手性1,3-二芳基咪唑盐卡宾前体、其合成方法、金属盐复合物和应用技术

本发明专利技术公开了一种手性1,3‑二芳基咪唑盐卡宾前体、其合成方法、金属盐复合物和应用。本发明专利技术的手性1,3‑二芳基咪唑盐卡宾前体，通过其与铜形成络合物，催化非活化端烯与联硼酸酯反应，高区域选择性、高对映选择性地得到手性马氏硼化物，成功解决了非活化端烯难以通过硼氢化反应直接形成手性马氏硼化物的问题，对于扩展手性烷基硼化物的种类具有重要意义，其中新型手性氮杂卡宾前体可以潜在应用于各种金属催化的不对称反应。

Chiral Carbene Precursors of 1,3-Diaryl Imidazole Salts, Their Synthesis, Metal Salt Complexes and Applications

The invention discloses a chiral precursor of 1,3 diarylmidazole salt carbene, a synthesis method thereof, a metal salt complex and its application. The chiral 1,3 diaryl imidazole salt carbene precursor of the invention can catalyze the reaction of inactivated terpenes with diborate esters by forming a complex with copper, and obtain chiral martensite borides with high regioselectivity and enantioselectivity. The problem that inactivated terpenes are difficult to form chiral martensite borides directly through borohydriding reaction has been successfully solved. The new chiral precursors of azacarbine can potentially be applied to various Metal-Catalyzed Asymmetric reactions.

【技术实现步骤摘要】
手性1,3-二芳基咪唑盐卡宾前体、其合成方法、金属盐复合物和应用
本专利技术涉及一种手性1,3-二芳基咪唑盐卡宾前体、其合成方法、金属盐复合物和应用。
技术介绍
由于1，3-二芳基咪唑为骨架的氮杂卡宾盐十分稳定，易于储存，其结构用途十分广泛，因此氮杂卡宾作为配体在金属催化反应以及其他有机反应中应用十分广泛，其中手性氮杂卡宾由于其易于合成，位阻易于调控，易与过渡金属成键等因素，常被用于在不对称催化反应中。相关报道详见：(a)Arduengo,A.J.；Harlow,R.L.；Kline,M.J.Am.Chem.Soc.1991,113,361；(b)Hahn,F.E.；Jahnke,M.C.Angew.Chem.Int.Ed.2008,47,3122；(c)Kuhl.O.Chem.Soc.Rev.2007.36.592；(d)Guillen,F.；Winn,C.L.；Alexakis,A.Tetrahedron:Asymmetry.2001,12,2083；[e]Yoshida,K.；Kamimura,T.；Kuwabara,H.；Yanagisawa,A.Chem.Commun.2015,51,15442中Alexakis使用手性氮杂卡宾实现对不对称迈克尔加成反应；[e]Yoshida,K.；Kamimura,T.；Kuwabara,H.；Yanagisawa,A.Chem.Commun.2015,51,15442中Yanagisawa[e]使用手性氮杂卡宾对酮进行不对称氢化反应，生成手性醇；[f]Kim,J.H.；Greβies,S.；Boultadakis-Arapinis,M.；Daniliuc,C.；Glorius,F.ACSCatal.2016,6,7652和[g]Hartung,J.