CN101537373A - 含联萘轴手性螺环季膦盐相转移催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一类含联萘轴手性螺环季膦盐相转移催化剂及其制备方法。本发明的手性螺环季膦盐相转移催化剂的制备方法是：将3，3′－双取代基－2，2′－双卤代甲基－1，1′－联萘与1，1′－联萘－2，2′－双亚甲基膦烷按摩尔配比为1∶1，于0－120℃，在有机溶剂中，完全反应后，经洗涤、萃取、分离，得到目标手性螺环季膦盐相转移催化剂。本发明所述的手性螺环季膦盐相转移催化剂，可用于催化氧化吲哚对α，β－不饱和羰基化合物的共轭加成反应，高收率70－99％、高对映选择性ee值达50－98％制得加成产物。
Description
技术领域
本发明涉及一类新型手性螺环季膦盐相转移催化剂，具体地讲是公开了一类含联萘轴手性螺环季膦盐相转移催化剂及其制备方法。
背景技术
手性季膦盐类化合物是一类重要的有机小分子相转移催化剂，在催化不对称反应中表现出一定手性诱导能力(K.Manabe，Tetrahedron，1998，54，14465-14476；M.Terada，M.Kouchi，Tetrahedron 2006，62，401-409)。最近，一些新的手性季膦盐类催化剂被设计、合成出来，如日本Ooi等人利用手性二胺设计合成出手性四氨基季磷盐相转移催化剂(T.Ooi，et al.，J.AM.CHEM.SOC.2007，129，12392-12393；J.AM.CHEM.SOC.2008，130，14088-14089；Angew.Chem.Int.Ed.2009，48，733-737；Angew.Chem.Int.Ed.2009，48，733-737；J.AM.CHEM.SOC.2009，131，3836-3837)，Maruoka等则利用联萘合成出联萘轴手性季膦盐(Keiji Maruoka，et al.，Angew.Chem.Int.Ed.2008，47，9466-9468)，这些手性季膦盐类相转移催化剂，在许多不对称反应中具有很好的催化活性和对映选择性。
在催化不对称合成方法学研究中，手性催化剂的设计合成是最为关键的问题，也是国际上最为活跃的研究领域之一。因为在催化不对称合成中，只需极少量的催化剂就可以控制产生大量所需构型的手性产物分子。近年来这一领域取得了很大的进展，各类的手性配体及催化剂已达数千个，但还存在许多问题。如：手性催化剂大部分只对特定的反应、甚至特定的底物有效，没有广泛适用的万能手性催化剂，而且多数手性催化剂转化数较低，稳定性不高，难以回收和重复使用等等。因此，如何设计、合成、筛选新型高效手性催化剂，解决手性催化剂的选择性和稳定性，发展系列重要的不对称反应是不对称催化研究领域面临的新挑战。
发明内容
本发明的目的旨在开发一种新型轴手性螺环季膦盐相转移催化剂，本发明的另一个目的是提供上述新型的轴手性螺环季膦盐相转移催化剂的制备方法。
本发明的含联萘轴手性螺环季膦盐相转移催化剂，其特征在于它是具有以下化学结构通式的化合物：
式中R为H、苯基、3，5-二甲基苯基、3，5-双(三氟甲基)苯基、3，5-双-(3，5-双(三氟甲基)苯基)苯基、4-联苯基、3，4，5-三氟苯基，3，5-双(3，4，5-三氟苯基)苯基，2-萘基或1-萘基；X为氟，氯或溴。
联萘结构为(R)或(S)构型的轴手性功能基。
本发明的含联萘轴手性螺环季膦盐相转移催化剂的制备方法，其特征如下：
将3，3’-双取代基-2，2’-双卤代甲基-1，1’-联萘与1，1’-联萘-2，2’-双亚甲基膦烷按摩尔配比为1∶1，于0-120℃，在有机溶剂中，完全反应后，经洗涤、萃取、分离，得到目标手性螺环季膦盐相转移催化剂。
所述的溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷、乙醚、四氢呋喃、苯、甲苯、二甲苯、乙腈或乙酸乙酯。
本发明所述的手性螺环季膦盐相转移催化剂，可用于催化氧化吲哚对α，β-不饱和羰基化合物的共轭加成反应，高收率70-99％、高对映选择性ee值达50-98％制得加成产物。
具体实施方式
通过下述实例有助于进一步理解本发明，但并不限制本发明。
实例1：催化剂的制备：(R，R)-双(1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)季膦溴盐
