CN112209965A - 一种手性n-(2-(磷酰基)-1-苯乙基)酰胺的制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种手性N‑(2‑(磷酰基)‑1‑苯乙基)酰胺的制备方法及其应用,提供一种由铑催化(Z)‑(α‑芳基‑β‑膦酰基)烯酰胺的不对称氢化高收率、高对映选择性地制备手性N‑(2‑(膦酰基)‑1‑苯乙基)酰胺进而制得β‑氨基膦化合物的方法。该反应以铑金属前体和手性膦‑亚膦酰胺酯配体原位生成的金属络合物为催化剂,能在25℃、50‑60bar氢气条件下以二氯甲烷、三氟乙醇等为溶剂进行。本发明具有反应条件相对温和、立体选择性高、底物适应范围广等特点。
Description
技术领域
本发明属于有机合成领域,具体涉及一种由铑催化Z-(α-芳基-β-磷酰基) 烯酰胺不对称氢化高收率、高对映选择性制备手性N-(2-(磷酰基)-1-苯乙基) 酰胺进而得到β-氨基膦化合物的方法。
背景技术
含膦催化剂具有独特的催化活性,因为膦具有较弱的碱性和较强的亲核性。β-氨基膦及其衍生物在不对称催化和配位化学领域发挥着重要作用,作为骨架的光学活性的β-氨基膦衍生物已经成功构建了多种多样的配体和有机催化剂。 [(a)Stepanova,V.A.;Smoliakova,I.P.Curr.Org.Chem.2012,16,2893-2920;(b) Carroll,M.P.;Guiry,P.J.Chem.Soc.Rev.2016,45,1657-1677;(c)Li,W.;Zhang,J. Chem.Soc.Rev.2016,45,1657-1677;(d)Ni,H.;Chan,W.L.;Lu.Y.Chem.Rev. 2018,118,9344-9411;(e)Guo,H.;Fan,Y.C.;Sun,Z.;Kwon,O.Chem.Rev.2018, 118,10049-10293]。传统制备光学纯的β-氨基膦的方法主要有三种:基于对映纯的起始原料(主要是指天然或非天然氨基酸)、添加手性辅剂进行不对称诱导和消旋β-氨基膦化合物的手性拆分[(a)Stepanova,V.A.;Smoliakova,I.P.Curr.Org. Chem.2012,16,2893-2920]。以催化不对称的方法合成β-氨基膦化合物主要是通过金属或有机催化的二芳基膦与硝基烯烃的phospha-Michael加成反应后对硝基进行还原得到β-氨基膦化合物,该方法仍然有很大的局限性:较差的底物适用性、高的催化剂用量、较差的对映选择性等[(a)Bartoli,G.;Bosco,M.;Mazzanti, A.;Sambri,L.;Melchiorre,P.Chem.Commun.2007,7,722-724;(b)Fu,X.;Jiang, Z.;Tan,C.ChemCommu.2007,47,5058;(c)Feng,J.;Huang,M.;Lin,Z.;Duan,W. Adv.Synth.Catal.2012,354,3122-3126;(d)Ding,B.;Zhang,Z.;Xu,Y.;Liu,Y.;Sugiya,M.;Imamoto,T.;Zhang,W.Org.Lett.2013,15.5476-5479]。因此,开发一种新型的催化途径高收率、高对映选择性地合成各种结构的手性β-氨基膦衍生物仍然是一个艰巨的挑战。
发明内容
本发明提供一种由铑催化(Z)-(α-芳基-β-膦酰基)烯酰胺的不对称氢化高收率、高对映选择性地制备手性N-(2-(膦酰基)-1-苯乙基)酰胺进而制得β-氨基膦化合物的方法。该反应以铑金属前体和手性膦-亚膦酰胺酯配体原位生成的金属络合物为催化剂,该反应能在25℃、60bar氢气条件下以二氯甲烷、三氟乙醇等为溶剂进行。本发明具有反应条件相对温和、立体选择性高、底物适应范围广等特点。