；Dornan,P.K.；Grubbs,R.H.J.Am.Chem.Soc.2014,136,13029中Glorius和Grubbs分别使用不同的手性氮杂卡宾实现了不对称碳氢活化。有机硼化物是有机合成中的重要中间体，烯烃的硼氢化是形成有机硼化物的重要基础反应，端烯硼氢化一般情况下形成反马氏硼化物，通过金属催化的偶联反应可以得到马氏硼化物。但是非活化的端烯通过硼氢化反应得到具有高区域选择性和高对映选择性的马氏硼化物依旧十分困难，目前只有Aggarwal[j]于2017年发展了通过铑催化实现非活化端烯的不对称氢硼化，但Aggarwal的方法得到的对映选择性过量值不够高，为72-90％ee。相关报道详见[(h)Brown,H.C.；Zweifel,G.J.Am.Chem.Soc.1961,83,2544.(i)Kerchner,H.A.；Montgomery,J.Org.Lett.2016,18,5760；(j)Smith,J.R.；Collins,B.S.L.；Hesse,M.J.；Graham,M.A.；Myers,E.L.；Aggarwal,V.K.J.Am.Chem.Soc.2017,139,9148]。因此，针对非活化端烯直接进行高区域选择性和高对映选择性的马氏硼氢化反应依旧是十分困难的问题，发展新型手性氮杂卡宾配体用于催化非活化端烯与联硼酸酯反应，扩展手性烷基硼化物的种类，进而将新型手性氮杂卡宾配体应用于各种金属催化的不对称反应，是目前急需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是为了解决现有技术中通过对非活化端烯进行高区域选择性和高对映选择性的马氏硼氢化反应十分困难等缺陷，而提供了一种手性1,3-二芳基咪唑盐卡宾前体、其合成方法、金属盐复合物和应用。本专利技术的手性1,3-二芳基咪唑盐卡宾前体，通过其与铜形成催化剂，催化非活化端烯与联硼酸酯反应，高区域选择性、高对映选择性地得到手性马氏硼化物，成功解决了非活化端烯难以通过硼氢化反应直接形成手性马氏硼化物的问题，对于扩展手性烷基硼化物的种类具有重要意义，其中新型手性氮杂卡宾前体可以潜在应用于各种金属催化的不对称反应。本专利技术提供了一种如式S所示的手性1,3-二芳基咪唑盐卡宾前体：其中，为每个R1独立地为取代或未取代的C1-C4的烷基、取代或未取代的C3-C6的环烷基、或取代或未取代的C1-C4的烷氧基；所述取代的C1-C4的烷基、所述的取代的C3-C6的环烷基和所述的取代的C1-C4的烷氧基中的取代基选自下列基团中的一个或多个：卤素、氰基、硝基、羰基、C1-C4的烷基、卤素取代的C1-C4的烷基、羟基取代的C1-C4的烷基、C1-C4的烷氧基、C3-C6的环烷基、C2-C6的杂环基、C6-C14的芳基、C2-C10的杂芳基、羧基或其中，当取代基为多个时，所述的取代基相同或不同；Ra为C1-C4的烷基；所述的C2-C6的杂环基是指杂原子选自O、N和S，杂原子数为1-4个的C2-C6的杂环基；所述的C2-C10的杂芳基是指杂原子选自N、O和S，杂原子数为1-4个的C2-C10的杂芳基；每个R2独立地为C1-C4的烷基、卤素、或C6-C14的芳基；其中，Rb和Rc独立地为C1-C4的烷基；每个R3独立地为氢或C1-C4的烷基；每个R4独立地为氢或C1-C4的烷基；每个Ar独立地为C6-C14的芳基或C2-C10的杂芳基；Ar中，所述的C2-C10的杂芳基是指杂原子选自N、O和S，杂原子数为1-4个的C2-C10的杂芳基；n为1、2或3；X-为Cl-、Br-、I-、OTf-或BF4-。在本专利技术一优选实施方案中，每个Ar还可进一步被下列基团中的一个或多个取代：卤素、氰基、硝基、羰基、C1-C4的烷基、卤素取代的C1-C4的烷基、羟基取代的C1-C4的烷基、C1-C4的烷氧基、C3-C6的环烷基、C2-C6的杂环基、C6-C14的芳基、C2-C10的杂芳基、羧基或其中，当取代基为多个时，所述的取代基相同或不同；Ra为C1-C4的烷基；所述的C2-C6的杂环基是指杂原子选自O、N和S，杂原子数为1-4个的C2-C6的杂环基；所述的C2-C10的杂芳基是指杂原子选自N、O和S，杂原子数为1-4个的C2-C10的杂芳基。