CN109851634B - 手性单膦配体Yu-Phos及其全构型的制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明属于有机化学技术领域,涉及新型手性单膦配体及其制备方法和应用。
背景技术
人类对手性化合物的认识最早可以追溯到19世纪中期,1848年法国年轻的化学家兼微生物学家李·巴斯德发现外消旋的酒石酸钾铵水溶液进行缓慢蒸发结晶可以得到两种彼此成镜像的晶型,人类从此揭开了手性化合物研究的大幕。经过不断地研究和探索,科学家们发现在不对称化合物的合成方法中,相对于手性拆分,手性源(如手性辅基)诱导,不对称催化具有非常明显的优势,因为其不需要拆分试剂和复杂的拆分过程,对底物也没有要求,可以利用少量的催化剂就可以高效的完成从外消旋化合物到光学纯化合物的转化。自二十世纪末至今的30多年中,不对称催化领域得到了迅速的发展和壮大。而随着时间的推移,经济、安全、环境友好以及节省资源和能源的化学成为了有机合成领域最新的要求。对此,不对称催化领域的化学家们也在不懈的努力,以期完成“具有100%的选择性和100%的收率且不带有副产物的完美化学反应”。然而这一领域仍然存在着例如三维空间的立体选择性、活性以及产出效率等很多具有挑战性的问题,为了解决这些问题,科学家们从基础研究方面着手,通过理论、概念、方法的创新,从更深层次揭示手性化合物转化过程中的传递、诱导和放大的规律。经过有机化学家们对于不对称催化和手性合成等方面的不懈努力,已经由最初的随机的经验性的探索逐步上升到现在具有科学性理论性指导的、具有良好应用背景和发展前景的科学体系。同时不对称催化和手性科学的迅猛发展也为医药和农药领域的研究和发展提供了科学基础和技术支撑,还对包括材料和信息科学在内的如手性液晶显示、手性传感、手性分离等其他科学领域提供了科学基础和物质支持。2001年威廉·斯坦迪什·诺尔斯、野依良治、巴里·夏普莱斯因在手性催化方面的贡献共享诺贝尔化学奖的殊荣,彰显了这一领域的研究的重要性以及这一领域取得的重大进展。可以说不对称催化反应的发现和发展是20世纪化学界乃至整个自然科学领域取得的最重要的成就之一。
一个分子若与其镜像不重合,就如同右手和左手一样无法重叠,这个分子便拥有手性。分子的手性通常是由不对称碳引起,通常用(DL),(±)和(RS)对其进行识别。手性广泛存在于自然界之中,是宇宙的普遍特性,人类的生命活动都离不开手性。例如作为生命活动重要基础的生物大分子核酸,蛋白质和酶等,几乎都是手性的,这些生物大分子在人体当中大都具有重要生理功能。
一般来说,获得光学纯的手性分子主要有以下几种方法:(1)从天然产物中提取;(2)消旋体的拆分,主要通过化学拆分或酶拆分实现的;(3)手性辅基法;(4)不对称催化合成。野依良治发现了用过渡金属进行对映性催化氛化的新方法,并最终获得了有效的对映体,他的研究被迅速应用于一种治疗帕金森症药物的生产。相对于传统的方法,不对称催化合成具有广阔的发展前景,可以用催化量甚至极少量的催化剂合成光学纯的手性分子,具有潜在的工业应用价值。而手性配体是金属有机催化中催化剂的重要组成部分,是诱导产物具有手性的核心。
膦配体是手性配体中的一大家族,由于其与金属良好的配位能力与易于修饰等结构特点,受到了化学家们的广泛关注,是近些年来化学家们研究的重点领域之一。手性膦配体依据其手性中心不同,可大致分为碳中心、硫中心、膦中心手性膦配体等等。其中碳中心手性膦配体由于碳中心存在广泛、结构多样、易于修饰、应用效果良好等特点,在近些年得到了快速的发展,是目前手性膦配体中研究最广泛的方向。与此同时,硫手性膦配体也在众多体系中得到了较为良好的发展和应用,但依据调研可知,在同一个手性膦配体中既含有碳中心又含有硫中心的配体鲜有报道。为此设计合成一类既具有手性碳中心又具有手性硫中心的膦配体具有潜在的应用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一类手性单膦配体Yu-Phos及其全构型的制备方法和应用,使用不同的金属试剂即可高效、高选择性及低成本的制备全部立体构型的所述手性单膦配体Yu-Phos。
实现本发明目的的具体技术方案是:
一类手性单膦配体Yu-Phos,其特点是所述单膦配体为如下式所示的化合物1或化合物1的对映体、消旋体或非对映异构体:
其中R、R0分别独立选自氢、C1~C12的烷烃基、C1~C10的烷氧基、 R1、R2、R4分别独立选自C1~C12的烷烃基、C1~C10的烷氧基、R3、R5分别独立选自氢、C1~C12的烷烃基、C1~C10的硅氧基、C1~C10的烷酰基、C1~C10的酯基、C1~C10的磺酸酯基、ORW或SRW;其中:“*”代表手性中心、Rx和Rx′分别独立选自氢、卤素、C1~C12的烷烃基、C1~C10的烷氧基、C1~C10的硅氧基、C1~C10的烷酰基、C1~C10的酯基、C1~C10的磺酸酯基;Ry、Ry′、Ry〃、Rz、Rz′和Rw分别独立选自C1~C12的烷烃基、C1~C10的烷氧基、C1~C10的硅氧基、C1~C10的烷酰基、C1~C10的酯基或C1~C10的磺酸酯基;“*”表示手性中心;n取值范围为0~6的整数;
作为一种优选方案,化合物1中的R、R0分别独立选自氢、C1~C12的烷烃基、 R1、R2同时选自C1~C12的烷烃基、 R3、R5分别独立选自氢、C1~C12的烷烃基、C1~C10的硅氧基、C1~C10的酯基或R4选自C1~C12的烷烃基、其中Rx和Rx′分别独立选自氢、卤素、C1~C12的烷烃基、C1~C10的烷氧基、C1~C10的硅氧基、C1~C10的烷酰基、C1~C10的酯基、C1~C10的磺酸酯基;“*”代表手性中心;n取值范围为1-4的整数;
