专利名称：螺环苄胺-膦和制备方法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型螺环苄胺-膦和制备方法及其应用。具体的讲是以取代的7-三氟甲磺酰氧基-7' -二芳基膦基_1，1'-螺二氢茚为起始原料，经两步或三步反应合成本发明所说的新型螺环苄胺-膦。将该新型螺环苄胺-膦和铱前体进行络合，再经过离子交换，可以得到含不同阴离子的铱/螺环苄胺-膦络合物。该新型螺环苄胺-膦的铱络合物能够催化多种α-取代丙烯酸的不对称氢化反应，表现出很高的活性和对映选择性，具有很好的工业化前景。
背景技术：
过渡金属催化的不对称合成是当前有机合成化学研究领域中的热点(0hkuma，T.；Kitamura, M. ；Noyori, R. Catalytic Asymmetric Synthesis, Wiley, New York，2000)。催化不对称合成的关键是手性催化剂的合成。而手性催化剂的合成，其核心是手性配体的合成，因为手性配体是手性催化剂产生不对称控制的源泉。设计合成新型手性配体和催化剂是催化不对称合成发展的原动力。手性羧酸被广泛地应用于药物和天然产物的合成中，是一类重要的合成砌块。其中α-芳基取代丙酸，如萘普生和布洛芬，是当今世界上广泛应用的非留体类镇痛消炎药。发展高效、高选择性地合成光学活性α-取代丙酸的方法，具有重要的应用价值。过渡金属催化α-取代丙烯酸的不对称氢化是获得该类化合物最直接、最有效的方法之一。在过去的几十年里，人们对过渡金属催化α-取代丙烯酸的不对称氢化进行了大量研究，发展出了一些有效的手性配体和催化剂。迄今在α-取代丙烯酸的不对称氢化中取得最好结果的是轴向手性双膦配体和钌的络合物催化剂，但是该类催化剂一般要求氢气压力在6MPa以上才能给出好的结果，如果降低氢气压力，反应的活性和对映选择性随之降低。(1. Ohta,T. ；Takaya, H. ；Kitamura, M. ；Nagai, K. ；Noyori，R. J. Org. Chem. 1987，52，3174 ；2. Chan，Α. S. C. ；Laneman, S. A. US5144050,1992 ；3. Benincori, Τ. ；Brenna，Ε. ；Sannicolo, F.；Trimarco，L ；Antognazza, P. ；Cesarotti，Ε. ；Demartin，F. ；Pilati, Τ. J. Org. Chem. 1996，61,6244 ;4· Pai，C. -C. ；Lin, C. -W. ；Lin, C. -C. ；Chen，C. -C. ；Chan, Α. S. C. J. Am. Chem.Soc. 2000,122,11513 ；5. Qiu, L. ；Wu, J. ；Chan, S. ；Au-Yeung, Τ. Τ. -L. ;Ji, J.-Χ. ；Guo,R.；Pai，C. -C. ；Zhou，Ζ. ；Li，X. ；Fan，Q. -H. ；Chan，Α. S. C. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004，101，5815)。这种高压的反应条件对仪器设备要求很高，而且在生产中会面临很多安全问题。双膦配体和铑的络合物催化剂也被用于α-取代丙烯酸的不对称氢化，虽然部分铑催化剂在α-芳基取代丙烯酸的不对称氢化中取得较高的对映选择性，但是催化剂用量比较大(Imol^ )，而且对α-烷基取代丙烯酸底物只有中等的对映选择性(1. Robin，F.；Mercier, F. ；Ricard, L. ；Mathey, F. ；Spagnol, M. Chem. Eur. J. 1997,3,1365 ；2. Hu, W. -H.