一种硅立体中心手性化合物及其合成方法技术

本发明专利技术本发明专利技术涉及化学合成技术领域，为解决目前硅立体中心手性硅烷合成方法中存在诸如底物适用性差、化学选择性和立体选择性不高的问题，本发明专利技术提出了一种硅立体中心手性化合物及其合成方法，以烷基二芳基氮杂芳环硅烷化合物为原料，与烯烃反应合成高对映选择性的硅立体中心手性硅烷，条件温和、反应物廉价、制备方法简便。

Silicon stereo center chiral compound and synthesis method thereof

The invention relates to the technical field of chemical synthesis. In order to solve the problems such as poor substrate applicability, low chemical selectivity and low stereoselectivity existing in the current silicon stereocentric chiral silane synthesis methods, the invention proposes a silicon stereocentric chiral compound and its synthesis method, using alkyl diaryl aza ring as the base. Silane compounds are used as raw materials to synthesize highly enantioselective chiral silanes. The conditions are mild, the reactants are cheap and the preparation methods are simple.

【技术实现步骤摘要】
一种硅立体中心手性化合物及其合成方法
本专利技术涉及化学合成
，具体涉及一种利用钯催化的碳-氢键不对称烯基化反应合成硅立体中心手性化合物及其制备方法。
技术介绍
硅立体中心手性化合物在结构上与碳立体中心手性化合物相似，都是含有四个不同取代基的四面体构型。但与同一族的碳相比，硅原子半径较大并具有一定的配位能力等特点使手性有机硅化合物在保留碳的部分性质外还表现出独特的类似金属的性能，易于消旋不容易获得。由于硅立体中心手性硅烷在手性助剂、试剂、拆分剂及候选药物方面具有潜在的用途，人们开始关注并致力于探索新型高效催化剂合成具有高对映选择性的硅立体中心手性化合物。众所周知，碳-氢键是一种广泛存在于各类有机化合物的化学键。C-H键活化策略在有机合成中起着越来越重要的作用，是一种最直接，快捷构建C-C键和C-杂原子键的有效方法，大大提高了原子经济利用率和合成效率，减少了废物的排放，属于绿色化学过程。近年来随着化学家在此领域的持续深入研究，已经有开发出几例高效的催化体系，对特定结构的硅基底物实现了区域选择性和立体选择性的功能化。如Kuninobu等人利用对映选择性C-H键活化反应在手性硅杂螺双芴的催化合成中取得较大突破。采用脱氢硅基化策略制备有机硅化合物是最具吸引力的绿色合成方法，副产物只有氢气。基于此策略，Kuninobu等人报道了使用(R)-BINAP配体成功地利用铑催化氢硅烷分子内次序脱氢环化反应构建了手性硅杂螺双芴化合物(Angew.Chem.Int.Ed.，2013，52，1520)，取得了较高的收率和对映选择性。同样是基于分子内的反应，Hayashi等(J.Am.Chem.Soc.，2012，134，7305)报道了钯催化的对映选择性C-H官能团化反应，筛选了一系列手性膦配体，发现使用Josiphos型配体能够得到具有高产率和高ee值的硅杂环戊二烯产物。尽管人们在过去的几十年中已成功地利用不对称碳-氢键功能化策略合成了硅立体中心手性硅烷，但仍存在诸如底物适用性差、化学选择性和立体选择性不高的弊端，还有很大的研究空间值得合成化学家去挖掘。
技术实现思路
为解决目前硅立体中心手性硅烷合成方法中存在诸如底物适用性差、化学选择性和立体选择性不高的问题，本专利技术提出了一种硅立体中心手性化合物及其合成方法，条件温和、反应物廉价、制备方法简便。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种硅立体中心手性化合物，所述的化合物的结构如通式(1)所示：其中，R1选自烷基中一种，R2选自酯基、芳基、酰胺基中一种，R3，R4分别独立地选自烷基，烷氧基，芳基，卤素，三氟烷基中一种。作为优选，R1选自异丙基、丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、三甲基硅甲基中一种；R2选自甲酯基、乙酯基、丁酯基、对甲氧基苯基、对硝基苯基、对氟苯基、对氯苯基、N-异丙基酰胺基中一种；R3，R4分别独立选自甲基，叔丁基，甲氧基，苯基，三氟甲基，氟中一种。所述硅立体中心手性化合物的合成方法是以含氮杂环为导向基团的硅原子上带有两个相同的芳基通过催化剂、反应助剂、氧化剂作用下与烯烃进行反应。作为优选，以氮杂芳基叔丁基二苯基硅烷为原料与烯烃反应，以钯盐与配体组成的络合物为催化剂，加入反应助剂和氧化剂，在反应介质中，在60-100℃下反应36-72h，反应结束后用常规分离方法分出产物，得到硅立体中心手性化合物。反应式如下所示：本专利技术利用钯催化的分子间碳-氢键不对称烯基化反应实现硅立体中心手性化合物的合成，该方法为合成官能团化硅立体中心硅烷提供了可靠和实用的途径。作为优选，烷基二芳基氮杂芳基硅烷为摩尔浓度为0.1-0.5mol/L的溶液，易于合成。所述的烯烃选自丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、对甲氧基苯乙烯、对硝基苯乙烯、对氟苯乙烯、对氯苯乙烯、N-异丙基丙烯酰胺中一种，烯烃与烷基二芳基氮杂芳基硅烷的摩尔比为3～5∶1。烯烃简单易得。所述的钯盐选自乙酸钯、二(乙酰丙酮)钯、三氟乙酸钯、四乙腈四氟硼酸钯、氯化钯中一种，使用量为烷基二芳基氮杂芳基硅烷摩尔量的5～10％。钯盐为过渡金属。所述的反应助剂选自叔丁醇钾、碳酸氢钾、磷酸钾、碳酸铯、醋酸铜、氟化铜中一种，使用量为烷基二芳基氮杂芳基硅烷摩尔量的10-20％。所述的配体选自单保护手性氨基酸，廉价易得，使用量为烷基二芳基氮杂芳基硅烷摩尔量的10～20％。作为优选，所述的单保护手性氨基酸选自具有如下列结构式所示的化合物中的一种；所述的反应介质选自1，4-二氧六环、乙腈、叔戊醇、四氢呋喃、甲苯、异丙醇中一种。使用量为使反应物充分进行反应的量。所述的氧化剂选自碳酸银，氧化银、氧气中一种，氧化剂与烷基二芳基氮杂芳基硅烷的摩尔比为3～5∶1。本专利技术以易于合成的烷基二芳基氮杂芳环硅烷化合物为原料，与各种商品化或容易制备的烯烃反应合成高对映选择性的硅立体中心手性硅烷。该方法不需要除水除氧，操作简单。在温和的反应条件下便可获得含有氮杂原子的硅立体中心化合物，粗产品经过快速柱层析除杂后减压浓缩可得纯品，后处理方便。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)反应原料廉价易得，制备方法简单易行，后处理方便；(2)良好的产率和对映选择性；(3)本方法对于不同结构的烯烃具有较好的适应性，能够在相对温和的反应条件下对芳环的邻位实现高选择性单功能化。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术作进一步详细说明，实施例中所用原料均可市购或采用常规方法制备。制备例1：叔丁基二苯基吡啶硅烷的合成向500mLShlenk瓶中加入2-溴吡啶(15.8g，100mmol)，N，N，N’，N’-四甲基乙二胺(23.2g，200mmol)和无水乙醚100mL，冷却至-78℃，氮气保护下逐滴加2.5M正丁基锂-正己烷溶液(40ml，100mmol)，此温度下搅拌1小时，之后加入叔丁基二苯基硅烷(26mL，100mmol)。在-78℃下搅拌30分钟后，然后自然升温并反应过夜。反应结束后用水淬灭，用石油醚萃取，盐水洗涤，浓缩，混合物快速柱层析后减压浓缩，固体再用少量甲醇洗涤后得到白色固体12.7g，产率为40％。1HNMR(400MHz，CDCl3)δ8.89(d，J＝4.3Hz，1H)，7.67(d，J＝6.6Hz，4H)，7.50(td，J＝7.6，1.5Hz，1H)，7.44-7.31(m，6H)，7.28(d，J＝7.6Hz，1H)，7.24-7.19(m，1H)，1.20(s，9H).13CNMR(101MHz，CDCl3)δ164.72，149.85，136.63，134.33，133.83，132.43，129.28，127.67，122.73，28.18，18.86.HRMS(ESI)：m/z：[M+H]+calculatedforC21H24NSi：318.1673，Found：318.1663.制备例2：叔丁基二苯基喹啉硅烷的合成向500mLShlenk瓶中加入2-溴喹啉(20.8g，100mmol)，N，N，N’，N’-四甲基乙二胺(23.2g，200mmol)和无水乙醚100mL，冷却至-78℃，氮气保护下逐滴加2.5M正丁基锂-正己烷溶液(40mL，100mmol)，此温度下搅拌1小时，之后加入叔丁基二苯基硅烷(26mL，100mmol)。在-78℃下搅拌3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅立体中心手性化合物，其特征在于，所述的化合物的结构如通式(1)所示：