作为一种优选方案,化合物1中的R、R0分别独立选自氢、C1~C12的烷烃基、R1、R2同时选自C1~C12的烷烃基、R3选自C1~C12的烷烃基或R4选自叔丁基;R5选自氢、C1~C12的烷烃基、C1~C10的硅氧基;其中Rx和Rx′分别独立选自氢、C1~C12的烷烃基、C1~C10的烷氧基或C1~C10的硅氧基;“*”代表手性中心;n取值范围为1-3的整数;
作为进一步优选方案,化合物1中n取值范围为1-2的整数。
作为进一步优选方案,化合物1中的R5选自氢或C1~C12的烷烃基。
作为更进一步优选方案,所述手性单膦配体Yu-Phos选自如下化合物或所述化合物的
对映体、消旋体或非对映异构体,如下所示:
其中:Ph为苯基,tBu为叔丁基,Cy为环己基。
本发明还提供了手性单膦配体Yu-Phos化合物1的制备方法,该方法包括如下步骤:
第一步:在溶剂中,一定温度下:
其中,各基团的定义与化合物1各基团的定义相同。
所述溶剂选自干燥的二氯甲烷、***、二丁醚、甲基叔丁基醚、乙二醇二甲醚、1,4-二氧六环、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、甲苯、二甲苯、苯、氯苯、氟苯、氯仿或正己烷;优选地,为干燥的四氢呋喃。
所述BuLi参与下的取代反应的温度为-78~30℃;优选地,为-78~-50℃。
所述BuLi参与下取代反应的时间为10分钟~10小时;优选地,为1~2小时。
所述化合物2、步骤1)的DMF、PBr3、步骤2)的乙二醇、步骤3)的BuLi、ClPR1R2、步骤4)的对甲苯磺酸的摩尔比为(1-30):(1-30):(1-30):(1-30):(1-30):(1-30):(1-30);优选地,为10:30:26:25:11:12:2。
所述BuLi的作用为和卤素Br进行交换、进行取代反应;所述BuLi包括n-BuLi、s-BuLi、t-BuLi。
第二步:在溶剂中,在一定温度下,在缩合剂的作用下,化合物3分别与化合物4(Rs)、化合物4(Ss)进行缩合反应,得到化合物5(Rs)、化合物5(Ss),反应过程如下反应式(II)所示:
式中各基团的定义与化合物1各基团的定义相同。
所述溶剂选自干燥的二氯甲烷、***、二丁醚、甲基叔丁基醚、乙二醇二甲醚、1,4-二氧六环、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、甲苯、二甲苯、苯、氯苯、氟苯、氯仿或正己烷;优选地,为干燥的四氢呋喃。
所述缩合反应的温度为-50~100℃;优选地,为50~70℃。
所述缩合反应的时间为10分钟~48小时;优选地,为8小时。
所述化合物3、化合物4(Rs)或化合物4(Ss)和缩合剂的摩尔比为(1-10)∶(1-10)∶(1-10);优选地,为1∶1∶2.5。
所述缩合剂的作用为促进缩合反应的进行,选自钛酸四乙酯(Ti(OEt)4)、钛酸四异丙酯Ti(OiPr)4或钛酸四甲酯;优选地,为钛酸四异丙酯Ti(OiPr)4。
第三步:化合物5(Rs)、化合物5(Ss)溶解在干燥的溶剂中,在一定温度下,分别与金属试剂R3MgX或者R3Li化合物进行加成反应,得到中间体5.1随后在n-BuLi作用下与R5OTf进行取代反应,得到手性单膦配体Yu-Phos即化合物1(S,Rs)、1(R,Rs)、1(S,Ss)、1(R,Ss),反应过程如下反应式(III)所示:
式中的各基团的定义与化合物1各基团的定义相同;X为卤素。
所述溶剂选自干燥的二氯甲烷、***、二丁醚、甲基叔丁基醚、乙二醇二甲醚、1,4-二氧六环、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、甲苯、二甲苯、苯、氯苯、氟苯、氯仿或正己烷;优选地,为干燥的四氢呋喃。
所述加成反应的温度为-78~30℃;优选地,为-78~-40℃。
所述加成反应的时间为10分钟~48小时;优选地,为8~12小时。
所述化合物5(Rs)或者化合物5(Ss))、R3MgX或者R3Li、n-BuLi、R5OTf的摩尔比为1:(1~5):(1~5):(1~5);优选地,为1:(1~2):(1~2):(1~2)。
所述R4MgX(或者R4Li)的作用为和5(Rs)(或者5(Ss))进行反应,R5OTf的作用为和化合物5.1进行取代反应。
本发明方法中,以化合物2:和化合物4:为原料,取代反应、加成反应、缩合反应形成中间体化合物5与式R4MgX或者R4Li化合物进行反应制备中间体5.1在BuLi作用下化合物5.1再与R5OTf进行取代反应,生成Yu-Phos化合物1“*”表示手性中心;n取值范围为0~6的整数;。
本发明通过使用两种构型的化合物4手性亚磺酰胺和不同类型的金属试剂加成,可方便地得到手性单膦配体Yu-Phos四种全构型1(S,Rs)、1(R,Rs)、1(S,Ss)和1(R,Ss)的光学纯化合物。
本发明还提供了所述手性单膦配体Yu-Phos在烯炔酮与1,3-二苯基异苯并呋喃分子间不对称环加成反应中的应用,所述手性单膦配体Yu-Phos是具有化合物1或所述化合物1的对映体、消旋体或非对映异构体。