本发明提供一种手性N-(2-(磷酰基)-1-苯乙基)酰胺的制备方法,在手性铑催化剂体系中,催化(Z)-(α-芳基-β-磷酰基)烯酰胺不对称氢化高收率、高对映选择性制备手性N-(2-(磷酰基)-1-苯乙基)酰胺,催化反应在溶剂中进行。具体步骤如下:
(1)手性铑催化剂的制备:氮气保护下,将铑金属前体与手性膦-亚磷酰胺酯配体按摩尔比1.0:0.5~1.0:5.0在反应溶剂中搅拌0.5-2小时制的手性铑催化剂;
(2)手性N-(2-(磷酰基)-1-苯乙基)酰胺类化合物的制备:氮气保护下,将上述(1)制备的手性铑催化剂溶液转移至装有(Z)-(α-芳基-β-磷酰基) 烯酰胺的安瓿瓶中,将安瓿瓶放入反应釜,用氢气置换三次后保持反应釜氢气压力为25-100bar。室温搅拌0.5-48小时;反应完毕后,减压旋蒸除去溶剂,柱层析分离,得到手性手性N-(2-(磷酰基)-1-苯乙基)酰胺类化合物;
上述步骤(2)中所述的手性铑催化剂与(Z)-(α-芳基-β-磷酰基)烯酰胺类化合物的摩尔比为0.0001:1-1:1。
所述手性铑催化剂体系由铑金属前体和手性膦-亚膦酰胺酯配体原位生成,铑金属前体和手性膦-亚膦酰胺酯配体的摩尔比例为1.0:0.5~1.0:5.0。
优选的,手性铑催化剂体系由铑金属前体和手性膦-亚膦酰胺酯配体原位生成,铑金属前体和手性膦-亚膦酰胺酯配体的摩尔比例为1.0:1.1。
所述铑金属前体为无水RhCl3、水合RhCl3、[Rh(COD)Cl]2、[Rh(NBD)Cl]2、 [Rh(NBD)2]BF4、[Rh(COD)2]BF4、[Rh(COD)2]SbF6、[Rh(NBD)2]SbF6中的一种,优选为[Rh(COD)2]BF4和[Rh(NBD)2]BF4。
所述手性铑催化剂的用量为0.0001-10mol%,优选为0.01~1.0mol%。
本发明所涉及的(Z)-(α-芳基-β-磷酰基)烯酰胺(Ⅰ)和制得的手性酰胺(Ⅱ)具有以下结构:
式中:R1为芳基等C6-C60内的含或不含N、S、O、P等官能团的芳香基团; C2-C60在内的烷氧基。
R2为C1-C40在内的烷基。
Ar为苯基、2-取代、3-取代、4-取代、2,6-二取代、2,4,6-三取代的芳基等 C6-C60内的含或不含N、S、O、P等官能团的芳香基团。
本发明所涉及的手性膦-亚膦酰胺配体具有以下结构:
配体L-1、L-2的优势构型可以为(R,R)或(S,S);
式中:R3为H、烷基和环烷基等C1~C40内的含或不含N、S、O、P等官能团的脂肪基团;苄基等C7-C60在内的含或不含N、S、O、P等官能团的芳香基团与脂肪基的组合基团;芳基等C6-C60内的含或不含N、S、O、P等官能团的芳香基团;R3优势结构为H、CH3。R4为H,C7-C60在内的烷基或芳基,其优势结构为H、CH3;
Ar为C6-C60内的含或不含N、S、O、P等官能团的芳香基团;其优势结构为苯基;
X基团为:手性或非手性的含或不含N、S、O、P等官能团的脂肪基团;含或不含N、S、O、P等官能团的芳香基团;手性或非手性的含或不含N、S、O、P等官能团的联苯或联萘类芳香基团;其优势结构为以下含轴手性、螺旋手性结构的联苯、联萘结构:
为实现上述目的,本发明的技术方案和催化反应条件如下:
催化反应条件如下:
温度:0℃-100℃,优先反应温度25℃。
溶剂:二氯甲烷、三氟乙醇、甲醇、1,2-二氯乙烷等,优先为二氯甲烷和三氟乙醇。
配体:上述的膦-亚膦酰胺配体;
氢气压力:25-100bar,优先为50-60bar。
时间:0.5-48小时,优先反应时间为24小时。
