CN111233932B - 具有螺二氢茚骨架的手性磷酸及其制备方法与用途 - Google Patents

具有螺二氢茚骨架的手性磷酸及其制备方法与用途 Download PDF

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Abstract

本发明属于有机合成领域，公开了一种具有螺二氢茚骨架的手性磷酸，其具有通式Ⅰ的结构：
Figure DDA0002388522820000011
其中，Ar为

Description

具有螺二氢茚骨架的手性磷酸及其制备方法与用途
技术领域
本发明属于有机合成领域，具体是一种具有螺二氢茚骨架的手性磷酸及其制备方法与用途。
背景技术
有机反应的不对称催化是化学研究中的一个重要领域。如今，使用有机小分子做催化剂，即有机催化剂促进的不对称反应，已经成为有机合成化学中一个新的前沿。2004年，Terada和Akiyama分别报道了将轴手性联萘磷酸类化合物应用于不对称催化反应，此项开创性的工作使手性磷酸类催化剂成为有机催化研究中的热点，并在多种有机合成反应中得到广泛应用。但到目前为止，已报道的手性磷酸类催化剂种类有限。在不对称催化的研究当中，手性催化剂的设计和合成具有重要意义，直接影响到对反应的不对称诱导和控制。
含有手性全碳螺环结构的化合物是一类特殊的手性分子，即手性螺烷分子。在这类螺烷分子的结构中，螺碳原子的化学成键具有四面体取向特征，它的两个环分别处于两个相互接近垂直的平面，所形成的刚性结构限制了螺环化合物中两个环的自由旋转，故当环上含有取代基时便具有了轴向手性。含有全碳螺环结构的螺烷化合物是一些生物活性化合物的重要结构单元，在天然产物如岩兰酮、菖蒲烯酮、菲特霉素等中广泛存在。
另外，由于螺烷分子中两个环是通过σ-键连接在一个季碳中心上，所以手性螺环化合物刚性较强，且通常不易发生消旋化，因此具有上述优点的螺烷骨架是一类理想的手性配体骨架，在最近十余年手性配体的合成和不对称催化应用中有了较大的发展。例如，近年来出现的若干以手性螺二氢茚骨架配体为代表的优秀手性配体，在多种类型的不对称催化反应中表现出比以往其它手性骨架更好的催化和立体化学控制效果，被认为是当前不对称催化领域中的“优势结构”的手性配体。
综上所述，需要开发具有新型骨架的手性磷酸，以用于探索各种类型的不对称反应。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有螺二氢茚骨架的手性磷酸。
本发明的另一目的是提供该手性磷酸的制备方法。
本发明的另一目的是提供该手性磷酸的用途。
为达到上述目的之一，本发明采用以下技术方案：
一种具有螺二氢茚骨架的手性磷酸，其具有通式Ⅰ的结构：
Figure BDA0002388522810000021
其中，Ar为
Figure BDA0002388522810000022
R选自烷基、环烷基、甲氧基、三氟甲基、氟、硝基、苯基中的一种，m表示1～5的整数。
进一步地，R选自烷基、环烷基中的一种。
进一步地，R选自(C1-C4)烷基、(C5-C7)环烷基中的一种。
进一步地，R选自(C1-C4)烷基、环己基中的一种。
进一步地，R选自甲基、异丙基、环己基中的一种。
进一步地，m表示1、2或3。
进一步地，m为3。
进一步地，手性磷酸选自以下化合物中的一种：
Figure BDA0002388522810000023
Figure BDA0002388522810000031
一种上述的手性磷酸的制备方法(该合成路线适用于Ar为2,4,6-三甲基苯基和2,4,6-三环己基苯基的手性磷酸)，包括以下步骤：
Figure BDA0002388522810000032
用金鸡纳碱盐6对外消旋体化合物5手性拆分，得到化合物(R)-5；
化合物(R)-5和碘代丁二酰亚胺、对甲苯磺酸反应，得到化合物(R)-7；
化合物(R)-7和格氏试剂ArMgBr、醋酸钯、氢化钠反应，得到化合物(R)-9；
化合物(R)-9和三氯氧磷、吡啶反应后水解得到手性磷酸。
一种上述的手性磷酸的制备方法(该合成路线适用于Ar为2,4,6-三异丙基苯基的手性磷酸)，包括以下步骤：
Figure BDA0002388522810000041
