一種制備光學(xué)活性羰基化合物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于不對稱催化有機合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以α，β-不飽和醛或α，β-不飽和酮化合物為原料經(jīng)不對稱催化氫化反應(yīng)制備光學(xué)活性羰基化合物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光學(xué)活性羰基化合物是合成醫(yī)藥、香精香料、農(nóng)藥等的重要中間體。而對α，β-不飽 和羰基化合物的碳碳雙鍵進行選擇性不對稱加氫反應(yīng)，是獲得光學(xué)活性羰基化合物的重要 途徑?；瘜W(xué)家已經(jīng)開發(fā)了不同對α，β_不飽和羰基化合物的碳碳雙鍵進行選擇性不對稱加氫 反應(yīng)的方法，這些方法及其存在的技術(shù)問題如下：
[0003] (1)采用氫氣為氫源的均相催化反應(yīng)，由于這類方法是使用催化量均相催化劑利 用氫氣對碳碳雙鍵進行氫化的方法，不需要添加反應(yīng)助劑，催化劑可以循環(huán)，因而不會產(chǎn)生 大量的副產(chǎn)物。CN101675020介紹了一種合成光學(xué)活性羰基化合物的方法和該方法在制備 光學(xué)活性的(R)-香茅醛中的應(yīng)用，該方法需要用到對空氣敏感的膦配體chiraphos，反應(yīng)氣 需要用到一定比例的一氧化碳和氫氣，而且，為了催化劑能夠循環(huán)套用，需要在一定的條件 下對催化劑進行再生(Asy_etric Catalysis on Industrial Scale，ed.Blaser，H.-U·， H.-J.Federsel.ffiley-VCH,ffeinheim,Germany,2010,pp.187-205)〇
[0004] (2)CN103249484描述了一種采用氫氣為氫源的非均相金屬催化反應(yīng)制備光學(xué)活 性羰基化合物的方法，該方法采用的催化劑包括金屬催化劑、手性環(huán)狀含氮化合物和酸，其 反應(yīng)機理可能涉及雙催化循環(huán)(Chem. Commun .，2012，48，1772-1774)。非均相金屬催化劑雖 然易于從反應(yīng)溶液中回收，但難免在反應(yīng)溶液中發(fā)生流失或者失活等不良現(xiàn)象。
[0005] (3)以二氫吡啶化合物為負(fù)氫源對α，β-不飽和羰基化合物進行氫轉(zhuǎn)移的不對稱氫 化反應(yīng)是制備光學(xué)活性羰基化合物的另一個重要方法。2005年，MacMillan采用了該方法， 使用化學(xué)計量的二氫吡啶化合物將負(fù)氫選擇性地轉(zhuǎn)移到不飽和醛的雙鍵中，從而得到光學(xué) 活性的β-取代醛（J.Am.Chem. Soc. ,2005,127,32-33)。2006年，Benjamin List報道了一種 使用手性有機鹽為催化劑，二氫吡啶化合物為負(fù)氫源制備光學(xué)活性羰基化合物的方法，其 主要特征是:手性有機鹽催化劑由手性磷酸酯陰離子及非手性銨離子組成，二氫吡啶化合 物的用量是化學(xué)計量(Angew. Chem. Int .EcL 2006,45,4193-4195) XN103724170描述了一種 以檸檬醛為初始原料不對稱合成右旋香茅醛的方法，該方法同樣采用了化學(xué)計量的二氫吡 啶化合物為負(fù)氫源。需要使用化學(xué)計量的二氫吡啶化合物的原因是，二氫吡啶化合物在反 應(yīng)體系中最終會反應(yīng)變成吡啶化合物，因此，二氫吡啶化合物在反應(yīng)體系中是無法循環(huán)再 生的氫源；同時，大量二氫吡啶化合物殘留在反應(yīng)體系難以與目標(biāo)產(chǎn)物分離，這顯然不符合 經(jīng)濟要求。
[0006] 因此，為了克服上述現(xiàn)有方法存在的技術(shù)問題，需要開發(fā)一種操作更為簡單、反應(yīng) 條件溫和且更加經(jīng)濟的制備光學(xué)活性羰基化合物的新方法。這種新方法要求滿足以下特 點:催化劑能夠易于實現(xiàn)回收套用，同時能夠維持原來的反應(yīng)活性水平;如果使用二氫吡啶 化合物作為負(fù)氫源，應(yīng)該盡可能地少量使用二氫吡啶化合物。周永貴課題組(CN104710377) 采用仿生不對稱催化技術(shù)，使用氫氣-金屬釕催化劑-催化量的二氫吡咯[I，2-a]并喹喔啉 化合物的組合對不飽和亞胺的碳-氮雙鍵進行不對稱氫化。目前該仿生不對稱催化劑技術(shù) 主要應(yīng)用于不飽和亞胺的碳-氮雙鍵的不對稱氫化反應(yīng)，而尚沒有應(yīng)用于不飽和羰基化合 物的碳碳雙鍵不對稱氫化反應(yīng)的文獻報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種制備光學(xué)活性羰基化合物的方法，該方法反應(yīng)條件溫 和，操作簡單，并且二氫吡啶化合物使用量少并且催化劑可以回收套用。
