基于四甲基螺二氢茚骨架的膦配体化合物及其中间体和制备方法与用途技术

本发明专利技术公开了一种基于四甲基螺二氢茚骨架的膦配体化合物及其中间体和制备方法与用途。所述的膦配体化合物是具有通式I或通式II所示结构的化合物或所述化合物的对映体、消旋体或非对映异构体。该膦配体以廉价易得的四甲基螺二氢茚二酚为原料，经由通式III作为关键中间体的制备路线获得。本发明专利技术开发了一类新型的膦配体，可用于催化有机反应，特别是可作为手性的膦配体广泛用于包括不对称氢化和不对称烯丙基烷基化等许多不对称催化反应中，具有经济实用性和工业应用前景。

Phosphine ligand compounds and intermediates based on four methyl spiro two hydrogen dihydro backbone and preparation methods and uses thereof

The invention discloses a phosphine ligand compound based on tetramethylspirodihydroindene skeleton, a preparation method and application thereof. The phosphine ligand compound is an enantiomer, racemate or non-enantiomer of a compound or compound having the structure shown in General Formula I or Formula II. The phosphine ligand was synthesized from cheap and easy-to-obtain tetramethylspirodihydroindene via the route of general formula III as a key intermediate. The invention develops a novel phosphine ligand, which can be used for catalyzing organic reactions, especially as a chiral phosphine ligand, and is widely used in many asymmetric catalytic reactions, such as asymmetric hydrogenation and asymmetric allyl alkylation, and has economic practicability and industrial application prospect.