铑金属催化剂前体:无水RhCl3、水合RhCl3、[Rh(COD)Cl]2、[Rh(NBD)Cl]2、 [Rh(NBD)2]BF4、[Rh(COD)2]BF4、[Rh(COD)2]SbF6、[Rh(NBD)2]SbF6中的一种;优选为[Rh(COD)2]BF4或[Rh(NBD)2]BF4。
本方法制备的手性N-(2-(磷酰基)-1-苯乙基)酰胺在制备体构型保持的手性β-氨基膦化合物中的应用,手性N-(2-(磷酰基)-1-苯乙基)酰胺通过水解、还原方式高收率地得到立体构型保持的手性β-氨基膦化合物;水解还原方式如下式所示:
式中:R1为芳基等C6-C60内的含或不含N、S、O、P等官能团的芳香基团; C2-C60在内的烷氧基。
R2为C1-C40在内的烷基。
Ar为苯基、2-取代、3-取代、4-取代、2,6-二取代、2,4,6-三取代的芳基等 C6-C60内的含或不含N、S、O、P等官能团的芳香基团。
本发明具有以下优点:
1、氢化反应条件温和,在室温和50bar氢气压力条件下,反应即可顺利发生。
2、反应活性高,产物立体选择性高(ee值可达99%)。
3、底物适用范围广,对于所述的各类芳基、磷酰基烯酰胺能得到理想的氢化结果。
4、通过对手性产物磷酰基的还原与酰胺键的水解高收率得到手性β-氨基膦化合物。
上述制备的手性N-(2-(膦酰基)-1-苯乙基)酰胺进一步水解、还原即可得到立体构型保持的手性β-氨基膦,具体技术方案如下:
式中:R1、R2、Ar基团与上述Ⅰ、Ⅱ化合物的R1、R2、Ar基团为等同基团。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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相关的附图。
图1为实施例1制备的N-(2-(磷酸二苯酯)-1-苯乙基)乙酰胺的核磁共振氢谱;
图2为实施例1制备的N-(2-(磷酸二苯酯)-1-苯乙基)乙酰胺的核磁共振碳谱;
图3为实施例1制备的N-(2-(磷酸二苯酯)-1-苯乙基)乙酰胺的核磁共振磷谱;
图4为实施例22制备的N-(2-(磷酸二乙酯)-1-苯乙基)乙酰胺的核磁共振氢谱;
图5为实施例22制备的N-(2-(磷酸二乙酯)-1-苯乙基)乙酰胺的核磁共振碳谱;
图6为实施例22制备的N-(2-(磷酸二乙酯)-1-苯乙基)乙酰胺的核磁共振磷谱;
图7为实施例26制备的N-(2-(二苯基磷酰基)-1-苯乙基)丙酰胺的核磁共振氢谱;
图8为实施例26制备的N-(2-(二苯基磷酰基)-1-苯乙基)丙酰胺的核磁共振碳谱;
图9为实施例26制备的N-(2-(二苯基磷酰基)-1-苯乙基)丙酰胺的核磁共振磷谱;
图10为实施例28制备的N-(2-(二苯基磷酰基)-1-(2-萘)乙基)乙酰胺的核磁共振氢谱;
图11为实施例28制备的N-(2-(二苯基磷酰基)-1-(2-萘)乙基)乙酰胺的核磁共振碳谱;
图12为实施例28制备的N-(2-(二苯基磷酰基)-1-(2-萘)乙基)乙酰胺的核磁共振磷谱;
图13为实施例19制备的N-(2-(二苯基磷酰基)-1-(4-氟苯)乙基)乙酰胺的核磁共振氢谱;
图14为实施例19制备的N-(2-(二苯基磷酰基)-1-(4-氟苯)乙基)乙酰胺的核磁共振碳谱;
图15为实施例19制备的N-(2-(二苯基磷酰基)-1-(4-氟苯)乙基)乙酰胺的核磁共振磷谱;
图16为实施例31制备的(S)-2-(二苯基膦基)-1-苯基乙胺的核磁共振氢谱;
图17为实施例31制备的(S)-2-(二苯基膦基)-1-苯基乙胺的核磁共振碳谱;
图18为实施例31制备的(S)-2-(二苯基膦基)-1-苯基乙胺的核磁共振磷谱。
具体实施方式
下面通过实施例详述本发明,但本发明并不限于下述实施例。核磁共振是通过Bruker核磁共振仪测定,高效液相色谱(HPLC)是通过Agilent 1100系列高效液相色谱测定。