用金鸡纳碱盐6对外消旋体化合物5手性拆分，得到化合物(R)-5；
化合物(R)-5和碘代丁二酰亚胺、对甲苯磺酸反应，得到化合物(R)-7；
化合物(R)-7和氯甲基甲醚、氢化钠反应，得到化合物(R)-10；
化合物(R)-10和格氏试剂ArMgBr、双三苯基膦二氯化镍反应，得到化合物(R)-12；
化合物(R)-12和盐酸反应得到化合物(R)-9；
化合物(R)-9和三氯氧磷、吡啶反应后水解得到手性磷酸。
进一步地，所述手性拆分以甲苯和乙酸乙酯为混合溶剂，在100～110℃下加热搅拌。
进一步地，所述甲苯和乙酸乙酯的体积比为4～6：1。
进一步地，所述手性拆分为：将金鸡纳碱盐6加入外消旋体化合物5的甲苯溶液中，随后在100～110℃下加热搅拌10～30分钟，停止加热后加入乙酸乙酯并继续搅拌，待反应降温至室温后，抽滤收集固体，并用甲苯洗涤，滤液收集待用，抽滤得到的固体加入乙酸乙酯中，滴加盐酸调节至pH＝3且固体溶解；分离有机相，用饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥，除去溶剂得到化合物(S)-5；滤液浓缩后得到(R)-5。
当Ar为2,4,6-三环己基苯基，由(R)-9制备手性磷酸分为两步：1、(R)-9与吡啶、三氯氧磷在110℃反应，经后处理后分离纯化得到中间体；2、该中间体与吡啶、水在110℃反应，经后处理后分离纯化得到产物。
本发明的手性磷酸可以用于各种不对称反应，包括亚胺的加成和还原反应、Mannich反应、亚胺的氢转移、亚胺的膦酰化、Strecker反应、aza-Diels-Alder反应、α-重氮酯的烷基化反应、烯丙基化反应、Friedel-Crafts烷基化反应、费歇尔吲哚合成反应、去芳化反应、环加成反应、插入反应、去对称性反应、皮克特-施彭格勒反应、多组分反应、共轭加成反应等，尤其是用于2-亚硝基萘与2-萘酚类化合物不对称反应构建NOBINs(2-氨基-2’-羟基-1,1’-联萘类化合物)类化合物。
本文所用的“烷基”指饱和脂肪族烃基团，其为包含1至20个碳原子的直链或支链基团，优选含有1至12个碳原子的烷基，更优选含有1至6个碳原子的烷基。烷基基团的实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、2-戊基、异戊基、新戊基、己基、2-己基、3-己基、3-甲基戊基。
本文所用的“环烷基”指非芳族碳环，其通常具有3至8个环碳原子。所述环可以是饱和的或具有一个或更多个碳-碳双键。环烷基基团的实例包括环丙基、环丁基、环戊基、环戊烯基、环己基、环己烯基或环庚基。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明构建了一类结构新颖的手性磷酸，丰富了手性磷酸催化剂的种类，为应对有机小分子催化在立体控制中面临的挑战提供了新的选择。
2、本发明利用金鸡纳碱盐来拆分外消旋体化合物，通过控制溶剂的种类、用量和反应时间，可以方便地得到两种对映异构体。更为重要的是，该拆分方法可应用于工业生产中，获得大量的手性化合物(R)-5和(S)-5。
3、本发明的手性磷酸与目前商业可得的螺二氢茚骨架磷酸相比，在催化不对称反应方面具有更优异的对映选择性，具有良好的应用前景。
具体实施方式
除非另有说明，化学品均购自商业化产品并且不经进一步纯化。实验中使用的四氢呋喃、二氯甲烷、甲苯均为分析纯溶剂。薄层色谱分析(TLC)使用GF254硅胶板。硅胶柱层析使用青岛海洋硅胶(粒径0.040-0.063mm)。TLC显色采用UV光(254nm)或碘。NMR图谱使用Bruker DPX 400或DPX 500核磁共振仪表征，1H NMR为400MHz，13C NMR为100MHz，溶剂为氘代氯仿或氘代二氯甲烷，以四甲基硅烷(TMS)为内标。化学位移的单位是ppm，耦合常数的单位是Hz。在1HNMR中，δ表示化学位移，s表示单峰，d表示双峰，t表示三重峰，q表示四重峰，p表示五重峰，m表示多重峰，br表示宽峰。
实施例1
化合物(R)-7的合成。
化合物3、4、5的合成参照已有文献。
第一步：化合物3的合成
Figure BDA0002388522810000051