在氩气保护下，将(R)-1，1’-联萘-2，2’-二甲基溴440mg(1.0mmol)，(R)-1，1’-联萘-2，2’-双亚甲基膦烷312mg(1.0mmol)，加入100mL Schlenk反应瓶中，并加入脱气10mL甲苯，加热110℃回流24小时，薄层色谱检测反应完全。将反应液倒入盛有40mL水的烧杯中，搅拌10分钟。转移到分液漏斗中，用120mL甲苯分三次萃取。合并有机相，无水硫酸镁干燥。过滤，蒸去溶剂，快速硅胶柱分离(二氯甲烷/甲醇＝50/1为淋洗液)，得到目标的(R，R)-双(1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)季膦溴盐催化剂，503mg，收率75.0％。1H NMR(500MHz，CD3OD)，δppm：3.32(dd，J＝8.5Hz，J＝15.5Hz，4H，2×CH2)，3.57(dd，J＝8.5Hz，J＝15.5Hz，4H，2×CH2)，7.10(d，J＝6.5Hz，4H，Ar-H)，7.25(d，J＝7.5Hz，4H，Ar-H)，7.49(d，J＝7.5Hz，4H，Ar-H)，7.92(d，J＝8.5Hz，4H，Ar-H)，7.98(d，J＝8.5Hz，4H，Ar-H)，8.21(d，J＝8.5Hz，4H，Ar-H)。
该催化剂用于催化氧化吲哚对α，β-不饱和羰基化合物的共轭加成反应，制得加成产物，收率86％、对映选择性ee值达53％。
实例2：催化剂的制备：(S，S)-双(1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)季膦溴盐
与实例1类似的方法，用(S)-1，1’-联萘-2，2’-二甲基溴和(S)-1，1’-联萘-2，2’-双亚甲基膦烷为原料，以四氢呋喃为溶剂，反应温度为80℃，合成(S，S)-双(1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)季膦溴盐，收率80.2％。1H NMR(500MHz，CDCl3)，δppm：3.35(dd，J＝8.5Hz，J＝15.5Hz，4H，2×CH2)，3.58(dd，J＝8.5Hz，J＝15.5Hz，4H，2×CH2)，7.11(d，J＝6.5Hz，4H，Ar-H)，7.27(d，J＝7.5Hz，4H，Ar-H)，7.50(d，J＝7.5Hz，4H，Ar-H)，7.94(d，J＝8.5Hz，4H，Ar-H)，7.99(d，J＝8.5Hz，4H，Ar-H)，8.23(d，J＝8.5Hz，4H，Ar-H)。
该催化剂用于催化氧化吲哚对α，β-不饱和羰基化合物的共轭加成反应，制得加成产物，收率91％、对映选择性ee值达50％。
实例3：催化剂的制备：(R，R)-(3，3’-二苯基-1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)-(1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)季膦溴盐
与实例1类似的方法，用(R)-双(3，3’-二苯基-1，1’-联萘-2，2’-亚甲基溴)和(R)-1，1’-联萘-2，2’-双亚甲基膦烷为起始原料，在乙腈中80℃回流，制得(R，R)-(3，3’-二苯基-1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)-(1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)季膦溴盐，收率55％。
该催化剂用于催化氧化吲哚对α，β-不饱和羰基化合物的共轭加成反应，制得加成产物，收率88％、对映选择性ee值达75％。
实例3：催化剂的制备：(R，R)-(3，3’-二(4-联苯基)-1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)-(1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)季膦溴盐
与实例1类似的方法，用(R)-双(3，3’-二(4-联苯基)-1，1’-联萘-2，2’-亚甲基溴)和(R)-1，1’-联萘-2，2’-双亚甲基膦烷为起始原料，在乙腈中80℃回流，制得(R，R)-(3，3’-二苯基-1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)-(1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)季膦溴盐，收率90％。