实施例1
氮气保护下,将[Rh(COD)2]BF4(0.00125mmol,1mol%),手性膦-亚膦酰胺配体(0.001375mmol,1.1mol%)溶于二氯甲烷(1.0mL)中,室温(25℃)下搅拌1小时,加入底物(Z)-N-(2-(二苯基磷酰基)-1-苯基乙烯基)乙酰胺(0.125mmol)的二氯甲烷(1.0mL)溶液,将其置于高压反应釜中,氢气置换 3次,然后通入60bar氢气,室温(25℃)下反应24小时。慢慢释放氢气,除去溶剂后用硅胶柱分离得到产物N-(2-(二苯基磷酰基)-1-苯乙基)乙酰胺。转化率99%,99%ee was determined by chiral HPLC(chiralcel AD-H, n-hexane/i-PrOH=65/35,0.8mL/min,254nm,40℃):tR(major)=8.64min,tR (minor)=9.5min.[α]D 29=13.93(c=2.31in CHCl3).1H NMR(400MHz,CDCl3)δ 7.82(s,1H),7.71(dd,J=11.1,7.5Hz,2H),7.58–7.46(m,4H),7.42(t,J=7.3Hz, 1H),7.33(t,J=6.3Hz,2H),7.22(d,J=7.4Hz,2H),7.15(t,J=7.3Hz,2H),7.08(t, J=7.1Hz,1H),5.30(s,1H),2.99–2.65(m,2H),1.99(s,2H).13C NMR(100 MHz,CDCl3)δ170.0,141.3(JC-p=9.3Hz),132.7,132.2(JC-p=2.5Hz),131.8(JC-p=1.2Hz),131.7,130.6,130.5,130.5,130.4,129.0(JC-p=11.6Hz),128.6(JC-p=12.3 Hz),128.5,127.4,126.1,49.8,35.7(JC-p=67.8Hz),23.2.31P NMR(162MHz, CDCl3)δ32.01(s).产物的核磁共振氢谱、碳谱和磷谱如图1、图2及图3所示。
实施例2
将实施例1中的反应溶剂改为三氟乙醇(TFE),其余同实施例1,反应得产物N-(2-(二苯基磷酰基)-1-苯乙基)乙酰胺。转化率99%,对映选择性为98%。
实施例3
将实施例1中的反应条件氢气压力改为50bar,其余同实施例1,反应得产物N-(2-(二苯基磷酰基)-1-苯乙基)乙酰胺。转化率99%,对映选择性为99%。
实施例4
将实施例1中的反应溶剂改为1,2-二氯乙烷,其余同实施例1,反应得产物N-(2-(二苯基磷酰基)-1-苯乙基)乙酰胺。转化率60%,对映选择性为99%。
实施例5
将实施例1中的反应溶剂改为甲醇,其余同实施例1,反应得产物N-(2- (二苯基磷酰基)-1-苯乙基)乙酰胺。转化率90%,对映选择性为98%。
实施例6
将实施例1中的反应温度改为40℃,其余同实施例1,反应得产物N-(2- (二苯基磷酰基)-1-苯乙基)乙酰胺。转化率为98%,对映选择性为99%。
实施例7
将实施例1中的反应温度改为80℃,其余同实施例1,反应得产物N-(2- (二苯基磷酰基)-1-苯乙基)乙酰胺。转化率为95%,对映选择性为99%。
实施例8
将实施例1中的氢气压力改为25bar,其余同实施例1,反应得产物N-(2- (二苯基磷酰基)-1-苯乙基)乙酰胺。转化率为95%,对映选择性为99%。
实施例9
将实施例1中的氢气压力改为80bar,其余同实施例1,反应得产物N-(2- (二苯基磷酰基)-1-苯乙基)乙酰胺。转化率为99%,对映选择性为99%。
实施例10
将实施例1中的配体改为上式配体(0.001375mmol),其余同实施例1,反应得产物N-(2-(二苯基磷酰基)-1-苯乙基)乙酰胺。转化率90%,对映选择性为80%。
