CN108659046A - 基于四甲基螺二氢茚骨架的单膦配体及其中间体和制备方法与用途 - Google Patents

基于四甲基螺二氢茚骨架的单膦配体及其中间体和制备方法与用途 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于四甲基螺二氢茚骨架的单膦配体及其中间体和制备方法与用途。所述的单膦配体是具有通式I或I’所示结构的化合物或所述化合物的对映体、消旋体或非对映异构体，包括亚膦酸酯配体、亚磷酸酯配体、亚磷酰胺酯配体、磷酸和膦酰胺。该单膦配体以已知的3,3,3',3'‑四甲基‑1,1'‑螺二氢茚‑7,7'‑二甲醛衍生物为原料，经由通式II作为关键中间体的制备路线获得。本发明开发了一类新型的单膦配体，可作为配体用于金属催化的有机反应或直接催化有机反应，特别是可作为手性的单膦配体广泛用于包括不对称加成、不对称氢化、不对称偶联和不对称烯丙基烷基化等许多手性催化反应中，具有经济实用性和工业应用前景。

Description

基于四甲基螺二氢茚骨架的单膦配体及其中间体和制备方法 与用途
技术领域
本发明涉及有机化学技术领域，涉及一种新型的基于四甲基螺二氢茚骨架的单膦配体及其中间体和制备方法与用途。该类单膦配体可用于金属催化的偶联反应或不对称反应，或直接催化有机反应。
背景技术
不对称催化反应是当今合成化学中最为活跃的研究领域之一,该技术以最直接的、最有效的方法获得手性分子。它具有手性增殖、高对映选择性、经济性，易于实现工业化的优点。实现高效高选择性的不对称催化反应是合成化学领域中一项挑战性的课题，其关键科学问题是发展和发现新型高效的手性配体及其催化剂。当前手性配体的设计合成已经取得快速发展，有众多的优秀手性配体或催化剂被合成出来(如下各结构式所示)，并有相当一些手性配体应用于工业化生产。不过，仍然存在包括配体的适用性有限，对反应底物高度依赖等很多问题，没有任何一种手性配体是通用的。因而寻求新型高效高选择性的手性配体一直是不对称合成中的永恒主题。
1999年，Birman等人从间甲氧基苯甲醛出发，经过六步反应合成得到了外消旋的螺二氢茚二酚SPINOL(1,1'-螺二氢茚-7,7'-二醇)，又通过化学拆分获得了相应的光学对映体(Tetrahedron:Asymmetry 1999,10,12)，并指出了该化合物可用于合成各种手性配体。不过显然，按照此路线或者其他其他公开方法都是无法获得相应的3,3,3',3'-四甲基-1,1'-螺二氢茚-7,7'-二醇及其衍生物。四甲基螺二氢茚二酚(3,3,3',3'-四甲基-1,1'-螺二氢茚-6,6'-二醇，MSPINOL)在1962年就已被报道可从工业上使用的双酚系列产品(比如双酚A，双酚C等等)通过酸催化直接一步高产率得到，后续已有改良的规模化制备方法和手性拆分方法，如下反应式(参考文献J.Chem.Soc.,1962,415-418；Org.Lett.,2004,6,2341-2343；US 2006/0020150；US4879421；Bull.Chem..Soc.Japan,1977,44,496-505)；基于该骨架，我们曾成功应用于设计合成基于四甲基螺二氢茚骨架的膦-噁唑啉配体化合物(PCT/CN2018/071714)，基于四甲基螺二氢茚骨架的双噁唑啉配体化合物(PCT/CN2017/119944)，基于四甲基螺二氢茚骨架的膦配体化合物(PCT/CN2017/116105)。
本发明拟利用廉价易得的四甲基螺二氢茚二酚，设计制备相应的基于四甲基螺二氢茚骨架的单膦配体，包括亚膦酸酯配体、亚磷酸酯配体、亚磷酰胺酯配体、磷酸和膦酰胺；该类配体相比基于螺二氢茚骨架的单膦配体来说，螺环骨架上无活泼的芳亚甲基，四甲基螺二氢茚骨架更稳定并且刚性更强，原料廉价丰富，合成路线更短，制备成本低廉，实用性强，更易于修饰扩大配体库，将大大丰富膦配体衍生物，另外基于该类骨架衍生的配体，有不同的二面角预示着不同的催化效果或用途。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于四甲基螺二氢茚骨架的单膦配体化合物及其中间体和制备方法与用途。
一种基于四甲基螺二氢茚骨架的单膦配体，是具有如下通式I或I’的化合物或所述化合物的对映体、消旋体或非对映异构体：
式I和式I’中：R1和R6分别独立选自氢、C1-C10的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、芳氧基或取代的芳氧基、杂芳氧基或取代的杂芳氧基、芳基亚甲基氧基或取代的芳基亚甲基氧基、杂芳基亚甲基氧基或取代的杂芳基亚甲基氧基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基；R2、R3、R4、R5分别独立选自氢、卤素、C1-C10的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、芳氧基或取代的芳氧基、杂芳氧基或取代的杂芳氧基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基；其中所述取代的芳氧基、取代的芳基或取代的杂芳基是具有一个或多个取代基，所述取代基是独立选自卤素、N-二甲基胺基、C1-C4的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、亚甲二氧基、芳基、芳氧基、杂芳基；所述的杂芳基是C5-C14的杂芳基；
式I中：X选自C1-C10的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、芳基亚甲基或取代的芳基亚甲基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基、芳基乙烯基苯基或取代的芳基乙烯基苯基、C1-C10的烷氧基或全氟烷氧基、C1-C10的环烷氧基或取代的环烷氧基、芳氧基或取代的芳氧基、杂芳氧基或取代的杂芳氧基、芳基亚甲基氧基或取代的芳基亚甲基氧基、杂芳基亚甲基氧基或取代的杂芳基亚甲基氧基、芳基乙烯基苯氧基或取代的芳基乙烯基苯氧基、取代的丙氧基、R8SO2NR7、NR7R8，其中所述取代的芳氧基、取代的丙氧基、取代的芳基或取代的杂芳基是具有一个或多个取代基，所述取代基是独立选自卤素、N-二甲基胺基、C1-C4的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、亚甲二氧基、芳基、芳氧基、杂芳基、取代脲基；所述的杂芳基是C5-C14的杂芳基；R7和R8分别独立选自氢、C1-C4的烷基、环烷基或取代的环烷基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基、芳基亚甲基或取代的芳基亚甲基、芳基甲基次亚甲基或取代的芳基甲基次亚甲基、取代的二芳基次亚甲基、芳基乙烯基次亚甲基或取代的芳基乙烯基次亚甲基；R7和R8可以组成2-亚甲基烷氧基吡咯烷基、2,5-二芳基吡咯烷基或2,5-二(取代的芳基)吡咯烷基、C3-C14环状体系或取代的苯并脂肪环状体系；其中所述取代的环烷基、取代的芳基或取代的杂芳基是具有一个或多个取代基，所述取代基是独立选自卤素、N-二甲基胺基、C1-C4的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、亚甲二氧基、芳基、苄基、芳氧基、取代脲基；
式I’中：Y选自氢、羟基或NHR9；R9选自氢、C1-C4的烷基、环烷基或取代的环烷基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基、芳基亚甲基或取代的芳基亚甲基、芳基甲基次亚甲基或取代的芳基甲基次亚甲基、取代的二芳基次亚甲基、C1-C18的烷基或全氟烷基磺酰基、芳基或取代芳基磺酰基；其中所述取代的环烷基、取代芳基磺酰基、取代的芳基或取代的杂芳基是具有一个或多个取代基，所述取代基是独立选自卤素、N-二甲基胺基、C1-C4的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、亚甲二氧基、芳基、苄基、芳氧基、取代脲基。
所述的基于四甲基螺二氢茚骨架的单膦配体，可以是由下式I-A所示的亚膦酸酯配体或其对映体：
式中：R1选自氢、C1-C10的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、芳氧基或取代的芳氧基、杂芳氧基或取代的杂芳氧基、芳基亚甲基氧基或取代的芳基亚甲基氧基、杂芳基亚甲基氧基或取代的杂芳基亚甲基氧基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基；R2选自氢或C1-C4的烷基；R3选自C1-C10的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、芳基或取代的芳基、芳基乙烯基苯基或取代的芳基乙烯基苯基、杂芳基或取代的杂芳基；其中所述取代的芳氧基、取代的芳乙烯基苯基、取代的芳基或取代的杂芳基是具有一个或多个取代基，所述取代基是独立选自卤素、N-二甲基胺基、C1-C4的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、亚甲二氧基、芳基、芳氧基、杂芳基；所述的杂芳基是C5-C14的杂芳基。
