CN113680385B - 氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本申请公开一种氮杂环卡宾‑硫脲双功能团催化剂，该氮杂环卡宾‑硫脲双功能团催化剂的结构通式如式I所示，式I中的Ar1和Ar2分别独立选自芳基、取代的芳基、杂芳基和取代的杂芳基中的任意一种。该氮杂环卡宾催化剂是在氮杂环卡宾骨架的基础上引入另一活性位点硫脲基团，可以形成多种双功能硫脲氮杂环卡宾催化剂，该氮杂环卡宾‑硫脲双功能团催化剂在催化不对称硒杂迈克尔反应具有很好的催化活性，因此在有机不对称催化领域具有很好的应用。
Description
技术领域
本申请属于催化材料技术领域，具体涉及一种氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
具有双功能团双催化位点的催化剂常被设计并成功应在有机不对称催化中。其中，含有硫脲基团的手性催化剂是应用最广泛的双官能团催化剂，由于其结构中的硫脲基团与底物可以形成非共价键，从而产生良好的催化活性和立体旋转性。譬如奎宁硫脲催化剂。
氮杂环卡宾(N-Heterocyclic Carbenes,NHCs)是一类重要的有机小分子催化剂。其中手性氨基茚醇骨架衍生的氮杂环卡宾催化剂在Rovis教授报道后，近些年来如雨后春笋般的快速发展，被广泛应用到共价以及非共价不对称催化领域。而目前双功能团氮杂环卡宾催化剂主要应用在共价催化领域中，因此需要研制新型的双功能团氮杂环卡宾催化剂，使其应用于非共价催化领域。
发明内容
本申请的目的在于提供一种氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂及其制备方法和应用，旨在解决现有双功能团氮杂环卡宾在非共价领域不对称催化应用有限的技术问题。
为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
第一方面，本申请提供一种氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂，所述氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂的结构通式如下式I所示：
其中，所述式I中的Ar1和Ar2分别独立选自芳基、取代的芳基、杂芳基和取代的杂芳基中的任意一种。
本申请提供的氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂的有益效果在于：本申请在氨基茚醇衍生的氮杂环卡宾骨架的基础上引入另一活性位点硫脲基团，并且通过对式I中的Ar1和Ar2进行芳基、取代的芳基、杂芳基和取代的杂芳基的多种基团的选择，可以形成多种类的氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂，该氮杂环卡宾催化剂在非共价催化不对称硒杂迈克尔反应具有很好的催化活性，因此在有机不对称催化领域具有很好的应用。
第二方面，本申请提供一种氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂的制备方法，包括如下步骤：
将式II所示的化合物经过硝化反应进行反应得到式III所示的化合物；
将式III所示的化合物与三甲基氧鎓四氟硼酸盐、Ar2NHNH2、原甲酸三乙酯反应，得到式IV所示的化合物；
将式IV所示的化合物进行还原氢化反应，得到式V所示的化合物；
将式V所示的化合物与异硫氰酸酯Ar1NCS反应，得到式I所示的氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂；
其中，上述化合物的结构式如下：
Ar1和Ar2分别独立选自芳基、取代的芳基、杂芳基和取代的杂芳基中的任意一种。