本发明还提供了所述烯炔酮与1,3-二苯基异苯并呋喃分子间不对称环加成反应合成含氧桥多芳杂环类化合物的方法,将如上所述的手性单膦配体Yu-Phos与过渡金属盐形成Yu-PhosMX配合物,再与AgY进行阴离子交换,形成Yu-PhosMY配合物溶液,然后催化所述烯炔酮与1,3-二苯基异苯并呋喃分子间不对称环加成反应,合成含氧桥多芳杂环类化合物。所述手性单膦配体Yu-Phos为化合物1或所述化合物1的对映体、消旋体或非对映异构体。
如上所述的手性单膦配体Yu-Phos用于催化烯炔酮与1,3-二苯基异苯并呋喃分子间不对称环加成反应中,以及烯炔酮与1,3-二苯基异苯并呋喃分子间不对称环加成反应合成含氧桥多芳杂环类化合物的方法:
作为一种优选方案,首先使所述手性单膦配体Yu-Phos与过渡金属盐形成Yu-PhosMX配合物,再与银盐阴离子交换形成Yu-PhosMY,然后用于催化烯炔酮分子与1,3-二苯基异苯并呋喃间不对称环加成反应。反应过程如下反应式(X)所示:
作为进一步优选方案,所述配合物的制备包括如下步骤:在惰性气氛下,将所述手性单膦配体Yu-Phos与过渡金属盐加入到有机溶剂中,在-10~50℃搅拌,反应0.1~20小时,形成Yu-PhosMX配合物,再加入AgY在-10~50℃搅拌,反应0.1~20小时,进行阴离子交换,形成Yu-PhosMY配合物溶液。
作为更进一步优选方案,所述手性单膦配体Yu-Phos、过渡金属盐和AgY的摩尔比为(1~100)∶(1~10)∶1,以(1~5)∶1∶1最佳。
作为更进一步优选方案,所述过渡金属盐为Au盐。
作为更进一步优选方案,所述Au盐包括AuCl、AuOTf、AuSbF6、AuBF4、AuNTf2、AuOTs、AuOPNB、Au(SMe2)Cl、Au(OTf)3、Au(SbF6)3、Au(BF4)3和Au(NTf2)3。
所述AgY选自AgOTf、AgSbF6、AgBF4、AgNTf2、AgOTs或AgOPNB。
作为更进一步优选方案,所述惰性气氛为氩气气氛或者氮气气氛;所述有机溶剂选自二氯甲烷、***、二丁醚、甲基叔丁基醚、乙二醇二甲醚、1,4-二氧六环、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、甲苯、二甲苯、苯、氯苯、氟苯或氯仿。
将所述配合物用于催化分子间不对称环加成反应的操作如下:在惰性气氛下,将所制备的Yu-PhosAuY配合物溶液加入到烯炔酮和1,3-二苯基异苯并呋喃中,在-90~90℃条件下进行环加成反应。
不对称环化反应中,所述烯炔酮底物与所述Yu-PhosAuY配合物的摩尔比为(10~10000)∶1;优选地,所述烯炔酮底物与所述Yu-PhosAuY配合物的摩尔比为(10~1000)∶1。
所述烯炔酮底物可以是结构如化合物8所示的化合物:
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
(1)本发明提供了一类手性单膦配体,首次报道了所述手性单膦配体与过渡金属盐形成配合物再与AgY阴离子交换后用于进行分子间不对称环加成反应,具有较好的反应活性和立体选择性,可使环化产物:(“*”代表手性中心)的产率为65%-76%,非対映异构体(endo:exo)比例为(6.5~10):1,对映体过量(ee)为65%-73%。
(2)本发明提供的手性单膦配体的制备方法,克服了现有技术中合成含膦手性配体时,原料昂贵、合成路线冗长、反应试剂毒性大、对映异构体的合成难度大、产率低等缺陷,本发明的制备方法清晰、操作简单,收率为71%-88%,适合规模化生产,具有实用价值。
本发明中:
n-BuLi为正丁基锂;ClPPh2为二苯基氯化膦;DMF为N,N-二甲基甲酰胺。
具体实施方式
结合以下具体实施例,对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等,除以下专门提及的内容之外,均为本领域的普遍知识和公知常识,本发明没有特别限制内容。
下述实施例提供了上述手性单膦配体化合物1的合成方案,具体为:
第一步:在一个500mL的干燥的三支口瓶,在氮气氛围下加入DMF(615mmol,47.5mL)和300mL DCM,在0℃下搅拌10分钟后,加入三溴化磷(532mmol,50.0mL),在0℃下继续搅拌0.5-2.0小时后,逐滴加入(205mmol.,18.2mL),继续搅拌0.5小时后,关闭冷阱,缓慢升至室温后继续搅拌8小时,反应完全加NaOH淬灭,乙酸乙酯萃取三次,合并有机相,分别用水、饱和氯化钠洗涤,无水硫酸钠干燥,过滤,旋干,柱层析纯化,得产率为71%。其中,DMF为N,N-二甲基甲酰胺。
第二步:将第一步制备的(145mmol,23.4g)、对甲苯磺酸(2mol%,0.5g)和乙二醇(2.0eq.,18.0g)加入500mL的三颈瓶中,在氮气的氛围下加入300mL甲苯,在130℃下搅拌回流3.0-5.0小时,停止加热用乙酸乙酯萃取三次,合并有机相,分别用水、饱和氯化钠洗涤,无水硫酸钠干燥,过滤,旋干,柱层析纯化,得产率为60%。
第三步:在一个250mL的干燥的三支口瓶,在氮气氛围下加入第二步制备的(100mmol,21.9g)和300mL THF,在-78℃下搅拌10分钟后,滴加n-BuLi(1.1eq.,43.6mL,2.5M),继续搅拌1.5小时,滴加ClPPh2(1.3eq.,23.0mL),再搅拌1小时,缓慢升至室温后继续搅拌1小时,加饱和氯化铵淬灭,用乙酸乙酯萃取三次,合并有机相,分别用水、饱和氯化钠洗涤,无水硫酸钠干燥,过滤,旋干,柱层析纯化,得产率为42%。