所述的基于四甲基螺二氢茚骨架的单膦配体，也可以是由下式I-B所示的亚磷酸酯配体或其对映体：
式中：R1选自氢、C1-C10的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、芳氧基或取代的芳氧基、杂芳氧基或取代的杂芳氧基、芳基亚甲基氧基或取代的芳基亚甲基氧基、杂芳基亚甲基氧基或取代的杂芳基亚甲基氧基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基；R2选自氢或C1-C4的烷基；R3选自C1-C10的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基；其中所述取代的芳氧基、取代的芳基或取代的杂芳基是具有一个或多个取代基，所述取代基是独立选自卤素、N-二甲基胺基、C1-C4的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、亚甲二氧基、芳基、芳氧基、杂芳基；所述的杂芳基是C5-C14的杂芳基；
R3也可选自以下结构通式I-BB：
式I-BB中：X1-X4选自氢C1-C10的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、芳氧基或取代的芳氧基、杂芳氧基或取代的杂芳氧基、芳基亚甲基氧基或取代的芳基亚甲基氧基、杂芳基亚甲基氧基或取代的杂芳基亚甲基氧基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基；R4选自芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基；其中所述取代的芳氧基、取代的芳基或取代的杂芳基是具有一个或多个取代基，所述取代基是独立选自卤素、N-二甲基胺基、C1-C4的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、亚甲二氧基、芳基、芳氧基、杂芳基；所述的杂芳基是C5-C14的杂芳基。
所述的基于四甲基螺二氢茚骨架的单膦配体，也可以是由下式I-C所示的亚磷酸酯配体或其对映体：
式中：R1选自氢、C1-C10的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、芳氧基或取代的芳氧基、杂芳氧基或取代的杂芳氧基、芳基亚甲基氧基或取代的芳基亚甲基氧基、杂芳基亚甲基氧基或取代的杂芳基亚甲基氧基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基；R2选自氢或C1-C4的烷基；
R3和R4分别独立选自氢、C1-C4的烷基、环烷基或取代的环烷基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基、芳基亚甲基或取代的芳基亚甲基、芳基甲基次亚甲基或取代的芳基甲基次亚甲基、取代的二芳基次亚甲基、芳基乙烯基次亚甲基或取代的芳基乙烯基次亚甲基；R3和R4可以组成2-亚甲基烷氧基吡咯烷基、2,5-二芳基吡咯烷基或2,5-二(取代的芳基)吡咯烷基、C3-C10环状体系或取代的苯并脂肪环状体系；其中所述取代的芳基或取代的杂芳基是具有一个或多个取代基，所述取代基是独立选自卤素、N-二甲基胺基、C1-C4的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、亚甲二氧基、芳基、芳氧基。
一种制备基于四甲基螺二氢茚骨架的单膦配体的中间体化合物，是具有如下通式II的化合物或所述化合物的对映体：
式中：R1和R6分别独立选自氢、C1-C10的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、芳氧基或取代的芳氧基、杂芳氧基或取代的杂芳氧基、芳基亚甲基氧基或取代的芳基亚甲基氧基、杂芳基亚甲基氧基或取代的杂芳基亚甲基氧基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基；R2、R3、R4、R5分别独立选自氢、卤素、C1-C10的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、芳氧基或取代的芳氧基、杂芳氧基或取代的杂芳氧基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基；其中所述取代的芳氧基、取代的芳基或取代的杂芳基是具有一个或多个取代基，所述取代基是独立选自卤素、N-二甲基胺基、C1-C4的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、亚甲二氧基、芳基、芳氧基、杂芳基；所述的杂芳基是C5-C14的杂芳基。
如式II所示的中间体化合物的合成方法，是以消旋的或手性的四甲基螺二氢茚二醛(式III)为起始原料，经以下反应制备：式III化合物经拜耳-维利格氧化重排反应和碱性水解反应制备得到式II化合物；
拜耳-维利格氧化重排反应可以二氯甲烷或二氯乙烷为溶剂，催化剂使用乙酸、三氟乙酸或它们的混合酸(酸的用量是式III化合物物质的量的2-4倍)，用过氧乙酸、过氧三氟乙酸、过氧化苯甲酸、或3-氯代过氧化苯甲酸等过氧酸(过氧酸的用量是式III化合物物质的量的2-5倍)为氧化剂在0度-35度进行反应12-24小时，反应产物可用氢氧化钾或氢氧化钠(氢氧化钠或氢氧化钾用量是式II或式III化合物物质的量的3-15倍)在甲醇或乙醇与水的混合溶剂中在室温至50度进行水解反应12-24小时，最后酸化可以得到式II化合物。起始原料四甲基螺二氢茚二醛(式III)可参考文献方法(PCT/CN2017/119944，专利题目：基于四甲基螺二氢茚骨架的双噁唑啉配体化合物)制备，各种手性的和消旋体的四甲基螺二氢茚二醛的衍生物均可以通过该专利申请公开的方法顺利合成得到。
所述如式II所示的化合物可以是如下任一化合物及其对映体或消旋体：
如式I所示化合物的合成方法:
是以式II化合物为原料，在碱作用下与取代的二氯化膦Cl2P-X经取代反应制备得到式I化合物，其反应式为：
该取代反应，可以用三乙胺、三丁胺、二异丙基乙基胺、氢化钠或丁基锂作碱(用量为式II化合物物质的量的2-10倍)，二氯化膦Cl2P-X用量为式II化合物物质的量的1-1.5倍，以四氢呋喃、二氯甲烷、二氯乙烷、甲苯、乙腈、二氧六环、N，N-二甲基甲酰胺作为反应溶剂，在室温搅拌反应1-12小时制备得到式I化合物；
式中R1-R6如前文中对结构式I化合物所述，X选自C1-C10的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、芳基亚甲基或取代的芳基亚甲基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基、芳基乙烯基苯基或取代的芳基乙烯基苯基、NR7R8，其中所述取代的芳氧基、取代的芳基或取代的杂芳基是具有一个或多个取代基，所述取代基是独立选自卤素、N-二甲基胺基、C1-C4的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、亚甲二氧基、芳基、芳氧基、杂芳基；所述的杂芳基是C5-C14的杂芳基；R7和R8如前文中对结构式I化合物所述；
或者，以式II化合物为原料，在碱作用下与三氯化膦经取代反应制备得到式II-I化合物，再跟HX和碱的作用物反应制备得到式I化合物，其反应式为：
制备II-I的具体方法是，可以用三乙胺、三丁胺、或二异丙基乙基胺作碱(用量为式II化合物物质的量的2-4倍)，三氯化膦PCl3用量为式II化合物物质的量的1倍，以四氢呋喃、二氯甲烷、二氯乙烷、甲苯、乙腈、乙醚或二氧六环作为反应溶剂，在-78度至室温搅拌反应0.5-2小时制备得到式II-I化合物或其溶液；制备I的具体方法是，以四氢呋喃、二氯甲烷、二氯乙烷、甲苯、乙腈、乙醚或二氧六环作为反应溶剂，HX和丁基锂或氢化钠(丁基锂或氢化钠用量为HX用量的物质的量的1-1.2倍)在-30度至室温反应0.5-1小时得到HX和碱的作用物后，然后和上述式II-I化合物或其溶液混合反应(HX用量是式II-I化合物物质的量的1-1.5倍)，在-78度至室温搅拌反应6-12小时制备得到式I化合物；
式中R1-R6如前文中对式I化合物所述，X选自C1-C10的烷氧基或全氟烷氧基、C1-C10的环烷氧基或取代的环烷氧基、芳氧基或取代的芳氧基、杂芳氧基或取代的杂芳氧基、芳基亚甲基氧基或取代的芳基亚甲基氧基、杂芳基亚甲基氧基或取代的杂芳基亚甲基氧基、芳基乙烯基苯氧基或取代的芳基乙烯基苯氧基、NR7R8，其中所述取代的芳氧基、取代的芳基或取代的杂芳基是具有一个或多个取代基，所述取代基是独立选自卤素、N-二甲基胺基、C1-C4的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、亚甲二氧基、芳基、芳氧基、杂芳基；所述的杂芳基是C5-C14的杂芳基；R7和R8如前文中对式I化合物所述。