本申请提供的氮杂环卡宾-硫脲双功能团的制备方法的有益效果在于：该制备方法具有原料易得，成本低，操作方便，反应条件温和易于控制的优点，而且可以制备成双功能硫脲氮杂环卡宾催化剂，在非共价催化不对称硒杂迈克尔反应具有很好的催化活性，其在有机不对称催化领域具有很好的应用。
第三方面，本申请提供一种上述氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂和/或上述制备方法制得的氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂在非共价催化不对称硒杂迈克尔反应中的应用。
本申请提供的氮杂环卡宾-硫脲双功能团和/或本申请实施例提供的制备方法制得的氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂在非共价催化不对称硒杂迈克尔反应具有很好的催化活性，因此在该有机不对称催化领域具有很好的应用。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请中，“至少一种”是指一种或者多种，“多种”是指两种或两种以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
本申请实施例中所涉及的化合物及其衍生物均是按照IUPAC(国际纯粹与应用化学联合会)或CAS(化学文摘服务社)命名系统命名的。因此，本申请实施例中具体涉及到的化合物基团做如下阐述与说明：
“芳基”是指一种具有芳香性的环状结构的芳香烃，包括但不限于如苯基、萘基、蒽基、菲基等以及其它类似基团。“取代的芳基”即指上述芳基环上的氢原子被其他官能团取代的芳基衍生物，其中取代的官能团可以是一个或多个。
“杂芳基”是指单环或多环或稠环芳香烃，其中的一个或多个碳原子已被如氮、氧或硫等杂原子取代。如果杂芳基含有不止一个杂原子，则这些杂原子可能是相同，也可能是不同的。杂芳基包括但不限于如苯并呋喃基、苯并噻吩基、苯并咪唑基、噻唑基、噻吩基等以及其它类似基团。“取代的杂芳基”即指上述杂芳基环上的氢原子被其他官能团取代杂芳基衍生物，其中取代的官能团可以是一个或多个。
一方面，本申请提供了一种氮杂环卡宾催化剂，所述氮杂环卡宾催化剂的结构通式如下式I所示：
其中，所述式I中的Ar1和Ar2分别独立选自芳基、取代的芳基、杂芳基和取代的杂芳基中的任意一种。
本申请实施例提供的氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂是在氮杂环卡宾骨架的基础上引入另一活性位点硫脲基团，并且通过对式I中的Ar1和Ar2进行芳基、取代的芳基、杂芳基和取代的杂芳基的多种基团的选择，可以形成多种类的双功能硫脲氮杂环卡宾催化剂，该双功能催化剂在非共价催化不对称硒杂迈克尔反应具有很好的催化活性，因此在有机不对称催化领域具有潜在的应用。
在一些实施例中，Ar1和Ar2可以是相同或不同的芳基、取代的芳基、杂芳基和取代的杂芳基。
具体地，所述芳基选自苯基、萘基、蒽基、菲基和芴基中的至少一种。所述取代的芳基即为上述芳基引入取代基，具体地，所述取代的芳基选自取代的苯基、取代的萘基、取代的蒽基、取代的菲基和取代的芴基中的至少一种。所述取代的芳基中，取代基选自卤素原子、羟基、氨基、硝基、磺基、氰基、酰基、酯基、(C1-C10)烷基、(C6-C14)芳基和(C4-C14)杂芳基中的至少一种。
所述杂芳基选自单环杂芳基和稠环杂芳基中的至少一种。其中，所述单环杂芳基选自呋喃基、噻吩基、吡咯基、咪唑基、吡唑基、恶唑基、噻唑基、吡啶基、吡喃基、嘧啶基和吡嗪基中的至少一种；所述稠环杂芳基选自苯并呋喃基、苯并噻吩基、苯并吡咯基、苯并咪唑基、苯并恶唑基、苯并吡唑基、苯并噻唑基、苯并吡喃基、喹啉和吖啶中的至少一种。所述取代的杂芳基即为上述杂芳基引入取代基，具体地，所述取代的杂芳基选自取代的单环杂芳基和取代的稠环杂芳基中的至少一种。其中，所述取代的单环杂芳基选自取代的呋喃基、取代的噻吩基、取代的吡咯基、取代的咪唑基、取代的吡唑基、取代的恶唑基、取代的噻唑基、取代的吡啶基、取代的吡喃基、取代的嘧啶基和取代的吡嗪基中的至少一种；所述取代的稠环杂芳基选自取代的苯并呋喃基、取代的苯并噻吩基、取代的苯并吡咯基、取代的苯并咪唑基、取代的苯并恶唑基、取代的苯并吡唑基、取代的苯并噻唑基、取代的苯并吡喃基、取代的喹啉和取代的吖啶中的至少一种。所述取代的杂芳基中，取代基选自卤素原子、羟基、氨基、硝基、磺基、氰基、酰基、酯基、(C1-C10)烷基、(C6-C14)芳基和(C4-C14)杂芳基中的至少一种。
