四氢喹啉骨架手性膦-氮配体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及不对称催化氢化领域，具体涉及四氢喹啉骨架手性膦‑氮配体及其制备方法和应用。该四氢喹啉骨架手性膦‑氮配体具有式(1)所示的结构。本发明专利技术提供的四氢喹啉骨架手性膦‑氮配体，主要结构特征是具有吡啶基取代四氢喹啉骨架，可作为手性配体用于铱催化的不对称氢化反应中，可催化简单烯烃和亚胺的不对称氢化反应，催化效果显著，均可给出优异的对映选择性。

【技术实现步骤摘要】
四氢喹啉骨架手性膦-氮配体及其制备方法和应用
本专利技术涉及不对称催化氢化领域，具体涉及四氢喹啉骨架手性膦-氮配体及其制备方法和应用。
技术介绍
不对称催化是获得手性化合物最高效的方法之一，其在科学研究和工业生产中都占有重要的地位。在不对称催化领域，发展新型的手性配体是高效、高对映选择性的获得手性化合物的关键和挑战。正因如此，在过去几十年的研究中，发展高效、高选择性的手性配体及其催化剂受到广泛关注。目前，虽然已经有数以千计的手性配体及其配合物被开发出来并用于不对称催化反应，但是具有广泛底物普适性的优势配体还十分有限。另外，手性配体主要是通过手性拆分或手性试剂衍生化的方法来制备。但这些传统方法通常具有制备步骤长和催化剂结构不易调控的问题。通过不对称合成的方法来制备手性配体的报道仍然比较少，但是具有重要研究意义(D.S.Glueck,Chem.-Eur.J.2008,14,7108；J.S.HarveyandV.Gouverneur,Chem.Commun.2010,46,7477；O.I.Kolodiazhnyi,V.P.KukharandA.O.Kolodiazhna,Tetrahedron:Asymmetry2014,25,865；M.Dutartre,J.BayardonandS.Jugé,Chem.Soc.Rev.2016,45,5771)。自Pfaltz课题组首次报道Crabtree类似物(Ir-PHOX)催化不对称氢化以来(P.Schnider,G.Koch,R.G.-Z.Wang,F.-M.Bohnen,C.KrügerandA.Pfaltz,Chem.Eur.J.1997,3,887)，金属铱手性膦-氮配体成功实现了系列非官能团化烯烃及亚胺的不对称氢化(J.J.Verendel,O.Pàmies,M.DiéguezandP.G.Andersson,Chem.Rev.2014,114,2130；D.H.WoodmanseeandA.Pfaltz,Chem.Commun.2011,47,7912；S.J.RosebladeandA.Pfaltz,Acc.Chem.Res.2007,40,1402；X.Cui,andK.Burgess,Chem.Rev.2005,105,3272)。相应的，一系列基于膦-噁唑啉或其他含氮杂环的配体被制备出来。其中，膦-吡啶类型的配体研究的较少(T.Bunlaksananusorn,K.PolbornandP.Knochel,Angew.Chem.,Int.Ed.2003,42,3941；W.J.DruryIII,N.Zimmermann,M.Keenan,M.Hayashi,S.Kaiser,R.GoddardandA.Pfaltz,Angew.Chem.,Int.Ed.2004,43,70；P.TosattiandA.Pfaltz,Angew.Chem.,Int.Ed.2017,56,4579)，但是它们在铱催化的不对称氢化中也都能取得很好的结果，尤其是并环骨架的膦-吡啶配体在三烷基取代烯烃及呋喃的不对称氢化中取得了优异的氢化结果(S.Bell,B.Wüstenberg,S.Kaiser,F.Mengens,T.NetscherandA.Pfaltz,Science2006,311,642；S.Kaiser,S.P.SmidtandA.Pfaltz,Angew.Chem.,Int.Ed.2006,45,5194)。