如式I’所示化合物的合成方法：
是以式II化合物为原料，在碱作用下与三氯化膦或三溴化膦经取代反应，并水解制备得到式I’化合物，其反应式为：
式中R1-R6如前文中对式I’化合物所述；
或者，以式II化合物为原料，与三氯氧膦经取代反应制备得到式II-I’化合物，再进行水解反应制备得到式I’化合物，其反应式为：
式中R1-R6如前文中对式I’化合物所述。
或者，以式II化合物为原料，与三氯氧膦经取代反应制备得到式II-I’化合物后，用叠氮化钠进行取代反应和还原反应制备得到式I’化合物，
或式II-I’化合物跟R9NH2在碱存在下进行取代反应制备式I’化合物，其反应式为：
式中R1-R6和R9如前文中对式I’化合物所述。
本发明所述的基于四甲基螺二氢茚骨架的单膦配体，所述如式I所示的化合物可以是如下任一化合物及其对映体或消旋体：
本发明所述的基于四甲基螺二氢茚骨架的单膦配体，所述如式I’所示的化合物可以是如下任一化合物及其对映体或消旋体：
基于四甲基螺二氢茚骨架的单膦配体的用途：
所述的如式I和I’所示的单膦配体可以与金、铜、铑、钌、铱、镍、钼、钯或钴的金属盐络合制备催化剂。
所述的单磷配体可用于金属催化的不对称加成、不对称氢化、不对称偶联和不对称烯丙基烷基化反应。
所述的单磷配体可用于催化的加成反应、氢化反应、偶联反应、环化反应。此外，所述的如式I’所示的单膦配体作为有机催化剂直接催化有机反应。
本发明开发了一类新型的单膦配体，可作为配体用于金属催化的有机反应或直接催化有机反应，特别是可作为手性的单膦配体广泛用于包括不对称加成、不对称氢化、不对称偶联和不对称烯丙基烷基化等许多手性催化反应中，具有经济实用性和工业应用前景。
具体实施方式
以下实施例将有助于理解本发明，但不限于本发明的内容。
通用反应条件说明：当使用了对空气敏感的试剂的所有反应均控制在充满氮气的手套箱中进行或使用标准的Schlenk技术进行。反应溶剂用通用的标准过程干燥处理。
实施例1
在三口瓶中加入2g(6mmol)III-a消旋体化合物，氮气保护下加入150mL二氯甲烷，冰浴冷却，加入0.9mL三氟乙酸(12mmol)，分三次加入4.28g间氯过氧苯甲酸(m-CPBA)27mmol，搅拌溶清，反应液为无色透明。室温搅拌过夜16小时，反应液变为浅黄色。TLC板监测反应(用2，4-二硝基苯肼显色)，反应结束；加50毫升亚硫酸钠饱和溶液淬灭反应，依次用水，饱和碳酸氢钠和饱和氯化钠溶液洗涤有机相，无水硫酸钠干燥，减压浓缩至干，残余固体加10mL甲醇溶解，搅拌缓缓加入20mL 3mol/L氢氧化钠溶液，室温反应过夜，TLC板监测反应，反应结束用3mol/L盐酸将反应液酸化至酸性，有大量白色固体析出，用20毫升乙酸乙酯萃取，用饱和氯化钠溶液洗涤有机相，无水硫酸钠干燥，减压旋蒸除去溶剂。硅胶柱层析(乙酸乙酯/石油醚＝1：10)得1.7g白色固体产物II-a(产率91％)。IR(film):γ＝3805,3746,3195,2 983,2925,1748,1683,1585,1469,1456,1360,1304,1242,1201,1175.1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.21(m,2H),6.83(d,J＝7.5Hz,2H),6.66(d,J＝8.0Hz,2H),4.43(s,2H),2.39(d,J＝13.4Hz,2H),2.33(d,J＝13.4Hz,2H),1.41(s,6H),1.36(s,6H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ154.08,152.71,130.36,130.07,115.41,114.59,77.37,77.05,76.74,55.56,54.14,44.26,31.94,29.68.HRMS(EI,GC-TOF):calcd for C21H24O2 308.1776,found:308.1778.
同理，通过用(R)-III-a化合物代替III-a消旋体化合物，即可得到(R)-II-a手性化合物，产率90％,[α]20 D＝-130.1。
实施例2
在三口瓶中加入1.44g(R)-III-b化合物(4mmol)，氮气保护下加入150mL二氯甲烷，冰浴冷却，分三次加入3.2g间氯过氧苯甲酸(m-CPBA)16mmol，加入0.6mL三氟乙酸(8mmol)，搅拌溶清，反应液为无色透明。室温搅拌过夜15小时，反应液变为浅黄色。TLC板监测反应(用2，4-二硝基苯肼显色)，反应结束；加30毫升亚硫酸钠饱和溶液淬灭反应，依次用水，饱和碳酸氢钠和饱和氯化钠溶液洗涤有机相，无水硫酸钠干燥，减压浓缩至干，残余固体加40mL甲醇溶解，搅拌缓缓加入16mL 1mol/L氢氧化钠溶液，室温反应过夜12小时，TLC板监测反应，反应结束，用3mol/L盐酸将反应液酸化至酸性，有大量白色固体析出，用100毫升二氯甲烷萃取，用饱和氯化钠溶液洗涤有机相，无水硫酸钠干燥，减压旋蒸除去溶剂。硅胶柱层析得1.14g白色固体产物(R)-II-b(产率82％)。表征数据：m.p.165-167℃；[α]D 20＝-124.8(c1.0,CH2Cl2)；1H NMR(400MHz,DMSO)δ6.63(s,2H),6.50(s,2H),4.41(s,2H),2.35(d,J＝13.4Hz,2H),2.30(m,8H),1.38(s,6H),1.33(s,6H)；13C NMR(100MHz,DMSO)δ154.0,152.4,140.7,127.1,116.1,115.4,55.9,53.4,44.1,31.9,29.6,21.5；
同理，通过用III-b消旋体化合物代替(R)-III-b化合物，即可得到II-b消旋体化合物，产率80％。
实施例3
按照实施例2的实验过程，用(R)-III-d代替(R)-IIIII-b化合物，得到产物(R)-II-d(产率92％)。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ6.55(s,2H),5.09(s,2H),3.71(s,6H),2.47(d,J＝13.0Hz,2H),2.29(s,6H),2.22(d,J＝13.0Hz,2H),1.37(s,6H),1.31(s,6H).
实施例4
在氮气保护下，往干燥的圆底烧瓶中依次加入20mL四氢呋喃，三氯化磷(1.3mmol，)和三乙胺(2.7mmol)。冷至-78度，搅拌均匀往该体系中缓慢地注入5ml的II-b(1.25mmol)的四氢呋喃溶液，很快生成大量白色沉淀，维持该温度反应1小时后，自然升至室温，继续反应1小时得到悬浊物。将该悬浊物用钢桥进行无水无氧过滤除去沉淀，并用5mL四氢呋喃洗涤沉淀得到螺环亚膦酰氯澄清溶液，冷却到-78度，加入苯酚锂盐的THF溶液维持该温度反应1小时后自然升至室温并搅拌反应过夜，然后减压脱溶，氮气保护下柱层析得到白色固体化合物I-b，收率：65％。其中，苯酚锂盐的THF溶液制备过程如下：氮气保护下，在10mL反应瓶中加入5mL四氢呋喃和苯酚(1.5mmol)，冷至-30度，加入正丁基锂(1.6M，1.5mmol)的正己烷溶液，维持该温度反应30分钟后，自然升至室温即可完成制备。
同理，通过用(R)-II-b化合物代替II-b消旋体化合物，即可得到(R)-I-b化合物，产率60％。表征数据：m.p.73-75℃；[α]D 20＝+163.3(c1.0,CH2Cl2)；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.38–7.27(m,2H),7.11(t,J＝7.4Hz,1H),7.06(m,2H),6.83(s,1H),6.79(s,1H),6.79(s,1H),6.54(s,1H),2.39(d,J＝12.7Hz,2H),2.36(s,3H),2.28(s,3H),2.05(d,J＝12.5Hz,2H),1.53(s,3H),1.50(s,3H),1.28(s,3H),1.25(s,3H)
按照类似的反应过程，可以制备得到以下手性配体，结构与产率和表征数据如下：
72％yield；white solid,m.p.64-66℃；；[α]D 20＝+145.5(c1.0,CH2Cl2)；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ6.97(d,J＝8.9Hz,2H),6.83(d,J＝6.4Hz,2H),6.82(s,1H),6.80(s,1H),6.77(s,1H),6.57(s,1H),3.79(s,3H),2.38(d,J＝12.6Hz,2H),2.35(s,3H),2.29(s,3H),2.04(d,J＝12.2Hz,2H),1.53(s,3H),1.50(s,3H),1.27(s,3H),1.25(s,3H)；HRMS(EI,GC-TOF):calcd forC30H33O4P488.2116,found 488.2115.