在一些实施例中，式I中，Ar1为取代的苯基，Ar2为取代的苯基。具体地，Ar1为卤素原子取代(C1-C10)烷基取代的苯基，例如卤代C1-C10烷基单取代或多取代等等，其中卤素原子可以是氟、氯、溴、碘；Ar2为(C1-C10)烷基取代的苯基，例如甲基单取代或多取代的苯基、乙基单取代或多取代的苯基等。
在一个优选实施例中，Ar1为3,5-双(三氟甲基)苯基，Ar2为均三甲基苯基；该氮杂环卡宾催化剂的结构如下：
另方面，本申请还提供了一种氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂的制备方法，如图1所示，该制备方法包括如下步骤：
S01：将式II所示的化合物经过硝化反应进行反应得到式III所示的化合物；
S02：将式III所示的化合物与三甲基氧鎓四氟硼酸盐、Ar2NHNH2、原甲酸三乙酯反应，得到式IV所示的化合物；
S03：将式IV所示的化合物进行还原氢化反应，得到式V所示的化合物；
S04：将式V所示的化合物与异硫氰酸酯Ar1NCS反应，得到式I所示的氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂；
其中，上述化合物的结构式如下：
其中，Ar1和Ar2分别独立选自芳基、取代的芳基、杂芳基和取代的杂芳基中的任意一种。
本申请实施例提供的氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂是在氮杂环卡宾骨架的基础上引入另一活性位点硫脲基团，并且通过对式I中的Ar1和Ar2进行芳基、取代的芳基、杂芳基和取代的杂芳基的多种基团的选择，可以形成多种类的双功能硫脲氮杂环卡宾催化剂，该双功能催化剂在非共价催化不对称硒杂迈克尔反应具有很好的催化活性，因此在有机不对称催化领域具有很好的应用。
对于Ar1NCS中的Ar1和Ar2NHNH2中的Ar2分别对应最终得到的式I所示的氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂中的Ar1和Ar2，该Ar1和Ar2具体选择上文已经详细阐述，在此不再赘述。
其中，步骤S01中，式II所示化合物的制备方法包括如下步骤：
将式VI所示的(1R,2S)-1-氨基-2-茚醇先与NaH反应，再加入氯乙酸乙酯，反应得到式II所示的化合物；
上述反应过程如下：
上述步骤以(1R,2S)-1-氨基-2-茚醇为原料合成双功能氮杂环卡宾催化剂的方法。(1R,2S)-1-氨基-2-茚醇是一种简单易得的化学原料。使得该制备方法具有原料易得，成本低，操作方便，其在有机不对称催化领域具有潜在的应用活性。
具体地，以(1R,2S)-1-氨基-2-茚醇为原料合成氮杂环卡宾催化剂的合成路线为：
合成路线共5步，以15％-30％的产率获得最终产物。该路线具有原料易得，成本低，操作方便，反应条件温和易于控制的优点。具体的，以Ar1位3,5-双(三氟甲基)苯基即Ar1NCS为3,5-双(三氟甲基)苯基异硫氰酸酯，Ar2为3,5-双(三氟甲基)苯基即Ar2NHNH2均三甲基苯肼为例，该合成方法，包括如下步骤：
步骤1，以(1R,2S)-1-氨基-2-茚醇为原料，用氯乙酸乙酯缩合(反应物包括：氯甲酸甲酯，氢化钠，四氢呋喃溶液)，得到中间体(4aR,9aS)-4,4a,9,9a-四氢茚并[2,1-b][1,4]恶嗪-3(2氢)-酮。
