P-手性磷杂戊环和磷环化合物及其在不对称催化反应中的用途制造技术

本发明专利技术公开了用于不对称催化的手性配体和基于此类手性配体的金属配合物。根据本发明专利技术的金属配合物可在不对称反应，例如氢化、氢负离子转移、加氢羧基化、氢化硅烷化、硼氢化、加氢乙烯基化、加氢甲酰基化、烯丙位烷基化、烯烃易位、异构化、环丙烷化、狄尔斯－阿德耳反应、Ｈｅｃｋ反应、醛醇缩合反应、迈克尔加成、环氧化、动力学拆分和［ｍ＋ｎ］环加成反应中用作催化剂。另外描述了所述配体的制备方法。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
1.本专利技术的领域本专利技术涉及衍生自P-手性磷杂戊环(phospholane)和P-手性磷环化合物的新型手性配体以及用于不对称催化中的催化剂。更具体地说，本专利技术涉及这些手性膦配体的过渡金属配合物，其可以用作不对称反应中的催化剂，所述不对称反应例如是氢化、氢负离子转移、加氢羧基化、氢化硅烷化、硼氢化、加氢乙烯基化、加氢甲酰基化、烯丙位烷基化、烯烃易位、异构化、环丙烷化、狄尔斯-阿德耳反应、Heck反应、醛醇缩合反应、迈克尔加成、环氧化作用、动力学拆分和环化加成。2.现有技术的叙述分子手性在科学技术中具有重要作用。许多药物、香料、食品添加剂和农用化学品的生物活性常常与它们的绝对分子构型有关。在药物和精细化学品工业中日益增长的需求是开发出用于制备单一对映异构体产品的成本有效的工艺。为了满足这种需求，化学家已经探索出许多获得对映异构体纯净的化合物的方法，所述方法涉及从天然手性物质的旋光拆分和结构变换到采用合成手性催化剂和酶的不对称催化作用。在这些方法中，不对称催化可能是最有效的，因为可以使用少量手性催化剂生产大量的手性目标分子。不对称氢化占据所有工业规模的不对称合成的主要部分。不对称合成的一些令人注目的工业应用实例包括Monsanto的L-DOPA合成(脱氢氨基酸的不对称氢化，94％ee，使用Rh-DIPAMP配合物的20,000周转率)，Takasago的L-薄荷醇的合成(不对称异构化，98％ee，使用Rh-BINAP配合物的300,000周转率)和Norvatis的(S)-异丙甲草胺合成(亚胺的不对称氢化，80％ee，利用Ir-二茂铁基膦配合物的1,000,000周转率)。用于过渡金属催化反应中的手性配体的专利技术在不对称催化中具有关键作用。不仅对映选择性取决于手性配体的结构，而且常常可以通过改变配体的立体和电子结构来改变反应性。因为配体中的小变化会影响速率决定步骤的 所以很难预测哪种配体会对任何特定的反应或基体有效。因此，新手性配体的发现为高对映选择性的过渡金属-催化反应奠定了基础。近年来，大量手性配体已被开发用于不对称催化反应中。尽管如此，发现只有少数手性配体适合用于工业中以生产要求高选择性的手性分子。最早的P-手性膦配体之一是DIPAMP，它由Knowles，J.Am.Chem.Soc.(《美国化学协会条志》)，99，5946(1977)研制。该Rh(I)-DIPAMP配合物已经被用于L-DOPA的合成中。许多研究小组不断努力发展制备不对称催化用的P-手性配体的策略，其包括例如以下这些I.Ojima编辑的Catalytic Asymmetric Synthesis，第二版，出版者VCH，Wheinheim，2000；Juge和Genet，Tetrahedron Lett.(《四面体快报》)，30，6357(1989)，他们开发了制备P-手性膦的方法；E.J.Corey，J.Am.Chem.Soc.，115，11000(1993)，他已经开发出用于制备P-手性膦和二膦的方法。作为合成P-手性膦用的方法的对映选择性去质子化已经由Evans，J.Am.Chem.Soc.，117，9075(1995)应用。典型地，膦-硼烷、硫化膦已被使用。这些化合物的对映选择性去质子化和Cu-调节的偶联反应可以制备若干二膦。