；Pai, C. C. ；Chen, C. C. ；Xue, G. -P. ；Chan, Α. S. C. Tetrahedron :Asymmetryl998,9, 3241 ；3. Zupancic, B. ；Mohar, B. Jt印han，Μ. Org. Lett. 2010，12，3022)。最近，一些手性膦-噁唑啉配体和铱的络合物也被用于催化α-取代丙烯酸的不对称氢化，但是其转化数(TON< 100)和转化频率(T0F < 131Γ1)较低，对映选择性最高仅有88% ee，无法满足实际应用的要求(1. Scrivanti, A. ；Bovo, S. ；Ciappa, A. ；Matteoli, U. Tetrahedron Lett. 2006,47,9261 ；2. Zhang, Y. ；Han, Ζ. -B. ；Li, F. -Y. ；Ding, K. -L. ；Zhang, A. Chem. Commun. 2010,46,156)。综上所述，对于α-取代丙烯酸的不对称催化氢化反应，已有手性配体和催化剂还存在着氢气压力高、催化剂用量大、反应时间长、底物比较局限等缺点，不利于实际应用。因此发展新型高效的手性配体和相应催化剂，克服已知配体和催化剂存在的缺点是本领域研究的重点之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种螺环苄胺-膦和制备方法及其应用，可以克服已有技术的缺点。该新型螺环苄胺-膦的铱络合物能够催化多种α-取代丙烯酸的不对称氢化反应，表现出很高的活性和对映选择性，具有很好的工业化前景。本发明提供的螺环苄胺-膦具有式(I)所示结构的化合物
权利要求
1.种螺环苄胺-膦，其特征在于它具有式(I)所示结构的化合物
2.按照权利要求1所述的螺环苄胺-膦，其特征在于所述的C1-C8烷基为甲基、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、仲戊基、叔戊基、正己基、异己基、新己基、仲己基、叔己基、正庚基、异庚基、新庚基、仲庚基、叔庚基、正辛基、异辛基、新辛基、仲辛基或叔辛基；所述的C1 C8烷氧基为甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基、异戊氧基、新戊氧基、仲戊氧基、叔戊氧基、正己氧基、异己氧基、新己氧基、仲己氧基、叔己氧基、正庚氧基、异庚氧基、新庚氧基、仲庚氧基、叔庚氧基、正辛氧基、异辛氧基、新辛氧基、仲辛氧基或叔辛氧基；所述的C1-C8酰基为甲酰基、乙酰基、丙酰基、正丁酰基、异丁酰基、正戊酰基、异戊酰基、仲戊酰基、新戊酰基、正己酰基、异己酰基、新己酰基、仲己酰基、正庚酰基、异庚酰基、新庚酰基、仲庚酰基、正辛酰基、异辛酰基、新辛酰基、仲辛酰基、1-环丙基甲酰基、1-环丁基甲酰基、1-环戊基甲酰基、1-环己基甲酰基或1-环庚基甲酰基；所述的C2 c8酰氧基为乙酰氧基、丙酰氧基、正丁酰氧基、异丁酰氧基、正戊酰氧基、异戊酰氧基、仲戊酰氧基、新戊酰氧基、正己酰氧基、异己酰氧基、新己酰氧基、仲己酰氧基、正庚酰氧基、异庚酰氧基、新庚酰氧基、仲庚酰氧基、正辛酰氧基、异辛酰氧基、新辛酰氧基、仲辛酰氧基、1-环丙基甲酰氧基、1-环丁基甲酰氧基、1-环戊基甲酰氧基、1-环己基甲酰氧基或1-环庚基甲酰氧基；所述的C2 C8酯基为甲氧羰基、乙氧羰基、丙氧羰基、异丙氧羰基、丁氧羰基、异丁氧羰基、正戊氧羰基、异戊氧羰基、新戊氧羰基、仲戊氧羰基、叔戊氧羰基、环戊氧羰基、正己氧羰基、异己氧羰基、新己氧羰基、仲己氧羰基、叔己氧羰基、环己氧羰基、正庚氧羰基、异庚氧羰基、新庚氧羰基、仲庚氧羰基、叔庚氧羰基或环庚氧羰基；所述的卤代烷基为含氟、氯、溴或碘的卤代烷基。