步骤2，将上述中间体(4aR,9aS)-4,4a,9,9a-四氢茚并[2,1-b][1,4]恶嗪-3(2氢)-酮与硝酸反应，得到中间体(4aR，9aS)-6-硝基-4,4a,9,9A四氢茚并[2,1-B][1,4]恶嗪-3(2氢)-酮。
步骤3，将上述中间体(4aR,9aS)-6-硝基-4,4a,9,9A四氢茚并[2,1-B][1,4]恶嗪-3(2氢)-酮与三甲基氧嗡四氟硼酸盐、均三甲基苯肼、原甲酸三乙酯反应得到中间体(5aS,10bR)-2-均三甲苯基-9-硝基-5a,10b-二氢-4H，6H-茚并[2,1-b][1,2,4]三唑并[4,3-d][1,4]恶嗪-2-鎓四氟硼酸盐。
步骤4，将上述中间体(5aS,10bR)-2-均三甲苯基-9-硝基-5a,10b-二氢-4H，6H-茚并[2,1-b][1,2,4]三唑并[4,3-d][1,4]恶嗪-2-鎓四氟硼酸盐用钯碳还原氢化，得到中间体(5aS,10bR)-2-均三甲苯基-9-氨基-5a，10b-二氢-4H,6H-茚并[2,1-b][1,2,4]三唑并[4,3-d][1,4]恶嗪-2-鎓四氟硼酸盐。
步骤5，将上述中间体(5aS,10bR)-2-均三甲苯基-9-氨基-5a,10b-二氢-4H，6H-茚并[2,1-b][1,2,4]三唑并[4,3-d][1,4]恶嗪-2-鎓四氟硼酸盐与3,5-双(三氟甲基)异硫氰酸酯反应，得到终产物：(5aS,10bR)-9-(3-(3,5-双(三氟甲基)苯基)硫脲基)-2-均三甲苯基丙酮-5a，10B二氢-4H,6H-茚并[2,1-b][1,2,4]三唑并[4,3-d][1,4]恶嗪-2-鎓四氟硼酸盐即(5aS,10bR)-9-(3-(3,5-bis(trifluoromethyl)phenyl)thioureido)-2-mesityl-5a,10b-dihyd ro-4H,6H-indeno[2,1-b][1,2,4]triazolo[4,3-d][1,4]oxazin-2-iumtetrafluoroborate，结构式如下：
最后，本申请实施例还提供一种本申请实施例上述氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂和/或上述制备方法制得的氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂在非共价催化不对称硒杂迈克尔反应中的应用。
本申请实施例提供的氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂以及该制备方法制备得到的氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂在催化不对称硒杂迈克尔反应具有很好的催化活性，例如：亲核试剂化合物RSeH和共轭烯酮类化合物
在本申请的氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂的催化条件下可以非共价催化不对称硒杂迈克尔加成反应，得到β-羰基手性硒醚化合物，反应式如下所示：/>
亲核试剂化合物RseH中的R可以是相同或不相同的C1-C20烷基、C1-C20烷氧基、C1-C20烷基氧羰基中的任意一种。共轭烯酮类化合物中的Ar3和Ar4可以是芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基、芳氧基、芳氧基羰基、杂芳氧基、杂芳氧基羰基、芳基(C1-C20)烷基、芳基(C1-C20)烷氧基、杂芳基(C1-C20)烷基中的任意一种。通过本申请的氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂的催化作用，从而得到多种类的β-羰基手性硒醚化合物。
下面结合具体实施例进行说明。
实施例1
一种氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂，其分子结构如下所示：
该氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂的制备方法包括如下步骤：
(1)中间体((4aR,9aS)-4,4a,9,9a-四氢茚并[2,1-b][1,4]恶嗪-3(2氢)-酮的合成，反应式和合成步骤如下：
在300mL四氢呋喃溶液中加入9.0g(1R,2S)-1-氨基-2-茚醇，冷却至0度，再加入2.52g 60％氢化钠，搅拌半小时后，再加入7.1mL氯乙酸乙酯。搅拌4小时取样监测反应进程(TLC检测)。反应完全后反应体系用饱和碳酸氢钠淬灭，然后乙酸乙酯溶液萃取，之后合并的有机相，用无水硫酸钠干燥，通过重结晶得到产物。得到固体产物10.7g，产率95％。
(2)中间体(4aR，9aS)-6-硝基-4,4a,9,9A四氢茚并[2,1-B][1,4]恶嗪-3(2氢)-酮的合成，反应式和合成步骤如下：
将5.67g中间体(4aR,9aS)-4,4a,9,9a-四氢茚并[2,1-b][1,4]恶嗪-3(2氢)-酮溶解在56mL硝基甲烷溶液中，冷却至-10度，再将预先冷却至-10度的1.6mL浓硝酸、11mL水、40mL浓硫酸的混合液在一个小时逐滴滴加到上述溶液当中，将反应置于-10度中继续反应2小时监测反应进程(TLC检测)。然后倒入1000mL的冰水中，继续搅拌1小时，过滤，滤渣用大量水和少量冷的乙酸乙酯洗涤。洗涤完的滤渣即为目标产物。得到白色固体产物4.91g，产率70％。
(3)中间体(5aS,10bR)-2-均三甲苯基-9-硝基-5a,10b-二氢-4H，6H-茚并[2,1-b][1,2,4]三唑并[4,3-d][1,4]恶嗪-2-鎓四氟硼酸盐的合成，反应式和合成步骤如下：
将2.34g(4aR，9aS)-6-硝基-4,4a,9,9A四氢茚并[2,1-B][1,4]恶嗪-3(2氢)-酮和1.6g三甲基氧嗡四氟硼酸盐溶解在100mL二氯甲烷溶液中。室温，在氮气保护的氛围下搅拌12小时，监测反应进程。将1.8g均三甲基苯肼溶于20mL二氯甲烷溶液，并将该溶液加入上述溶液中，继续搅拌24小时。该混合液旋干，溶于100mL氯苯和16mL原甲酸三甲酯当中，加热至110度，回流48小时。反应结束后直接旋干，用柱层析纯化，得到0.93g白色固体产物，产率20％。
(4)中间体(5aS,10bR)-2-均三甲苯基-9-氨基-5a，10b-二氢-4H,6H-茚并[2,1-b][1,2,4]三唑并[4,3-d][1,4]恶嗪-2-鎓四氟硼酸盐的合成，反应式和合成步骤如下：
将0.9g(5aS,10bR)-2-均三甲苯基-9-硝基-5a,10b-二氢-4H，6H-茚并[2,1-b][1,2,4]三唑并[4,3-d][1,4]恶嗪-2-鎓四氟硼酸盐溶于100mL甲醇中，加入98mg5％钯碳，用氢气还原12小时，取样监测反应(TLC检测)发现。过滤掉钯碳后，将滤液旋干，用柱层析纯化，得到白色固体0.72g黄褐色固体，产率80％。
(5)终产物：(5aS,10bR)-9-(3-(3,5-双(三氟甲基)苯基)硫脲基)-2-均三甲苯基丙酮-5a,10b二氢-4H,6H-茚并[2,1-b][1,2,4]三唑并[4,3-d][1,4]恶嗪-2-鎓四氟硼酸盐的合成，反应式和合成步骤如下：
将上一步所得467mg中间体(5aS,10bR)-2-均三甲苯基-9-氨基-5a，10b-二氢-4H,6H-茚并[2,1-b][1,2,4]三唑并[4,3-d][1,4]恶嗪-2-鎓四氟硼酸盐溶于6mL二氯甲烷中，加入365mg 3,5-双(三氟甲基)苯基异硫氰酯，室温下搅拌12小时，取样监测反应(TLC检测)。反应完全后反应体系旋干，用柱层析纯化，得到白色固体。得到固体产物624mg，产率90％。