第四步:将第三步制备的(13.3g,41mmol)加入到干燥的250mL的三支口反应瓶中,氮气保护,加入对甲苯磺酸(0.2eq.,1.4g),水:丙酮=1:3的混合溶剂250mL,在80℃下,搅拌3-5小时,降温,加水淬灭,乙酸乙酯萃取三次,合并有机相,分别用水、饱和氯化钠洗涤,无水硫酸钠干燥,过滤,旋干,柱层析纯化,得产率为80%。
第五步:将第一步制备的(40mmol,11.3g)和(1.1eq.,5.38g)加入500mL的三颈瓶中,在氮气的氛围下加入200mL THF,加Ti(OiPr)4(2.5eq.,30mL),在50℃下搅拌24小时,加饱和氯化铵淬灭,用乙酸乙酯萃取三次,合并有机相,分别用水、饱和氯化钠洗涤,无水硫酸钠干燥,过滤,旋干,柱层析纯化,得产率为83%。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ9.03(d,J=3.9Hz,1H),7.43-7.30(m,10H),3.02-2.69(m,2H),2.54-2.39(m,2H),2.00-1.85(m,2H),1.20(s,9H).;31P NMR(160MHz,CDCl3):δ-21.81;HRMS(ESI)calculated for[C22H26NOPS][M+Na]+:406.1365;found:406.1353.
其中,THF为四氢呋喃;Ti(OiPr)4为钛酸四异丙酯。
第六步:将第五步制备的(0.77g,2mmol)加入到干燥的50mL的单支口茄形反应瓶中,氮气保护,加入10mL THF。在-78℃下,加入苯基溴化镁(2eq.,4mL,1Min THF),搅拌1小时后,自然升温,搅拌过夜,加饱和氯化铵淬灭,分液,水层用乙酸乙酯萃取三次,合并有机相,分别用水、饱和氯化钠洗涤,无水硫酸钠干燥,过滤,旋干,柱层析纯化,得a-1(S,Rs),产率为88%。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.53-7.46(m,2H),7.37-7.23(m,13H),6.31(dd,J=7.6,2.4Hz,1H),3.68(d,J=2.4Hz,1H),2.65-2.50(m,1H),2.37-2.10(m,3H),1.80-1.68(m,2H),1.28(s,9H).;13C NMR(100MHz,CDCl3)δ156.1,155.9,140.9,137.2,137.1,137.0,136.9,136.8,136.7,133.7,133.5,132.8,132.6,128.5,128.4,128.34,128.28,128.2,128.0,127.6,127.1,57.4,57.2,55.8,35.0,34.9,32.71,32.65,22.8,22.5.;31P NMR(160MHz,CDCl3)δ-27.45;HRMS(ESI)calculated for[C28H33NOPS][M+H]+:462.2015;found:462.2007。
具体操作与实施例1相同,仅将所用金属试剂改为苯基锂,产率为86%。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.47-7.37(m,2H),7.38-7.21(m,13H),6.13(t,J=6.4Hz,1H),3.74(d,J=6.4Hz,1H),2.77-2.55(m,1H),2.49-2.14(m,3H),1.88-1.71(m,2H),1.24(s,9H).;13CNMR(100MHz,CDCl3)δ157.3,157.0,140.2,136.9,136.8,136.64,136.55,135.4,135.2,133.3,133.1,133.1,133.0,128.39,128.36,128.3,128.2,127.4,127.2,58.7,58.5,56.2,35.34,35.28,33.6,33.5,22.7,22.6.;31P NMR(160MHz,CDCl3)δ-27.32;HRMS(ESI)calculated for[C28H33NOPS][M+H]+:462.2015;found:462.2007。
具体操作与实施例1相同,仅将所用金属试剂改为叔丁基溴化镁,产率为83%。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ7.44-7.20(m,10H),4.97(dd,J=8.0,4.4Hz,1H),3.37(d,J=4.0Hz,1H),2.61-2.40(m,2H),2.40-2.25(m,2H),1.93-1.79(m,2H),1.18(d,J=13.2Hz,9H),1.00(d,J=9.2Hz,9H).;13C NMR(100MHz,CDCl3)δ157.30,157.02,138.03,137.89,137.62,137.53,136.95,136.85,133.30,133.12,133.10,132.91,128.23,128.16,128.08,128.05,127.94,62.77,62.52,55.58,41.99,35.28,35.18,35.12,34.36,34.31,29.70,27.78,27.02,25.01,24.09,22.65.;31P NMR(160MHz,CDCl3)δ-27.79;HRMS(ESI)calculated for[C26H37NOPS][M+H]+:442.2328,found:442.2321。
