CN114315594B - 一种利用铑配合物催化合成手性胺类化合物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用铑配合物催化合成手性胺类化合物的方法,该方法为:以含邻位碳硼烷基苯并噻唑结构的半夹心铑配合物为催化剂,以硝基化合物为原料,在还原剂的作用下,于室温下发生不对称还原反应,得到手性胺类化合物。与现有技术相比,本发明利用含邻位碳硼烷基苯并噻唑结构的半夹心铑配合物在室温下催化硝基化合物不对称还原合成手性胺类化合物,具有较高的催化活性,收率高,底物普适性广,对映选择性高。
Description
技术领域
本发明属于手性胺类化合物制备技术领域,涉及一种利用铑配合物催化合成手性胺类化合物的方法。
背景技术
胺类化合物是一类高科技、高附加值产品,并可作为重要的有机合成中间体而广泛应用于医药和农药等领域,同时它也是氨基酸的组成片段,在大量的具有生理活性的化合物中都有该结构基元。
传统的胺类化合物制备方法多种多样,其中硝基还原法是制备该类化合物的重要方法之一。但该方法不仅步骤繁琐,且试剂消耗量大,产生废渣较多,对环境造成很大影响,且立体选择性差,得不到立体专一的手性胺类化合物。而现有的手性胺类化合物制备方法存在催化活性低、产率及选择性较差的问题,导致其工业应用受到限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用铑配合物催化合成手性胺类化合物的方法,具有催化活性高、产率及选择性好等优势。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种利用铑配合物催化合成手性胺类化合物的方法,该方法为:以含邻位碳硼烷基苯并噻唑结构的半夹心铑配合物为催化剂,以硝基化合物为原料,在还原剂的作用下,于室温下发生不对称还原反应,得到手性胺类化合物;所述的含邻位碳硼烷基苯并噻唑结构的半夹心铑配合物的结构式如下所示:
其中,“·”为硼氢键。
进一步地,该方法具体为:将含邻位碳硼烷基苯并噻唑结构的半夹心铑配合物、硝基化合物溶于有机溶剂中,之后在还原剂氛围中反应60-300min,分离纯化后,即得到所述的手性胺类化合物。
进一步地,所述的硝基化合物为以下化合物中的一种:
进一步地,所述的有机溶剂为乙醇。
进一步地,所述的还原剂为氢气。
进一步地,所述的含邻位碳硼烷基苯并噻唑结构的半夹心铑配合物、硝基化合物的摩尔比为1:(500-1000),反应压力为0.05-0.15MPa。
进一步地,所述的含邻位碳硼烷基苯并噻唑结构的半夹心铑配合物的制备方法包括以下步骤:
1)在-85℃至-70℃下,将n-BuLi溶液加入至邻位碳硼烷溶液中,搅拌20-40min后在室温下反应30-60min;
2)加入溴代苯并噻唑,并在室温下反应6-8h;
3)加入[Cp*RhCl2]2,并在室温下反应3-5h,经后处理即得到所述的铑配合物。
进一步地,步骤1)中,所述的n-BuLi溶液为正丁基锂n-BuLi的正己烷溶液,所述的邻位碳硼烷溶液为邻位碳硼烷o-C2B10H12的四氢呋喃溶液。
进一步地,步骤3)中,后处理过程为:反应结束后静置过滤,减压抽干溶剂得到粗产物,之后将粗产物进行柱层析分离;柱层析分离过程中,洗脱剂为石油醚与四氢呋喃的混合溶剂,并且所述的石油醚与四氢呋喃的体积比为(5-10):1。
进一步地,所述的n-BuLi、邻位碳硼烷、溴代苯并噻唑、[Cp*RhCl2]2的摩尔比为(2.2-3):1:1:0.5。