在冰浴中将5-羟基-2-甲基苯甲醛(1，42.0毫摩尔)缓慢分批加入氢氧化钾(52.0毫摩尔)的乙醇(20毫升)溶液中。随后，向体系中逐滴加入环己酮(2，20毫摩尔)，并在室温下搅拌6小时。待反应结束后，加入5毫升水淬灭，并逐滴加入浓盐酸中和反应中的碱。将中和后得到的泥浆状混合物在剧烈搅拌下倒入1升水中。得到的混合物随后在冰浴中静置20分钟，过滤，滤饼先用大量水冲洗，随后用少量50％乙醇水溶液冲洗，再进一步使用二氯甲烷洗至滤液中无油状物。干燥后以95％的收率得到目标产物3。
第二步：化合物4的合成
Figure BDA0002388522810000061
将300毫克雷尼镍用四氢呋喃洗涤三次，随后投入原料3(18.0毫摩尔)的四氢呋喃(45毫升)溶液中。将反应在氢气氛围下室温搅拌，直到原料反应完全后，静置，小心倾倒出上层清液，使用旋转蒸发仪除去溶剂，得到的白色固体用丙酮与石油醚重结晶得到纯产物4，收率为83％。
第三步：化合物5的合成
Figure BDA0002388522810000062
在圆底烧瓶内投入原料4(1毫摩尔)，1,2-二氯乙烷(10毫升)与三氟甲磺酸(0.1毫摩尔)，反应随后在80摄氏度下搅拌8小时。反应结束后，加入40毫升乙酸乙酯，用饱和碳酸氢钠溶液洗涤至无气泡生成，分离有机相，使用旋转蒸发仪除去溶剂后，使用柱层析色谱纯化粗产物(洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯＝10：1)，以87％的收率得到产物5。
第四步：外消旋体5的手性拆分
Figure BDA0002388522810000063
将金鸡纳碱盐6(0.92克)加入消旋体原料5(1.0克)的甲苯(16毫升)溶液中。悬浊液随后在105摄氏度下加热搅拌20分钟，停止加热后加入3毫升乙酸乙酯并继续搅拌1分钟。待反应降温至室温后，抽滤收集白色固体，滤饼使用少量甲苯洗涤一次，滤液收集待用。抽滤得到的固体加入16毫升乙酸乙酯，滴加10％盐酸调节至pH＝3且固体完全溶解。分离有机相，用饱和食盐水(15毫升)洗两次，用无水硫酸钠干燥，并旋转蒸发仪除去溶剂以85％的收率得到ee＝98.5％的(S)-5。
反应结束后的滤液直接浓缩得到ee＝68.1％的(R)-5，经进一步重结晶可得到ee＝98％的(R)-5，收率为65％。
第五步：化合物(R)-7的合成
Figure BDA0002388522810000071
将对甲苯磺酸(2.4毫摩尔)加入(R)-5(16毫摩尔，98％ee)的二氯甲烷(150毫升)溶液中，在0摄氏度下，分批向反应体系内加入碘代丁二酰亚胺(35.2毫摩尔)。反应在室温下搅拌2小时，随后用饱和硫代硫酸钠溶液淬灭，加入80毫升水稀释，分离有机相，并用二氯甲烷(60毫升)萃取水相2次。合并有机相，将其用饱和碳酸氢钠溶液(50毫升)洗涤5次，用饱和食盐水(50毫升)洗1次，随后用无水硫酸钠干燥，旋转蒸发仪除去溶剂得到粗产物。粗产物重结晶后以84％的收率得到ee>99％的产物(R)-7(石油醚：二氯甲烷＝10：1)。
表征数据：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.37(s,2H),5.00(s,2H),2.99–2.92(m,4H),2.73–2.65(m,2H),2.18(s,6H),1.64–1.48(m,6H)。
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ149.8,145.4,138.1,131.3,128.8,84.0,62.7,42.8,35.9,25.0,18.0,17.2。
HRMS(ESI)精确质量计算[M+Na]C22H22O2I2Na,m/z:594.9601,实测值:594.9597。
HPLC分析:HPLC DAICEL CHIRALCEL AD-H,正己烷/异丙醇＝90/10,0.6mL/min,λ＝230nm,tR(major)＝7.4min,tR(minor)＝9.7min,ee>99.9％。
实施例2
CPA1的合成
第一步：化合物(R)-9的合成
Figure BDA0002388522810000081