在本专利技术一优选实施方案中，每个Ar还可进一步被C1-C4的烷基和C1-C4的烷氧基中的一个或多个取代。在本专利技术一优选实施方案中，每个R1相同、每个R2相同、每个R3相同或每个Ar相同。在本专利技术一优选实施方案中，每个Ar独立地优选C6-C14的芳基，更优选苯基。在本专利技术一优选实施方案中，每个R1独立地优选C1-C4的烷基或C1-C4的烷氧基；更优选甲基或甲氧基。在本专利技术一优选实施方案中，每个R2独立地优选C1-C4的烷基；更优选甲基。在本专利技术一优选实施方案中，每个R3独立地优选C1-C4的烷基；更优选甲基。在本专利技术一优选实施方案中，每个R4独立地优选H或甲基。在本专利技术一优选实施方案中，n为1或2。在本专利技术一优选实施方案中，X-为Cl-、Br-、I-或BF4-，优选Cl-或Br-。在本专利技术一优选实施方案中，每个R1中，当所述取代的C1-C4的烷基、所述的取代的C3-C6的环烷基和所述的取代的C1-C4的烷氧基中的取代基独立地为C2-C10的杂芳基时，所述的C2-C10的杂芳基是指杂原子选自N、O和S，杂原子数为1-4个的C3-C10的杂芳基。在本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种如式S所示的手性1,3‑二芳基咪唑盐卡宾前体：

【技术特征摘要】
2017.11.15 CN 20171113227991.一种如式S所示的手性1,3-二芳基咪唑盐卡宾前体：其中，为每个R1独立地为取代或未取代的C1-C4的烷基、取代或未取代的C3-C6的环烷基、或取代或未取代的C1-C4的烷氧基；所述取代的C1-C4的烷基、所述的取代的C3-C6的环烷基和所述的取代的C1-C4的烷氧基中的取代基选自下列基团中的一个或多个：卤素、氰基、硝基、羰基、C1-C4的烷基、卤素取代的C1-C4的烷基、羟基取代的C1-C4的烷基、C1-C4的烷氧基、C3-C6的环烷基、C2-C6的杂环基、C6-C14的芳基、C2-C10的杂芳基、羧基或其中，当取代基为多个时，所述的取代基相同或不同；Ra为C1-C4的烷基；所述的C2-C6的杂环基是指杂原子选自O、N和S，杂原子数为1-4个的C2-C6的杂环基；所述的C2-C10的杂芳基是指杂原子选自N、O和S，杂原子数为1-4个的C2-C10的杂芳基；每个R2独立地为C1-C4的烷基、卤素、或C6-C14的芳基；其中，Rb和Rc独立地为C1-C4的烷基；每个R3独立地为氢或C1-C4的烷基；每个R4独立地为氢或C1-C4的烷基；每个Ar独立地为C6-C14的芳基或C2-C10的杂芳基；或者，每个Ar还进一步被下列基团中的一个或多个取代：卤素、氰基、硝基、羰基、C1-C4的烷基、卤素取代的C1-C4的烷基、羟基取代的C1-C4的烷基、C1-C4的烷氧基、C3-C6的环烷基、C2-C6的杂环基、C6-C14的芳基、C2-C10的杂芳基、羧基或其中，当取代基为多个时，所述的取代基相同或不同；Ra为C1-C4的烷基；所述的C2-C6的杂环基是指杂原子选自O、N和S，杂原子数为1-4个的C2-C6的杂环基；所述的C2-C10的杂芳基是指杂原子选自N、O和S，杂原子数为1-4个的C2-C10的杂芳基；Ar中，所述的C2-C10的杂芳基是指杂原子选自N、O和S，杂原子数为1-4个的C2-C10的杂芳基；n为1、2或3；X-为Cl-、Br-、I-、OTf-或BF4-。2.如权利要求1所述的如式S所示的手性1,3-二芳基咪唑盐卡宾前体，其中，每个Ar独立地为C6-C14的芳基，优选苯基；和/或，每个Ar还独立地进一步被C1-C4的烷基和C1-C4的烷氧基中的一个或多个取代，当Ar被C1-C4的烷基中的一个或多个取代时，所述的C1-C4的烷基优选甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基；当Ar被C1-C4的烷氧基中的一个或多个取代时，所述的C1-C4的烷氧基优选甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基或叔丁氧基；每个Ar优选和/或，每个R1独立地