【技术实现步骤摘要】
基于四甲基螺二氢茚骨架的膦配体化合物及其中间体和制备方法与用途
本专利技术涉及有机化学
，涉及一种新型的基于四甲基螺二氢茚骨架的膦配体化合物及其中间体和制备方法与用途。该类配体可用于偶联反应或不对称催化反应。
技术介绍
不对称催化合成是当今化学科学中最为活跃的研究领域之一,该技术是获得光学活性分子最直接的、最有效的方法。它具有手性增殖、高对映选择性、经济性，易于实现工业化的优点。实现高效高选择性的不对称催化合成反应是合成化学领域中一项挑战性的课题，其核心科学问题之一是发展和发现新型高效的手性配体及其催化剂。尽管手性配体的设计合成已经取得快速发展，有如下众多的优秀手性配体被合成出来，并有相当一些配体已经应用于工业化生产，但仍然存在包括配体的适用性有限，对反应底物高度依赖等很多问题，没有任何一种手性配体是通用的。因而寻求新型高效高选择性的手性配体一直是手性合成中的永恒主题。手性配体的合成设计(如何提高催化活性和立体选择性)有一些规律，主要考虑电性和结构因素(如二面角、位阻和骨架刚性等)。当前普遍认为，二面角对于不对称催化的立体选择性有极大影响(Acc.Chem.Res.2007,40,1385–1393【Figure2】；Tetrahedron:Asymmetry15(2004)2185–2188；EP1002801；US6333291；J.Org.Chem.1999,65,6223；CN1331871C；J.Org.Chem.2000,65,6223；J.AM.CHEM.SOC.2006,128,5955)。另外含有缺电子取代基的双膦配体很多时候会极大提高反应产率、或改善对映选择性、或改变反应的区域选择性或提供相反的关环立体选择性(J.Am.Chem.Soc.,2009,131(28),pp9604；Adv.Synth.Catal.2017,359,2762；Angew.Chem.Int.Ed.2017,56,9541；Chemistry-AEuropeanJournal(2015),21(12),4561)。1999年，Birman等人从间甲氧基苯甲醛出发，经过六步反应合成得到了外消旋的螺二氢茚二酚SPINOL(1,1'-螺二氢茚-7,7'-二醇)，又通过化学拆分获得了相应的光学对映体(Tetrahedron:Asymmetry1999,10,12)，并指出了该化合物可用于合成各种手性配体；不过显然，按照此路线或者其他其他公开方法都是无法获得相应的3,3,3',3'-四甲基-1,1'-螺二氢茚-7,7'-二醇。在2003年，周其林等以这种光学活性的螺二氢茚二酚SPINOL为原料，经过五步反应合成了基于螺二氢茚骨架的双膦配体SDP，可成功用于不对称催化氢化反应(CN1439643)。不过，基于他们的偶联反应为基础的合成路线，无法获得磷原子的苯基上带有吸电子基团(如对三氟甲基及3，5-二(三氟甲基)等取代基团)的双膦配体(南开大学，2003年，博士学位论文《手性螺环双膦配体的设计合成及其应用研究》的第26页，作者：谢建华；J.AM.CHEM.SOC.2003,125,4404-4405)；而且从工业可用的原料间甲氧基苯甲醛出发，至少经过11步合成反应和1步手性拆分才能得到相应的基于螺二氢茚骨架的手性双膦配体SDP，反应步骤冗长，制备成本高，实用性显然大打折扣。四甲基螺二氢茚二酚(3,3,3',3'-四甲基-1,1'-螺二氢茚-6,6'-二醇，MSPINOL)在1962年就已被报道可从双酚系列产品通过酸催化直接高产率得到，后续已有改良的规模化制备方法和手性拆分方法(如下反应式，J.Chem.Soc.,1962,415-418；Org.Lett.,2004,6,2341-2343；US2006/0020150；US4879421；Bull.Chem..Soc.Japan,1977,44,496-505)：四甲基螺二氢茚二酚MSPINOL及其衍生物主要报道用于制备高聚物，尚无用于任何配体的制备或应用。相应的原料双酚非常廉价，可从丙酮和苯酚或其衍生物进行缩合反应获得；并且工业上有很多双酚系列产品(双酚A，双酚C等等)大规模销售，比如双酚A在全球年产销量高达三百多万吨，价格每吨不到1万元。本专利技术拟利用廉价易得的四甲基螺二氢茚二酚，设计制备相应的基于四甲基螺二氢茚骨架的膦配体；该类配体相比基于螺二氢茚骨架的膦配体(比如SDP)来说，螺环骨架上无活泼的芳亚甲基，四甲基螺二氢茚骨架更稳定并且刚性更强，原料廉价丰富，合成路线更短，制备成本低廉，实用性强，有独特的二面角预示着不同的催化效果或用途；尤其是利用本专利技术可获得磷原子的苯基上带有吸电子基团(如对三氟甲基及3，5-二(三氟甲基)等取代基团)的膦配体，将大大丰富膦配体衍生物。基于本专利技术公开的方法，制备基于四甲基螺二氢茚骨架的膦配体，从工业化大吨位原料双酚出发，一般只要五步合成反应路线即可：或者使用七步合成反应路线：
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于四甲基螺二氢茚骨架的膦配体化合物及其中间体和制备方法与用途。一种基于四甲基螺二氢茚骨架的膦配体，是具有如下通式I或通式II的化合物或所述化合物的对映体、消旋体或非对映异构体：各式中：R1和R6分别独立选自氢、C1～C10的烷基或全氟烷基、C3～C6的环烷基、C1～C4的烷氧基或全氟烷氧基、芳氧基或取代的芳氧基、杂芳氧基或取代的杂芳氧基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基；R2、R3、R4、R5分别独立选自氢、卤素、C1～C10的烷基或全氟烷基、C3～C6的环烷基、C1～C4的烷氧基或全氟烷氧基、芳氧基或取代的芳氧基、杂芳氧基或取代的杂芳氧基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基；R7选自C1～C10的烷基或全氟烷基、C3～C6的环烷基、C6～C14芳基、取代的芳基、C5～C14杂芳基、取代的杂芳基；其中所述取代的芳氧基、取代的芳基或取代的杂芳基是具有一个或多个取代基，所述取代基是独立选自卤素、N-二甲基胺基、C1～C4的烷基或全氟烷基、C3～C6的环烷基、C1～C4的烷氧基或全氟烷氧基、亚甲二氧基、C6～C14芳基、芳氧基、杂芳基；所述的杂芳基是C5～C14的杂芳基。一种制备基于四甲基螺二氢茚骨架的膦配体的中间体化合物，是具有如下通式III的化合物或所述化合物的对映体、消旋体或非对映异构体：式中：R1和R6分别独立选自氢、羟基、C1～C10的烷基或全氟烷基、C3～C6的环烷基、C1～C4的烷氧基或全氟烷氧基、芳氧基或取代的芳氧基、杂芳氧基或取代的杂芳氧基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基；R2、R3、R4、R5分别独立选自氢、卤素、C1～C10的烷基或全氟烷基、C3～C6的环烷基、C1～C4的烷氧基或全氟烷氧基、芳氧基或取代的芳氧基、杂芳氧基或取代的杂芳氧基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基；其中所述取代的芳氧基、取代的芳基或取代的杂芳基是具有一个或多个取代基，所述取代基是独立选自卤素，C1～C4的烷基或全氟烷基、C3～C6的环烷基、C1～C4的烷氧基或全氟烷氧基、亚甲二氧基、芳基、芳氧基、杂芳基；所述的杂芳基是C5～C14的杂芳基。所述如式I所示的基于四甲基螺二氢茚骨架的膦配体优选是如下任本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于四甲基螺二氢茚骨架的膦配体，其特征在于，是具有如下通式I或通式II的化合物或所述化合物的对映体、消旋体或非对映异构体：