步骤1：在氩气氛围下，向镁屑(7.0毫摩尔)、2,4,6-三甲基溴苯8(3.5毫摩尔)与无水四氢呋喃(10毫升)的悬浊液中加入碘粒(20毫克)与1,2-二溴乙烷(25微升)作为引发剂。反应随后在65摄氏度下回流3小时，并冷却至室温待下一步使用。
步骤2：在氩气氛围下，将原料(R)-7(0.35毫摩尔)与四氢呋喃(2毫升)置于反应管中。将混合物降温至0摄氏度，先分两批加入氢化钠(2.1毫摩尔)，再加入醋酸钯(0.11毫摩尔)，随后逐滴加入步骤1中制备的格氏试剂。加入完成后，将反应管封口，在65摄氏度下搅拌16小时。将反应降至室温后，缓慢倒入1摩尔/升的稀盐酸中淬灭。加入乙酸乙酯(30毫升)萃取两次，合并有机相，用饱和食盐水(15毫升)洗一次，随后用无水硫酸钠干燥，减压旋蒸除去溶剂。所得的粗产物经柱层析色谱(洗脱剂为石油醚：二氯甲烷＝20:1–6：1)纯化以79％的收率得到纯产物(R)-9。
表征数据：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.03(s,2H),6.99(s,2H),6.77(s,2H),4.63(s,2H),3.25–3.19(m,J＝7.5,4.3Hz,2H),3.14–3.08(m,J＝15.6,7.5Hz,2H),2.90–2.85(m,J＝15.6,6.9Hz,2H),2.39(s,6H),2.30(s,6H),2.15(s,6H),2.00(s,6H),1.86–1.60(m,6H)。
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ148.3,143.0,137.5,137.4,137.2,133.4,131.2,130.2,128.4,128.3,126.2,126.1,61.8,43.3,36.1,26.7,21.2,20.6,20.2,18.5,18.3。
第二步：手性磷酸CPA1的合成
Figure BDA0002388522810000082
在氩气氛围下，将原料(R)-9(150mg，0.27mmol)加入干燥的反应管中，加入干燥的吡啶(3毫升)，然后在室温下滴加三氯氧磷(0.1毫升，1.1mmol)，滴加完成后升温至90摄氏度，反应16小时。停止加热，降至室温后滴加入0.5毫升去离子水，然后升温至90摄氏度，继续反应12小时。停止加热，加入浓盐酸将溶液的pH值调至1～2，二氯甲烷萃取(20毫升)两次，合并有机相，用饱和食盐水(15毫升)洗一次，随后用无水硫酸钠干燥，减压旋蒸除去溶剂。所得的粗产物经柱层析色谱(洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯＝20:1–8：1)纯化，得到淡黄色胶状物。将所得产物溶解于二氯甲烷(10毫升)，并加入4摩尔/升的盐酸(10毫升)酸化过夜，萃取分离出二氯甲烷溶液，不经无水硫酸钠干燥，减压旋蒸除去溶剂，然后干燥除水，以36％的收率得到磷酸CPA1。
表征数据：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ6.84(s,2H),6.73(s,2H),6.67(s,2H),3.05–2.97(m,2H),2.86–2.80(m,2H),2.52–2.46(m,2H),2.26(s,6H),2.12(s,6H),2.06(s,6H),2.01(s,6H),1.98–1.92(m,2H),1.66–1.51(m,4H).31P NMR(162MHz,CDCl3)δ-7.86。
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ142.3,142.3,141.7,141.6,139.4,139.4,136.9,136.5,136.1,133.7,132.4,132.4,132.2,132.2,130.2,130.2,128.6,127.4,63.2,53.5,46.1,35.2,21.3,20.8,20.7,19.2,18.5,15.2。
HRMS(ESI)精确质量计算[M+H]C40H44O4P,m/z:619.2977,实测值:619.2971.