具体操作与实施例1相同,仅将所用金属试剂改为叔丁基锂试剂,总产率为86%。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.54-7.19(m,10H),4.81(dd,J=11.2,8.0Hz,1H),3.32(d,J=10.4Hz,1H),2.69(dd,J=14.4,8.0Hz,1H),2.53-2.12(m,3H),1.93-1.80(m,2H),1.24(d,J=6.4Hz,9H),1.02(d,J=12.4Hz,9H).;13C NMR(100MHz,CDCl3)δ158.6,158.3,137.6,137.5,136.64,136.55,136.3,136.2,134.1,133.9,132.3,132.2,128.5,128.29,128.25,128.2,127.5,65.0,64.7,56.4,35.7,34.9,34.4,27.8,27.5,24.0,22.6.;31P NMR(160MHz,CDCl3)δ-27.90;HRMS(ESI)calculated for[C26H37NOPS][M+H]+:442.2328,found:442.2321。
具体操作与实施例1相同,仅将所用金属试剂改为4-氯苯基溴化镁试剂,总产率为77%。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.52-7.42(m,2H),7.36-7.21(m,12H),6.26(dd,J=7.8,2.8Hz,1H),3.64(d,J=2.8Hz,1H),2.64-2.45(m,1H),2.38-2.12(m,3H),1.82-1.65(m,2H),1.26(d,J=12.4Hz,9H).;13C NMR(100MHz,CDCl3)δ155.4,155.2,139.4,137.7,137.6,136.8,136.69,136.66,136.6,133.6,133.4,133.3,132.7,132.6,128.7,128.43,128.41,128.34,128.29,128.2,128.1,57.0,56.7,55.9,35.1,35.0,32.7,32.6,22.8,22.5.;31PNMR(160MHz,CDCl3)δ-27.46.HRMS(ESI)calculated for[C28H32ClNOPS][M+H]+:496.1625,found:496.1622。
具体操作与实施例1相同,仅将所用金属试剂改为4-氯苯基锂试剂,总产率为80%。1H NMR(CDCl3,400MHz):δ7.44-7.37(m,2H),7.37-7.19(m,12H),6.09(t,J=6.0Hz,1H),3.72(d,J=5.6Hz,1H),2.75-2.55(m,1H),2.43-2.12(m,3H),1.92-1.62(m,2H),1.24(s,9H).;13C NMR(CDCl3,100MHz):δ156.4,156.1,138.8,136.7,136.6,136.4,136.3,135.9,135.8,133.2,133.0,133.0,128.7,128.5,128.44,128.40,128.38,128.34,128.31,58.0,57.8,56.2,35.5,35.4,33.6,33.5,22.7,22.6.;31P NMR(CDCl3,160MHz):δ-27.39.HRMS(ESI)calculated for[C28H32ClNOPS][M+H]+:496.1625,found:496.1622。
具体操作与实施例1相同,仅将所用金属试剂改为4-甲氧基苯基溴化镁试剂,总产率为77%。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.56-7.40(m,2H),7.37-7.22(m,10H),6.81(d,J=8.6Hz,2H),6.25(dd,J=7.2,2.0Hz,1H),3.78(s,3H),3.61(d,J=11.6Hz,1H),2.66-2.53(m,1H),2.40-2.12(m,3H),1.80-1.66(m,2H),1.27(s,9H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ159.0,156.5,156.2,137.1,137.0,136.9,136.6,136.5,133.7,133.5,133.1,132.7,132.6,128.3,128.24,128.17,127.9,113.9,56.9,56.6,55.7,55.29,55.26,35.0,34.9,32.8,32.7,22.8,22.5.;31P NMR(160MHz,CDCl3)δ-27.39.HRMS(ESI)calculated for[C29H35NO2PS][M+H]+:492.2121,found:492.2118。
