多甲基取代螺二氢茚烷衍生的环戊二烯，其铑络合物、制备方法、中间体及应用技术

本发明专利技术公开了一种多甲基取代螺二氢茚烷衍生的环戊二烯，其铑络合物、制备方法、中间体及应用。本发明专利技术提供了一种如式I

【技术实现步骤摘要】
多甲基取代螺二氢茚烷衍生的环戊二烯，其铑络合物、制备方法、中间体及应用


[0001]本专利技术涉及一种新的铑络合物，具体涉及一种多甲基取代螺二氢茚烷衍生的环戊二烯，其铑络合物、制备方法、中间体及应用。

技术介绍

[0002]环戊二烯基配体(Cp)由于其与过渡金属键合作用牢固以及结构易于修饰等特点，被广泛应用于有机金属络合物的合成。在众多相继被报道的环戊二烯基配体中，含有C2‑
对称轴的环戊二烯基配体比单取代环戊二烯基配体更具有刚性结构及手性环境，同时该类配体金属化后立体选择性单一，不会有异构体生成，有利于不对称催化过程中的手性控制。近年来，手性环戊二烯基铑络合物(CpRh)在铑催化不对称C
‑
H键官能团化反应中的应用成为了关注研究的焦点。因此，发展新型的手性环戊二烯基配体及其铑络合物显得尤为重要。
[0003]2012年，Cramer小组制备一系列基于甘露醇衍生的手性环戊二烯基配体，同时合成了相应的二乙烯基铑络合物并成功将其应用于铑催化的不对称C
‑
H键官能团化反应[Ye,B.；Cramer,N.Science 2012,338,504.]。次年，该课题组对联二萘3,3
′‑
位进行修饰合成相应手性环戊二烯基配体，将其制备成相应的铑络合物，该类铑络合物在铑催化不对称C
‑
H键官能团化反应中具有重要应用[Ye,B.；Cramer,N.J.Am.Chem.Soc.2013,135,636.]。2016年，游书力课题组设计合成了一类基于1,1
′‑
二氢茚烷骨架修饰的手性环戊二烯基配体，进一步将其转化为铑络合物且应用于铑催化的C
‑
H键活化与烯烃不对称氧化Heck反应中，以优异的产率和对映选择性获得联芳基轴手性化合物[Zheng,J.；Cui,W.
‑
J.；Zheng,C.；You,S.
‑
L.J.Am.Chem.Soc.2016,138,5242.]。2017年，Waldmann和Antonchick课题组简洁高效的合成了一系列基于哌啶环骨架的手性环戊二烯配体并制备了相应的二乙烯基铑络合物[Jia,Z.
‑
J.；Merten,C.；Gontla,R.；Daniliuc,C.G.；Antonchick,A.P.；Waldmann,H.Angew.Chem.Int.Ed.2017,56,2429.]。值得一提的是，合成该类配体仅需要2
‑
3步完成，克服了已知环戊二烯基配体路线冗长的缺点。2018年，Cramer课题组设计合成了一系列仅需两步即可制备的戊烷骨架环戊二烯配体[Wang,S.
‑
G.；Park,S.H.；Cramer,N.Angew.Chem.,Int.Ed.2018,57,5459.]。2019年，Cramer课题组合成了基于联苯骨架的环戊二烯基配体，最后使用手性高效液相色谱拆分制备了手性联苯骨架环戊二烯配体[Duchemin,C.；Smits,G.；Cramer,N.Organometallics.2019,38,3939.]。2020年汪君课题组设计合成了两类新型手性环戊二烯基配体，一类基于二茂铁骨架，另一类基于二环
‑
[2,2,2]‑
辛烷骨架，拓展环戊二烯基配体的种类范围[Liang,H.；Vasamsetty,L.；Li,T.；Jiang,J.；Pang,X.；Wang,J.Chem.Eur.J.2020,26,14546；Li,G.
‑
Z.；Yan,X.
‑
Q.；Jiang,J.
‑
J.；Liang,H.；Zhou,C.；Wang,J.Angew.Chem.Int.Ed.2020,59,22436.]。最近，游书力课题组设计合成了一系列新型的氧桥连手性环戊二烯基配体并将其铑络合物应用于铑催化不对称芳基化反应中，该配体的合成弥补了之前手性环戊二烯基配体均为碳桥梁连接的这一空白[Pan,C.；Yin,S.