实施例3
CPA2的合成
第一步：化合物(R)-10的合成
Figure BDA0002388522810000091
在氩气氛围下，将原料(R)-7(2毫摩尔)加入干燥的反应管中，加入干燥的四氢呋喃(15毫升)，冰浴降温下分批加入氢化钠(3毫摩尔)，0摄氏度下搅拌30分钟后，逐滴加入氯甲基甲醚(2.4毫摩尔)，滴加完毕逐渐升至室温，反应4小时。冰浴下滴加饱和氯化铵水溶液淬灭反应，加入去离子水20毫升，用乙酸乙酯(30毫升)萃取两次。合并有机相，用饱和食盐水(20毫升)洗一次，随后用无水硫酸钠干燥，减压旋蒸除去溶剂。所得的粗产物经柱层析色谱(洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯＝10:1-6：1)纯化以98％的收率得到纯产物(R)-10。
表征数据：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.50(s,2H),4.61(d,J＝4.7Hz,2H),3.93(d,J＝4.7Hz,2H),3.19(s,6H),3.09(dd,J＝15.5,7.8Hz,2H),3.01–2.94(m,2H),2.58(dd,J＝15.5,6.6Hz,2H),2.20(s,6H),1.53–1.48(m,4H),1.40–1.34(m,2H)。
第二步：化合物(R)-12的合成
Figure BDA0002388522810000101
步骤1：在氩气氛围下，向镁屑(6.0毫摩尔)、2,4,6-三异丙基溴苯11(3.0毫摩尔)与无水乙醚(12毫升)的悬浊液中加入碘粒(20毫克)作为引发剂。反应随后在50摄氏度下回流12小时，并冷却至室温待下一步使用。
步骤2：在氩气氛围下，将原料(R)-10(0.35毫摩尔)与双三苯基膦二氯化镍加入干燥的反应管中，加入无水乙醚(3毫升)。然后将步骤-1中制备的格氏试剂逐滴加入，滴加完毕升温至50摄氏度反应24小时。薄层析色谱检测表明反应基本完成，将反应降至室温后，乙醚(20毫升)萃取两次。合并有机相，用饱和食盐水(15毫升)洗一次，随后用无水硫酸钠干燥，减压旋蒸除去溶剂。所得的粗产物经柱层析色谱(洗脱剂为石油醚：二氯甲烷＝20:1–10：1)纯化以49％的收率得到纯产物(R)-12。
表征数据：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.03(s,2H),6.99(s,2H),6.77(s,2H),4.63(s,2H),3.25–3.19(m,J＝7.5,4.3Hz,2H),3.14–3.08(m,J＝15.6,7.5Hz,2H),2.90–2.85(m,J＝15.6,6.9Hz,2H),2.39(s,6H),2.30(s,6H),2.15(s,6H),2.00(s,6H),1.86–1.60(m,6H)。
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ148.3,143.0,137.5,137.4,137.2,133.4,131.2,130.2,128.4,128.3,126.2,126.1,61.8,43.3,36.1,26.7,21.2,20.6,20.2,18.5,18.3。
第三步：化合物(R)-13的合成
Figure BDA0002388522810000102
将原料(R)-12(0.15毫摩尔)加入反应管中，加入氯仿(3毫升)/甲醇(1毫升)的混合溶剂，80摄氏度下反应16小时。薄层析色谱检测表明反应基本完成，将反应降至室温后，二氯甲烷(20毫升)萃取两次。合并有机相，用饱和食盐水(15毫升)洗一次，随后用无水硫酸钠干燥，再用旋转蒸发仪除去溶剂。得到的粗产物使用柱层析色谱(洗脱剂为石油醚：二氯甲烷＝20:1–10：1)纯化以95％的收率得到纯产物(R)-13。
表征数据：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ6.97(d,J＝1.9Hz,2H),6.95(d,J＝1.8Hz,2H),6.73(s,2H),3.92(d,J＝4.3Hz,2H),3.73(d,J＝4.3Hz,2H),3.18–3.09(m,4H),2.92–2.82(m,2H),2.66–2.56(m,6H),2.47(s,6H),2.20(s,6H),1.61–1.43(m,6H),1.23(d,J＝6.9Hz,18H),1.07(d,J＝6.8Hz,6H),0.98(t,J＝6.9Hz,12H)。