为C1-C4的烷基或C1-C4的烷氧基，优选甲基或甲氧基；和/或，每个R2独立地为C1-C4的烷基，更优选甲基；和/或，每个R3独立地为C1-C4的烷基，优选甲基；和/或，每个R4独立地为H或甲基；和/或，n为1或2；和/或，X-为Cl-、Br-、I-或BF4-，优选Cl-或Br-；和/或，每个R1相同、每个R2相同、每个R3相同或每个Ar相同；和/或，每个R1中，当所述取代的C1-C4的烷基、所述的取代的C3-C6的环烷基和所述的取代的C1-C4的烷氧基中的取代基独立地为C2-C10的杂芳基时，所述的C2-C10的杂芳基是指杂原子选自N、O和S，杂原子数为1-4个的C3-C10的杂芳基；和/或，每个R1中，当所述取代的C1-C4的烷基、所述的取代的C3-C6的环烷基和所述的取代的C1-C4的烷氧基中的取代基独立地为C2-C6的杂环基时，所述的C2-C6的杂环基是指杂原子选自N、O和S，杂原子数为1-4个的C3-C6的杂环基；和/或，每个Ar中，所述的C2-C10的杂芳基是指杂原子选自N、O和S，杂原子数为1-4个的C5-C10的杂芳基。3.如权利要求1所述的如式S所示的手性1,3-二芳基咪唑盐卡宾前体，其中，每个Ar独立地为C6-C14的芳基，优选苯基；每个R1独立地为C1-C4的烷基或C1-C4的烷氧基，优选甲基或甲氧基；每个R2独立地为C1-C4的烷基，优选甲基；每个R3独立地为H或C1-C4的烷基，优选H或甲基；每个R4独立地为H或C1-C4的烷基，优选H或甲基；n为1或2和X-为Cl-或Br-；或，每个Ar独立地为C6-C14的芳基，优选苯基；每个R1独立地为C1-C4的烷基或C1-C4的烷氧基，优选甲基或甲氧基；每个R2独立地为C1-C4的烷基，优选甲基；每个R3独立地为C1-C4的烷基，优选甲基；每个R4独立地为H或C1-C4的烷基，优选H或甲基；n为1或2和X-为Cl-或Br-；或，为每个Ar独立地为C6-C14的芳基，优选苯基；所述的Ar进一步被C1-C4的烷基和C1-C4的烷氧基中的一个或多个取代；每个R1独立地为C1-C4的烷基或C1-C4的烷氧基，优选甲基或甲氧基；每个R3独立地为C1-C4的烷基，优选甲基；每个R4独立地为H或C1-C4的烷基，优选H或甲基；n为1或2和X-为Cl-或Br-；或，优选每个Ar独立地为C6-C14的芳基，优选苯基；所述的Ar进一步被C1-C4的烷基和C1-C4的烷氧基中的一个或多个取代；每个R1独立地为C1-C4的烷基，优选甲基；每个R3独立地为C1-C4的烷基，优选甲基；每个R4独立地为H；n为1和X-为Cl-；或，为或，为4.如权利要求1-3任一项所述的如式S所示的手性1,3-二芳基咪唑盐卡宾前体，其为下列任一化合物：5.一种如权利要求1-4任一项所述的如式S所示的手性1,3-二芳基咪唑盐卡宾前体的合成方法，其包括下列任一方法：当R为时，其采用方法a)制备，所述的方法a)包括如下步骤：将化合物S’与卤代甲基烷基醚进行如下所示的反应即可；其中，为为R1、R2、R3、R4、Ar、n和X-的定义同权利要求1所述；或，当为时，其采用方法b)制备，所述的方法b)包括如下步骤：溶剂中，在碱的作用下，将化合物M6与化合物S2进行如下所示的反应即可；其中，为R1、R4、Ar、X-和n的定义同权利要求1所述，X为卤素，例如Cl、Br或I；或，当为时，其采用方法c)制备，所述的方法c)包括如下步骤：在NH4X的作用下，将化合物M8与原甲酸三乙酯进行如下所示的反应即可；其中：为R1、R4、Ar和X-的定义同权利要求1所述。6.如权利要求5所述的合成方法，其中，方法a)中，所述的反应在无溶剂中进行；和/或，方法a)中，所述的卤代甲基烷基醚为氯甲基乙醚和/或溴甲基甲醚；和/或，方法a)中，所述的化合物S’与卤代甲基烷基醚的摩尔比值为1:5-1:30；和/或，方法a)中，所述的反应的温度为80～130℃；和/或，方法b)中，所述的溶剂为腈类溶剂、卤代烃类溶剂、酰胺类溶剂和...

【专利技术属性】
技术研发人员：施世良，蔡援，杨新拓，李峰，
申请(专利权)人：中国科学院上海有机化学研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31