CN105017334A - 一种手性金属钴(iii)配合物的合成方法及其应用 - Google Patents

一种手性金属钴(iii)配合物的合成方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种手性金属钴(III)配合物的合成方法及其应用。本发明制备得到的手性Λ-构型手性金属钴(III)配合物，有望在不对称催化合成领域得到广泛应用。

Description

一种手性金属钴(III)配合物的合成方法及其应用
技术领域
本发明属于有机化学技术领域，具体地涉及一种手性金属钴(III)配合物的合成方法及其应用。
背景技术
由两分子水杨醛和甘氨酸缩合成的席夫碱衍生的手性金属钴(III)配合物最早是通过不对称烷基化反应被用来合成手性L-氨基酸的(Tetrahedron 1977,33,2551)。文献J.Am.Chem.Soc.1966,88,2697报道了由外消旋氨基酸衍生合成的手性金属铁(III)或钴(III)配合物具有经式异构体，即Δ-和Λ-两种构型，结构如下：
这类金属配合物催化剂成本低廉、易于制备且环境友好，而且在水、醇等极性溶剂和在低极性有机溶剂中溶解性都很好，在有机催化合成中可以很好地实现催化剂的回收再利用，这使得此类催化剂具有潜在的工业催化应用价值。但是目前这类由水杨醛衍生的手性金属钴(III)配合物本身也有很大的局限性，如仅靠L-氨基酸的结构调整来实现不对称催化反应的立体控制效果不佳，而且获得的金属配合物会因具有一对经式异构体(两种异构体各占50％)而导致其合成利用率大大降低。
此外，近年少数几篇文献报道了此类配合物参与的不对称催化反应，但都未取得比较好的结果，如文献Tetrahedron:Asymmetry 2008,19,822报道的Mukayama-Aldol反应、硅氰化反应，文献Tetrahedron:Asymmetry 2009,20,1746报道的Michael加成反应和文献Tetrahedron:Asymmetry 2013,24,178报道的Aza-Diels-Alder反应等。因此，研制合成具有结构可调性的、易于制备的单一构型的手性金属钴(III)配合物以及发展其高效地不对称催化合成方法，对加大该类金属配合物的工业催化应用效力是非常必要的。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的一个目的是提供一种新的单一Λ-构型的手性金属钴(III)配合物，并且提供合成上述的手性金属钴(III)配合物的新方法，以克服现有合成技术中因经式异构体存在而导致的合成利用率低的问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的一个方面，提供了一种手性金属钴(III)配合物，所述的化合物Λ-构型的具有式：
其中：
M+为氢离子、锂离子、钠离子或钾离子；
R1为C1-6的直链或带有支链的烷基；
R2为C1-6的直链或带有支链的烷基或C1-6的直链或带有支链的硅烷基；以及R3为C1-6的带有支链的烷基；
所述烷基选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基或异己基；
所述硅烷基选自三甲基硅基、三乙基硅基、三正丙基硅基、三异丙基硅基、二甲基叔丁基硅基、二苯基叔丁基硅基或三苯基硅基。
本发明一个优选地方面，上述的R1位于5号位上，例如为叔丁基；和/或所述的R2位于3号位上，例如为SiMe3、SiEt3、Si(i-Pr)3或Si(t-Bu)Me2。
本发明优选的一个方面，所述的化合物选自：
化合物1a，其中M＝H，R1＝t-Bu，R2＝t-Bu，R3＝t-Bu；
化合物1b，其中M＝Na，R1＝t-Bu，R2＝t-Bu，R3＝t-Bu；
化合物1c，其中M＝Na，R1＝t-Bu，R2＝SiMe3，R3＝t-Bu；
化合物1d，其中M＝Na，R1＝t-Bu，R2＝SiEt3，R3＝t-Bu；
化合物1e，其中M＝Na，R1＝t-Bu，R2＝Si(i-Pr)3，R3＝t-Bu；
化合物1f，其中M＝Na，R1＝t-Bu，R2＝Si(t-Bu)Me2，R3＝t-Bu；