71％yield；white solid,m.p.49-51℃；[α]D 20＝+161.7(c1.0,CH2Cl2)；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.55(d,J＝8.7Hz,2H),7.09(d,J＝8.4Hz,2H),6.85(s,1H),6.80(s,1H),6.78(s,1H),6.48(s,1H),2.41–2.35(m,5H),2.25(s,3H),2.03(dd,J＝12.5,2.1Hz,2H),1.53(s,3H),1.50(s,3H),1.27(s,3H),1.26(s,3H).
80％yield；white solid,m.p.100-102℃；[α]D 20＝+89.1(c1.0,CH2Cl2)；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.79(m,3H),7.46(m,3H),7.19(dd,J＝8.9,2.3Hz,1H),6.85(s,1H),6.82(s,1H),6.81(s,1H),6.57(s,1H),2.40(d,J＝12.6Hz,2H),2.37(s,3H),2.26(s,3H),2.06(dd,J＝12.4,3.7Hz,2H),1.54(s,3H),1.51(s,3H),1.29(s,3H),1.26(s,3H).
实施例5
在氮气保护下，往干燥的圆底烧瓶中依次加入20mL四氢呋喃，三氯化磷(1.3mmol，)和三乙胺(2.7mmol)。冷至-78度，搅拌均匀往该体系中缓慢地注入5ml的II-a(1.25mmol)的四氢呋喃溶液，很快生成大量白色沉淀，维持该温度反应1小时后，自然升至室温，继续反应1小时得到悬浊物。将该悬浊物用钢桥进行无水无氧过滤除去沉淀，并用5mL四氢呋喃洗涤沉淀得到螺环亚膦酰氯澄清溶液，冷却到-78度，加入苯基锂的THF溶液，维持该温度反应1小时后自然升至室温并搅拌反应过夜，然后减压脱溶，氮气氛围下柱层析得到白色固体化合物I-1，收率：55％。其中，苯基锂的THF溶液制备过程如下：氮气保护下，在10mL反应瓶中加入5mL四氢呋喃和苯溴(1.5mmol)，冷至-50度，加入正丁基锂(1.6M，1.5mmol)的正己烷溶液，维持该温度反应30分钟后，自然升至室温继续反应4小时即可完成制备。
同理，通过用(R)-II-a化合物代替II-a消旋体化合物，即可得到(R)-I-1化合物，产率62％。
实施例6
在氮气保护下，往干燥的圆底烧瓶中依次加入20mL四氢呋喃，三氯化磷(1.3mmol，)和三乙胺(2.7mmol)。冷至-78度，搅拌均匀往该体系中缓慢地注入5ml的II-b(1.25mmol)的四氢呋喃溶液，很快生成大量白色沉淀，维持该温度反应1小时后，自然升至室温，继续反应1小时得到悬浊物。将该悬浊物用钢桥进行无水无氧过滤除去沉淀，并用5mL四氢呋喃洗涤沉淀得到螺环亚膦酰氯澄清溶液，冷却到-78度，加入邻烯基苯酚锂盐(ene-o)的THF溶液维持该温度反应1小时后自然升至室温并搅拌反应过夜，然后减压脱溶，柱层析得到白色固体化合物I-bb，收率：75％。其中，苯酚锂盐的THF溶液制备过程如下：氮气保护下，在10mL反应瓶中加入5mL四氢呋喃和邻烯基苯酚锂盐(ene-o)(1.5mmol)，冷至-30度，加入正丁基锂(1.6M，1.5mmol)的正己烷溶液，维持该温度反应30分钟后，自然升至室温即可完成制备。
同理，通过用(R)-II-b化合物代替II-b消旋体化合物，即可得到(R)-I-bb化合物，产率70％。表征数据：white solid,m.p.60-62℃；[α]D 20＝+318(c0.1,CH2Cl2)；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.71–7.64(m,1H),7.39(d,J＝7.3Hz,2H),7.32(t,J＝7.5Hz,2H),7.28–7.18(m,3H),7.15–7.03(m,3H),6.83(s,1H),6.77(s,1H),6.74(s,1H),6.51(s,1H),2.40(dd,J＝12.5,10.4Hz,2H),2.33(s,3H),2.14–1.98(m,5H),1.53(s,3H),1.52(s,3H),1.32(s,3H),1.25(s,3H)。
按照类似的反应过程，可以制备得到以下手性膦烯配体，结构与产率和表征数据如下：
81％yield；white solid,m.p.63-65℃；[α]D 20＝+140(c0.1,CH2Cl2)；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.65(m,1H),7.37–7.29(m,2H),7.25–7.13(m,2H),7.10(s,1H),6.97(d,J＝3.7 Hz,2H),6.90–6.84(m,2H),6.83(s,1H),6.78(s,1H),6.73(s,1H),6.51(s,1H),3.83(s,3H),2.40(dd,J＝12.5,10.7 Hz,2H),2.33(s,3H),2.13–2.00(m,5H),1.53(s,3H),1.52(s,3H),1.33(s,3H),1.25(s,3H).
77％yield；white solid,m.p.68-70℃；[α]D 20＝+254(c0.1,CH2Cl2)；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.67(d,J＝7.5 Hz,1H),7.56(d,J＝8.3 Hz,2H),7.45(d,J＝8.2 Hz,2H),7.33–7.22(m,2H),7.18–7.10(m,2H),7.03(d,J＝16.5 Hz,1H),6.84(s,1H),6.76(s,1H),6.72(s,1H),6.46(s,1H),2.40(t,J＝12.9 Hz,2H),2.34(s,3H),2.14–1.99(m,5H),1.53(s,3H),1.53(s,3H),1.31(s,3H),1.26(s,3H).
68％yield；white solid,m.p.67-69℃；[α]D 20＝+217(c0.1,CH2Cl2)；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.21(d,J＝7.6 Hz,1H),7.82(m,4H),7.60(d,J＝7.1 Hz,1H),7.55–7.41(m,3H),7.25(d,J＝5.1Hz,2H),7.20–7.10(m,2H),6.82(s,1H),6.72(s,1H),6.70(s,1H),6.52(s,1H),2.37(dd,J＝12.8,3.6 Hz,2H),2.30(s,3H),2.11–1.96(m,5H),1.52(s,3H),1.48(s,3H),1.24(s,3H),1.20(s,3H).
73％yield；white solid,m.p.91-93℃；[α]D 20＝+285(c0.1,CH2Cl2)；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.86–7.71(m,5H),7.59(m,1H),7.51–7.40(m,2H),7.30–7.19(m,4H),7.18–7.07(m,1H),6.83(s,1H),6.78(s,1H),6.75(s,1H),6.54(s,1H),2.41(t,J＝12.9 Hz,2H),2.31(s,3H),2.15–2.01(m,5H),1.54(s,3H),1.53(s,3H),1.35(s,3H),1.26(s,3H).
69％yield；white solid,m.p.78-80℃；[α]D 20＝+114(c0.1,CH2Cl2)；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.72–7.66(m,1H),7.66–7.60(m,2H),7.57(d,J＝8.3Hz,2H),7.45(m,4H),7.35(m,1H),7.28–7.19(m,2H),7.18–7.02(m,3H),6.83(s,1H),6.79(s,1H),6.74(s,1H),6.52(s,1H),2.40(t,J＝12.2Hz,2H),2.33(s,3H),2.16–2.00(m,5H),1.53(s,3H),1.53(s,3H),1.34(s,3H),1.26(s,3H).