第四步：手性磷酸CPA2的合成
Figure BDA0002388522810000111
在氩气氛围下，将原料(R)-13(0.14毫摩尔)加入干燥的反应管中，加入干燥的吡啶(3毫升)，然后在室温下滴加三氯氧磷(0.1毫升，1.1毫摩尔)，滴加完后升温至100摄氏度，反应48小时。停止加热，降至室温后滴加入0.2毫升去离子水，然后升温至100摄氏度，继续反应36小时。停止加热，加入浓盐酸将溶液的pH值调至1～2，二氯甲烷萃取(20毫升)两次，合并有机相，用饱和食盐水(15毫升)洗一次，随后用无水硫酸钠干燥，减压旋蒸除去溶剂。所得的粗产物经柱层析色谱(洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯＝20:1–10：1)纯化，得到淡黄色胶状物。将所得产物溶解于二氯甲烷(10毫升)，并加入4摩尔/升的盐酸(10毫升)酸化过夜，萃取分离出二氯甲烷溶液，不经无水硫酸钠干燥，减压旋蒸除去溶剂，然后干燥，以35％的收率得到磷酸CPA2。
表征数据：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.03(d,J＝1.8Hz,2H),6.94(d,J＝1.8Hz,2H),6.92(s,2H),3.68(s,1H),3.04(dd,J＝17.1,8.4Hz,2H),2.93–2.85(m,6H),2.81–2.74(m,2H),2.50–2.45(m,2H),2.26(s,6H),2.03–1.94(m,2H),1.69–1.52(m,4H),1.26–1.18(m,24H),1.08(d,J＝6.7Hz,6H),0.81(d,J＝6.8Hz,6H)。
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ148.2,147.7,147.2,142.6,142.6,141.8,141.7,139.2,133.1,132.7,131.3,131.2,129.9,121.5,120.2,63.7,46.0,35.3,34.1,30.7,30.6,26.9,24.9,24.1,24.0,23.8,23.5,19.1,18.5,15.2。
HRMS(ESI)精确质量计算[M+H]C52H66O4P,m/z:787.4855,实测值:787.4850。
实施例4
CPA3的合成
第一步：化合物(R)-15的合成
Figure BDA0002388522810000121
步骤1：在氩气氛围下，向镁屑(16.0毫摩尔)、2,4,6-三环己基溴苯14(8.0毫摩尔)与无水四氢呋喃(32毫升)的悬浊液中加入碘粒(20毫克)与1,2-二溴乙烷(50微升)作为引发剂。反应随后在65摄氏度下回流3小时，并冷却至室温待下一步使用。
步骤2：在氩气氛围下，将原料(R)-7(1.3毫摩尔)与四氢呋喃(5毫升)置于反应管中。将混合物降温至0摄氏度，先分两批加入氢化钠(7毫摩尔)，再加入醋酸钯(0.36毫摩尔)，随后逐滴加入步骤-1中制备的格氏试剂。加入完成后，将反应管封口，在65摄氏度下搅拌16小时。将反应降至室温后，缓慢倒入1摩尔/升的稀盐酸中淬灭。分离水相，用乙酸乙酯(50毫升)萃取两次。合并有机相，用饱和食盐水(30毫升)洗一次，随后用无水硫酸钠干燥，减压旋蒸除去溶剂。所得的粗产物经柱层析色谱(洗脱剂为石油醚：二氯甲烷＝20:1-15:1)纯化以81％的收率得到纯产物(R)-15。
表征数据：
1H NMR(400MHz,CD2Cl2)δ7.01(s,4H),6.64(s,2H),4.68(s,2H),3.06–2.99(m,4H),2.80–2.73(m,2H),2.50(tt,J＝11.6,3.0Hz,2H),2.30(tt,J＝11.9,3.3Hz,2H),2.19(s,6H),2.19–2.13(m,2H),1.90–0.85(m,66H)。
13C NMR(125MHz,CD2Cl2)δ149.6,147.9,147.4,143.4,132.2,131.2,130.9,126.1,125.5,122.7,122.4,62.4,45.3,44.3,41.8,41.7,35.8,35.4,35.2,34.9,34.5,34.3,27.7,27.6,27.4,27.2,27.1,26.7,26.7,26.5,26.3,18.5,18.5。