化合物1g，其中M＝K，R1＝t-Bu，R2＝Si(i-Pr)3，R3＝t-Bu；或
化合物1h，其中M＝Li，R1＝t-Bu，R2＝Si(i-Pr)3，R3＝t-Bu。
本发明的另一个方面是提供了一种制备上述手性金属钴(III)配合物的方法。
其中，上述的方法包括如下步骤：使多取代水杨醛类化合物、L-氨基酸和碳酸钴锂、碳酸钴钠或碳酸钴钾在有机溶剂中加热回流生成不存在经式异构体的Λ-构型手性金属钴(III)配合物钠盐或钾盐，其氢离子形式配合物由上述的钠盐形式配合物经过离子树脂进行离子交换所得；
并且，所使用的多取代水杨醛具有式：
反应通式I如下：
本发明一个优选的方面，上述方法包括如下步骤：1)将所述的多取代水杨醛类化合物、L-氨基酸和有机溶剂进行混合，在60～90℃下，反应12小时，加入碳酸钴锂、碳酸钴钠或碳酸钴钾，2)升温至90℃，反应12～60小时；3)分离得到产物；
优选地，在步骤1)中每1mmol多取代水杨醛类化合物，使用1mmol的L-氨基酸、20～30mL的有机溶剂和0.6mmol的碳酸钴锂、碳酸钴钠或碳酸钴钾。
其中，上述步骤1)中，所述的有机溶剂为甲醇或乙醇；优选地，所述有机溶剂为乙醇。
其中，上述步骤3)分离产物的过程为用薄层层析硅胶H填充的层析柱在氮气加压下进行柱层析。
进一步的，步骤1)中所述的多取代水杨醛类化合物选自：3,5-二叔丁基水杨醛、3-三甲基硅基-5-叔丁基水杨醛、3-三乙基硅基-5-叔丁基水杨醛、3-三异丙基硅基-5-叔丁基水杨醛或3-二甲基叔丁基硅基-5-叔丁基水杨醛；
优选地，所述的多取代水杨醛类化合物选自：3,5-二叔丁基水杨醛、3-三甲基硅基-5-叔丁基水杨醛、3-三乙基硅基-5-叔丁基水杨醛、3-三异丙基硅基-5-叔丁基水杨醛或3-二甲基叔丁基硅基-5-叔丁基水杨醛；
步骤1)中所述的L-氨基酸是L-叔亮氨酸；
所述的方法包括步骤：1)在1mmol的多取代水杨醛类化合物和1mmol的L-叔亮氨酸中加入15mL乙醇，并在60℃下按照600rpm/分钟的转速搅拌12小时，再向反应混合物中加入0.6mmol的碳酸钴钠，2)在90℃下反应24小时，3)抽滤除去不溶杂质并减压除去滤液中的溶剂，使用二氯甲烷溶解残留物，并且使用填充了薄层层析硅胶H的层析柱在氮气加压下进行柱层析，洗脱剂为二氯甲烷/甲醇混合物，并收集产物；
优选地，洗脱液为体积比为10～5:1的二氯甲烷/甲醇混合物。
进一步地，步骤1)中当多取代水杨醛类化合物为3,5-二叔丁基水杨醛、3-三甲基硅基-5-叔丁基水杨醛、3-三乙基硅基-5-叔丁基水杨醛或3-三异丙基硅基-5-叔丁基水杨醛时，洗脱剂为体积比为10:1的二氯甲烷/甲醇混合物；
当多取代水杨醛类化合物为3-二甲基叔丁基硅基-5-叔丁基水杨醛时，洗脱剂为体积比为5:1的二氯甲烷/甲醇混合物。
更进一步地，步骤1)中所述的多取代水杨醛类化合物为3-三异丙基硅基-5-叔丁基水杨醛；
步骤1)所述的L-氨基酸是L-叔亮氨酸；
所述的方法包括如下步骤：1)在1mmol的3-三异丙基硅基-5-叔丁基水杨醛和1mmol的L-叔亮氨酸中加入15mL乙醇，并在60℃下按照600rpm/分钟的转速搅拌12小时，再向反应混合物中加入0.6mmol的碳酸钴钾；2)在90℃下反应24小时；3)抽滤除去不溶杂质并减压除去滤液中的溶剂，使用二氯甲烷溶解残留物，并且使用填充了薄层层析硅胶H的层析柱在氮气加压下进行柱层析，洗脱剂为体积比为10:1的二氯甲烷/甲醇混合物。
更进一步地，步骤1)中所述的多取代水杨醛类化合物为3-三异丙基硅基-5-叔丁基水杨醛；
步骤1)所述的L-氨基酸是L-叔亮氨酸；
所述的方法包括如下步骤：1)在1mmol的3-三异丙基硅基-5-叔丁基水杨醛和1mmol的L-叔亮氨酸中加入15mL乙醇，并在60℃下按照600rpm/分钟的转速搅拌12小时，再向反应混合物中加入0.6mmol的碳酸钴锂；2)在90℃下反应24小时；3)抽滤除去不溶杂质并减压除去滤液中的溶剂，使用二氯甲烷溶解残留物，并且使用填充了薄层层析硅胶H的层析柱在氮气加压下进行柱层析，洗脱剂为体积比为10:1的二氯甲烷/甲醇混合物。