本发明采用简单绿色的合成工艺制得三价铑配合物,其能高效催化硝基化合物不对称还原合成手性胺类化合物,反应条件温和,可催化底物种类较多,普适性好,对于不同电子效应和空间位阻效应的底物均具有较高的催化活性,催化效率高,成本较低,产物易于分离,不会产生大量废渣,且催化剂稳定性高,对空气和水均不敏感,在合成不同结构的手性胺类化合物中表现出较为广阔的应用前景。
与现有技术相比,本发明具有以下特点:
1)本发明利用含邻位碳硼烷基苯并噻唑结构的半夹心铑配合物在室温下催化硝基化合物不对称还原合成手性胺类化合物,具有较高的催化活性,收率高(90-96%),底物普适性广,对映选择性高(ee>99%);
2)本发明中含邻位碳硼烷基苯并噻唑结构的半夹心铑配合物的制备方法简单绿色,具有优良的选择性和较高收率,并且该配合物具有稳定物理化学性质,在空气中能长时间稳定存在。
附图说明
图1为实施例1中制备得到的半夹心铑配合物的热重曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本发明提供了一种利用铑配合物催化合成手性胺类化合物的方法,该方法为:以含邻位碳硼烷基苯并噻唑结构的半夹心铑配合物为催化剂,以硝基化合物为原料,在还原剂的作用下,于室温下发生不对称还原反应,得到手性胺类化合物;含邻位碳硼烷基苯并噻唑结构的半夹心铑配合物的结构式如下所示:
其中,“·”为硼氢键。
该方法具体为:将含邻位碳硼烷基苯并噻唑结构的半夹心铑配合物、硝基化合物溶于有机溶剂中,之后在还原剂氛围中反应60-300min,分离纯化后,即得到手性胺类化合物。
其中,所述的硝基化合物为以下化合物中的一种:
有机溶剂为乙醇。还原剂为氢气。含邻位碳硼烷基苯并噻唑结构的半夹心铑配合物、硝基化合物的摩尔比为1:(500-1000),反应压力为0.05-0.15MPa。
含邻位碳硼烷基苯并噻唑结构的半夹心铑配合物的制备方法包括以下步骤:
1)在-85℃至-70℃下,将n-BuLi溶液加入至邻位碳硼烷溶液中,搅拌后在室温下反应30-60min;
2)加入溴代苯并噻唑,并在室温下反应6-8h;
3)加入[Cp*RhCl2]2,并在室温下反应3-5h,经后处理即得到铑配合物。
步骤1)中,n-BuLi溶液为n-BuLi的正己烷溶液,邻位碳硼烷溶液为邻位碳硼烷的四氢呋喃溶液。
步骤3)中,后处理过程为:反应结束后静置过滤,减压抽干溶剂得到粗产物,之后将粗产物进行柱层析分离;柱层析分离过程中,洗脱剂为石油醚与四氢呋喃的混合溶剂,并且石油醚与四氢呋喃的体积比为(5-10):1。
n-BuLi、邻位碳硼烷、溴代苯并噻唑、[Cp*RhCl2]2的摩尔比为(2.2-3):1:1:0.5。
实施例1:
含邻位碳硼烷基苯并噻唑结构的半夹心铑配合物[Rh]的制备方法包括以下步骤:
I)在-78℃下,将n-BuLi(1.6M)的正己烷溶液(1.00mL,1.6mmol n-BuLi)缓慢滴加到含邻位碳硼烷o-C2B10H10(92.0mg,0.64mmol)的四氢呋喃溶液中,并在该温度下持续搅拌30min;
II)将步骤I)所得产物溶液缓慢升温至室温,并继续搅拌反应1h,之后再加入溴代苯并噻唑(129.6mg,0.64mmol),并在室温下反应6h;
III)将双核铑化合物[Cp*RhCl2]2(256.0mg,0.32mmol)加入步骤II)所得产物溶液中,并搅拌反应3h;反应结束后,依次经过静置过滤、减压抽干溶剂,得到的粗产物并进行柱层析分离(石油醚/乙酸乙酯=6:1),即得到红色的目标产物铑(III)配合物[Rh](263.6mg,产率75%)。
产物表征结果如下:
1H NMR(400MHz,CDCl3,25℃):δ=7.83(d,J=7.0Hz,1H),7.70(t,J=6.5Hz,1H),7.61(d,J=6.5Hz,1H),7.48(t,J=7.0Hz,1H),1.69(s,15H,Cp*).