实施例7
(R)-3,3,3',3'-四甲基-1,1'-螺二氢茚-6，6'–二苯基-7,7'-二酚的合成
首先按照文献方法(PCT/CN2017/119944)制备化合物(R)-2.6，相关化合物表征如下：(R)‐5,5'‐di‐tert‐butyl‐3,3,3',3'‐tetramethyl‐2,2',3,3'‐tetrahydro‐1,1'‐spirobi[indene]‐6,6'‐diol((R)‐2.3)
Yield＝96％.m.p.193‐195℃.[α]20 D＝47.3.IR(film):γ＝3537,2954,2866,1615,1499,1464,1409,1361,1250,1167,1116,889,852,741.1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ7.05(s,2H),5.40(s,2H),3.04(s,2H),2.29(d,J＝13.0 Hz,2H),2.09(d,J＝13.0 Hz,2H),1.43(s,6H),1.35(s,18H),1.28(s,6H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ153.68,149.14,144.01,135.07,119.72,111.78,59.59,56.69,43.22,34.65,31.81,30.47,29.77.HRMS(EI,GC‐TOF):calcd for C29H40O2420.3038,found：420.3034.
(R)‐5,5'‐di‐tert‐butyl‐6,6'‐dihydroxy‐3,3,3',3'‐tetramethyl‐2,2',3,3'‐tetrahydro‐1,1'‐spirobi[indene]‐7,7'‐dicarbaldehyde((R)‐2.4)
Yield＝78％.m.p.186‐188℃.[α]20 D＝‐76.8.IR(film):γ＝2956,2925,2869,1685,1637,1606,1465,1430,1391,1363,1303,1283,1253,1201,1186,1163.1H NMR(400MHz,CDCl3)δ12.55(s,2H),9.60(s,2H),7.30(s,2H),2.56(d,J＝13.5 Hz,2H),2.39(d,J＝13.5 Hz,2H),1.42(s,18H),1.37(s,6H),1.35(s,6H).13C NMR(101 MHz,CDCl3)δ195.17,163.72,149.48,141.37,139.25,128.91,114.19,77.35,77.03,76.71,60.32,57.56,43.19,35.07,32.06,30.13,29.31.HRMS(EI,GC‐TOF):calcd forC31H40O4476.2927,found：476.2927.
(R)‐6,6'‐dihydroxy‐3,3,3',3'‐tetramethyl‐2,2',3,3'‐tetrahydro‐1,1'‐spirobi[indene]‐7,7'‐dicarbaldehyde((R)‐2.5)
Yield＝78％.m.p.213‐214℃.[α]20 D＝‐121.3.IR(film):γ＝2961,2867,1659,1604,1579,1454,1392,1285,1181,1165,1151.1H NMR(400 MHz,CDCl3)δ11.72(s,2H),9.58(s,2H),7.35(d,J＝8.6 Hz,2H),6.94(d,J＝8.6 Hz,2H),2.62(d,J＝13.5 Hz,2H),2.43(d,J＝13.5 Hz,2H),1.39(s,6H),1.37(s,6H).13C NMR(101 MHz,CDCl3)δ194.28,163.97,152.08,142.55,132.07,118.97,114.37,60.20,58.04,43.01,32.01,30.11.HRMS(EI,GC‐TOF):calcd for C23H24O4 364.1675,found:364.1679.
(R)‐7,7'‐diformyl‐3,3,3',3'‐tetramethyl‐2,2',3,3'‐tetrahydro‐1,1'‐spirobi[indene]‐6,6'‐diyl bis(trifluoromethanesulfonate)((R)‐2.6)
Yield＝95％.m.p.117‐118℃.[α]20 D＝‐231.9.IR(film):γ＝2961,2870,1704,1649,1600,1470,1428,1365,1250,1216,1140,869,841,805.1H NMR(400MHz,CDCl3)δ9.88(s,2H),7.52(d,J＝8.4Hz,2H),7.30(d,J＝8.4Hz,2H),2.53–2.41(m,4H),1.51(s,6H),1.43(s,6H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ186.57,154.89,151.81,149.98,128.90,123.35,118.565(q,J＝319Hz),59.18,57.28,43.22,32.43,29.01.HRMS(EI,GC‐TOF):calcd forC25H22F6O8S2 628.0660,found:628.0655.
然后在三口烧瓶中加入628mg化合物(R)-2.6(1mmol),Pd(PPh3)4100mg(0.1mmol)，苯硼酸480mg(4mmol)，KBr固体12mg(0.1mg)。氮气保护，加入5mL乙二醇二甲醚，加热至回流，有少量不溶固体。将530mg(2mmol)三水合磷酸钾溶于1.5mL水中，注入反应液中反应液溶清。继续回流反应24小时，TLC板监测反应，反应结束后加水淬灭反应，乙酸乙酯萃取反应液，用水和饱和氯化钠溶液洗涤有机相，旋蒸浓缩有机相，柱层析(洗脱剂为乙酸乙酯/石油醚＝1/50)，得(R)-3.9为白色固体，产率为90％。
在三口烧瓶中加入484mg(R)-3.9(1mmol)氮气保护，加入20mL二氯甲烷溶剂，冰浴冷却，加入0.15ml(2mmol)三氟乙酸，搅拌10min后加入692mg的m-CPBA(4mmol)固体，升温至室温，反应过夜，溶液由无色变为浅黄色。TLC板监测反应，反应结束后加饱和亚硫酸钠溶液淬灭反应。室温下搅拌1小时后，用乙酸乙酯萃取反应液，依次用水、饱和碳酸氢钠、饱和氯化钠洗涤有机相。浓缩有机相，柱层析(洗脱剂为乙酸乙酯/石油醚＝1/50)，得(R)-3,3,3',3'-四甲基-1,1'-螺二氢茚-6，6'–二苯基-7,7'-二酚(R)-3.10白色固体410mg，产率为92％。
(R)‐3,3,3',3'‐tetramethyl‐6,6'‐diphenyl‐2,2',3,3'‐tetrahydro‐1,1'‐spirobi[indene]‐7,7'‐dicarbaldehyde((R)‐3.9)
m.p.130‐132℃.[α]20 D＝‐128.2.Yield＝90％.m.p.197‐198℃.IR(film):γ＝3505,5056,2954,2863,2751,1698,1582,1566,1466,1446,1129,760.1H NMR(400MHz,CDCl3)δ9.50(s,2H),7.45(d,J＝7.8Hz,2H),7.35–7.16(m,12H),2.74(d,J＝12.5Hz,2H),2.47(d,J＝12.5Hz,2H),1.58(s,6H),1.47(s,6H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ192.88,154.09,149.88,145.04,139.54,130.23,130.04,129.25,128.05,127.45,126.37,77.37,77.05,76.73,59.63,57.86,43.05,32.66,29.29.HRMS(ESI):calcd for C35H32O2484.2402,[M+23]507.2295,found 507.2280.
(R)‐3,3,3',3'‐tetramethyl‐6,6'‐diphenyl‐2,2',3,3'‐tetrahydro‐1,1'‐spirobi[indene]‐7,7'‐diol((R)‐3.10)
(R)-3,3,3',3'-四甲基-1,1'-螺二氢茚-6，6'–二苯基-7,7'-二酚
m.p.171‐172℃.[α]20 D＝210.2.Yield＝92％.m.p.213‐214℃..IR(film):γ＝3452,3060,2956,2864,1744,1676,1612,1473,1418,1383,1181,1114,828,768,701.1HNMR(400MHz,CDCl3)δ7.37–7.23(m,14H),7.14(d,J＝7.8Hz,2H),2.62(d,J＝13.4Hz,2H),2.38(d,J＝13.4Hz,2H),1.48(s,6H),1.39(s,6H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ158.31,153.87,143.10,139.92,137.30,134.08,130.86,129.11,128.42,127.35,120.58,77.37,77.05,76.73,56.96,55.87,44.15,32.82,29.03.HRMS(ESI):calcd for C33H32O2460.2089,found:460.2062.