具体操作与实施例1相同,仅将所用金属试剂改为4-甲氧基苯基锂试剂,总产率为71%。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.47-7.36(m,2H),7.36-7.27(m,8H),7.26-7.21(m,2H),6.80(t,J=8.2Hz,2H),6.07(t,J=6.4Hz,1H),3.77(d,J=7.2Hz,3H),3.70(dd,J=11.2,6.4Hz,1H),2.77-2.57(m,1H),2.43-2.10(m,3H),1.89-1.65(m,2H),1.23(s,9H).;13C NMR(100MHz,CDCl3)δ158.9,157.5,157.2,137.0,136.9,136.7,136.6,134.9,134.7,133.24,133.18,133.1,133.00,132.2,128.44,128.36,128.29,128.26,128.2,113.8,58.1,57.9,56.1,55.27,55.25,35.40,35.35,33.64,33.58,22.7,22.6.;31P NMR(160MHz,CDCl3)δ-27.30.HRMS(ESI)calculated for[C29H35NO2PS][M+H]+:492.2121,found:492.2118。
具体操作与实施例1相同,仅将所用金属试剂改为3,5-二叔丁基苯基溴化镁试剂,总产率为71%。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.60-7.47(m,2H),7.42-7.21(m,11H),6.38(dd,J=8.0,2.0Hz,1H),3.69(d,J=1.7Hz,1H),2.80-2.57(m,1H),2.51-2.11(m,3H),1.87-1.73(m,2H),1.33(s,9H),1.29(s,18H).;13C NMR(100MHz,CDCl3)δ156.5,156.3,150.9,140.1,137.24,137.22,137.1,137.0,136.9,136.8,133.7,133.5,132.7,132.5,128.33,128.27,128.24,128.17,127.8,121.52,121.45,57.7,57.4,55.7,35.0,34.84,34.80,32.7,32.6,31.5,31.4,22.9,22.6.;31P NMR(160MHz,CDCl3)δ-27.71.HRMS(ESI)calculated for[C36H49NOPS][M+H]+:574.3267,found:574.3260。
具体操作与实施例1相同,仅将用替换,所用金属试剂改为苯基锂试剂,总产率为78%。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.56-7.21(m,15H),6.81-6.65(m,1H),3.76(d,J=8.4Hz,1H),2.60-2.35(m,1H),2.05-1.85(m,3H),1.75-1.45(m,4H),1.30(s,9H).;13C NMR(100MHz,CDCl3)δ157.5,157.3,140.5,137.2,137.1,136.94,136.85,138.4,138.2,136.3,136.1,136.1,136.0,128.69,128.66,131.3,131.2,130.4,130.2,59.0,58.8,58.6,56.3,35.44,35.38,33.7,33.6,22.8,22.7.;31P NMR(160MHz,CDCl3)δ-15.113.HRMS(ESI)calculated for[C29H35NOPS][M+H]+:476.2177,found:476.2179。
具体操作与实施例1相同,仅将所用ClPPh2用ClPCy2替换,总产率为80%。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.41-7.36(m,2H),7.29-7.27(m,1H),7.24-7.17(m,2H),6.84-6.80(m,1H),3.85(d,J=5.2Hz,1H),2.86-2.66(m,1H),2.46-2.22(m,3H),1.96-1.53(m,12H),1.28-1.04(m,21H).;13C NMR(100MHz,CDCl3)δ128.71,128.2,128.1,127.88,127.13,126.54,59.6,58.9,55.8,35.4,35.3,34.7,34.6,33.7,30.6,30.5,30.4,30.3,29.7,29.6,29.3,29.2,27.20,27.15,27.10,27.09,27.04,26.99,26.95,26.3,26.2,22.8,22.7.;31PNMR(160MHz,CDCl3)δ-17.57.HRMS(ESI)calculated for[C28H45NOPS][M+H]+:474.2959,found:474.2961。
步骤:第一步:将制备的(40mmol,11.3g)和(1.1eq.,5.38g)加入500mL的三颈瓶中,在氮气的氛围下加入200mL THF,加Ti(OiPr)4(2.5eq.,30mL),在50℃下搅拌24小时,加饱和氯化铵淬灭,用乙酸乙酯萃取三次,合并有机相,分别用水、饱和氯化钠洗涤,无水硫酸钠干燥,过滤,旋干,柱层析纯化,得产率为86%。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ9.03(d,J=3.9Hz,1H),7.43-7.30(m,10H),3.02-2.69(m,2H),2.54-2.39(m,2H),2.00-1.85(m,2H),1.26(s,9H).;31P NMR(160MHz,CDCl3):δ-21.76;HRMS(ESI)calculated for[C22H26NNaOPS][M+Na]+:406.1365;found:406.1353.