‑
Y.；Wang,S.
‑
B.；Gu,Q.；You,S.
‑
L.Angew.Chem.Int.Ed.2021,60,
15510.]。
[0004]尽管该领域已经取得一些优异的成果，然而该类配体仍存在两个局限性：一方面，配体种类相对有限且合成步骤繁琐，反应条件苛刻等，仍需进一步发展合成新型手性配体，拓展其配体种类范围；另一方面，目前绝大多数研究报道均把重心集中在手性配体骨架的合成与修饰上，而对手性配体茂环上的立体位阻、电性以及手性环境研究相对较少，需要进一步合成茂环上带有取代基的手性配体，研究其反应活性及对映选择性控制。总体来说，目前的环戊二烯配体的骨架仍较为稀少。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的是现有配体种类较少的技术问题，从而提供了多甲基取代螺二氢茚烷衍生的环戊二烯，其铑络合物、制备方法、中间体及应用。本专利技术的铑络合物中的环戊二烯配体具有不同的螺环结构。本专利技术的铑络合物在催化环化反应中表现出较高的收率和对映选择性。
[0006]本专利技术公开了一种如式I
‑
B所示的化合物：
[0007][0008]其中，*表示螺环手性为R构型或S构型；
[0009]R1为H、C1‑
C8烷氧基、C6‑
C
12
芳基或“被一个或多个C1‑
C8烷基所取代的C6‑
C
12
芳基”；
[0010]R2为H或C1‑
C8烷基。
[0011]在某一方案中，R1中，所述C1‑
C8烷氧基可为C1‑
C4烷氧基，例如甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基或叔丁氧基，优选为甲氧基或异丙氧基。
[0012]在某一方案中，R1中，所述C6‑
C
12
芳基、被一个或多个C1‑
C8烷基所取代的C6‑
C
12
芳基中的C6‑
C
12
芳基独立地为苯基或萘基，例如苯基。
[0013]在某一方案中，R2中，所述C1‑
C8烷基可为C1‑
C4烷基，例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基，优选为甲基。
[0014]在某一方案中，R1为H、C1‑
C8烷氧基或C6‑
C
12
芳基。
[0015]在某一方案中，R1为H、C1‑
C4烷氧基或C6‑
C
12
芳基；R2为H或C1‑
C4烷基。
[0016]在某一方案中，所述的如式I
‑
B所示的化合物为
其中，*表示螺环手性为R构型或S构型。
[0017]本专利技术提供了一种铑络合物，所述铑络合物中的配体为如式I
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种如式I
‑
B所示的化合物，其特征在于：其中，*表示螺环手性为R构型或S构型；R1为H、C1‑
C8烷氧基、C6‑
C
12
芳基或“被一个或多个C1‑
C8烷基所取代的C6‑
C
12
芳基”；R2为H或C1‑
C8烷基。2.如权利要求1所述的如式I
‑
B所示的化合物，其特征在于，所述的如式I
‑
B所示的化合物满足下述条件中的一种或多种：(1)R1中，所述C1‑
C8烷氧基为C1‑
C4烷氧基，例如甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基或叔丁氧基，优选为甲氧基或异丙氧基；(2)R1中，所述C6‑
C
12
芳基、被一个或多个C1‑
C8烷基所取代的C6‑
C
12
芳基中的C6‑
C
12
芳基独立地为苯基或萘基，例如苯基；(3)R2中，所述C1‑
C8烷基为C1‑
C4烷基，例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基，优选为甲基；(4)R1为H、C1‑
C8烷氧基或C6‑
C
12
芳基；优选地，R1为H、C1‑
C4烷氧基或C6‑
C
12
芳基；和(5)R2为H或C1‑
C4烷基。3.如权利要求1所述的如式I
‑
B所示的化合物，其特征在于，所述的如式I
‑