本发明的一个优选方面，上述方法还包括如下步骤：将0.5mmol的相应钠盐溶于60mL 50％的乙醇水溶液中，让其通过装有离子交换树脂的层析柱，收集交换后的溶液，除去溶剂并真空干燥，所得的氢离子形式手性金属钴(III)配合物无需进一步纯化；
上述装有离子交换树脂的层析柱的填料规格为：300×30mm，内含100～200目的氢离子型离子树脂；
优选的上述装有离子交换树脂的层析柱的填料规格为：内含100～200目的氢离子型50WX8离子树脂。
本发明的另一个目的是提供上述的手性金属钴(III)配合物在不对称催化波瓦罗夫反应中的用途。
本发明制备Λ-构型手性金属钴(III)配合物的方法，从简单易得的多取代水杨醛类化合物和L-氨基酸出发，以高收率、高选择性合成出单一构型的手性金属钴(III)配合物，操作简便、反应条件温和、原料经济易得。此外，在上述方法中，所述反应优选的反应温度为90℃，在该温度下金属配合物的产率最高，选择性最好；优选反应时间为12～72小时，在该反应时间下金属配合物的产率最高；所使用的有机溶剂为乙醇，使用该溶剂时金属配合物的产率和异构选择性都比较好。通过实施例可知本发明提供的方法制备得到的产物产率非常高，具体结果见表1。本发明制备得到的手性金属钴(III)配合物可利用取代基的空间效应提高此类金属配合物在不对称催化反应中的立体控制效果。此外，此类配合物可以作为一类大位阻的阴离子催化剂参与到许多离子导向的不对称催化反应中去，有望在不对称催化合成领域得到广泛应用。
表1 本发明中Λ-构型手性金属钴(III)配合物的合成
本发明的Λ-构型手性金属钴(III)配合物，通过其参与催化的不对称波瓦罗夫(Povarov)反应测试了部分配合物的催化活性和立体控制能力，结果见表2。结果表明，本发明合成的手性金属钴(III)配合物能够进行不对称催化波瓦罗夫(Povarov)反应，其中催化活性和立体控制能力最强的为配合物1e，其催化量为5mol％时，催化波瓦罗夫(Povarov)反应的立体选择性高达20:1d.r.,75％e.e.。
表2 本发明中手性金属钴(III)配合物催化的不对称波瓦罗夫(Povarov)反应
编号 1 产率(％) d.r. e.e.(％)
1 1a 74 6.5:1 50
2 1b 73 10:1 60
3 1c 86 15:1 63
4 1d 88 15:1 65
5 1e 91 20:1 75
6 1f 69 10:1 17
7 1g 74 15:1 67
8 1h 78 16:1 71
附图说明
图1是化合物1d的晶体衍射结构。
具体实施方式
以下实施例用于进一步说明本发明，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的前提下，对本发明所作的修饰或者替换，均属于本发明的范畴。
实施例中，反应的产率指的是分离收率，d.r.指的是产物的非对映异构体比例，e.e.指的是反应产物的对映异构体过量百分比。
在实施例中使用的试剂，如无另外指出，均购自上海安耐吉化学试剂有限公司，离子交换树脂购自上海西格玛奥德里奇化学试剂有限公司。在实施例中使用的溶剂，如无另外指出，均购自广东西陇化工股份有限公司。在实施例中使用的薄层层析硅胶H，如无另外指出，均购自山东青岛海洋化工公司。在实施例中使用的手性柱OD-H，均购自大赛璐药物手性技术(上海)有限公司。
在实施例中所述多取代水杨醛类化合物可采用文献Org.Lett.2007,9,3873报道的方法从对叔丁基苯酚经过1,2-Brook重排逆反应制备；所述碳酸钴钠{Li3[Co(CO3)3]}、碳酸钴钠{Na3[Co(CO3)3]}或碳酸钴钾{K3[Co(CO3)3]}可采用文献Tetrahedron:Asymmetry 2008,19,822；Tetrahedron:Asymmetry 2009,20,1746等报道的方法制备。
实施例1：化合物1d的合成和表征
将1mmol的3-三乙基硅基-5-叔丁基水杨醛、1mmol的L-叔亮氨酸装入50mL玻璃反应瓶中，加入20mL乙醇，60℃下先搅拌12小时(600rpm/min)，再加入0.6mmol的碳酸钴钠，在90℃下反应24小时。