其中,THF为四氢呋喃;Ti(OiPr)4为钛酸四异丙酯。
第二步:将第一步制备的(0.77g,2mmol)加入到干燥的50mL的单支口茄形反应瓶中,氮气保护,加入10mL THF。在-78℃下,加入苯基溴化锂(2eq.,4mL,1Min THF),搅拌1小时后,自然升温,搅拌过夜,加饱和氯化铵淬灭,分液,水层用乙酸乙酯萃取三次,合并有机相,分别用水、饱和氯化钠洗涤,无水硫酸钠干燥,过滤,旋干,柱层析纯化,得a-1(R,Ss),产率为86%。
第三步:将第二步制备的(0.92g,2mmol)加入到干燥的50mL的单支口茄形反应瓶中,氮气保护,加入20mL THF,在-40℃下搅拌10分钟后,滴加n-BuLi(1.1eq.,0.9mL,2.5M),继续搅拌1.5小时,滴加R5OTf(1.5eq.,3mmol),再搅拌1小时,缓慢升至室温后继续搅拌1小时,加饱和氯化铵淬灭,用乙酸乙酯萃取三次,合并有机相,分别用水、饱和氯化钠洗涤,无水硫酸钠干燥,过滤,旋干,柱层析纯化,得产率为81%。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.47-7.37(m,2H),7.38-7.21(m,13H),6.13(t,J=6.4Hz,1H),3.74(d,J=6.4Hz,1H),2.87(s,3H),2.49-2.14(m,3H),1.88-1.71(m,2H),1.24(s,9H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ157.3,157.0,140.2,136.9,136.8,136.64,136.55,135.4,135.2,133.3,133.1,133.1,133.0,128.39,128.36,128.3,128.2,127.4,127.2,58.7,58.5,56.2,41.1,35.34,35.28,33.6,33.5,22.7,22.6.;31P NMR(160MHz,CDCl3)δ-27.22.;HRMS(ESI)calculated for[C29H35NOPS][M+Na]+:476.2177;found:476.2179。
实施例13烯炔酮不对称分子间环加成反应
将实施例1所得的手性单膦配体a-1(S,Rs)与Au盐形成的配合物再与Ag盐进行阴离子交换后用于反应的催化,具体操作为:在氩气气氛中,将手性单膦配体a-1(S,Rs)(0.05mmol)和AuCl(SMe2)(0.05mmol)加入经无水无氧处理过的反应管中,然后加入无水二氯甲烷溶液(2mL),室温搅拌2h后,加入AgNTf2,避光搅拌15min。然后,在-50℃下,加入烯炔酮,维持在室温,通过TLC检测,底物全部转化后,过滤,滤液浓缩至1mL,柱层析分析其产率,HPLC分析其对映体过量值(ee)。
具体催化反应如下式(16)所示:
柱层析分析得知:目标产物产率84%:HPLC分析得知:ee=71%。
实施例14-31
考察本发明所述的手性单膦配体Yu-Phos 1与Au盐AuCl(SMe2)形成的配合物与Ag盐交换后,阴离子、配体R4取代基、反应温度及溶剂对环化反应的影响,具体操作及其余条件均参照实施例19所述。各实施例的反应条件及实验结果详见表1所示。
表1 实施例16-31的反应条件和反应结果
通过实施例14-20,说明e-1(S,Rs)为最合适的配体,以72%产率,endo:exo=1.3:1,51%ee得到目标产物;通过实施例18、21、22,说明AgSbF6为最合适的银盐,以70%产率,endo:exo=1.5:1,52%ee得到目标产物;通过实施例21、23-25,说明甲苯为最合适的溶剂,以73%产率,endo:exo=3.1:1,60%ee得到目标产物;通过实施例25-29,说明-30℃为最合适的温度,以74%产率,endo:exo=7.0:1,71%ee得到目标产物。
实施例30-36
考察本发明所述的底物的普适性,具体操作及其余条件均参照实施例29所述。各实施例的反应条件及实验结果详见表2所示。
催化反应如下式式(17)所示:
注:“*”表示手性中心
表2 实施例30-36的反应条件和反应结果
实施例 | R<sup>6</sup>/R<sup>7</sup>/R<sup>8</sup> | 产率(%) | Endo:exo | ee(%) |
30 | Me/4-OMe/4-Cl | 70 | 6.5:1 | 69 |
31 | Me/4-Cl/4-OMe | 72 | 7.1:1 | 70 |
32 | Me/4-NO<sub>2</sub>/4-OMe | 76 | 10.2:1 | 73 |
33 | Me/4-NO<sub>2</sub>/4-Cl | 69 | 8.6:1 | 71 |
34 | Ph/Ph/Ph | 65 | 7.3:1 | 65 |
通过实施例30-34,在催化烯炔酮分子间不对称环加成反应,所述配体有很好的底物普适性,且具有较好的反应活性和立体选择性。
本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下,本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中,并且以所附的权利要求书为保护范围。
Claims (8)
1.一类手性单膦配体Yu-Phos,其特征在于,所述单膦配体为如下式所示的化合物1或所述化合物1的对映体、消旋体和非对映异构体:
化合物1中,R、R0分别独立选自氢、C1~C12的烷烃基、C1~C10的烷氧基或R1、R2、R4分别独立选自C1~C12的烷烃基、C1~C10的烷氧基或R3、R5分别独立选自氢、C1~C12的烷烃基、C1~C10的硅氧基、C1~C10的烷酰基、C1~C10的酯基、C1~C10的磺酸酯基或
其中,Rx和Rx′分别独立选自氢、卤素、C1~C12的烷烃基、C1~C10的烷氧基、C1~C10的硅氧基、C1~C10的烷酰基、C1~C10的酯基或C1~C10的磺酸酯基;“*”表示手性中心;n取值范围为1或2的整数。