Cu-调节的偶联反应已由Mislow，J.Am.Chem.Soc.，95，5839(1973)作了报道。膦-硼烷的形成和硼烷的除去已由Imamoto，J.Am.Chem.Soc.，112，5244(1990)，Yamago，J.Chem.Soc.(《化学协会杂志》)，Chem.Commun.，2093(1994)和Livinghouse，Tetrahedron Lett.，35，9319(1994)作了报道。硫化膦的脱硫作用已由Mislow，J.Am.Chem.Soc.，91，7023(1969)作了报道。最近，Imamoto已经成功地使用了这些方法来制备多种P-手性膦，例如BisP*，J.Am.Chem.Soc.，123，5268(2001)，MiniPhos，J.Org.Chem.(《有机化学杂志)》)，64，2988(1999)和其它混合的P-手性配体，Org.Lett.(《有机快报)》)，3，373(2001)。这些配体已经有效地用于许多不对称反应中，特别是用于不对称氢化反应中，例如Adv.Synth.Catal.(《高级合成催化剂》)，343，118(2001)中描述的那些。以下描述了这些配体中的一部分 Knowles CoreyAr＝Ph、邻甲氧苯基、邻甲苯基、1-萘基Evans R＝tBu R＝tBuR′＝1-Ad，R″＝tBuR＝Et3CR＝iPrR′＝1-Ad，R″＝CyR＝1-金刚烷基 R＝PhR＝c-C5H9 R＝c-C6H11R＝c-C6H11BisP*MiniPhos ImamotoImamoto尽管上述配体中的取代基变化范围宽，但是这些配体中的大部分是DIPAMP配体的衍生物。这些配体的可能缺点在于具有DIPAMP结构的配体在构象上是灵活的，并且因此难以使对映选择性最优化。与现有技术的配体相比，本专利技术提供了磷杂戊环和磷环结构以限制构象灵活性，从而可以在由这些配体制备的过渡金属催化剂中实现高对映选择性。因此，从立体化学的角度而言，通常生成附加的立构产生中心(seterogenic center)(例如四个或更多个立构产生中心)以使得本专利技术的新型配体在不对称催化反应中比例如具有仅仅两个立构产生中心的DIPAMP和BisP*配体的选择性明显更好。专利技术概述本专利技术提供由下式表示的手性配体或其对映异构体 其中X是选自(CR4R5)n、(CR4R5)n-Z-(CR4R5)n和由下式表示的基团中的二价基团 其中各n独立地是1-6的整数；其中各R4和R5可以独立地是氢、烷基、芳基、取代烷基、取代芳基、杂芳基、二茂铁基、卤素、羟基、烷氧基、芳氧基、烷硫基、芳硫基和酰胺基；和其中Z可以是O、S、-COO-、-CO-、O-(CR4R5)n-O、CH2(C6H4)、CH2(Ar)、CH2(杂芳基)、链烯基、CH2(链烯基)、C5H3N、二价芳基、2，2’-二价-1，1’-联苯基、SiR’2、PR’和NR6，其中R’和R6中的每一个可以独立地是氢、烷基、取代烷基、芳基、取代芳基、羟基、烷氧基、芳氧基、酰基和烷氧基羰基；其中R可以是烷基、芳基、取代烷基、取代芳基、杂芳基、二茂铁基、烷氧基和芳氧基；其中E可以是PR’2、PR’R”、邻位取代的吡啶基、噁唑啉、手性噁唑啉、CH2(手性噁唑啉)、CR’2(手性噁唑啉)、CH2PR’2、CH2(邻位取代的吡啶基)、SiR’3、CR’2OH和由下式表示的基团 其中Y可以是(CR4R5)m和(CR4R5)m-Z-(CR4R5)m，其中各m独立地是0-3的整数；其中各R4和R5可以独立地是氢、烷基、芳基、取代烷基、取代芳基、杂芳基、二茂铁基、卤素、羟基、烷氧基、芳氧基、烷硫基、芳硫基和酰胺基；和其中Z可以是O、S、-CO-、-COO-、O-(CR4R5)n-O、CH2(C6H4)、CH2(Ar)、CH2(杂芳基)、链烯基、CH2(链烯基)、C5本文档来自技高网...