然后，抽滤滤去不溶杂质，减压旋干滤液中的溶剂后，用5mL二氯甲烷溶解残留物。在普通玻璃柱中加入薄层层析硅胶H，将上述溶解的残留物用氮气加压柱层析(柱长15厘米,流速3滴/秒)，洗脱剂为二氯甲烷/甲醇＝10:1(体积比)，得到产品1d，产率83％。其绝对构型通过单晶X射线衍射(用牛津衍射公司的Gemimi S Ultra四圆单晶衍射仪在120K下测定)，化合物1d的晶体衍射结构见图1；确定为Λ-(S,S)-型，下述实施例中的化合物1a-1c，1e-1h的绝对构型通过圆二色谱(CD谱)与1d进行比对测定。
化合物1d的结构如下：
化合物1d的表征数据：mp>300℃；1H-NMR(d6-acetone,400MHz)δ(ppm):8.42(s,2H),7.33(d,J＝2.7Hz,2H),7.10(d,J＝2.7Hz,2H),4.26(s,2H),1.25(s,18H),1.24(s,18H),0.62(t,J＝7.7Hz,18H),0.46(m,12H)；13C-NMR(d6-acetone,100MHz)δ(ppm):181.61,169.25,168.80,138.83,134.81,132.76,127.81,117.34,81.65,37.21,33.89,31.86,29.02,8.10,3.86；IR(KBr):γ3429,2953,2901,2879,1672,1611,1516,1441,1399,1367,1261,1072,870,849,768,722cm-1；HRMS(ESI)calculated for C46H74CoN2O6Si2[M-Na]-:865.44119,found 865.44055.
实施例2：化合物1b的合成和表征
采用与实施例1相同的方法，其中：采用的多取代水杨醛为3,5-二叔丁基水杨醛，在普通玻璃柱中加入薄层层析硅胶H，用氮气加压柱层析(柱长15厘米,流速3滴/秒)，洗脱剂为二氯甲烷/甲醇＝10:1(体积比)，得到产品1b，产率88％。化合物1b的结构如下：
化合物1b的表征数据：mp>300℃；1H-NMR(d6-acetone,400MHz)δ(ppm):8.41(s,2H),7.13(d,J＝2.6Hz,2H),6.99(d,J＝2.6Hz,2H),4.33(s,1H),1.25(s,18H),1.20(s,18H),0.98(s,18H)；13C-NMR(d6-acetone,100MHz)δ(ppm):182.19,163.12,141.59,134.24,128.97,128.07,119.02,81.70,37.17,35.58,34.12,31.88,30.11,28.92；IR(KBr):γ3418,2953,2911,2858,1631,1526,1431,1356,1325,1261,1177,1082,849,776cm-1；HRMS(ESI)calculated for C42H62CoN2O6[M-Na]-:749.39344,found 750.39270.
实施例3：化合物1a的合成和表征
将0.5mmol的相应钠盐1b溶于60mL 50％的乙醇水溶液中，让其通过装有离子交换树脂的层析柱[填料规格：300×30mm，内含100～200目的氢离子型50WX8离子树脂(购自上海西格玛奥德里奇公司)，收集交换后的溶液，减压除去溶剂并在五氧化二磷中真空干燥，得到产品1a，产率90％。
化合物1a的结构如下：
化合物1a的表征数据：mp>300℃；1H-NMR(d6-DMSO,400MHz)δ(ppm):8.45(s,2H),7.12(d,J＝2.5Hz,2H),6.90(d,J＝2.6Hz,2H),4.32(s,2H),1.17(s,18H),1.16(s,18H),0.91(s,18H)；13C-NMR(d6-DMSO,100MHz)δ(ppm):168.86,160.95,140.10,135.50,127.96,126.93,117.75,79.90,36.31,34.47,33.17,31.28,29.29,27.85,26.17；IR(KBr):γ3408,2963,2911,2897,1631,1441,1357,1177,839,775cm-1；HRMS(ESI)calculated for C42H62CoN2O6[M-H]-:749.39344,found750.39276.