B所示的化合物为物为其中，*表示螺环手性为R构型或S构型。4.一种铑络合物，其特征在于，所述铑络合物中的配体为如式I
‑
B所示的化合物：
其中，*、R1和R2的定义如权利要求1
‑
3中任一项所述。5.如权利要求4所述的铑络合物，其特征在于，所述铑络合物为如下任一化合物：其中，R1和R2的定义如权利要求1
‑
3中任一项所述；优选地，所述铑络合物为如下任一化合物：
6.一种如权利要求1
‑
3中任一项所述的如式I
‑
B所示的化合物的制备方法，其特征在于，其包括以下方法1或方法2：方法1包括如下步骤：在有机溶剂中，将如式II所示的化合物在氢化钠的存在下与环戊二烯基钠进行如下所示的取代反应，得到如式I
‑
B所示的化合物即可；其中，R1和*的定义如权利要求1
‑
3中任一项所述，R2为H；X为Cl，Br，I，OTs或OMs，方法2包括如下步骤：在有机溶剂中，在酸的存在下，将如式II
′
所示的化合物在四丁基氟化铵的存在下进行如下所示脱硅基反应，得到如式I
‑
B所示的化合物即可；其中，R1、R2和*的定义如权利要求1
‑
3中任一项所述；7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的制备方法满足以下条件中的一个或多个：(1)方法1中，X为Cl，Br或I；(2)方法1中，所述的取代反应在惰性气体下进行，所述的惰性气体为氮气、氦气和氩气
中的一种或多种，较佳地为氩气；(3)方法1中，所述的有机溶剂为醚类溶剂，例如四氢呋喃；(4)方法1中，所述的如式II所示的化合物在所述的有机溶剂中的摩尔浓度为0.01
‑
1mol/L，例如0.2mol/L；(5)方法1中，所述的氢化钠与所述的如式II所示的化合物的摩尔比为(1
‑
10):1，较佳地为(1
‑
3):1，更佳地为1.5:1；(6)方法1中，所述的环戊二烯基钠与所述的如式II所示的化合物的摩尔比为(1
‑
10):1，较佳地为(1
‑
3):1，更佳地为1.5:1；(7)方法1中，所述的取代反应较佳地在15
‑
冠
‑
5存在下进行，所述的15
‑
冠
‑
5与所述的如式II所示的化合物的摩尔比为(1
‑
10):1，较佳地为(1
‑
3):1，更佳地为1.5:1；(8)方法1中，所述的取代反应的反应温度为10
‑
80℃，例如80℃；(9)方法1中，所述的取代反应的反应时间为40
‑
52小时，较佳地为48小时；(10)方法1还包括后处理，所述的后处理包括如下步骤：冷却，淬灭，萃取，干燥，浓缩，纯化，得到如式I
‑
B所示的化合物即可；(11)方法2中，所述的脱硅基反应在惰性气体下进行，所述的惰性气体为氮气、氦气和氩气中的一种或多种，较佳地为氩气；(12)方法2中，所述的有机溶剂为醚类溶剂，例如四氢呋喃；(13)方法2中，所述的如式II
′
所示的化合物在所述的有机溶剂中的摩尔浓度为0.01
‑
1mol/L；(14)方法2中，所述的酸为烷基羧酸，例如：甲酸、乙二酸、冰醋酸中的一种或多种，较佳地为冰醋酸；(15)方法2中，所述的酸与所述的如式II
′
所示的化合物的摩尔比为(10
‑
30):1，较佳地为20:1；(16)方法2中，所述的脱硅基反应中，所述的四丁基氟化铵与所述的如式II
′
所示的化合物的摩尔比为(5
‑
20):1，较佳地为(8
‑
14):1，例如14:1；(17)方法2中，所述的脱硅基反应的反应温度为20
‑
50℃，例如20
‑
30℃；(18)方法2中，所述的脱硅基反应的反应时间为20
‑
30小时，较佳地为24小时；和(19)方法2还包括后处理，所述的后处理包括如下步骤：淬灭，萃取，洗涤，干燥，浓缩，纯化，得到如式I
‑
B所示的化合物即可。8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的方法1还进一步包括如式II所示的化合物的制备方法，其包括如下步骤：(1)在有机溶剂中，将如式III所示的化合物与硼氢化钠发生还原反应，(2)在有机溶剂中，在碱的存在下，步骤(1)得到的产物与二氯亚砜发生取代反应，得到如式II所示的化合物即可；其中，X为Cl；R1和*的定义如权利要求1