【技术特征摘要】
1.一种硅立体中心手性化合物，其特征在于，所述的化合物的结构如通式(1)所示：其中，R1选自烷基中一种，R2选自酯基、芳基、酰胺基中一种，R3，R4分别独立地选自烷基，烷氧基，芳基，卤素，三氟烷基中一种。2.一种根据权利要求1所述的一种硅立体中心手性化合物的合成方法，其特征在于，以氮杂芳基叔丁基二苯基硅烷为原料与烯烃反应，以钯盐与配体组成的络合物为催化剂，加入反应助剂、氧化剂，在反应介质中，60-100℃下反应36-72h，反应结束后分离出产物，得到硅立体中心手性化合物。3.根据权利要求2所述的一种硅立体中心手性化合物的合成方法，其特征在于，烷基二芳基氮杂芳基硅烷为摩尔浓度为0.1-0.5mol/L的溶液。4.根据权利要求2或3所述的一种硅立体中心手性化合物的合成方法，其特征在于，烯烃选自丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、对甲氧基苯乙烯、对硝基苯乙烯、对氟苯乙烯、对氯苯乙烯、N-异丙基丙烯酰胺中一种，烯烃与烷基二芳基氮杂芳基硅烷的摩尔比为3～5∶1。5.根据权利要求2或3所述的一种硅立体中心手性化合物的合成方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔玉明，徐利文，林燕，
申请(专利权)人：杭州师范大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33