实施例4：化合物1c的合成和表征
采用与实施例1相同的方法，其中：采用的多取代水杨醛为3-三甲基硅基-5-叔丁基水杨醛，在普通玻璃柱中加入薄层层析硅胶H，用氮气加压柱层析(柱长15厘米,流速3滴/秒)，洗脱剂为二氯甲烷/甲醇＝10:1(体积比)，得到产品1c，产率85％。
化合物1c的结构如下：
化合物1c的表征数据：mp>300℃；1H-NMR(d6-acetone,400MHz)δ(ppm):8.42(s,2H),7.33(d,J＝2.7Hz,2H),7.13(d,J＝2.7Hz,2H),4.28(s,2H),1.25(s,18H),1.22(s,18H),-0.12(s,18H)；13C-NMR(d6-acetone,100MHz)δ(ppm):181.80,169.10,137.45,135.01,133.10,130.78,117.59,81.73,37.17,33.92,31.87,28.94,-0.35；IR(KBr):γ3429,2953,901,868,1631,1611,1515,1442,1389,1357,1251,1082,891,828,785cm-1；HRMS(ESI)calculated for C40H62CoN2O6Si2[M-Na]-:781.34729,found 781.34686.
实施例5：化合物1e的合成和表征
采用与实施例1相同的方法，其中：采用的多取代水杨醛为3-三异丙基硅基-5-叔丁基水杨醛，在普通玻璃柱中加入薄层层析硅胶H，用氮气加压柱层析(柱长15厘米,流速3滴/秒)，洗脱剂为二氯甲烷/甲醇＝10:1(体积比)，得到产品1e，产率82％。
化合物1e的结构如下：
化合物1e的表征数据：mp>300℃；1H-NMR(d6-acetone,400MHz)δ(ppm):8.48(s,2H),7.35(d,J＝2.5Hz,2H),7.21(d,J＝2.5Hz,2H),4.32(s,2H),1.27(s,18H),1.23(s,18H),1.21-1.12(m,6H),0.95(d,J＝7.5Hz,18H),0.77(d,J＝7.5Hz,18H)；13C-NMR(d6-acetone,100MHz)δ(ppm):182.04,169.11,169.07,140.13,134.50,132.60,127.35,117.48,81.54,37.47,33.94,31.86,29.10,20.12,19.66,13.04；IR(KBr):γ3397,2964,2858,1642,1611,1515,1431,1389,1367,1261,1072,881,775cm-1；HRMS(ESI)calculated for C52H86CoN2O6Si2[M-Na]-:949.53509,found949.53394.
实施例6：化合物1f的合成和表征
采用与实施例1相同的方法，其中：采用的多取代水杨醛为3-二甲基叔丁基硅基-5-叔丁基水杨醛，在普通玻璃柱中加入薄层层析硅胶H，用氮气加压柱层析(柱长15厘米,流速3滴/秒)，洗脱剂为二氯甲烷/甲醇＝5:1(体积比)，得到产品1f，产率76％。
化合物1f的结构如下：
化合物1f的表征数据：mp>300℃；1H-NMR(d6-acetone,400MHz)δ(ppm):8.47(s,2H),7.33(d,J＝2.7Hz,2H),7.17(d,J＝2.7Hz,2H),4.33(s,2H),1.24(s,18H),1.22(s,18H),0.50(s,18H),0.08(s,6H),-0.04(s,6H)；13C-NMR(d6-acetone,100MHz)δ(ppm):182.28,169.27,169.03,139.85,134.59,133.24,127.84,117.98,81.72,37.44,33.86,31.82,28.99,27.55,17.89,-3.76,-3.85；IR(KBr):γ3418,2953,1631,1600,1526,1431,1399,1367,1261,1281,976,881,839,796cm-1；HRMS(ESI)calculated for C46H74CoN2O6Si2[M-Na]-:865.44119,found 865.44061.
实施例7：化合物1g的合成和表征
将1mmol的3-三异丙基硅基-5-叔丁基水杨醛、1mmol的L-叔亮氨酸(购自上海安耐吉公司)装入50mL玻璃反应瓶中，加入30mL乙醇，60℃下先搅拌12小时(600rpm/min)，再加入0.6mmol的碳酸钴钾，再在90℃反应24小时。
然后，抽滤滤去不溶杂质，减压旋干滤液中的溶剂后，用5mL二氯甲烷溶解残留物。在普通玻璃柱中加入薄层层析硅胶H，将上述溶解的残留物用氮气加压柱层析(柱长15厘米,流速3滴/秒)，洗脱剂为二氯甲烷/甲醇＝10:1(体积比)，得到产品1g，产率85％。
化合物1g的结构如下：
化合物1g的表征数据：mp>300℃；1H-NMR(d6-acetone,400MHz)δ(ppm):8.45(s,2H),7.34(d,J＝2.6Hz,2H),7.20(d,J＝2.6Hz,2H),4.28(s,2H),1.27(s,18H),1.25(s,18H),1.24-1.16(m,6H),0.96(d,J＝7.5Hz,18H),0.77(d,J＝7.5Hz,18H)；13C-NMR(d6-acetone,100MHz)δ(ppm):181.61,169.23,168.88,139.94,134.30,132.57,127.42,117.53,81.51,37.42,33.94,31.88,29.12,20.11,19.67,13.05；IR(KBr):γ3424,2853,2868,1642,1600,1505,1431,1378,1367,1261,1072,891,765cm-1；HRMS(ESI)calculated for C52H86CoN2O6Si2[M-K]-:949.53509,found949.53417.
