专利名称：具有苯并肉啉母体骨架的含两个噁唑啉的手性双核配体及其合成方法
技术领域：
本发明涉及的是一种化工合成技术领域的配体及其制备方法，具体是一种具有苯并肉啉为母体骨架的含有两个噁唑啉的手性双核配体及其合成方法。
背景技术：
不对称催化合成的关键是如何设计和合成高选择性和高催化活性的手性催化齐U，其中手性配体是手性催化剂产生手性诱导和控制的源泉，金属离子起到了催化反应活性中心的作用。手性噁唑啉配体，由于其合成方便，手性源料易得，配位能力较强，手性环境明显，被广泛应用于金属催化的各类反应中，如环丙烷化反应、Micheal加成反应、 Diels-Alder反应等等。经过近二十年的发展，已有大量的手性噁唑啉配体涌现出来。另外， 手性双金属催化剂也慢慢得到了化学家的重视，其中以日本化学家Siibasaki和美国化学家Trost和Jacobsen的手性双金属催化剂最为有名，研究较为系统，效果也最好，他们的手性双金属催化剂主要作为手性路易酸催化剂，应用于不对称催化羰基或亚胺化合物的反应以及环氧丙烷的开环反应等等。经对现有技术的文献检索，Shibasaki等人在《Accounts of Chemical Research》 (化学研究报导)Vol. 42，Νο·8，ρρ· 1117-1127 上发表的“Recent Progress in Asymmetric BifunctionalCatalysis Using Multimetallic Systems”(利用多金属体系进行不对称双官能催化的最新进展)，该文中提到的手性双金属催化剂主要以BINOL及其类似物为手性配体，Trost等人的手性双金属催化剂主要以半冠醚氨基醇类化合物为手性配体，Jacobsen 等人的手性双金属催化剂主要以席夫碱类化合物为手性配体，他们的手性双金属催化剂中的两个金属之间以氧相连接，通过氧上的两对孤对电子来实现将两个金属配位于同一配体之上，这样两个金属靠得较近，可以产生协同的催化作用，达到双金属催化的目的。但氧的配位能力有限，且原子半径较小，这样既要求所选择的金属要具有较高的路易斯酸性，也要求催化剂中两金属之间距离必需很近，从而限制了催化剂所能应用的手性催化反应的类型。因此设计和合成新型骨架的双核配体特别是手性双核配体，是有机化学者急需解决的问题。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种具有苯并肉啉母体骨架的含两个噁唑啉的手性双核配体及其合成方法，采用以氮氮双键为连接官能团连接双金属设计出一系列新型的手性双核配体，可用于筛选更多的过渡金属，应用于更多的不对称催化反应。本发明方法简单，收率较高，制备得到的配体可与铜、钯、银、铑、钌、锌配位形成单、双金属催化剂应用于很多催化反应，具有较好的应用前景。本发明是通过以下技术方案实现的本发明涉及一种具有苯并肉啉母体骨架的含两个噁唑啉的手性双核配体，即手性
5双核配体I，其结构式如下所示
权利要求
1.一种具有苯并肉啉母体骨架的含两个噁唑啉的手性双核配体，即手性双核配体I， 其特征在于，其结构式如下所示
2.如权利要求1所述的以苯并肉啉为母体骨架且含两个噁唑啉的手性双核配体，其特征是，所述的基团R1、R2> R3> R4分别取自氧、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、苄基、苯基、1-萘基或2-萘基。
3.根据权利要求1所述的具有苯并肉啉母体骨架的含两个噁唑啉的手性双核配体，其特征是，所述的手性双核配体I以含有氮氮双键的苯并肉啉为基本骨架，能够同时与一个或两个金属配位。
4.根据权利要求1所述的具有苯并肉啉母体骨架的含两个噁唑啉的手性双核配体，其特征是，所述的噁唑啉具有(S)或(R)构型的手性中心碳。
5.一种根据权利要求1所述手性双核配体的合成方法，其特征在于，包括如下步骤 第一步使3-碘苯甲酸II与发烟硝酸经硝化反应得到的取代3-碘-2-硝基苯甲酸，所得取代3-碘-2-硝基苯甲酸再在硫酸催化下与甲醇进行酯化反应得化合物III，在硝化反应中的反应温度为-10 10°C、反应时间为1 100小时，在酯化反应中的反应温度为 20 70°C、反应时间为1 100小时；第二步在酰胺类溶剂中或者是无溶剂的条件下，在活化铜粉的存在下，化合物III经偶联反应得化合物IV，反应温度为130 250°C，反应时间为1 100小时；第三步将化合物IV在强碱环境下与取代氨基醇b反应得化合物V，反应温度为100 200°C，反应时间为1 100小时；第四步将化合物V在含有碱的有机溶剂中经羟基活化剂活化后进行环化反应得双噁唑啉化合物VI，反应温度为20 80°C，反应时间为1 100小时；第五步将双噁唑啉化合物VI在含有无机碱的极性溶剂中经锌粉还原反应得化合物 VII，反应温度为40 150°C，反应时间为1 100小时；第六步将化合物VII在含有碱的有机溶剂中经羟基活化剂活化后进行环化反应得所述手性双核配体I，反应温度为20 80°C，反应时间为1 100小时，其中，所述取代3-碘苯甲酸II、化合物III、化合物IV、取代氨基醇(b)、化合物V、双噁唑啉化合物VI、化合物VII、手性双核配体I的结构式如下