‑
3中任一项所述；
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述的制备方法满足以下条件中的一个或多个：(1)在步骤(1)中，所述的还原反应在惰性气体下进行，所述的惰性气体为氮气、氦气和氩气中的一种或多种，较佳地为氩气；(2)在步骤(1)中，所述的有机溶剂为醚类溶剂，例如四氢呋喃；(3)在步骤(1)中，所述的如式III所示的化合物在所述的有机溶剂中的摩尔浓度为0.01
‑
1mol/L；(4)在步骤(1)中，所述的硼氢化钠与所述的如式III所示的化合物的摩尔比为(3
‑
8):1，较佳地为(4
‑
6):1，例如4:1；(5)在步骤(1)中，所述的还原反应的反应温度为20℃
‑
60℃，例如20℃
‑
30℃；(6)在步骤(1)中，所述的还原反应的反应时间为8
‑
12小时，较佳地为10小时；(7)在步骤(1)中，还包括后处理，所述的后处理包括如下步骤：淬灭，萃取，洗涤，干燥，浓缩即可；优选地，浓缩后无需进一步纯化，直接投入下一步反应；(8)在步骤(2)中，所述的取代反应在惰性气体下进行，所述的惰性气体为氮气、氦气和氩气中的一种或多种，较佳地为氩气；(9)在步骤(2)中，所述的有机溶剂为卤代烃类溶剂，又为1,2
‑
二氯乙烷和三氯甲烷中的一种或多种，例如三氯甲烷；(10)在步骤(2)中，上述步骤(1)得到的产物在所述的有机溶剂中的摩尔浓度为0.01
‑
1mol/L；(11)在步骤(2)中，所述的碱为三乙胺或吡啶中的一种或者多种，优选吡啶；(12)在步骤(2)中，所述的碱与所述的如式III所示的化合物的摩尔比为(1
‑
1.5):1，例如1:1；(13)在步骤(2)中，所述的二氯亚砜与所述的如式III所示的化合物的摩尔比为(2
‑
8):1，较佳地为(4
‑
6):1，例如4：1；(14)在步骤(2)中，所述的取代反应的反应温度为50
‑
100℃，例如60
‑
80℃；(15)在步骤(2)中，所述的取代反应的反应时间为8
‑
15小时；较佳地为12小时；和(16)在步骤(2)中，还包括后处理，所述的后处理包括如下步骤：冷却，淬灭，萃取，洗涤，干燥，浓缩，纯化，得到如式II所示的化合物即可。10.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述的方法1还进一步包括如式III所示的化合物的制备方法，其包括方法A或方法B：所述方法A包括如下步骤：在有机溶剂中，将如IV所示的化合物和碱进行反应，随后加入C1‑
C8卤代烷烃如下所示的取代反应，得到如式III所示的化合物即可；其中，*的定义如权利要求1
‑
3中任一项所述；R1为C1‑
C8烷氧基；
所述方法B包括如下步骤：(a)将如IV所示的化合物和碱进行反应，随后加入三氟甲磺酸酐如下所示的取代反应，得到如式III
‑
a所示的化合物即可；(b)在无机碱的存在下，将如式III
‑
a所示的化合物、R1‑
B(OH)2、钯催化剂及溴化钾溶于溶剂中，进行偶联反应，得到如式III所示的化合物即可；其中，*的定义如权利要求1
‑
3中任一项所述；R1为C6‑
C
12
芳基或“被一个或多个C1‑
C8烷基所取代的C6‑
C
12
芳基”；11.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述的制备方法满足以下条件中的一个或多个：(1)在方法A及方法B的步骤(a)中，所述的取代反应在惰性气体下进行，所述的惰性气体为氮气、氦气和氩气中的一种或多种，较佳地为氩气；(2)在方法A及方法B的步骤(a)中，所述的有机溶剂独立地为酰胺类溶剂或醇类溶剂，所述的酰胺类溶剂可为N,N
‑
二甲基甲酰胺，所述的醇类溶剂可为乙醇；(3)在方法A及方法B的步骤(a)中，所述的如式IV所示的化合物在所述的有机溶剂中的摩尔浓度独立地为0.01
‑
1mol/L，例如0.1
‑