实施例11
将实施例10中的温度改为40℃,其余同实施例10,反应得产物N-(2-(二苯基磷酰基)-1-苯乙基)乙酰胺。转化率99%,对映选择性为98%。
实施例12
将实施例1中的配体改为上式配体(0.001375mmol),其余同实施例1,反应得产物N-(2-(二苯基磷酰基)-1-苯乙基)乙酰胺。转化率86%,对映选择性为73%。
实施例13
将实施例12中的氢气压力改为60bar,其余同实施例12,反应得产物N-(2- (二苯基磷酰基)-1-苯乙基)乙酰胺。转化率99%,对映选择性为70%。
实施例14
将实施例1中的配体改为上式配体(0.001375mmol),其余同实施例1,反应得产物N-(2-(二苯基磷酰基)-1-苯乙基)乙酰胺。转化率98%,对映选择性为90%。
实施例15-30
反应底物适用性。
本发明具有广泛的底物适用性,按照实施例2中的反应条件,许多底物都能参与该反应,高收率、高对映选择性地获得手性N-(2-(磷酰基)-1-苯乙基) 酰胺,其反应式为:
实施例15-30中,当Ar、R1、R2被替换,所得产物的收率、和对映体过量百分比如下式所示:
实施例31
手性N-(2-(磷酰基)-1-苯乙基)酰胺类化合物的应用:
将N-(2-(二苯基磷酰基)-1-苯乙基)乙酰胺1.05g(2.9mmol)溶于25ml 乙醇溶液中,搅拌加入6M盐酸溶液35ml,加热回流6小时。反应结束后缓慢加入饱和碳酸钠溶液至溶液呈碱性,用乙酸乙酯萃取分液、无水硫酸钠干燥,除去溶剂,得到目标产物(S)-2-(二苯基磷酰基)-1-苯基乙胺1g。产率98%。1H NMR(Acetone-d6,400MHz)δ7.92-7.87(m,2H),7.82-7.77(m,2H),7.50-7.48 (m,3H),7.47-7.39(m,5H),7.25-7.22(m,2H),7.17-7.13(m,1H),5.18(td,J1=9.6 Hz,J2=3.2Hz,1H),3.26-3.18(m,1H),2.70-2.62(m,1H),.13C NMR(Acetone-d6, 100MHz)δ145.7(JC-p=12.1Hz),136.9,135.9,135.0,132.1(JC-p=2.8Hz),132.0, 131.9,131.9,131.3,131.2,129.4,129.3,129.2,129.2,129.1,129.0,127.9,127.7, 59.3(JC-p=3.8Hz),39.8(JC-p=6.98Hz).31P NMR(CDCl3,162MHz)δ34.1. 将(S)-2-(二苯基磷酰基)-1-苯基乙胺1.0g(3.1mmol)溶于20ml甲苯中,加入三乙胺18ml。0℃条件下滴加三氯硅烷6.3ml(15.3mmol),滴加完毕后密闭反应器中110℃条件下加热回流12小时。反应结束后加入20ml乙酸乙酯稀释,缓慢滴加饱和碳酸氢钠溶液至不再产生气泡为止。过滤除去白色固体,萃取分液,除去溶剂,经柱层析(乙酸乙酯:正己烷:甲醇=1:2:0.1)得到白色晶体0.9g。产率95%,98%ee was determined by chiral HPLC(chiralcel AD-H,n-hexane/i-PrOH=75/25,0.8mL/min,254nm,40℃):tR(major)=8.43min,tR (minor)=9.26min.