相关表征分析，其结果为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ9.94(s,1H),8.83(s,1H),8.69(s,1H),8.07(s,2H),7.67(s,1H),7.65-7.56(m,2H),7.20(d,J＝8.2Hz,1H),6.94(s,2H),5.88(d,J＝3.9Hz,1H),5.03(d,J＝16.1Hz,1H),4.96-4.86(m,2H),3.10(s,2H),2.33(s,3H),1.98(s,6H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ179.75,150.13,143.07,142.30,140.50,138.31,137.26,135.84,135.16,131.60(q,J＝33.4Hz),131.03,129.82,125.90(d,J＝13.1Hz),123.84,123.80,123.28(q,J＝272.7Hz),119.05,118.29,61.83,60.20,37.18,21.30,17.18.19F NMR(376MHz,CDCl3)δ-62.88(s),-148.22(s).HRMS(ESI-TOF)[M]calculated for[C30H26F6N5OS]+Exact Mass:618.1757,observed 618.1757。
实施例2
一种氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂，其分子结构如下所示：
其制备方法参照实施例1中(5aS,10bR)-9-(3-(3,5-双(三氟甲基)苯基)硫脲基)-2-均三甲苯基丙酮-5a,10b二氢-4H,6H-茚并[2,1-b][1,2,4]三唑并[4,3-d][1,4]恶嗪-2-鎓四氟硼酸盐制备方法，不同之处在于采用对硝基苯基异硫氰酯(360mg)替代3,5-双(三氟甲基)苯基异硫氰酯。反应液通过硅胶柱层析直接分离纯化(甲醇与二氯甲烷为洗脱剂)得到目标产物黄色固体。
将制备的产物VII进行表征数据分析，其结果为1H NMR(400MHz,DMSO)δ11.19(s,1H),10.38(s,1H),10.23(s,1H),8.16(d,J＝9.1Hz,2H),7.87(s,1H),7.78(d,J＝9.1Hz,2H),7.41(d,J＝8.0Hz,1H),7.25(d,J＝8.0Hz,1H),7.15(s,2H),6.09(d,J＝3.8Hz,1H),5.29(d,J＝16.1Hz,1H),5.17-4.96(m,2H),3.47(dd,J＝17.1,4.5Hz,1H),3.14(d,J＝17.2Hz,1H),2.32(s,3H),2.04(s,6H).13CNMR(101MHz,DMSO)δ181.16,151.60,147.42,145.59,143.73,142.83,139.45,138.93,137.50,136.04,132.38,130.64,127.03,126.88,125.53,123.27,122.10,78.52,62.33,61.05,41.36,41.15,40.94,40.73,40.53,40.32,40.11,38.00,21.92,18.19.19F NMR(376MHz,DMSO)δ-148.22(s).HRMS(ESI-TOF)[M]calculated for[C28H27N6O3S]+527.1860,observed 527.1856.该结果进一步证实了产物分子结构正如上述分子结构VII。
实施例3
一种氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂，其分子结构如下所示：
其制备方法参照实施例1中(5aS,10bR)-9-(3-(3,5-双(三氟甲基)苯基)硫脲基)-2-均三甲苯基丙酮-5a,10b二氢-4H,6H-茚并[2,1-b][1,2,4]三唑并[4,3-d][1,4]恶嗪-2-鎓四氟硼酸盐制备方法，不同之处在于采用2，4-二甲基对溴苯肼(2.57g)替代均三甲基苯阱。反应液通过硅胶柱层析直接分离纯化(甲醇与二氯甲烷为洗脱剂)得到目标产物白色固体。