实施例8
在氮气保护下，往干燥的圆底烧瓶中依次加入20mL四氢呋喃，三氯化磷(1.3mmol，)和三乙胺(2.7mmol)。冷至-78度，搅拌均匀往该体系中缓慢地注入5ml的(R)-II-b(1.25mmol)的四氢呋喃溶液，很快生成大量白色沉淀，维持该温度反应1小时后，自然升至室温，继续反应1小时得到悬浊物。将该悬浊物用钢桥进行无水无氧过滤除去沉淀，并用5mL四氢呋喃洗涤沉淀得到螺环亚膦酰氯澄清溶液，冷却到-78度，加入二苄基胺基锂(1.5mmol)的5mL THF溶液维持该温度反应1小时后自然升至室温并搅拌反应过夜，然后减压脱溶，氮气保护下柱层析得到白色固体化合物(R)-I-C-1，收率：75％。
按照类似的反应过程，可以制备得到以下结构的手性配体：
(S,R,R)型配体，产率70％，
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.24–7.16(m,6H),6.98–6.91(m,4H),6.78(d,J＝5.7Hz,2H),6.62(s,1H),
5.62(s,1H),4.27–4.19(m,2H),2.42–2.33(m,4H),2.24(d,J＝12.6Hz,1H),2.07(d,J＝11.9Hz,1H),1.88–1.85(m,4H),1.62(s,3H),1.61(s,3H),1.49(s,3H),1.48(s,3H),1.20(s,3H),1.16(s,3H).
(R,R,R)型配体，产率75％，
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.16–6.99(m,10H),6.80(s,1H),6.77(s,1H),6.73(s,1H),6.46(s,1H),4.30–4.22(s,2H),2.43(d,J＝12.5Hz,1H),2.38(s,3H),2.31–2.28(m,4H),2.16(d,J＝12.5Hz,1H),1.92(d,J＝12.5Hz,1H),1.54(s,3H),1.49(s,3H),1.20(s,3H),1.19(s,3H).
产率78％，
以(±)-II-d为原料，按照上述类似的反应过程，可以经柱层析分离制备得到以下作为非对映体的手性配体：
非对映体一：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.18–7.16(m,6H),6.99–6.96(m,4H),6.80(s,1H),6.53(s,1H),4.55–4.45(m,2H),3.75(s,3H),3.68(s,3H),2.34–2.31(d,J＝15.3Hz,5H),2.26(d,J＝13.1Hz,2H),2.16(s,3H),1.44(s,3H),1.42(s,3H),1.34(s,3H),1.33(s,3H),1.29(s,3H),1.17(s,3H).产率38％；
非对映体二：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.19–7.13(m,6H),7.04–7.02(m,4H),6.79(s,1H),6.36(s,1H),4.89–4.80(m,2H),3.75(s,3H),3.51(s,3H),2.57(d,J＝12.8Hz,1H),2.45(d,J＝13.0Hz,1H),2.32(s,3H),2.22–2.16(m,2H),2.03(s,3H),1.60(s,3H),1.58(s,3H),1.41(s,3H),1.35(s,3H),1.31(s,3H),1.26(s,3H).
产率35％。
实施例9
1毫摩尔的(SMe2)AuCl溶解在5毫升二氯甲烷中，冷却到0-5度，然后搅拌下滴加入含有1毫摩尔配体I-C-1的3毫升二氯甲烷，滴完后，自然升温到室温继续搅拌反应2小时，在通过TLC监控确认起始原料消失后，减压蒸出溶剂，真空干燥，得到定量的氯化亚金络合物I-C-1-Au。
按照类似的反应过程，制备得到了以下五个结构的氯化亚金络合物，产率均为定量：
实施例10
0.05毫摩尔AgSbF6和0.05毫摩尔的I-Au-2混合在1毫升二氯甲烷中，室温搅拌五分钟，滤去不溶物，然后加入到含有1毫摩尔Au-A的5毫升二氯甲烷中，室温搅拌反应5小时，然后蒸出溶剂后进行柱层析纯化，得到85％产率的Au-B。产物核磁数据为1H NMR(400MHz,C6D6):δ1.38(s,3H),1.45(s,3H),1.92(s,3H),2.01(m,2H),2.39(d,J＝20.3Hz,1H),2.54(d,J＝20.3Hz,1H),2.89(dd,J＝11.2Hz,9.1Hz,1H),3.43(dd,J＝9.1,11.2Hz,1H),3.66(dd,J＝7.6,9.1Hz,1H),4.12(dd,J＝6.0,9.2Hz,1H),5.51(bs,2H),6.85(d,J＝8.4Hz,2H),7.86(d,J＝8.4Hz,2H).
按照类似的反应过程，用I-Au-1代替I-Au-2，则可以93％的产率获得产物Au-B。
实施例11
四甲基螺环亚磷酸酯配体的合成
在三口烧瓶I中加入1.54g化合物(R)‐2.8(5mmol),氮气保护，加30mL超干四氢呋喃。冷却至‐78℃，加入1.72mL三乙胺(12mmol),滴加2mol/LPCl3溶液2.75mL(5.5mmol)。加完后升至室温，反应3小时，反应中有大量固体生成。在三口瓶II中加入563mg(6mmol)苯酚，降至‐78℃，滴加2mL 2.5mol/L正丁基锂，反应1小时。三口烧瓶I冷却至‐78℃，将苯酚锂盐溶液滴加入反应体系，加完后升温至室温，反应过夜，直接浓缩反应液后氮气保护下柱层析(洗脱液为乙酸乙酯/石油醚＝1/50)得产物(R)‐3.18，为白色粉末状固体。表征数据m.p.100‐102℃.[α]20 D＝145.4。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.29–7.14(m,3H),7.13–6.86(m,7H),6.68(d,J＝7.9Hz,1H),2.34(d,J＝12.5Hz,2H),2.00(d,J＝12.5Hz,2H),1.47(d,J＝11.0Hz,6H),1.22(d,J＝8.3Hz,6H).31P NMR(162MHz,CDCl3)δ118.84.
实施例12
氮气保护下，把Rh(acac)(C2H4)2(0.6mg,1.5μmol)和8e(0.9mg,1.5μmol)溶解在甲苯(0.5mL)中，室温搅拌1小时，然后再依次加入亚胺9(0.05mmol)和苯基硼酸(0.1mmol),氟化钾(0.2mmol)以及水(0.5mL)，反应混合物在35℃搅拌反应20小时，结束反应后，柱层析纯化产物11，产率85％，对映体过量值是99％ee。
(R)-N-((4-chlorophenyl)(phenyl)methyl)-4-methylbenzenesulfonamide(11)
m.p.118-120℃；HPLC analysis:Chiralpak OD-H(hexane/i-PrOH＝93/7,0.8mL/min,230nm),tR(minor)21.899min,tR(major)30.665min；[α]D 20＝+28.5(c 0.23,CH2Cl2)；1HNMR(400MHz,CDCl3)δ7.55(d,J＝8.3Hz,2H),7.21(m,2H),7.16(m,4H),7.09–7.01(m,4H),5.53(d,J＝7.1Hz,1H),5.18-5.16(m,1H),2.39(s,3H).
实施例13
氮气保护下，把[RhCl(C2H4)2]2(0.3mg,0.75μmol)和8b(0.9mg,1.5μmol)溶解在甲苯(0.5mL)中室温搅拌1小时，然后再依次加入亚胺12(0.05mmol)和苯基硼酸(0.1mmol),氟化钾(0.2mmol)以及水(0.5mL)，反应混合物在25℃搅拌反应20小时，结束反应后，柱层析纯化产物13，产率90％，对映体过量值是98％ee。
(S)-4-phenyl-3,4-dihydrobenzo[e][1,2,3]oxathiazine 2,2-dioxide(13)
m.p.133-134℃；98％ee；HPLC analysis:Chiralpak IC-3(hexane/i-PrOH＝90/10,0.8mL/min,220nm),tR(minor)14.606min,tR(major)16.956min；[α]D 20＝-25.7(c 0.10,CH2Cl2)；1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.44–7.42(m,3H),7.38–7.28(m,3H),7.14–7.04(m,2H),6.82(d,J＝7.8Hz,1H),5.90(s,1H),4.77(s,1H).