但是，目前这类手性P,N配体的制备主要是通过消旋体拆分或者以手性试剂为起始原料来制备，相应的反应路线较长且配体的立体和电子效应难以调节。这些缺陷提高了配体制备的成本，给大量制备带来了困难，在一定程度上限制了它们的使用。因此，发展一种高效不对称催化、不使用昂贵的手性起始原料或手性拆分试剂、无需进行手性拆分步骤、方法简单、后处理简便、经济环保、产物收率高、产物光学纯度高和化学纯度高的新型手性膦-氮配体的制备方法是本领域亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的手性膦氮配体的制备需要使用昂贵的手性起始原料或手性拆分试剂、需要进行手性拆分步骤、步骤繁琐、后处理困难、原料及经济成本高、经济环保性差的缺陷、及现有制备技术中催化剂电子效应和立体效应难以调节的缺陷，而提供了四氢喹啉骨架手性膦-氮配体及其制备方法和应用。本专利技术的该四氢喹啉骨架手性膦-氮配体较为容易制备，并且所得的含Ir配合物具有优异的不对称催化氢化作用。为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种四氢喹啉骨架手性膦-氮配体，该四氢喹啉骨架手性膦-氮配体具有式(1)所示的结构：其中，R1选自取代的或未取代的C1-C10的烷基、取代的或未取代的C3-C10的环烷基、取代的或者未取代的芳基或取代的或未取代的芳苄基；R2-R11各自独立地为氢、卤素、取代的或未取代的C1-C10的烷基、取代的或未取代的C1-C10的烷氧基、取代的或未取代的C3-C10的环烷基、取代的或者未取代的芳基或者取代的或未取代的芳苄基；或者，R2-R3、R6-R7和R8-R11中相邻的基团环合形成C3-C7脂肪环或芳香环；对于取代的烷基和取代的烷氧基的取代基各自独立地选自卤素、硝基、羟基、氨基、酰氨基和烷氧基中的一种或多种，取代的芳基和取代的芳苄基中的取代基各自独立地选自卤素、硝基、羟基、氨基、酰氨基、烷基、卤代烷基和烷氧基中的一种或多种。本专利技术第二方面提供一种四氢喹啉类手性化合物，该四氢喹啉类手性化合物具有式(3)所示的结构：其中，基团R2-R11如上所定义的。本专利技术第三方面提供了上述氢喹啉骨架手性膦-氮配体的制备方法，其中，该方法包括：在第一有机溶剂中，在碱性化合物存在下，将式(3)所示的化合物与式(R1)2PY所示的膦类化合物进行偶联反应制得有式(1)所示的四氢喹啉骨架手性膦-氮配体，Y为卤素。本专利技术第四方面提供了上述四氢喹啉类手性化合物的制备方法，其中，该方法包括：在第二有机溶剂中，在氢化催化剂存在下，将式(4)所示的化合物与氢气进行不对称氢化反应，制得式(3)所示的化合物。本专利技术第五方面提供了一种含Ir配合物，其中，所述含Ir配合物具有上述四氢喹啉骨架手性膦-氮配体。本专利技术第六方面提供了上述含Ir配合物的制备方法，该方法包括：在第三有机溶剂中，将式(1)所示的四氢喹啉骨架手性膦-氮配体与式[IrAZ]2所示的含Ir前体进行配位反应，Z选自卤素。本专利技术第七方面提供了上述含Ir配合物在不饱和烯烃或亚胺的不对称催化氢化中的应用。本专利技术提供的四氢喹啉骨架手性膦-氮配体，主要结构特征是具有吡啶基取代四氢喹啉骨架，可作为手性配体用于铱催化的不对称氢化反应中，可催化简单烯烃和亚胺的不对称氢化反应，催化效果显著，均可给出优异的对映选择性(高达99％ee)。与现有技术相比，本专利技术具有以下显著的效果：1)本专利技术四氢喹啉骨架手性膦-氮配体采取的制备方法，不需使用手性起始原料或手性拆分试剂、无需进行手性拆分步骤、方法简单、后处理简便、经济环保、产物收本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种四氢喹啉骨架手性膦-氮配体，其特征在于，该四氢喹啉骨架手性膦-氮配体具有式(1)所示的结构：/n式(1)

