叔丁醇鉀、氫氧化銫、碳酸銫中的一種或幾種；反應溫度為O IOOoC ；氫氣壓力為0. 1 IOMPa ；反應10分鐘 48小時。全文摘要
本發(fā)明涉及一種螺環(huán)芐胺-膦和制備方法及其應用。具有式(I)所示結(jié)構(gòu)的化合物，其中n＝0～3；R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9的取值如權(quán)利要求1所定義。以取代的7-三氟甲磺酰氧基-7′-二芳基膦基-1，1′-螺二氫茚為起始原料，經(jīng)兩步或三步反應合成。將該新型螺環(huán)芐胺-膦和銥前體進行絡合，再經(jīng)過離子交換，可以得到含不同陰離子的銥/螺環(huán)芐胺-膦絡合物。本發(fā)明螺環(huán)芐胺-膦的銥絡合物能夠催化多種α-取代丙烯酸的不對稱氫化反應，表現(xiàn)出很高的活性和對映選擇性，具有很好的工業(yè)化前景。
文檔編號C07F9/50GK102391306SQ201110252000
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者余艷波, 周其林, 朱守非, 李珅, 王立新 申請人:南開大學