实施例8：化合物1h的合成和表征
将1mmol的3-三异丙基硅基-5-叔丁基水杨醛、1mmol的L-叔亮氨酸(购自上海安耐吉公司)装入50mL玻璃反应瓶中，加入30mL乙醇，60℃下先搅拌12小时(600rpm/min)，再加入0.6mmol的碳酸钴锂，再在90℃反应24小时。
然后，抽滤滤去不溶杂质，减压旋干滤液中的溶剂后，用5mL二氯甲烷溶解残留物。在普通玻璃柱中加入薄层层析硅胶H，将上述溶解的残留物用氮气加压柱层析(柱长15厘米,流速3滴/秒)，洗脱剂为二氯甲烷/甲醇＝10:1(体积比)，得到产品1h，产率81％。
化合物1h的结构如下：
化合物1h的表征数据：mp>300℃；1H-NMR(d6-acetone,400MHz)δ(ppm):8.46(s,2H),7.35(d,J＝2.5Hz,2H),7.21(d,J＝2.5Hz,2H),4.30(s,2H),1.27(s,18H),1.24(s,18H),1.20-1.15(m,6H),0.96(d,J＝7.5Hz,18H),0.78(d,J＝7.5Hz,18H)；13C-NMR(d6-acetone,100MHz)δ(ppm):182.01,169.17,169.00,140.04,134.40,132.59,127.36,117.50,81.52,37.44,33.94,31.87,29.11,20.11,19.66,13.05；IR(KBr):γ3399,2880,2818,1642,1610,1505,1431,1380,1367,1261,1072,891,770cm-1；HRMS(ESI)calculated for C52H86CoN2O6Si2[M-Li]-:949.53509,found949.53443.
实施例9：手性金属钴(III)配合物参与催化的不对称波瓦罗夫(Povarov)反应
将0.2mmol的N-苯亚甲基苯胺、0.01mmol的实施例5中获得的手性钴(III)配合物钠盐1e、20mg分子筛(购自天津阿法埃莎公司)装入10mL玻璃反应试管中，加入2.0mL正己烷，室温下先搅拌15分钟(600rpm/min)，再加入0.4mmol的2,3-二氢呋喃(购自上海安耐吉公司)，在室温反应6小时。
然后，向装有反应混合物的试管中加入10mL二氯甲烷，稀释反应混合物，再抽滤滤去分子筛，减压旋干滤液中的溶剂后，用1mL二氯甲烷溶解残留物。在普通玻璃柱中加入薄层层析硅胶H，将上述溶解的残留物用氮气加压柱层析(柱长15厘米,流速3滴/秒)，洗脱剂为石油醚:乙酸乙酯＝15:1(体积比)，得到产品2，产率91％，d.r.＝20:1，e.e.＝75％。【用HPLC测定(大赛璐OD-H柱，正己烷/异丙醇体积比＝85/15，流速1.0mL/分钟，t＝30℃,254nm)，主要构型(endo-)：tmaj＝9.17min,tmin＝14.32min；次要构型(exo-)：tmaj＝7.03min,tmin＝20.22min.】
化合物2的表征数据：白色固体；1H-NMR(CDCl3,400MHz)δ(ppm):7.43(d,J＝7.3Hz,2H),7.39-7.24(m,4H),7.11-7.00(m,1H),6.78(t,J＝7.4Hz,1H),6.55(d,J＝8.0Hz,1H),5.24(d,J＝7.9Hz,1H),4.65(d,J＝3.0Hz,1H),3.84(brs,1H),3.78(td,J＝8.6,3.4Hz,1H),3.70-3.64(m,1H),2.77-2.70(m,1H),2.26-2.06(m,1H),1.58-1.39(m,1H)；13C-NMR(CDCl3,100MHz)δ(ppm):144.93,142.17,130.08,128.61,128.30,127.61,126.49,122.61,119.09,114.90,75.89,66.74,57.42,45.71,24.60
将0.2mmol的N-苯亚甲基苯胺、0.01mmol的实施例1～4、6～8中获得的手性钴(III)配合物钠盐分别与20mg分子筛(购自天津阿法埃莎公司)装入10mL玻璃反应试管中，加入2.0mL正己烷，室温下先搅拌15分钟(600rpm/min)，再加入0.4mmol的2,3-二氢呋喃(购自上海安耐吉公司)，在室温反应6小时。