HRMS(ESI)精确质量计算[M+Na]C70H92O2Na,m/z:987.6995,实测值:987.6979。
第二步：化合物(R)-16的合成
Figure BDA0002388522810000131
氩气氛围下，将原料(R)-15(1.7毫摩尔)加入干燥的反应管中，加入干燥的吡啶(16毫升)，然后在室温下滴加三氯氧磷(0.31毫升，3.3毫摩尔)，滴加完后升温至110摄氏度，反应3天。降至室温，薄层色谱分析表明仍有较多的原料剩余，补加干燥的吡啶(16毫升)、三氯氧磷(0.31毫升，3.3毫摩尔)，继续在110摄氏度下反应9天。降至室温，减压旋蒸除去吡啶，加入80毫升二氯甲烷溶解，分别用1摩尔/升的盐酸(50毫升)洗涤2次，饱和食盐水(30毫升)洗涤1次，然后用无水硫酸钠干燥。再用旋转蒸发仪除去二氯甲烷至剩余约30毫升，超声的同时加入正己烷，析出米白色的不溶物，过滤得0.62克粉末。滤液旋干得到的粗产物使用柱层析色谱(洗脱剂为石油醚：二氯甲烷＝20:1-6:1)纯化以59％的收率得到纯产物(R)-16。
表征数据：
1H NMR(500MHz,CD2Cl2)δ7.06(s,2H),6.99(s,2H),6.95(s,1H),6.92(s,1H),3.12(dd,J＝17.3,8.3Hz,2H),3.00(dd,J＝17.3,10.1Hz,2H),2.76–2.66(m,2H),2.58–2.48(m,4H),2.43–2.37(dd,J＝13.4,10.2Hz,2H),2.35–2.31(m,6H),2.08–0.76(m,66H)。
13C NMR(125MHz,CD2Cl2)δ147.9,147.5,147.4,146.6,146.1,146.1,143.4,143.4,143.0,143.0,142.1,142.0,139.9,139.9,139.3,139.2,139.2,139.1,133.9,133.8,133.6,132.4,132.4,132.1,132.0,131.9,131.5,131.5,131.0,130.9,123.5,123.3,122.3,121.8,64.4,46.4,45.1,45.0,42.5,42.3,42.2,42.0,38.8,37.9,36.2,35.9,35.5,34.9,34.9,34.7,34.4,33.8,33.4,32.7,28.0,27.9,27.5,27.3,27.3,27.2,27.0,26.9,26.8,26.8,26.7,19.1,18.6,15.3。
31P NMR(162MHz,CD2Cl2)δ-0.44。
HRMS(ESI)精确质量计算[M+Na]C70H90ClO3PNa,m/z:1067.6214,实测值:1067.6201。
第三步：CPA3的合成
Figure BDA0002388522810000141
在氩气氛围下，将原料(R)-16(1毫摩尔)加入反应管中，加入普通的吡啶(24毫升)，然后加入去离子水(3毫升)，然后升温至110摄氏度，反应24小时。降至室温，薄层色谱分析表明反应完成，减压旋蒸除吡啶，所得残余物以二氯甲烷(30毫升)稀释，加入6摩尔/升的盐酸(50毫升)酸化，分离出二氯甲烷相，水相再经二氯甲烷(30毫升)萃取一次。合并有机相，用饱和食盐水(30毫升)洗一次，随后用无水硫酸钠干燥，再用旋转蒸发仪除去溶剂。所得的粗产物使用柱层析色谱(洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯＝20:1-8:1)纯化，得到淡黄色胶状物。将所得产物溶解于二氯甲烷(20毫升)，并加入4摩尔/升的盐酸(20毫升)酸化过夜，萃取分离出二氯甲烷溶液，不经无水硫酸钠干燥，减压旋蒸除去溶剂，然后干燥除水，以87％的收率得到磷酸CPA3(白色粉末)。
表征数据：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ6.98(s,2H),6.90(s,2H),6.87(s,2H),3.46(brs,1H),3.05(dd,J＝17.0,8.4Hz,2H),2.94(dd,J＝17.0,10.0Hz,2H),2.68–2.62(m,2H),2.57–2.50(m,2H),2.48–2.42(m,2H),2.40–2.33(m,2H),2.27(s,6H),1.97–0.75(m,66H)。