实施例14
0.03毫摩尔的[Rh(COD)2BF4]和0.065毫摩尔的I‐6在10毫升二氯甲烷中络合30分钟后，注入含有5毫摩尔的A‐1的10毫升二氯甲烷，保持1个标准大气压的氢气压力下进行室温还原反应，48小时结束反应，纯化后可以得到100％的产物A‐2，具有97％ee。
实施例15
0.03毫摩尔的[Rh(COD)2BF4]和0.065毫摩尔的II‐a在10毫升二氯甲烷中络合60分钟后，注入含有5毫摩尔的A‐3的10毫升二氯甲烷，保持100atm的氢气压力下进行室温还原反应，60小时结束反应，氮气氛围下柱纯化后可以得到100％的产物A‐4，具有95％ee。
实施例16
1毫摩尔的II-b和1毫摩尔三溴化磷混合在在20毫升超干二氯甲烷中，滴加2毫摩尔的三乙胺，室温反应6小时，然后加入5毫升水和3毫摩尔的三乙胺，继续反应12小时，食盐水洗涤，硫酸钠干燥，脱溶后柱层析纯化得到58％产率的I’‐b‐1。
实施例17
反应瓶中加入II-b(2.3mmol)、18mL吡啶，冷却至0℃，小心滴加POCl3(4.6mmol)，加完后升至室温，再加热至70℃反应3小时。将反应液置于冰浴冷却至0℃后，敞口放置10分钟，再小心沿着管壁慢慢滴加18mL水，加适量二氯甲烷助溶(2mL)，搅拌五分钟后升至110℃反应4小时。反应完成后，冷却至室温，加二氯甲烷至澄清，再加5M盐酸搅拌20分钟尽量除去吡啶，二氯甲烷萃取，合并二氯甲烷层并用5M盐酸反复洗涤3次，饱和NaCl洗，无水NaSO4干燥，浓缩后硅胶柱层析，洗脱剂为乙酸乙酯/石油醚＝2:1‐乙酸乙酯/甲醇＝20:1，浓缩后所得产物溶于二氯甲烷，5M盐酸洗涤两次，分液后浓缩并加甲苯旋干除水，真空抽干后得产物I’‐b‐2，产率85％。
按照上述类似过程，改变投料的螺环二酚，制备得到了如下结构的螺环磷酸：
实施例18
反应瓶中加入(R)‐II-b(2.3mmol)、18mL吡啶，冷却至0℃，小心滴加POCl3(4.6mmol)，加完后升至室温，再加热至70℃反应3小时。将反应液冷水置于中，加二氯甲烷至澄清，再加5M盐酸搅拌20分钟尽量除去吡啶，二氯甲烷萃取，合并二氯甲烷层并用5M盐酸反复洗涤3次，饱和NaCl洗，无水NaSO4干燥，浓缩后硅胶柱层析得到螺环膦酰氯中间体。取螺环膦酰氯中间体0.5毫摩尔，加入1毫摩尔的叠氮化钠和5毫升的丙酮，室温反应12小时，加水20毫升，用20毫升二氯甲烷萃取，无水NaSO4干燥，浓缩后硅胶柱层析得到螺环膦酰基叠氮中间体；后者溶解于10毫升四氢呋喃中，加入0.05克钯碳，常压加氢12小时，至原料消失，过滤，滤液浓缩后硅胶柱层析得到螺环膦酰胺(R)‐I’‐b‐7，总产率55％。
取上述螺环膦酰氯中间体0.5毫摩尔，加入0.05毫摩尔的4‐二甲氨基吡啶和0.6毫摩尔的邻氨基吡啶，加入超干二氯甲烷5毫升，搅拌反应24小时，加水30毫升，加入20毫升二氯甲烷萃取，无水NaSO4干燥，浓缩后硅胶柱层析得到螺环膦酰胺基吡啶(R)‐I’‐b‐8，总产率50％。
按照上述类似过程，制备得到了(±)‐I’‐b‐7，总产率60％。
实施例19
氮气保护下，Pd(OAc)2(0.1mmol,22mg),和I’-b-2(0.2mmol),AgTFA(4mmol,886mg),ketoxime-1(2mmol)和碘苯(4mmol)，溶解在10毫升的三氟甲基苯中，在85度反应16小时，冷却到室温，减压脱溶后柱层析(petroleum ether/ethyl acetate 200/1to 100/1)得到ketoxime-2，产率90％，1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.29–7.20(m,5H),3.84(s,3H),3.77(s,2H),2.55-2.48(m,2H),2.17(t,J＝6.1Hz,2H),1.84(s,3H),1.76–1.66(m,2H)。
实施例20
氮气保护下，把酰胺aa(0.20mmol),和碘苯(0.40mmol),PdCl2(CH3CN)2(5.2mg,0.020mmol),配体(±)-I’-b-7(0.040mmol),和碳酸铯(97.7mg,0.30mmol).溶解到0.5毫升的对二甲苯中p-xylene(0.5mL)，室温搅拌15min，然后在140度搅拌反应14小时，冷却后，进行柱层析【石油醚、乙酸乙酯(v/v＝10:1)】得到产物ab，产率90％。

Claims (10)

1.一种基于四甲基螺二氢茚骨架的单膦配体，其特征在于，是具有如下通式I或I’的化合物或所述化合物的对映体、消旋体或非对映异构体：
式I和式I’中：R1和R6分别独立选自氢、C1-C10的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、芳氧基或取代的芳氧基、杂芳氧基或取代的杂芳氧基、芳基亚甲基氧基或取代的芳基亚甲基氧基、杂芳基亚甲基氧基或取代的杂芳基亚甲基氧基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基；R2、R3、R4、R5分别独立选自氢、卤素、C1-C10的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、芳氧基或取代的芳氧基、杂芳氧基或取代的杂芳氧基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基；其中所述取代的芳氧基、取代的芳基或取代的杂芳基是具有一个或多个取代基，所述取代基是独立选自卤素、N-二甲基胺基、C1-C4的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、亚甲二氧基、芳基、芳氧基、杂芳基；所述的杂芳基是C5-C14的杂芳基；
式I中：X选自C1-C10的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、芳基亚甲基或取代的芳基亚甲基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基、芳基乙烯基苯基或取代的芳基乙烯基苯基、C1-C10的烷氧基或全氟烷氧基、C1-C10的环烷氧基或取代的环烷氧基、芳氧基或取代的芳氧基、杂芳氧基或取代的杂芳氧基、芳基亚甲基氧基或取代的芳基亚甲基氧基、杂芳基亚甲基氧基或取代的杂芳基亚甲基氧基、芳基乙烯基苯氧基或取代的芳基乙烯基苯氧基、取代的丙氧基、R8SO2NR7、NR7R8，其中所述取代的芳氧基、取代的丙氧基、取代的芳基或取代的杂芳基是具有一个或多个取代基，所述取代基是独立选自卤素、N-二甲基胺基、C1-C4的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、亚甲二氧基、芳基、芳氧基、杂芳基、取代脲基；所述的杂芳基是C5-C14的杂芳基；R7和R8分别独立选自氢、C1-C4的烷基、环烷基或取代的环烷基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基、芳基亚甲基或取代的芳基亚甲基、芳基甲基次亚甲基或取代的芳基甲基次亚甲基、取代的二芳基次亚甲基、芳基乙烯基次亚甲基或取代的芳基乙烯基次亚甲基；R7和R8可以组成2-亚甲基烷氧基吡咯烷基、2,5-二芳基吡咯烷基或2,5-二(取代的芳基)吡咯烷基、C3-C14环状体系或取代的苯并脂肪环状体系；其中所述取代的环烷基、取代的芳基或取代的杂芳基是具有一个或多个取代基，所述取代基是独立选自卤素、N-二甲基胺基、C1-C4的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、亚甲二氧基、芳基、苄基、芳氧基、取代脲基；
式I’中：Y选自氢、羟基或NHR9；R9选自氢、C1-C4的烷基、环烷基或取代的环烷基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基、芳基亚甲基或取代的芳基亚甲基、芳基甲基次亚甲基或取代的芳基甲基次亚甲基、取代的二芳基次亚甲基、C1-C18的烷基或全氟烷基磺酰基、芳基或取代芳基磺酰基；其中所述取代的环烷基、取代芳基磺酰基、取代的芳基或取代的杂芳基是具有一个或多个取代基，所述取代基是独立选自卤素、N-二甲基胺基、C1-C4的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、亚甲二氧基、芳基、苄基、芳氧基、取代脲基。
2.如权利要求1所述的基于四甲基螺二氢茚骨架的单膦配体，其特征在于，为由下式I-A所示的亚膦酸酯配体或其对映体：