[0008] 一種制備光學(xué)活性羰基化合物的方法，包括以下步驟：
[0009] 在手性胺鹽和過渡金屬催化劑的催化下，以氫氣和催化量的二氫吡啶化合物為氫 源，α，β-不飽和醛或α，β-不飽和酮化合物進行不對稱催化氫化反應(yīng)，得到所述的光學(xué)活性 羰基化合物；
[0010] 所述的α，β-不飽和醛或α，β-不飽和酮化合物的結(jié)構(gòu)如式(I)所示：
[0012]所述的光學(xué)活性羰基化合物的結(jié)構(gòu)如式（Π )所示：
[0014] 式⑴~（Π )中，R\R2、R3獨立地選自氫、鹵素、經(jīng)基(包括烷基、烯基、芳基或者芳 烷基）、雜芳基、烷氧基或酰胺基，其中酰胺基指包含-CONH-或-NHCO-的取代基;R 1、R2彼此不 相同，且R1A2可以連同和它們相連的原子一起形成5-15元環(huán)，R\R 3可以連同和它們相連的 原子一起形成5-15元環(huán)，R2、R3也可以連同和它們相連的原子一起形成5-15元環(huán)；
[0015] 所述的手性胺鹽的結(jié)構(gòu)如式(IV)或(V)所示：
[0017] R4選自取代或者未取代的烷基，所述的烷基可以被以下基團中的一種或者多種間 斷：0、-C00-、-C0NH- ;
[0018] 其中，被0間斷的烷基為包含醚基或聚醚基的烷基，被-C00-間斷的烷基為包含酯 基或聚酯基的烷基;被-CONH-間斷的烷基為包含酰胺基或聚酰胺基的烷基；
[0019] X代表成鹽的酸；
[0020] *表示不對稱碳原子。
[0021] 本發(fā)明人通過一系列的研究，發(fā)現(xiàn)使用特定的手性胺鹽及金屬為催化劑，以氫氣 及催化量的二氫吡啶化合物為氫源，可以選擇性地對α，β-不飽和羰基化合物的碳碳雙鍵進 行還原加氫反應(yīng)，從而制備得到光學(xué)活性羰基化合物，而且反應(yīng)體系中的金屬催化劑可以 通過簡單的處理即可實現(xiàn)回收套用。
[0022] 具體反應(yīng)式如下：
[0024]在本發(fā)明中，對上下文所述的各種烷基、烯基、芳基、芳烷基、雜芳基、烷氧基、酰胺 基進行如下定義：
[0025]烷基可以是包含1至30個碳原子(優(yōu)選1至20個碳原子）的環(huán)狀烷基或直鏈或支鏈 烷基，并且這些烷基可以具有氟、氯、溴、碘、烷氧基、羥基、芳基等取代基的烷基，例如甲基、 乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、2-丁基、叔丁基、正戊基、2-戊基、2-戊基、叔戊基、正 己基、環(huán)丙基、環(huán)丁基、環(huán)戊基、環(huán)己基、庚基、辛基、壬基、癸基、^^一烷基、十二烷基、十三烷 基、十四烷基、十五烷基、十八烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、^十烷基、苯基甲基、1 _ 苯基乙基、2-苯基乙基等。
[0026]烯基可以是包含有2至20個碳原子的環(huán)狀烯基或直鏈或支鏈烯基，例如乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、4-戊稀 基、1-己烯基、1-環(huán)戊烯基、3-環(huán)戊烯基、1-環(huán)己烯基、3-環(huán)己烯基、4-甲基-3-戊烯基、4，8_ 二甲基-3，7_壬二烯基等。
[0027] 芳基可以包含有6至20個碳原子芳基或具有取代基的芳基，例如苯基、萘基、1-甲 基苯基、2_甲基苯基、3_甲基苯基、1-甲氧基苯基、2_甲氧基苯基、3_甲氧基苯基、1-叔丁基 苯基、2-叔丁基苯基、3-叔丁基苯基、1，2-二甲氧基苯基、1，3-二甲氧基苯基、2，3-二甲氧基 苯基、1 _硝基苯基、1_氣苯基、1_氣苯基、1_漠苯基、1 _鵬苯基、1_二氣甲基苯基、2_硝基苯 基、2_氣苯基、2_氣苯基、2_漠苯基、2_鵬苯基、2_二氣甲基苯基、3_硝基苯基、3_氣苯基、3_ 氟苯基、3-溴苯基、3-碘苯基、3-三氟甲基苯基等。
[0028] 雜芳基可以是包含有3至9個碳原子的芳香族雜環(huán)基，例如2-呋喃基、2-吡咯基、2-噻吩基、2-吡啶基、2-剛噪基、3-呋喃基、3-吡咯基、3-噻吩基、3-吡啶基、3-剛噪基等。
[0029]烷氧基可以是包含1至30個碳原子(優(yōu)選1至20個碳原子）的環(huán)狀烷氧基或直鏈或 支鏈烷氧基，并且這些烷氧基可以具有氟、氯、溴、碘、羥基、芳基等取代基的烷氧基，例如甲 氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、異丁氧基、2-丁氧基、叔丁