【技术保护点】
由下式表示的手性配体或其对映异构体：　　　　＊＊＊　　　　其中Ｘ是选自（ＣＲ↑［４］Ｒ↑［５］）↓［ｎ］、（ＣＲ↑［４］Ｒ↑［５］）↓［ｎ］－Ｚ－（ＣＲ↑［４］Ｒ↑［５］）↓［ｎ］和由下式表示的基团中的二价基团：　　　　＊＊＊　　　　其中各ｎ独立地是１－６的整数；其中各Ｒ↑［４］和Ｒ↑［５］可以独立地是氢、烷基、芳基、取代烷基、取代芳基、杂芳基、二茂铁基、卤素、羟基、烷氧基、芳氧基、烷硫基、芳硫基和酰胺基；和　　　　其中Ｚ可以是Ｏ、Ｓ、－ＣＯＯ－、－ＣＯ－、Ｏ－（ＣＲ↑［４］Ｒ↑［５］）↓［ｎ］－Ｏ、ＣＨ↓［２］（Ｃ↓［６］Ｈ↓［４］）、ＣＨ↓［２］（Ａｒ）、ＣＨ↓［２］（杂芳基）、链烯基、ＣＨ↓［２］（链烯基）、Ｃ↓［５］Ｈ↓［３］Ｎ、二价芳基、２，２’－二价－１，１’－联苯基、ＳｉＲ’↓［２］、ＰＲ’和ＮＲ↑［６］，其中Ｒ’和Ｒ↑［６］中的每一个可以独立地是氢、烷基、取代烷基、芳基、取代芳基、羟基、烷氧基、芳氧基、酰基和烷氧基羰基；　　　　其中Ｒ选自烷基、芳基、取代烷基、取代芳基、杂芳基、二茂铁基、烷氧基和芳氧基；　　　　其中Ｅ选自ＰＲ’↓［２］、ＰＲ’Ｒ”、邻位取代的吡啶基、噁唑啉、手性噁唑啉、ＣＨ↓［２］（手性噁唑啉）、ＣＲ’↓［２］（手性噁唑啉）、ＣＨ↓［２］ＰＲ’↓［２］、ＣＨ↓［２］（邻位取代的吡啶基）、ＳｉＲ’↓［３］、ＣＲ’↓［２］ＯＨ和由下式表示的基团：　　　　＊＊＊　　　　其中Ｙ选自　　　　（ＣＲ↑［４］Ｒ↑［５］）↓［ｍ］和（ＣＲ↑［４］Ｒ↑［５］）↓［ｍ］－Ｚ－（ＣＲ↑［４］Ｒ↑［５］）↓［ｍ］；　　　　其中各ｍ独立地是０－３的整数；其中各Ｒ↑［４］和Ｒ↑［５］可以独立地是氢、烷基、芳基、取代烷基、取代芳基、杂芳基、二茂铁基、卤素、羟基、烷氧基、芳氧基、烷硫基、芳硫基和酰胺基；和其中Ｚ选自Ｏ、Ｓ、－ＣＯ－、－ＣＯＯ－、Ｏ－（ＣＲ↑［４］Ｒ↑［５］）↓［ｎ］－Ｏ、ＣＨ↓［２］（Ｃ↓［６］Ｈ↓［４］）、ＣＨ↓［２］（Ａｒ）、ＣＨ↓［２］（杂芳基）、链烯基、ＣＨ↓［２］（链烯基）、Ｃ↓［５］Ｈ↓［３］Ｎ、二价芳基、２，２’－二价－１，１’－联苯基、ＳｉＲ’↓［２］、ＰＲ’和ＮＲ↑［６］，其中Ｒ’和Ｒ↑［６］中的每一个独立地选自氢、烷基、取代烷基、芳基、取代芳基、羟基、烷氧基、芳氧基、酰基和烷氧基羰基。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：张绪穆，汤文军，
申请(专利权)人：宾夕法尼亚州研究基金会，
类型：发明
国别省市：US[美国]