然后，向6管装有反应混合物的试管中分别加入10mL二氯甲烷，稀释反应混合物，再抽滤滤去分子筛，减压旋干滤液中的溶剂后，分别用1mL二氯甲烷溶解各自的残留物。在普通玻璃柱中加入薄层层析硅胶H，将上述6管中溶解的残留物用氮气加压柱层析(柱长15厘米,流速3滴/秒)，洗脱剂为石油醚:乙酸乙酯＝15:1(体积比)，得到各自相应的产品，产率以及其他指标见表3：
手性金属钴(III)配合物催化的不对称波瓦罗夫(Povarov)反应式：
表3本发明中手性金属钴(III)配合物催化的不对称波瓦罗夫(Povarov)反应
编号 1 产率(％) d.r. e.e.(％)
1 1a 74 6.5:1 50
2 1b 73 10:1 60
3 1c 86 15:1 63
4 1d 88 15:1 65
5 1f 69 10:1 17
6 1g 74 15:1 67
7 1h 78 16:1 71

Claims (14)

1.一种手性金属钴(III)配合物，其特征在于，所述的化合物Λ-构型的具有式：
其中：
M+为氢离子、锂离子、钠离子或钾离子；
R1为C1-6的直链或带有支链的烷基；
R2为C1-6的直链或带有支链的烷基或C1-6的直链或带有支链的硅烷基；以及R3为C1-6的带有支链的烷基；
优选地，所述烷基选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基或异己基；
所述硅烷基选自三甲基硅基、三乙基硅基、三正丙基硅基、三异丙基硅基、二甲基叔丁基硅基、二苯基叔丁基硅基或三苯基硅基。
2.根据权利要求1所述的手性金属钴(III)配合物，其特征在于，所述的R1位于5号位上，例如为叔丁基；和/或所述的R2位于3号位上，例如为SiMe3、SiEt3、Si(i-Pr)3或Si(t-Bu)Me2。
3.根据权利要求1或2所述的手性金属钴(III)配合物，其特征在于，所述的化合物选自：
化合物1a，其中M＝H，R1＝t-Bu，R2＝t-Bu，R3＝t-Bu；
化合物1b，其中M＝Na，R1＝t-Bu，R2＝t-Bu，R3＝t-Bu；
化合物1c，其中M＝Na，R1＝t-Bu，R2＝SiMe3，R3＝t-Bu；
化合物1d，其中M＝Na，R1＝t-Bu，R2＝SiEt3，R3＝t-Bu；
化合物1e，其中M＝Na，R1＝t-Bu，R2＝Si(i-Pr)3，R3＝t-Bu；
化合物1f，其中M＝Na，R1＝t-Bu，R2＝Si(t-Bu)Me2，R3＝t-Bu；
化合物1g，其中M＝K，R1＝t-Bu，R2＝Si(i-Pr)3，R3＝t-Bu；或
化合物1h，其中M＝Li，R1＝t-Bu，R2＝Si(i-Pr)3，R3＝t-Bu。
4.一种制备权利要求1～3任一项所述的手性金属钴(III)配合物的方法。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：使多取代水杨醛类化合物、L-氨基酸和碳酸钴锂、碳酸钴钠或碳酸钴钾在有机溶剂中加热回流生成不存在经式异构体的Λ-构型手性金属钴(III)配合物锂盐、钠盐或钾盐，其氢离子形式配合物由上述的钠盐形式配合物经过离子树脂进行离子交换所得；
并且，所使用的多取代水杨醛具有式：
反应通式I如下：
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将所述的多取代水杨醛类化合物、L-氨基酸和有机溶剂进行混合，在60～90℃下，反应12小时，加入碳酸钴锂、碳酸钴钠或碳酸钴钾，2)升温至90℃，反应12～60小时；3)分离得到产物；
优选地，在步骤1)中每1mmol多取代水杨醛类化合物，使用1mmol的L-氨基酸、20～30mL的有机溶剂和0.6mmol的碳酸钴锂、碳酸钴钠或碳酸钴钾。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，上述步骤1)中，所述的有机溶剂为甲醇或乙醇；优选地，所述有机溶剂为乙醇。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，上述步骤3)分离产物的过程为用薄层层析硅胶H填充的层析柱在氮气加压下进行柱层析。