【技术特征摘要】
1.一种基于四甲基螺二氢茚骨架的膦配体，其特征在于，是具有如下通式I或通式II的化合物或所述化合物的对映体、消旋体或非对映异构体：各式中：R1和R6分别独立选自氢、C1～C10的烷基或全氟烷基、C3～C6的环烷基、C1～C4的烷氧基或全氟烷氧基、芳氧基或取代的芳氧基、杂芳氧基或取代的杂芳氧基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基；R2、R3、R4、R5分别独立选自氢、卤素、C1～C10的烷基或全氟烷基、C3～C6的环烷基、C1～C4的烷氧基或全氟烷氧基、芳氧基或取代的芳氧基、杂芳氧基或取代的杂芳氧基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基；R7选自C1～C10的烷基或全氟烷基、C3～C6的环烷基、C6～C14芳基、取代的芳基、C5～C14杂芳基、取代的杂芳基；其中所述取代的芳氧基、取代的芳基或取代的杂芳基是具有一个或多个取代基，所述取代基是独立选自卤素、N-二甲基胺基、C1～C4的烷基或全氟烷基、C3～C6的环烷基、C1～C4的烷氧基或全氟烷氧基、亚甲二氧基、C6～C14芳基、芳氧基、杂芳基；所述的杂芳基是C5～C14的杂芳基。2.如权利要求1所述的基于四甲基螺二氢茚骨架的膦配体，其特征在于，所述如式I所示的化合物是如下任一化合物：3.如权利要求1所述的基于四甲基螺二氢茚骨架的膦配体，其特征在于，所述如式II所示的化合物是如下任一化合物：4.如权利要求1所述的式I和式II化合物，其特征在于，R7选自苯基、苄基、五氟苯基、4-甲基苯基、4-甲氧基苯基、4-三氟甲基-苯基、3,5-二甲基苯基、3,5-二氟苯基、3,5-二甲氧基苯基、3,5-二叔丁基苯基、3,4,5-三甲氧基苯基、3,5-二甲基-4-甲氧基-苯基、3,5-二叔丁基-4-甲氧基-苯基、3,5-二甲基-4-甲氧基-苯基、3,5-二(三氟甲基)-苯基。5.一种制备权利要求1所述的基于四甲基螺二氢茚骨架的膦配体的中间体化合物，其特征在于，是具有如下通式III的化合物或所述化合物的对映体、消旋体或非对映异构体：式中：R1和R6分别独立选自氢、羟基、C1～C10的烷基或全氟烷基、C3～C6的环烷基、C1～C4的烷氧基或全氟烷氧基、芳氧基或取代的芳氧基、杂芳氧基或取代的杂芳氧基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基；R2、R3、R4、R5分别独立选自氢、卤素、C1～C10的烷基或全氟烷基、C3～C6的环烷基、C1～C4的烷氧基或全氟烷氧基、芳氧基或取代的芳氧基、杂芳氧基或取代的杂芳氧基、芳基或取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基；其中所述取代的芳氧基、取代的芳基或取代的杂芳基是具有一个或多个取代基，所述取代基是独立选自卤素，C1～...

【专利技术属性】
技术研发人员：林旭锋，姚林曦，常时瑞，王雷，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33