该催化剂用于催化氧化吲哚对α，β-不饱和羰基化合物的共轭加成反应，制得加成产物，收率82％、对映选择性ee值达90％。
实例5：催化剂的制备：(R，S)-(3，3’-二(1-萘基)-1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)-(1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)季膦溴盐
与实例1类似的方法，用(R)-双(3，3’-二苯基-1，1’-联萘-2，2’-亚甲基溴)和(S)-1，1’-联萘-2，2’-双亚甲基膦烷为起始原料，与在乙醚中0℃反应，制得R，S)-(3，3’-二(1-萘基)-1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)-(1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)季膦溴盐，收率58％。
该催化剂用于催化氧化吲哚对α，β-不饱和羰基化合物的共轭加成反应，制得加成产物，收率88％、对映选择性ee值达61％。
实例6：催化剂的制备：(R，R)-(3，3’-二(2-萘基)-1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)-(1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)季膦溴盐
与实例1类似的方法，用(R)-双(3，3’-二苯基-1，1’-联萘-2，2’-亚甲基溴)和(R)-1，1’-联萘-2，2’-双亚甲基膦烷为起始原料，在四氯化碳中70℃回流，制得(R，R)-(3，3’-二(2-萘基)-1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)-(1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)季膦溴盐，收率78％。
该催化剂用于催化氧化吲哚对α，β-不饱和羰基化合物的共轭加成反应，制得加成产物，收率78％、对映选择性ee值达81％。
实例7：催化剂的制备：(R，R)-[3，3’-二(3，5-双三氟甲基苯基)-1，1’-联萘-2，2’-亚甲基]-(1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)季膦氯盐
与实例1类似的方法，在三氯甲烷中65℃反应，所用原料为(R)-双[3，3’-二(3，5-双三氟甲基苯基)-1，1’-联萘-2，2’-亚甲基氯]和(R)-1，1’-联萘-2，2’-双亚甲基膦烷，制得(R，R)-[3，3’-二(3，5-双三氟甲基苯基)-1，1’-联萘-2，2’-亚甲基]-(1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)季膦氯盐，收率58.0％。
该催化剂用于催化氧化吲哚对α，β-不饱和羰基化合物的共轭加成反应，制得加成产物，收率92％、对映选择性ee值达95％。
实例8：催化剂的制备：(R，R)-[3，3’-二(3，4，5-三氟苯基)-1，1’-联萘-2，2’-亚甲基]-(1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)季膦氟盐
与实例1类似的方法，以二甲苯为溶剂，在120℃反应，所用原料为(R)-[3，3’-二(3，4，5-三氟苯基)-1，1’-联萘-2，2’-亚甲基氯]和(R)-1，1’-联萘-2，2’-双亚甲基膦烷，所得产物经碱性离子交换树脂交换后，在与氢氟酸水溶液反应，所得固体过滤制得(R，R)-[3，3’-二(3，4，5-三氟苯基)-1，1’-联萘-2，2’-亚甲基]-(1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)季膦氟盐，收率44.2％。
该催化剂用于催化氧化吲哚对α，β-不饱和羰基化合物的共轭加成反应，制得加成产物，收率70％、对映选择性ee值达52％。
实例9：催化剂的制备：(R，R)-{3，3’-[3，5-双-(-3，5-双三氟甲基苯基)苯基]-1，1’-联萘-2，2’-双亚甲基}-(1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)季膦氯盐