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ146.9,146.7,146.2,142.2,142.2,141.9,141.8,139.0,138.9,133.0,132.6,131.1,131.1,129.7,122.6,121.3,63.5,45.8,44.6,41.6,41.3,37.7,35.5,35.2,34.5,34.4,33.5,32.5,27.6,27.5,27.0,26.7,26.5,26.4,26.2,18.9,18.4,15.1。
31P NMR(162MHz,CDCl3)δ-7.70。
HRMS(ESI)精确质量计算[M+H]C70H92O4P,m/z:1027.6733,实测值:1027.6721。
实施例5
手性磷酸的应用
2-氨基-2’-羟基-1,1’-联萘类化合物(NOBINs)是一类重要的联芳基轴手性化合物，具有广泛的应用价值，如作为手性配体或手性催化剂的核心骨架等，然而目前缺乏高效的有机催化不对称的方法来构建NOBINs类化合物。在偶氮基团可以活化芳烃的基础上，结合量子化学计算的手段，成功地发现亚硝基可有效地活化芳烃。
在这一策略的指导下，以手性磷酸为催化剂，偶氮二甲酸二异丙酯为添加剂，2-亚硝基萘(17)可接受亲核试剂7-甲氧基-2-萘酚(18)的进攻，得到NOBIN化合物，反应收率为40～70％。立体选择性控制方面，取代基相同的情况下，本发明的稠环螺二氢茚骨架磷酸(CPA2和CPA3)与目前商业可得的螺二氢茚骨架磷酸(CPA4和CPA5)相比具有明显的优势，ee值更高，具体数据见下表。
Figure BDA0002388522810000151
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种具有螺二氢茚骨架的手性磷酸，其具有通式Ⅰ的结构：
Figure FDA0003306726320000011
其中，Ar为
Figure FDA0003306726320000012
R选自C1-C4烷基、C5-C7环烷基、甲氧基、三氟甲基、氟、硝基、苯基中的一种，m表示1～5的整数。
2.根据权利要求1所述的手性磷酸，其特征在于，R选自C1-C4烷基、C5-C7环烷基中的一种。
3.根据权利要求2所述的手性磷酸，其特征在于，R选自甲基、异丙基、环己基中的一种。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的手性磷酸，其特征在于，m表示1、2或3。
5.根据权利要求1所述的手性磷酸，其特征在于，其选自以下化合物中的一种：
Figure FDA0003306726320000013
Figure FDA0003306726320000021
6.一种权利要求1～5任意一项所述的手性磷酸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
Figure FDA0003306726320000022
用金鸡纳碱盐6对外消旋体化合物5手性拆分，得到化合物(R)-5；
化合物(R)-5和碘代丁二酰亚胺、对甲苯磺酸反应，得到化合物(R)-7；
化合物(R)-7和格氏试剂ArMgBr、醋酸钯、氢化钠反应，得到化合物(R)-9；
化合物(R)-9和三氯氧磷、吡啶反应后水解得到手性磷酸。
7.一种权利要求1～5任意一项所述的手性磷酸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
Figure FDA0003306726320000023
用金鸡纳碱盐6对外消旋体化合物5手性拆分，得到化合物(R)-5；
化合物(R)-5和碘代丁二酰亚胺、对甲苯磺酸反应，得到化合物(R)-7；
化合物(R)-7和氯甲基甲醚、氢化钠反应，得到化合物(R)-10；
化合物(R)-10和格氏试剂ArMgBr、双三苯基膦二氯化镍反应，得到化合物(R)-12；
化合物(R)-12和盐酸反应得到化合物(R)-9；
化合物(R)-9和三氯氧磷、吡啶反应后水解得到手性磷酸。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述手性拆分以甲苯和乙酸乙酯为混合溶剂，在100～110℃下加热搅拌。
9.权利要求1～5任意一项所述的手性磷酸在2-亚硝基萘与7-甲氧基-2-萘酚不对称反应中的应用。
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