6.根据权利要求5所述的手性双核配体的合成方法，其特征是，所述的第一步中硝化反应中的3-碘苯甲酸与发烟硝酸的摩尔与体积比为lmmol :0. 3 0. SmL ；酯化反应中的 3-碘-2-硝基苯甲酸与甲醇的摩尔比为1 1 100。
7.根据权利要求5或6所述的手性双核配体的合成方法，其特征是，所述的第一步中硝化反应中的3-碘苯甲酸II与发烟硝酸的摩尔与体积比为Immol 0. 5mL，反应温度-5°C，反应时间3小时；酯化反应中的3-碘-2-硝基苯甲酸与甲醇的摩尔比为1 10， 反应温度为65°C，反应时间为M小时。
8.根据权利要求5所述的手性双核配体的合成方法，其特征是，所述的偶联反应是指 不采用溶剂或采用酰胺类溶剂的条件下以活化铜粉作为偶联试剂进行偶联反应。
9.根据权利要求5或8所述的手性双核配体的合成方法，其特征是，所述的偶联反应中化合物III与铜粉的摩尔比为1 10 500。
10.根据权利要求5或8所述的手性双核配体的合成方法，其特征是，所述的酰胺类溶剂为氮氮二甲基甲酰胺、氮氮二甲基乙酰胺或六甲基膦酰三胺中的一种或组合。
11.根据权利要求5或8所述的手性双核配体的合成方法，其特征是，所述的偶联反应中化合物III与铜粉的摩尔比为1 50，反应温度150°C，反应时间为M小时，酰胺类溶剂为氮氮二甲基甲酰胺。
12.根据权利要求5所述的手性双核配体的合成方法，其特征是，所述的第三步中所述强碱为醇钠、氢化钠、钠、丁基锂、仲丁基锂或叔丁基锂。
13.根据权利要求5或12所述的手性双核配体的合成方法，其特征是，所述的第三步中化合物IV、取代氨基醇b和强碱的摩尔比为1 2 50 0. 01 1. 0。
14.根据权利要求5或12所述的手性双核配体的合成方法，其特征是，所述的第三步中化合物IV、取代氨基醇b和强碱的摩尔比为1 5 0. 1，反应温度为120°C，反应时间为M小时，强碱为氢化钠或钠。
15.根据权利要求5所述的手性双核配体的合成方法，其特征是，所述的第四步中化合物V、羟基活化剂以及碱三者的摩尔比为1 2. 0 10. 0 4. 0 80. 0。
16.根据权利要求5所述的手性双核配体的合成方法，其特征是，第四步及第六步中所述的碱为三乙胺、二异丙基乙基胺、二环己基乙基胺、三乙烯二胺、吡啶、碳酸钠、碳酸氢钠、 氢氧化钠、碳酸钾、碳酸氢钾或氢氧化钾中的任意一种。
17.根据权利要求5所述的手性双核配体的合成方法，其特征是，第四步及第六步中所述的羟基活化剂为甲基磺酰氯、苯基磺酰氯或对甲苯磺酰氯。
18.根据权利要求5所述的手性双核配体的合成方法，其特征是，第四步及第六步中所述的有机溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷、甲苯、苯、二甲苯、三甲苯、氯苯或二氯苯的一种或其组合。
19.根据权利要求5或15所述的手性双核配体的合成方法，其特征是，所述的第四步中化合物V、羟基活化剂以及碱三者的摩尔比为1 2.5 8.0，反应温度为40°C，反应时间为M小时，有机溶剂为二氯甲烷，羟基活化剂为甲基磺酰氯，碱为三乙胺。
20.根据权利要求5所述的手性双核配体的合成方法，其特征是，所述的还原反应中， 化合物VI、锌粉与无机碱的摩尔比为1 2. 0 100 0. 5 100。
21.根据权利要求5或20所述的手性双核配体的合成方法，其特征是，所述的还原反应中无机碱为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸氢钾或氢氧化钾，极性溶剂为乙醇、 甲醇、异丙醇、四氢呋喃、二氧六环或水的一种或组合。
22.根据权利要求5或20所述的手性双核配体的合成方法，其特征是，所述的还原反应中化合物VI、锌粉与无机碱的摩尔比为1 10.0 5.0，反应温度80°C，反应时间12小时，无机碱为氢氧化钠，极性溶剂为水和乙醇的混合溶剂。
23.根据权利要求5所述的手性双核配体的合成方法，其特征是，所述的第六步中化合物VII、羟基活化剂以及碱三者的摩尔比为1 2.0 10.0 4.0 80.0。
24.根据权利要求5所述的手性双核配体的合成方法，其特征是，所述的环化反应得所述手性双核配体I中化合物VII、羟基活化剂以及有机碱或无机碱三者的摩尔比为 1 2.3 8.0，反应温度为40°C，反应时间为36小时，有机溶剂为二氯甲烷，羟基活化剂为甲基磺酰氯，碱为三乙胺。
全文摘要
一种化工技术领域的具有苯并肉啉母体骨架的含两个噁唑啉的手性双核配体及其合成方法，其手性双核配体I结构式为本发明采用以氮氮双键为连接官能团连接双金属设计出一系列新型的手性双核配体，可用于筛选更多的过渡金属，应用于更多的不对称催化反应。本发明方法简单，收率较高，制备得到的配体可与铜、钯、银、铑、钌、锌配位形成单、双金属催化剂应用于很多催化反应，具有较好的应用前景。
文档编号C07D413/14GK102464656SQ201010533749
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月7日 优先权日2010年11月7日
发明者张万斌, 张亮, 杨国强 申请人:上海交通大学, 日本化学工业株式会社