式中：R1选自氢、C1-C10的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、芳氧基或取代的芳氧基、杂芳氧基或取代的杂芳氧基、芳基亚甲基氧基或取代的芳基亚甲基氧基、杂芳基亚甲基氧基或取代的杂芳基亚甲基氧基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基；R2选自氢或C1-C4的烷基；R3选自C1-C10的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、芳基或取代的芳基、芳基乙烯基苯基或取代的芳基乙烯基苯基、杂芳基或取代的杂芳基；其中所述取代的芳氧基、取代的芳乙烯基苯基、取代的芳基或取代的杂芳基是具有一个或多个取代基，所述取代基是独立选自卤素、N-二甲基胺基、C1-C4的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、亚甲二氧基、芳基、芳氧基、杂芳基；所述的杂芳基是C5-C14的杂芳基。
3.如权利要求1所述的基于四甲基螺二氢茚骨架的单膦配体，其特征在于，为由下式I-B所示的亚磷酸酯配体或其对映体：
式中：R1选自氢、C1-C10的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、芳氧基或取代的芳氧基、杂芳氧基或取代的杂芳氧基、芳基亚甲基氧基或取代的芳基亚甲基氧基、杂芳基亚甲基氧基或取代的杂芳基亚甲基氧基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基；R2选自氢或C1-C4的烷基；R3选自C1-C10的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基；其中所述取代的芳氧基、取代的芳基或取代的杂芳基是具有一个或多个取代基，所述取代基是独立选自卤素、N-二甲基胺基、C1-C4的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、亚甲二氧基、芳基、芳氧基、杂芳基；所述的杂芳基是C5-C14的杂芳基；
或者R3选自以下结构通式I-BB：
式I-BB中：X1-X4选自氢C1-C10的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、芳氧基或取代的芳氧基、杂芳氧基或取代的杂芳氧基、芳基亚甲基氧基或取代的芳基亚甲基氧基、杂芳基亚甲基氧基或取代的杂芳基亚甲基氧基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基；R4选自芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基；其中所述取代的芳氧基、取代的芳基或取代的杂芳基是具有一个或多个取代基，所述取代基是独立选自卤素、N-二甲基胺基、C1-C4的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、亚甲二氧基、芳基、芳氧基、杂芳基；所述的杂芳基是C5-C14的杂芳基。
4.如权利要求1所述的基于四甲基螺二氢茚骨架的单膦配体，其特征在于，为由下式I-C所示的亚磷酸酯配体或其对映体：
式中：R1选自氢、C1-C10的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、芳氧基或取代的芳氧基、杂芳氧基或取代的杂芳氧基、芳基亚甲基氧基或取代的芳基亚甲基氧基、杂芳基亚甲基氧基或取代的杂芳基亚甲基氧基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基；R2选自氢或C1-C4的烷基；
R3和R4分别独立选自氢、C1-C4的烷基、环烷基或取代的环烷基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基、芳基亚甲基或取代的芳基亚甲基、芳基甲基次亚甲基或取代的芳基甲基次亚甲基、取代的二芳基次亚甲基、芳基乙烯基次亚甲基或取代的芳基乙烯基次亚甲基；R3和R4可以组成2-亚甲基烷氧基吡咯烷基、2,5-二芳基吡咯烷基或2,5-二(取代的芳基)吡咯烷基、C3-C10环状体系或取代的苯并脂肪环状体系；
其中所述取代的芳基或取代的杂芳基是具有一个或多个取代基，所述取代基是独立选自卤素、N-二甲基胺基、C1-C4的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、亚甲二氧基、芳基、芳氧基。
5.一种制备权利要求1所述的基于四甲基螺二氢茚骨架的单膦配体的中间体化合物，其特征在于，是具有如下通式II的化合物或所述化合物的对映体：
式中：R1和R6分别独立选自氢、C1-C10的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、芳氧基或取代的芳氧基、杂芳氧基或取代的杂芳氧基、芳基亚甲基氧基或取代的芳基亚甲基氧基、杂芳基亚甲基氧基或取代的杂芳基亚甲基氧基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基；R2、R3、R4、R5分别独立选自氢、卤素、C1-C10的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、芳氧基或取代的芳氧基、杂芳氧基或取代的杂芳氧基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基；其中所述取代的芳氧基、取代的芳基或取代的杂芳基是具有一个或多个取代基，所述取代基是独立选自卤素、N-二甲基胺基、C1-C4的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、亚甲二氧基、芳基、芳氧基、杂芳基；所述的杂芳基是C5-C14的杂芳基。
6.如权利要求5所述的中间体化合物，其特征在于，所述如式II所示的化合物是如下任一化合物及其对映体或消旋体：
7.权利要求1所述的如式I所示化合物的合成方法，其特征在于，以式II化合物为原料，在碱作用下与取代的二氯化膦Cl2P-X经取代反应制备得到式I化合物，其反应式为：
式中R1-R6如权利要求1中所述，X选自C1-C10的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、芳基亚甲基或取代的芳基亚甲基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基、芳基乙烯基苯基或取代的芳基乙烯基苯基、NR7R8，其中所述取代的芳氧基、取代的芳基或取代的杂芳基是具有一个或多个取代基，所述取代基是独立选自卤素、N-二甲基胺基、C1-C4的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、亚甲二氧基、芳基、芳氧基、杂芳基；所述的杂芳基是C5-C14的杂芳基；R7和R8如权利要求1中所述；
或者，以式II化合物为原料，在碱作用下与三氯化膦经取代反应制备得到式II-I化合物，再跟HX和碱的作用物反应制备得到式I化合物，其反应式为：
式中R1-R6如权利要求1中所述，X选自C1-C10的烷氧基或全氟烷氧基、C1-C10的环烷氧基或取代的环烷氧基、芳氧基或取代的芳氧基、杂芳氧基或取代的杂芳氧基、芳基亚甲基氧基或取代的芳基亚甲基氧基、杂芳基亚甲基氧基或取代的杂芳基亚甲基氧基、芳基乙烯基苯氧基或取代的芳基乙烯基苯氧基、NR7R8，其中所述取代的芳氧基、取代的芳基或取代的杂芳基是具有一个或多个取代基，所述取代基是独立选自卤素、N-二甲基胺基、C1-C4的烷基或全氟烷基、C3-C6的环烷基、C1-C4的烷氧基或全氟烷氧基、亚甲二氧基、芳基、芳氧基、杂芳基；所述的杂芳基是C5-C14的杂芳基；R7和R8如权利要求1中所述。
8.权利要求1所述的如式I’所示化合物的合成方法，其特征在于，以式II化合物为原料，在碱作用下与三氯化膦或三溴化膦经取代反应，并水解制备得到式I’化合物，其反应式为：
式中R1-R6如权利要求1中所述；
或者
以式II化合物为原料，与三氯氧膦经取代反应制备得到式II-I’化合物，再进行水解反应制备得到式I’化合物，其反应式为：
式中R1-R6如权利要求1中所述；
或者在制备得到式II-I’化合物后，用叠氮化钠进行取代反应和还原反应制备得到式I’化合物，反应式为：
式中R1-R6如权利要求1中所述；
或用式II-I’化合物跟R9NH2在碱存在下进行取代反应制备式I’化合物，其反应式为：
式中R1-R6和R9如权利要求1中所述。
9.如权利要求1所述的基于四甲基螺二氢茚骨架的单膦配体，其特征在于，所述如式I所示的化合物是如下任一化合物及其对映体或消旋体：
所述如式I’所示的化合物是如下任一化合物及其对映体或消旋体：
10.一种如权利要求1所述的基于四甲基螺二氢茚骨架的单膦配体的用途，其特征在于，所述的如式I或I’所示的单膦配体与金、铜、铑、钌、铱、镍、钼、钯或钴的金属盐络合制备催化剂；或者所述的单磷配体用于金属催化的不对称加成、不对称氢化、不对称偶联和不对称烯丙基烷基化反应；或者所述的单磷配体用于催化的加成反应、氢化反应、偶联反应、环化反应；或者所述的如式I’所示的单膦配体作为有机催化剂直接催化有机反应。
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