与实例1类似的方法，以二氯甲烷为溶剂，在40℃反应，所用原料为(R)-{3，3’-[3，5-双-(-3，5-双三氟甲基苯基)苯基]-1，1’-联萘-2，2’-双亚甲基溴和(R)-1，1’-联萘-2，2’-双亚甲基膦烷，制得(R，R)-{3，3’-[3，5-双-(-3，5-双三氟甲基苯基)苯基]-1，1’-联萘-2，2’-双亚甲基}-(1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)季膦氯盐，收率60.5％。
该催化剂用于催化氧化吲哚对α，β-不饱和羰基化合物的共轭加成反应，制得加成产物，收率92％、对映选择性ee值达98％。
实例10：催化剂的制备：(R，R)-[3，3’-双(3，5-双(3，4，5-三氟苯基)苯基)-1，1’-联萘-2，2’-亚甲基]-(1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)季膦氟盐
与实例1类似的方法，以二甲苯为溶剂，在120℃反应，所用原料为(R)-[3，3’-双(3，5-双(3，4，5-三氟苯基)苯基)-1，1’-联萘-2，2’-亚甲基氯]和(R)-1，1’-联萘-2，2’-双亚甲基膦烷，制得(R，R)-[3，3’-双(3，5-双(3，4，5-三氟苯基)苯基)-1，1’-联萘-2，2’-亚甲基]-(1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)季膦氯盐，收率48％。
该催化剂用于催化氧化吲哚对α，β-不饱和羰基化合物的共轭加成反应，制得加成产物，收率92％、对映选择性ee值达97％。
实例11：催化剂的制备：(R，R)-(3，3’-双(3，5-二甲基)苯基-1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)-(1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)季膦溴盐
与实例1类似的方法，用(R)-双(3，3’-双(3，5-二甲基)苯基-1，1’-联萘-2，2’-亚甲基溴)和(R)-1，1’-联萘-2，2’-双亚甲基膦烷为起始原料，在甲苯中110℃回流，制得(R，R)-(3，3’-双(3，5-二甲基)苯基-1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)-(1，1’-联萘-2，2’-亚甲基)季膦溴盐，收率72％。
该催化剂用于催化氧化吲哚对α，β-不饱和羰基化合物的共轭加成反应，制得加成产物，收率81％、对映选择性ee值达89％。
本发明并不局限于实施例中所描述的技术，它的描述是说明性的，并非限制性的，本发明的权限由权利要求所限定，基于本技术领域人员依据本发明所能够变化、重组等方法得到的与本发明相关的技术，都在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种含联萘轴手性螺环季膦盐相转移催化剂，其特征在于它是具有以下化学结构通式的化合物：
式中R为H、苯基、3，5-二甲基苯基、3，5-双(三氟甲基)苯基、3，5-双-(3，5-双(三氟甲基)苯基)苯基、4-联苯基、3，4，5-三氟苯基，3，5-双(3，4，5-三氟苯基)苯基或2-萘基或1-萘基；X为氟，氯或溴。
2.如权利要求1所述的含联萘轴手性螺环季膦盐相转移催化剂，其特征是所述的联萘结构为(R)或(S)构型的轴手性功能基。
3.如权利要求1或2所述的含联萘轴手性螺环季膦盐相转移催化剂的制备方法，其特征是方法如下：
将3，3’-双取代基-2，2’-双卤代甲基-1，1’-联萘与1，1’-联萘-2，2’-双亚甲基膦烷按摩尔配比为1∶1，于0-120℃，在有机溶剂中，完全反应后，经洗涤、萃取、分离，得到目标手性螺环季膦盐相转移催化剂。
4.如权利要求3所述的含联萘轴手性螺环季膦盐相转移催化剂的制备方法，其特征是所述的溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷、乙醚、四氢呋喃、苯、甲苯、二甲苯、乙腈或乙酸乙酯。
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