0.3mol/L；(4)在方法A及方法B的步骤(a)中，所述的碱独立地为有机碱或无机碱；所述的有机碱可为三乙胺、吡啶中的一种或多种，例如吡啶；所述的无机碱可为碳酸钾、碳酸钠中的一种或多种，例如碳酸钾；(5)在方法A中，所述的C1‑
C8卤代烷烃为碘甲烷或碘代异丙烷；对应的，R2为甲氧基或异丙烷氧基；(6)在方法A及方法B的步骤(a)中，所述的碱与所述的如式IV所示的化合物的摩尔比为(2
‑
12):1，较佳地为(3
‑
7):1，更佳地为4:1或5:1；(7)在方法A及方法B的步骤(a)中，所述的C1‑
C8卤代烷烃与所述的如式IV所示的化合物的摩尔比为(5
‑
12):1，较佳地为(6
‑
10):1，更佳地为6:1或10:1；(8)在方法A及方法B的步骤(a)中，所述的酸酐与所述的如式IV所示的化合物的摩尔比为(5
‑
12):1，较佳地为(6
‑
8):1，更佳地为6:1；(9)在方法A及方法B的步骤(a)中，所述的取代反应的反应温度为20
‑
80℃，例如20
‑
35℃或80℃；(10)方法A及方法B的步骤(a)还包括后处理，所述的后处理包括如下步骤：淬灭，萃取，洗涤，干燥，浓缩，纯化，得到如式III所示的化合物即可；
(11)在步骤(b)中，所述的偶联反应在惰性气体下进行，所述的惰性气体为氮气、氦气和氩气中的一种或多种，较佳地为氩气；(12)在步骤(b)中，所述的无机碱为碳酸钾、碳酸钠和磷酸钾中的一种或多种，例如磷酸钾；(13)在步骤(b)中，所述的碱与所述的如式III
‑
a所示的化合物的摩尔比为(2.5
‑
4):1，较佳地为3:1；(14)在步骤(b)中，所述的R1‑
B(OH)2为苯硼酸和2
‑
甲基苯硼酸中的一种或多种，优选苯硼酸；(15)在步骤(b)中，所述的R1‑
B(OH)2与所述如式III
‑
a所示的化合物的摩尔比为(3
‑
5):1，较佳地为4:1；(16)在步骤(b)中，所述的钯催化剂为四(三苯基膦)钯[Pd(PPh3)4]和双二亚苄基丙酮钯[Pd(dba)2]中的一种或多种，优选四(三苯基膦)钯；(17)在步骤(b)中，所述的钯催化剂与所述如式III
‑
a所示的化合物的摩尔比为(0.02
‑
0.1):1，较佳地为0.05:1；(18)在步骤(b)中，所述的溴化钾与所述如式III
‑
a所示的化合物的摩尔比为(0.1
‑
0.5):1，较佳地为0.2:1；(19)在步骤(b)中，所述的溶剂为1,4
‑
二氧六环、四氢呋喃和乙二醇二甲醚中的一种或多种，优选体积比为1:1的乙二醇二甲醚与水的混合溶剂；(20)在步骤(b)中，所述的取代反应的反应温度为80
‑
100℃，例如90℃；和(21)在步骤(b)中，还包括后处理，所述的后处理包括如下步骤：抽滤，洗涤，干燥，浓缩，纯化，得到如式III所示的化合物即可。12.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述的方法1还进一步包括如式IV所示的化合物的制备方法，其包括如下步骤：在酸的存在下，将如式V所示的化合物和六亚甲基四胺进行反应，随后进行加入硫酸溶液发生如下所示的取代反应，得到如式IV所示的化合物即可；其中，*的定义如权利要求1
‑
3中任一项所述；13.如权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述的制备方法满足以下条件中的一个或多个：(1)所述的如式IV所示的化合物的制备方法中，所述的取代反应在惰性气体下进行，所述的惰性气体为氮气、氦气和氩气中的一种或多种，较佳地为氩气；(2)所述的如式IV所示的化合物的制备方法中，所述的取代反应中，所述的酸为三氟乙酸；(3)所述的如式IV所示的化合物的制备方法中，所述的取代反应中，所述的如式V所示的化合物在所述的酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：游书力，杨慧，张素珍，张茹，武志杰，顾庆，
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：