元素分析理论值C19B10H29ClRhNO:C 41.50,H 5.32,N 2.55;实验值:C 41.58,H5.35,N 2.60。
表征结果说明,本实施例成功合成上述含邻位碳硼烷基苯并噻唑结构的半夹心铑配合物[Rh]。
此外,本实施例还对上述铑(III)配合物[Rh]进行热稳定性评价,具体过程包括:1)将化合物Rh在甲苯溶液中加热回流三小时,反应冷却抽干溶剂,得到的固体进行核磁表征,发现各核磁信号无变化;
2)称取4.5mg化合物Rh进行热重实验,所得热重曲线如图1所示,结果显示在300℃高温下化合物依然稳定。
以上试验结果说明,本实施例所合成的铑(III)配合物[Rh]具有较好的热稳定性。
实施例2:
本实施例以实施例1中的铑(III)配合物[Rh]为催化剂催化硝基化合物不对称还原反应,具体过程如下:
将铑(III)配合物[Rh](0.01mmol)的乙醇溶液加入至硝基化合物溶液(10mmol)中,并在常压下通入氢气作为还原剂进行反应,反应温度为室温,反应时间为120min;反应结束后,将产物混合液依次经过浓缩、硅胶柱层析分离、干燥至恒重后,即得到目标产物手性胺类化合物C8H11N(产率93%),ee>99%。
元素分析理论值:C 79.29,H 9.15,N 11.56;实验值:C 79.33,H 9.13,N 11.59,表征结果说明,本实施例成功合成手性胺类化合物C8H11N。
实施例3:
本实施例以实施例1中的铑(III)配合物[Rh]为催化剂催化硝基化合物不对称还原反应,具体过程如下:
将铑(III)配合物[Rh](0.01mmol)的乙醇溶液加入至硝基化合物溶液(10mmol)中,并在常压下通入氢气作为还原剂进行反应,反应温度为室温,反应时间为60min;反应结束后,将产物混合液依次经过浓缩、硅胶柱层析分离、干燥至恒重后,即得到目标产物手性胺类化合物C9H13N(产率90%),ee>99%。
元素分析理论值:C 79.95,H 9.69,N 10.36;实验值:C 79.88,H 9.73,N 10.30,表征结果说明,本实施例成功合成手性胺类化合物C9H13N。
实施例4:
本实施例以实施例1中的铑(III)配合物[Rh]为催化剂催化硝基化合物不对称还原反应,具体过程如下:
将铑(III)配合物[Rh](0.02mmol)的乙醇溶液加入至硝基化合物溶液(10mmol)中,并在常压下通入氢气作为还原剂进行反应,反应温度为室温,反应时间为200min;反应结束后,将产物混合液依次经过浓缩、硅胶柱层析分离、干燥至恒重后,即得到目标产物手性胺类化合物C8H10ClN(产率96%),ee>99%。
元素分析理论值:C 61.74,H 6.48,N 9.00;实验值:C 61.73,H 6.55,N 9.06,表征结果说明,本实施例成功合成手性胺类化合物C8H10ClN。
实施例5:
本实施例以实施例1中的铑(III)配合物[Rh]为催化剂催化硝基化合物不对称还原反应,具体过程如下:
将铑(III)配合物[Rh](0.01mmol)的乙醇溶液加入至硝基化合物溶液(10mmol)中,并在常压下通入氢气作为还原剂进行反应,反应温度为室温,反应时间为300min;反应结束后,将产物混合液依次经过浓缩、硅胶柱层析分离、干燥至恒重后,即得到目标产物手性胺类化合物C9H13NO(产率93%),ee>99%。
元素分析理论值:C 71.49,H 8.67,N 9.26;实验值:C 71.55,H 8.72,N 9.33,表征结果说明,本实施例成功合成手性胺类化合物C9H13NO。
实施例6:
本实施例以实施例1中的铑(III)配合物[Rh]为催化剂催化硝基化合物不对称还原反应,具体过程如下:
将铑(III)配合物[Rh](0.01mmol)的乙醇溶液加入至硝基化合物溶液(10mmol)中,并在常压下通入氢气作为还原剂进行反应,反应温度为室温,反应时间为120min;反应结束后,将产物混合液依次经过浓缩、硅胶柱层析分离、干燥至恒重后,即得到目标产物手性胺类化合物C8H10BrN(产率92%),ee>99%。
元素分析理论值:C 48.03,H 5.04,N 7.00;实验值:C 48.06,H 5.10,N 7.05,表征结果说明,本实施例成功合成手性胺类化合物C8H10BrN。
实施例7:
本实施例以实施例1中的铑(III)配合物[Rh]为催化剂催化硝基化合物不对称还原反应,具体过程如下:
将铑(III)配合物[Rh](0.01mmol)的乙醇溶液加入至硝基化合物溶液(10mmol)中,并在常压下通入氢气作为还原剂进行反应,反应温度为室温,反应时间为60min;反应结束后,将产物混合液依次经过浓缩、硅胶柱层析分离、干燥至恒重后,即得到目标产物手性胺类化合物C9H13N(产率91%),ee>99%。
元素分析理论值:C 79.95,H 9.69,N 10.36;实验值:C 79.98,H 9.75,N 10.32,表征结果说明,本实施例成功合成手性胺类化合物C9H13N。
实施例8:
本实施例以实施例1中的铑(III)配合物[Rh]为催化剂催化硝基化合物不对称还原反应,具体过程如下:
将铑(III)配合物[Rh](0.02mmol)的乙醇溶液加入至硝基化合物溶液(10mmol)中,并在常压下通入氢气作为还原剂进行反应,反应温度为室温,反应时间为200min;反应结束后,将产物混合液依次经过浓缩、硅胶柱层析分离、干燥至恒重后,即得到目标产物手性胺类化合物C9H10F3N(产率94%),ee>99%。
元素分析理论值:C 57.14,H 5.53,N 7.40;实验值:C 57.18,H 5.55,N 7.43,表征结果说明,本实施例成功合成手性胺类化合物C9H10F3N。
实施例9:
本实施例以实施例1中的铑(III)配合物[Rh]为催化剂催化硝基化合物不对称还原反应,具体过程如下:
将铑(III)配合物[Rh](0.01mmol)的乙醇溶液加入至硝基化合物溶液(10mmol)中,并在常压下通入氢气作为还原剂进行反应,反应温度为室温,反应时间为160min;反应结束后,将产物混合液依次经过浓缩、硅胶柱层析分离、干燥至恒重后,即得到目标产物手性胺类化合物C12H13N(产率92%),ee>99%。
元素分析理论值:C 84.17,H 7.65,N 8.18;实验值:C 84.22,H 7.58,N 8.22,表征结果说明,本实施例成功合成手性胺类化合物C12H13N。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于上述实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
2.根据权利要求1所述的一种利用铑配合物催化合成手性胺类化合物的方法,其特征在于,该方法具体为:将含邻位碳硼烷基苯并噻唑结构的半夹心铑配合物、硝基化合物溶于有机溶剂中,之后在还原剂氛围中反应60-300min,分离纯化后,即得到所述的手性胺类化合物。
3.根据权利要求2所述的一种利用铑配合物催化合成手性胺类化合物的方法,其特征在于,所述的有机溶剂为乙醇。
4.根据权利要求2所述的一种利用铑配合物催化合成手性胺类化合物的方法,其特征在于,所述的含邻位碳硼烷基苯并噻唑结构的半夹心铑配合物、硝基化合物的摩尔比为1:(500-1000),反应压力为0.05-0.15MPa。
5.根据权利要求1所述的一种利用铑配合物催化合成手性胺类化合物的方法,其特征在于,所述的含邻位碳硼烷基苯并噻唑结构的半夹心铑配合物的制备方法包括以下步骤:
1)在-85℃至-70℃下,将n-BuLi溶液加入至邻位碳硼烷溶液中,搅拌后在室温下反应30-60min;
2)加入溴代苯并噻唑,并在室温下反应6-8h;
3)加入[Cp*RhCl2]2,并在室温下反应3-5h,经后处理即得到所述的铑配合物。
6.根据权利要求5所述的一种利用铑配合物催化合成手性胺类化合物的方法,其特征在于,步骤1)中,所述的n-BuLi溶液为n-BuLi的正己烷溶液,所述的邻位碳硼烷溶液为邻位碳硼烷的四氢呋喃溶液。
7.根据权利要求5所述的一种利用铑配合物催化合成手性胺类化合物的方法,其特征在于,步骤3)中,后处理过程为:反应结束后静置过滤,减压抽干溶剂得到粗产物,之后将粗产物进行柱层析分离;柱层析分离过程中,洗脱剂为石油醚与四氢呋喃的混合溶剂,并且所述的石油醚与四氢呋喃的体积比为(5-10):1。
8.根据权利要求5所述的一种利用铑配合物催化合成手性胺类化合物的方法,其特征在于,所述的n-BuLi、邻位碳硼烷、溴代苯并噻唑、[Cp*RhCl2]2的摩尔比为(2.2-3):1:1:0.5。
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