3.按照权利要求1所述的螺环苄胺-膦，其特征在于它包含具有相同的化学结构通式但具有不同的立体结构和旋光性能的外消旋体、右旋体和左旋体。
4.按照权利要求1所述的螺环苄胺-膦，其特征在于它是7-胺甲基-7' -二(3，5-二叔丁基苯基)膦基_1，1'-螺二氢茚7-胺甲基-7' -二苯基膦基-1，1'-螺二氢茚7-胺甲基-7' -二 G-甲基苯基)膦基-1，1'-螺二氢茚7-胺甲基-7' -二甲氧基苯基)膦基-1，1'-螺二氢茚7-胺甲基-7' -二(3，5_ 二甲基苯基)膦基_1，1'-螺二氢茚N-甲基-7-胺甲基-7' -二(3，5-二叔丁基苯基)膦基_1，1'-螺二氢茚N-苄基-7-胺甲基-7' -二(3，5-二叔丁基苯基)膦基_1，1'-螺二氢茚。
5.权利要求1所述的螺环苄胺-膦的制备方法，其特征在于包括如下步骤以取代的7-三氟甲磺酰氧基-7' -二芳基膦基-1，1'-螺二氢茚1为起始原料，首先通过钯催化的氰基化反应制备中间体2 ；氰基化合物2在还原剂作用下，得到R8和R9同时为H的螺环苄胺-膦3 ；对螺环苄胺-膦3的氨基进行取代反应，制备R8和R9不同时为H的其它螺环苄胺-膦；具体反应如下其中n = 0 3 ;R1、R2、R3、R4、r5、r6、r7、r8、R9的取值如权利要求1所定义。
6. 一种由权利要求1所述的螺环苄胺-膦制备的铱络合物，其特征在于它具有如下的结构式
7.权利要求6所述的螺环苄胺-膦的铱络合物的制备方法，其特征在于它是经过如下步骤制备二氯甲烷、三氯甲烷或1，2_二氯乙烷中的一种或几种有机溶剂中，10 50°C下，螺环苄胺-膦和铱前体络合，制备得到X为Cl的螺环苄胺-膦的铱络合物，再通过阴离子交换得到具有不同阴离子的螺环苄胺-膦的铱络合物
8.权利要求6所述的螺环苄胺-膦的铱络合物的应用，其特征在于它作为催化剂用于α-取代丙烯酸的不对称氢化
9.按照权利要求8所述的的应用，其特征在于将催化剂和底物加入反应釜内管中，加入添加剂和溶剂，密封反应釜并用氢气置换3 10次，充氢气至指定压力，在指定温度下搅拌反应至结束。
10.按照权利要求8所述的应用，其特征在于所述的催化氢化反应条件是所用溶剂是C1 C6的醇类；催化剂用量为0. 001 Imol 底物浓度为0. 001 10. OM ；添加剂为异丙胺、叔丁胺、二甲胺、二乙胺、二异丙胺、二异丙基乙基胺、三甲胺、三乙胺、1，8_ 二氮杂双环[5,4,0] i^一 -7-烯、1，4-二氮杂二环[2，2，2]辛烷、氢化钠、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、叔丁醇钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、叔丁醇钾、氢氧化铯、碳酸铯中的一种或几种；反应温度为O IOOoC ；氢气压力为0. 1 IOMPa ；反应10分钟 48小时。全文摘要
本发明涉及一种螺环苄胺-膦和制备方法及其应用。具有式(I)所示结构的化合物，其中n＝0～3；R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9的取值如权利要求1所定义。以取代的7-三氟甲磺酰氧基-7′-二芳基膦基-1，1′-螺二氢茚为起始原料，经两步或三步反应合成。将该新型螺环苄胺-膦和铱前体进行络合，再经过离子交换，可以得到含不同阴离子的铱/螺环苄胺-膦络合物。本发明螺环苄胺-膦的铱络合物能够催化多种α-取代丙烯酸的不对称氢化反应，表现出很高的活性和对映选择性，具有很好的工业化前景。
文档编号C07F9/50GK102391306SQ201110252000
公开日2012年3月28日 申请日期2011年8月31日 优先权日2011年8月31日
发明者余艳波, 周其林, 朱守非, 李珅, 王立新 申请人:南开大学