9.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述的多取代水杨醛类化合物选自：3,5-二叔丁基水杨醛、3-三甲基硅基-5-叔丁基水杨醛、3-三乙基硅基-5-叔丁基水杨醛、3-三异丙基硅基-5-叔丁基水杨醛、3-二甲基叔丁基硅基-5-叔丁基水杨醛、3-二苯基叔丁基硅基-5-叔丁基水杨醛、3-三苯基硅基-5-叔丁基水杨醛；
优选地，所述的多取代水杨醛类化合物选自：3,5-二叔丁基水杨醛、3-三甲基硅基-5-叔丁基水杨醛、3-三乙基硅基-5-叔丁基水杨醛、3-三异丙基硅基-5-叔丁基水杨醛或3-二甲基叔丁基硅基-5-叔丁基水杨醛；
步骤1)中所述的L-氨基酸是L-叔亮氨酸；
所述的方法包括步骤：1)在1mmol的多取代水杨醛类化合物和1mmol的L-叔亮氨酸中加入15mL乙醇，并在60℃下按照600rpm/分钟的转速搅拌12小时，再向反应混合物中加入0.6mmol的碳酸钴钠，2)在90℃下反应24小时，3)抽滤除去不溶杂质并减压除去滤液中的溶剂，使用二氯甲烷溶解残留物，并且使用填充了薄层层析硅胶H的层析柱在氮气加压下进行柱层析，洗脱剂为二氯甲烷/甲醇混合物，并收集产物；
优选地，洗脱液为体积比为10～5:1的二氯甲烷/甲醇混合物。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤1)中当多取代水杨醛类化合物为3,5-二叔丁基水杨醛、3-三甲基硅基-5-叔丁基水杨醛、3-三乙基硅基-5-叔丁基水杨醛或3-三异丙基硅基-5-叔丁基水杨醛时，洗脱剂为体积比为10:1的二氯甲烷/甲醇混合物；
当多取代水杨醛类化合物为3-二甲基叔丁基硅基-5-叔丁基水杨醛时，洗脱剂为体积比为5:1的二氯甲烷/甲醇混合物。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述的多取代水杨醛类化合物为3-三异丙基硅基-5-叔丁基水杨醛；
步骤1)所述的L-氨基酸是L-叔亮氨酸；
所述的方法包括如下步骤：1)在1mmol的3-三异丙基硅基-5-叔丁基水杨醛和1mmol的L-叔亮氨酸中加入15mL乙醇，并在60℃下按照600rpm/分钟的转速搅拌12小时，再向反应混合物中加入0.6mmol的碳酸钴钾；2)在90℃下反应24小时；3)抽滤除去不溶杂质并减压除去滤液中的溶剂，使用二氯甲烷溶解残留物，并且使用填充了薄层层析硅胶H的层析柱在氮气加压下进行柱层析，洗脱剂为体积比为10:1的二氯甲烷/甲醇混合物。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述的多取代水杨醛类化合物为3-三异丙基硅基-5-叔丁基水杨醛；
步骤1)所述的L-氨基酸是L-叔亮氨酸；
所述的方法包括如下步骤：1)在1mmol的3-三异丙基硅基-5-叔丁基水杨醛和1mmol的L-叔亮氨酸中加入15mL乙醇，并在60℃下按照600rpm/分钟的转速搅拌12小时，再向反应混合物中加入0.6mmol的碳酸钴锂；2)在90℃下反应24小时；3)抽滤除去不溶杂质并减压除去滤液中的溶剂，使用二氯甲烷溶解残留物，并且使用填充了薄层层析硅胶H的层析柱在氮气加压下进行柱层析，洗脱剂为体积比为10:1的二氯甲烷/甲醇混合物。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：将0.5mmol的相应钠盐溶于60mL 50％的乙醇水溶液中，让其通过装有离子交换树脂的层析柱，收集交换后的溶液，除去溶剂并真空干燥，所得的氢离子形式手性金属钴(III)配合物无需进一步纯化；
上述装有离子交换树脂的层析柱的填料规格为：300×30mm，内含100～200目的氢离子型离子树脂；
优选地，上述装有离子交换树脂的层析柱的填料规格为：内含100～200目的氢离子型50WX8离子树脂。
14.权利要求1所述的手性金属钴(III)配合物在不对称催化波瓦罗夫反应中的应用。
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