将制备的产物VII进行表征数据分析，其结果为1H NMR(400MHz,CDCl3)δ10.17(s,1H),8.81(s,1H),8.60(s,1H),8.13(s,2H),7.64-7.55(m,2H),7.52(s,1H),7.39(s,2H),7.11(d,J＝8.2Hz,1H),6.06(d,J＝4.2Hz,1H),5.05(d,J＝16.1Hz,1H),4.88(d,J＝16.1Hz,1H),4.78(s,1H),3.03(s,2H),1.98(s,6H).13C NMR(101MHz,CDCl3)δ179.91,150.89,144.43,141.23,138.18,136.60,133.25,132.67,132.33(q,J＝33.4Hz),128.85(d,J＝44.9Hz),126.68,126.58,123.93(q,J＝273.7Hz),123.72,119.44,118.75,78.34,62.62,60.76,37.98,17.78.9F NMR(376MHz,CDCl3)δ-62.84(s),-147.52(s).HRMS(ESI-TOF)[M]calculated for[C29H23BrF6N5OS]+Exact Mass:682.0705,observed 682.0700.该结果进一步证实了产物分子结构正如上述分子结构VIII。
实施例4
用实施例1的双功能氮杂环卡宾催化剂催化不对称硒杂迈克尔反应，反应式和步骤如下：
在干燥的10mL试管中加入实施例1的氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂(0.1mmol,0.1equiv.)，0.8mL无水乙醚，氩气置换三次，加入碱(0.01mmol,0.1eq)反应试管密封后在室温下搅拌30分钟。亲核试剂RSeH(0.12mmol,1.2eq)溶于0.5mL无水乙醚缓慢加入反应体系中，于室温下搅拌30分钟。对应的查尔酮(0.1mmol,1.0equiv.)溶于0.5mL无水乙醚缓慢加入反应体系中，所得混合物在-90度下搅拌24小时。反应完毕后，反应液通过含硅胶的玻璃滴管过滤，乙醚冲洗后，滤液旋干，柱层析分离，得目标产物，无色油状液体。相关表征分析，其结果为：1H NMR(400MHz,CD2Cl2)δ7.94(dd,J＝5.2,3.4Hz,2H),7.63-7.56(m,1H),7.48(dd,J＝10.5,4.7Hz,2H),7.42(d,J＝7.6Hz,2H),7.31(dd,J＝10.4,4.8Hz,2H),7.21(dd,J＝8.2,6.4Hz,1H),4.75(dd,J＝8.3,6.3Hz,1H),3.80(dd,J＝17.3,8.4Hz,1H),3.69(dd,J＝17.3,6.2Hz,1H),3.18-3.00(m,1H),2.13-1.96(m,1H),1.95-1.82(m,1H),1.78-1.61(m,3H),1.56-1.43(m,3H).13CNMR(101MHz,CD2Cl2)δ197.28,143.64,137.00,133.24,128.71,128.47,128.07,127.78,126.84,45.76,38.72,37.60,34.71,34.16,25.11,24.97.HRMS(ESI-TOF)[M+Na]calculated for[C20H22OSeNa]+381.0728,observed381.0727.Specific Rotation[α]D 25＝+126.3(c＝1.0in CH2Cl2).HPLC(Chiralpak-IC-Hcolumn,ethanol/hexane＝0.5/99.5,1.0mL/min):t(minor)＝9.514min,t(major)＝8.494min.