3.一种权利要求1所述的手性单膦配体Yu-Phos的制备方法,其特征在于,该方法包括以下具体步骤:
所述溶剂选自干燥的甲基叔丁基醚、乙二醇二甲醚、1,4-二氧六环、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、甲苯、二甲苯、苯、氯苯、氟苯、氯仿或正己烷;
所述反应的温度为-78~120℃;
所述反应的时间为1小时~12小时;
所述化合物2、步骤1)的DMF、PBr3、步骤2)的乙二醇、步骤3)的BuLi、ClPR1R2、和步骤4)的对甲苯磺酸的摩尔比为(1-30)∶(1~30)∶(1~30)∶(1~30)∶(1~30)∶(1~30)∶(1~30);
所述BuLi为n-BuLi、s-BuLi或t-BuLi;
第二步:在溶剂中,在缩合剂的作用下,化合物3分别与化合物4(Rs)、化合物4(Ss)进行缩合反应,得到化合物5(Rs)、化合物5(Ss),反应过程如下反应式(II)所示:
其中,所述溶剂选自干燥的二氯甲烷、***、二丁醚、甲基叔丁基醚、乙二醇二甲醚、1,4-二氧六环、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、甲苯、二甲苯、苯、氯苯、氟苯、氯仿或正己烷;
所述缩合反应的温度为-50~100℃;
所述缩合反应的时间为10分钟~48小时;
所述化合物3、化合物4(Rs)或4(Ss)和缩合剂的摩尔比为(1-10)∶(1-10)∶(1-10);
所述缩合剂选自钛酸四乙酯(Ti(OEt)4)、钛酸四异丙酯或钛酸四甲酯;
第三步:化合物5(Rs)、化合物5(Ss)溶解在溶剂中,分别与金属试剂即化合物R3MgX或者R3Li进行加成反应,随后在n-BuLi作用下与R5OTf进行取代反应,得到手性单膦配体Yu-Phos即化合物1(S,Rs)、化合物1(R,Rs)、化合物1(S,Ss)、化合物1(R,Ss),反应过程如下反应式(III)所示:
其中,所述溶剂选自干燥的二氯甲烷、***、二丁醚、甲基叔丁基醚、乙二醇二甲醚、1,4-二氧六环、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、甲苯、二甲苯、苯、氯苯、氟苯、氯仿或正己烷;
所述反应的温度为-78~30℃;
所述反应的时间为10分钟~48小时;
所述化合物5(Rs)或化合物5(Ss)、金属试剂、n-BuLi、R5OTf的摩尔比为(1~10)∶(1~10)∶(1~10)∶(1~10);
4.一种权利要求1所述的手性单膦配体Yu-Phos在催化烯炔酮底物与1,3-二苯基异苯并呋喃分子间不对称环加成反应中合成含氧桥多芳杂环类化合物的应用。
5.根据权利要求4所述的应用,其特征在于将所述的手性单膦配体Yu-Phos与过渡金属盐形成Yu-PhosMX配合物,再与AgY进行阴离子交换,形成Yu-PhosMY配合物溶液,然后催化烯炔酮与1,3-二苯基异苯并呋喃分子间不对称环加成反应,合成含氧桥多芳杂环类化合物,具体包括:
在惰性气氛下,将手性单膦配体Yu-Phos和过渡金属盐加入到有机溶剂中,在-10~50℃反应0.1~20小时,形成Yu-PhosMX配合物,再加入AgY在-10~50℃搅拌,反应0.1~20小时,进行阴离子交换,形成Yu-PhosMY配合物溶液,向Yu-PhosMY配合物溶液中加入烯炔酮与1,3-二苯基异苯并呋喃,在-90~90℃条件下进行分子间不对称环加成反应,合成所述含氧桥多芳杂环类化合物;其中:
所述烯炔酮与1,3-二苯基异苯并呋喃与Yu-PhosMY配合物的摩尔比为(10-10000)∶(10-10000)∶1;
所述手性单膦配体、过渡金属盐和AgY的摩尔比为(1~100)∶(1~10)∶(1~10)。
6.根据权利要求5所述的应用,其特征在于,所述惰性气氛为氩气或者氮气气氛;所述有机溶剂选自二氯甲烷、***、二丁醚、甲基叔丁基醚、乙二醇二甲醚、1,4-二氧六环、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、甲苯、二甲苯、苯、氯苯、氟苯或氯仿。
7.根据权利要求5所述的应用,其特征在于,所述过渡金属盐为Au盐,所述Au盐选自AuOTf、AuSbF6、AuBF4、AuNTf2、AuOTs、AuOPNB、AuCl(SMe2)、Au(OTf)3、Au(SbF6)3、Au(BF4)3或Au(NTf2)3。
8.根据权利要求5所述的应用,其特征在于,所述AgY选自AgOTf、AgSbF6、AgBF4、AgNTf2、AgOTs或AgOPNB。
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CN201811586698.4A Active CN109851634B (zh) | 2018-12-25 | 2018-12-25 | 手性单膦配体Yu-Phos及其全构型的制备方法和应用 |
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Citations (4)
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2018
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0441279A1 (en) * | 1990-02-09 | 1991-08-14 | INDENA S.p.A. | Bilobalide phospholipide complexes, their applications and formulations containing them |
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Title |
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CN109851634A (zh) | 2019-06-07 |
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