【技术特征摘要】
1.一种四氢喹啉骨架手性膦-氮配体，其特征在于，该四氢喹啉骨架手性膦-氮配体具有式(1)所示的结构：
式(1)
其中，R1选自取代的或未取代的C1-C10的烷基、取代的或未取代的C3-C10的环烷基、取代的或者未取代的芳基或取代的或未取代的芳苄基；R2-R11各自独立地为氢、卤素、取代的或未取代的C1-C10的烷基、取代的或未取代的C1-C10的烷氧基、取代的或未取代的C3-C10的环烷基、取代的或者未取代的芳基或者取代的或未取代的芳苄基；或者，R2-R3、R6-R7和R8-R11中相邻的基团环合形成C3-C7脂肪环或芳香环；对于取代的烷基和取代的烷氧基的取代基各自独立地选自卤素、硝基、羟基、氨基、酰氨基和烷氧基中的一种或多种，取代的芳基和取代的芳苄基中的取代基各自独立地选自卤素、硝基、羟基、氨基、酰氨基、烷基、卤代烷基和烷氧基中的一种或多种。


2.根据权利要求1所述的四氢喹啉骨架手性膦-氮配体，其中，R1选自取代的或未取代的C1-C6的烷基、取代的或未取代的C3-C8的环烷基、取代的或者未取代的芳基或取代的或未取代的芳苄基；R2-R11各自独立地为氢、卤素、取代的或未取代的C1-C6的烷基、取代的或未取代的C1-C6的烷氧基、取代的或未取代的C3-C8的环烷基、取代的或者未取代的芳基或者取代的或未取代的芳苄基；
优选地，对于取代的烷基和取代的烷氧基的取代基各自独立地选自氟、氯、溴、硝基、羟基、氨基、乙酰氨基、甲氧基和乙氧基中的一种或多种，取代的芳基和取代的芳苄基中的取代基各自独立地选自氟、氯、溴、硝基、羟基、氨基、乙酰氨基、甲基、乙基、三氟甲基、甲氧基和乙氧基中的一种或多种；
优选地，R1选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、苯基、对甲基苯基、对甲氧基苯基、对三氟甲基苯基或3,5-二甲基苯基；R2-R11各自独立地为氢、氟、氯、溴、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、环戊基、环己基、三氟甲基、苯基、对甲基苯基、对乙基苯基、对甲氧基苯基、对乙氧基苯基、对氟苯基、对氯苯基、对溴苯基、对三氟甲基苯基、苄基、对甲基苄基、对乙基苄基、对甲氧基苄基、对乙氧基苄基、对氟苄基、对氯苄基、对溴苄基和对三氟甲基苄基。


3.根据权利要求1或2所述的四氢喹啉骨架手性膦-氮配体，其中，所述四氢喹啉骨架手性膦-氮配体选自以下式所示的配体中的一种或多种：








4.一种四氢喹啉类手性化合物，其特征在于，该四氢喹啉类手性化合物具有式(3)所示的结构：
式(3)
其中，R2-R11各自独立地为氢、卤素、取代的或未取代的C1-C10的烷基、取代的或未取代的C1-C10的烷氧基、取代的或未取代的C3-C10的环烷基、取代的或者未取代的芳基或者取代的或未取代的芳苄基；或者，R2-R3、R6-R7和R8-R11中相邻的基团环合形成C3-C7脂肪环或芳香环；对于取代的烷基和取代的烷氧基的取代基各自独立地选自卤素、硝基、羟基、氨基、酰氨基和烷氧基中的一种或多种，取代的芳基和取代的芳苄基中的取代基各自独立地选自卤素、硝基、羟基、氨基、酰氨基、烷基、卤代烷基和烷氧基中的一种或多种。


5.根据权利要求4所述的四氢喹啉类手性化合物，其中，R2-R11各自独立地为氢、卤素、取代的或未取代的C1-C6的烷基、取代的或未取代的C1-C6的烷氧基、取代的或未取代的C3-C8的环烷基、取代的或者未取代的芳基或者取代的或未取代的芳苄基；
优选地，对于取代的烷基和取代的烷氧基的取代基各自独立地选自氟、氯、溴、硝基、羟基、氨基、乙酰氨基、甲氧基和乙氧基中的一种或多种，取代的芳基和取代的芳苄基中的取代基各自独立地选自氟、氯、溴、硝基、羟基、氨基、乙酰氨基、甲基、乙基、三氟甲基、甲氧基和乙氧基中的一种或多种；
优选地，R2-R11各自独立地为氢、氟、氯、溴、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、环戊基、环己基、三氟甲基、苯基、对甲基苯基、对乙基苯基、对甲氧基苯基、对乙氧基苯基、对氟苯基、对氯苯基、对溴苯基、对三氟甲基苯基、苄基、对甲基苄基、对乙基苄基、对甲氧基苄基、对乙氧基苄基、对氟苄基、对氯苄基、对溴苄基和对...

【专利技术属性】
技术研发人员：范青华，刘友然，陈飞，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11