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂，其特征在于，所述氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂的结构通式如下式I所示：
其中，所述式I中的Ar1和Ar2分别独立选自芳基、取代的芳基、杂芳基和取代的杂芳基中的任意一种。
2.如权利要求1所述的氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂，其特征在于，所述芳基选自苯基、萘基、蒽基、菲基和芴基中的至少一种；和/或，
所述杂芳基选自单环杂芳基和稠环杂芳基中的至少一种。
3.如权利要求2所述的氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂，其特征在于，所述单环杂芳基选自呋喃基、噻吩基、吡咯基、咪唑基、吡唑基、恶唑基、噻唑基、吡啶基、吡喃基、嘧啶基和吡嗪基中的至少一种；和/或，
所述稠环杂芳基选自苯并呋喃基、苯并噻吩基、苯并吡咯基、苯并咪唑基、苯并恶唑基、苯并吡唑基、苯并噻唑基、苯并吡喃基、喹啉和吖啶中的至少一种。
4.如权利要求1所述的氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂，其特征在于，所述取代的芳基选自取代的苯基、取代的萘基、取代的蒽基、取代的菲基和取代的芴基中的至少一种；或者，
所述取代的杂芳基选自取代的单环杂芳基和取代的稠环杂芳基中的至少一种。
5.如权利要求4所述的氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂，其特征在于，所述取代的芳基中，取代基选自卤素原子、羟基、氨基、硝基、磺基、氰基、酰基、酯基、(C1-C10)烷基、(C6-C14)芳基和(C4-C14)杂芳基中的至少一种；和/或，
所述取代的单环杂芳基选自取代的呋喃基、取代的噻吩基、取代的吡咯基、取代的咪唑基、取代的吡唑基、取代的恶唑基、取代的噻唑基、取代的吡啶基、取代的吡喃基、取代的嘧啶基和取代的吡嗪基中的至少一种；和/或，
所述取代的稠环杂芳基选自取代的苯并呋喃基、取代的苯并噻吩基、取代的苯并吡咯基、取代的苯并咪唑基、取代的苯并恶唑基、取代的苯并吡唑基、取代的苯并噻唑基、取代的苯并吡喃基、取代的喹啉和取代的吖啶中的至少一种。
6.如权利要求1所述的氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂，其特征在于，所述式I中，Ar1为卤代(C1-C10)烷基取代的苯基，Ar2为(C1-C10)烷基取代的苯基。
7.一种氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将式II所示的化合物经过硝化反应进行反应得到式III所示的化合物；
将式III所示的化合物与三甲基氧鎓四氟硼酸盐、Ar2NHNH2、原甲酸三乙酯反应，得到式IV所示的化合物；
将式IV所示的化合物进行还原氢化反应，得到式V所示的化合物；
将式V所示的化合物与异硫氰酸酯Ar1NCS反应，得到式I所示的氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂；
其中，上述化合物的结构式如下：
Ar1和Ar2分别独立选自芳基、取代的芳基、杂芳基和取代的杂芳基中的任意一种。
8.如权利要求7所述的氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂的制备方法，其特征在于，式II所示的化合物的制备方法包括如下步骤：
将(1R,2S)-1-氨基-2-茚醇先与NaH反应，再加入氯乙酸乙酯，反应得到式II所示的化合物。
9.如权利要求7所述的氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂的制备方法，其特征在于，所述芳基选自苯基、萘基、蒽基、菲基和芴基中的至少一种；和/或，
所述杂芳基选自单环杂芳基和稠环杂芳基中的至少一种；和/或，
取代的芳基选自取代的苯基、取代的萘基、取代的蒽基、取代的菲基和取代的芴基中的至少一种；且所述取代的芳基中，取代基选自卤素原子、羟基、氨基、硝基、磺基、氰基、酰基、酯基、(C1-C10)烷基、(C6-C14)芳基和(C4-C14)杂芳基中的至少一种；和/或，
所述取代的杂芳基选自取代的单环杂芳基和取代的稠环杂芳基中的至少一种，且所述取代的杂芳基中，取代基选自卤素原子、羟基、氨基、硝基、磺基、氰基、酰基、酯基、(C1-C10)烷基、(C6-C14)芳基和(C4-C14)杂芳基中的至少一种。
10.如权利要求1-6任一项所述的氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂和/或权利要求7-9任一项所述的制备方法制得的氮杂环卡宾-硫脲双功能团催化剂在非共价催化不对称硒杂迈克尔反应中的应用。
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