[α]D 29=3.93(c=3.18in CH2Cl2).1H NMR(400MHz,CDCl3)δ 7.49–7.37(m,4H),7.36–7.25(m,10H),7.23–7.17(m,1H),4.08–3.80(m,1H), 2.48(dddd,J=13.6,11.1,7.0,2.0Hz,2H),2.09(s,2H).13C NMR(101MHz,CDCl3) δ146.26(s),138.74(s),138.10(s),133.08(d,J=19.4Hz),132.67(d,J=18.7Hz), 128.86(s),128.53(dd,J=9.1,4.6Hz),127.28(s),126.23(s),53.75(d,J=16.3Hz), 39.90(d,J=13.4Hz).31P NMR(162MHz,CDCl3)δ-21.84(s)。
Claims (10)
1.一种手性N-(2-(磷酰基)-1-苯乙基)酰胺的制备方法,其特征在于:
在手性铑催化剂体系中,催化(Z)-(α-芳基-β-磷酰基)烯酰胺不对称氢化高收率、高对映选择性制备手性N-(2-(磷酰基)-1-苯乙基)酰胺,催化反应在溶剂中进行。
2.根据权利要求1所述的手性N-(2-(磷酰基)-1-苯乙基)酰胺的制备方法,其特征在于:所述手性铑催化剂与(Z)-(α-芳基-β-磷酰基)烯酰胺类化合物的摩尔比为0.0001~1:1。
3.根据权利要求1所述的手性N-(2-(磷酰基)-1-苯乙基)酰胺的制备方法,其特征在于:所述手性铑催化剂体系由铑金属前体和手性膦-亚膦酰胺酯配体原位生成,铑金属前体和手性膦-亚膦酰胺酯配体的摩尔比例为1.0:0.5~5.0。
5.根据权利要求3所述的手性N-(2-(磷酰基)-1-苯乙基)酰胺的制备方法,其特征在于:所述的铑金属前体为无水RhCl3、水合RhCl3、[Rh(COD)Cl]2、[Rh(NBD)Cl]2、[Rh(NBD)2]BF4、[Rh(COD)2]BF4、[Rh(COD)2]SbF6、[Rh(NBD)2]SbF6中的一种。
6.根据权利要求3所述的手性N-(2-(磷酰基)-1-苯乙基)酰胺的制备方法,其特征在于:所述的手性膦-亚膦酰胺酯配体具有以下结构:
配体L-1、L-2的优势构型可以为(R,R)或(S,S);
式中:R3为H、烷基和环烷基等C1~C40内的含或不含N、S、O、P等官能团的脂肪基团;苄基等C7-C60在内的含或不含N、S、O、P等官能团的芳香基团与脂肪基的组合基团;芳基等C6-C60内的含或不含N、S、O、P等官能团的芳香基团;
Ar为C6-C60内的含或不含N、S、O、P等官能团的芳香基团;X基团为:手性或非手性的含或不含N、S、O、P等官能团的脂肪基团;含或不含N、S、O、P等官能团的芳香基团;手性或非手性的含或不含N、S、O、P等官能团的联苯或联萘类芳香基团。
7.根据权利要求1所述的手性N-(2-(磷酰基)-1-苯乙基)酰胺的制备方法,其特征在于:所述手性铑催化剂的用量为0.0001-10mol%。
8.根据权利要求1所述的手性N-(2-(磷酰基)-1-苯乙基)酰胺的制备方法,其特征在于:所述手性铑催化剂的用量为0.01~1.0mol%。
9.根据权利要求1所述的手性N-(2-(磷酰基)-1-苯乙基)酰胺的制备方法,其特征在于:所述催化反应的反应条件如下:
温度:0℃-100℃;
溶剂:二氯甲烷、三氟乙醇、甲醇、1,2-二氯乙烷中的一种;
配体:上述的膦-亚膦酰胺配体;
铑金属催化剂前体:无水RhCl3、水合RhCl3、[Rh(COD)Cl]2、[Rh(NBD)Cl]2、[Rh(NBD)2]BF4、[Rh(COD)2]BF4、[Rh(COD)2]SbF6、[Rh(NBD)2]SbF6中的一种;
氢气压力:25-100bar;
反应时间:0.5-48小时。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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