專利名稱：一種不對(duì)稱催化反應(yīng)催化劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種催化劑，具體涉及一種不對(duì)稱催化反應(yīng)中的銥金屬配合物催化劑，及其制備方法和在不對(duì)稱-C＝N-雙鍵的催化氫化反應(yīng)中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：
催化不對(duì)稱C＝N雙鍵的氫化是不對(duì)稱合成中的核心技術(shù)，是合成光學(xué)純手性藥物、農(nóng)藥、食品添加劑和香料的最有效方法之一，而手性配體的設(shè)計(jì)合成是實(shí)現(xiàn)這一核心技術(shù)的關(guān)鍵因素。目前有效的用于C＝N雙鍵的不對(duì)稱氫化反應(yīng)的手性催化劑主要是銥催化劑體系，手性配體包括雙膦和氮-膦配體。但大多數(shù)這些手性配體或者合成困難，或者催化活性和立體選擇性不高，因此難以在工業(yè)上得到正在的應(yīng)用。目前最成功的催化劑體系是由JosiPhos類二茂鐵雙膦配體和銥金屬化合物形成的催化劑體系，已成功應(yīng)用于年產(chǎn)10,000噸以上的手性除草劑金都爾的工業(yè)生產(chǎn)中。US5886225、US6008393、US5859300、WO9702232、US6527293、US5563308、US5466844描述氫化亞胺的方法，以二茂鐵為母體的手性二膦配體的銥催化劑。反應(yīng)混合物中加入鹵化物并含有酸，催化劑活性可以提高數(shù)十倍或更高。催化劑的失活同時(shí)可降低或避免，在溫度高于50℃，反應(yīng)旋光產(chǎn)率只能達(dá)到80％。US4994615描述了不對(duì)稱氫化前手性N-芳基酮亞胺的方法，其中使用具有手性二膦配體的銥催化劑。US5011995描述了使用相同催化劑對(duì)前手性N-芳基酮亞胺進(jìn)行不對(duì)稱氫化的方法。US5112999公開(kāi)了多核銥化合物以及銥的復(fù)合鹽，其含有二膦配位體，作為氫化亞胺的催化劑。在相對(duì)大的批量或工藝規(guī)模下，根據(jù)所使用催化劑前體，基質(zhì)和二膦配位體，所述催化劑趨向不同程度的失活。還有在升高的溫度下，反應(yīng)底物不能完全轉(zhuǎn)化。因此，所述氫化方法在工業(yè)應(yīng)用中，從經(jīng)濟(jì)可行性來(lái)講催化劑產(chǎn)率太低。因此目前研究的重點(diǎn)在于開(kāi)發(fā)新型催化劑體系。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種用于不對(duì)稱催化反應(yīng)中的新的催化劑，其性質(zhì)穩(wěn)定，光學(xué)選擇性和催化活性高，有利于在多類不對(duì)稱氫化反應(yīng)中廣泛應(yīng)用； 本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種所述催化劑的制備方法，該方法合成路線簡(jiǎn)單，所需工藝條件容易實(shí)現(xiàn)，生產(chǎn)催化劑的成本低； 本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提出所述催化劑在不對(duì)稱-C＝N-雙鍵的催化氫化反應(yīng)中的應(yīng)用。
本發(fā)明的上述目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn) 提供一種不對(duì)稱催化反應(yīng)的催化劑，它是由一種新型手性配體與銥金屬前體原位形成的配合物，所述手性配體的結(jié)構(gòu)如以下式I或式II
其中， R為H、C1～C40的脂肪基團(tuán)、C7～C60的芳香基團(tuán)與脂肪基的組合基團(tuán)或C6～C60的芳香基團(tuán)； Ar為C6～C60的芳香基團(tuán)； X為脂肪基團(tuán)、芳香基團(tuán)、聯(lián)苯或聯(lián)萘類芳香基團(tuán)。
所述的R優(yōu)選為H、C1～C40的烷基或環(huán)烷基或C7～C60的芐基； 所述的X優(yōu)選為C2～C40的脂肪基團(tuán)、C6～C60的芳香基團(tuán)、聯(lián)苯或聯(lián)萘類芳香基團(tuán)。
所述的X進(jìn)一步優(yōu)選為選自以下結(jié)構(gòu)之一的基團(tuán)
其中，R1、R2為H、Me或Ph；R3為烷基或烷氧基；R4為H、烷基或烷氧基；R5、R6為H、烷基、烷氧基或三烷基硅基；R7、R8為烷基或烷氧基。
本發(fā)明還提供一種所述的不對(duì)稱催化反應(yīng)的催化劑的制備方法，包括以下步驟 1)合成手性配體 1.1)從手性1，2，3，4-四氫-1-萘胺出發(fā)，通過(guò)伯胺的直接鄰位金屬化和膦?；铣伸?伯胺關(guān)鍵中間體(S)-THNANH2或(R)-THNANH2，反應(yīng)簡(jiǎn)式如下
其中，Ar取C6～C60的芳香基團(tuán)； 1.2)通過(guò)?；瓦€原步驟1.1)得到的中間體，合成單烷基取代的膦-仲胺中間體(S)-THNANHR或(R)-THNANHR，反應(yīng)簡(jiǎn)式如下；
其中，R和R’基團(tuán)為H、C1～C40的脂肪基團(tuán)、C7～C60的芳香基團(tuán)與脂肪基的組合基團(tuán)或C6～C60的芳香基團(tuán)； 1.3)將所述步驟1.1)得到的膦-伯胺關(guān)鍵中間體或步驟1.2)得到的膦-仲胺中間體分別與結(jié)構(gòu)如下式III的亞磷酸酯氯化物縮合，得到具有不同手性中心的所述手性配體I或II；
其中，X為脂肪基團(tuán)、芳香基團(tuán)、聯(lián)苯或聯(lián)萘類芳香基團(tuán)； 本步驟的反應(yīng)簡(jiǎn)式如下
其中，R基團(tuán)為H、C1～C40的脂肪基團(tuán)、C7～C60的芳香基團(tuán)與脂肪基的組合基團(tuán)或C6～C60的芳香基團(tuán)； 2)合成所述不對(duì)稱反應(yīng)的催化劑 將步驟1)合成的手性配體與銥金屬鹽在溶劑中按照1～10∶1的摩爾比混合，得到所述手性配體的銥金屬配合物，即所述的不對(duì)稱催化反應(yīng)的催化劑。所述溶劑可用質(zhì)子性的醇類溶劑，也可以用CH2Cl2、CH2ClCH2Cl、CH3Cl、CCl4、四氫呋喃、苯、甲苯和乙酸乙酯等非質(zhì)子性溶劑。
本發(fā)明的催化劑中的手性配體與銥金屬鹽在溶劑中混合后，可以直接將得到的混合溶液用于催化反應(yīng)，也可以先將手性配體與銥金屬鹽在溶劑中混合制備成配合物晶體備用。
本發(fā)明還提供所述的不對(duì)稱催化反應(yīng)的催化劑在不對(duì)稱-C＝N-雙鍵的催化氫化反應(yīng)中的應(yīng)用。
所述不對(duì)稱氫化反應(yīng)的催化過(guò)程中，反應(yīng)底物與催化劑的摩爾比為100～1000,000∶1；反應(yīng)在1～100atm，-20～200℃的溫度進(jìn)行；溶劑可用質(zhì)子性的醇類溶劑，也可以用CH2Cl2、CH2ClCH2Cl、CH3Cl、CCl4、四氫呋喃、苯、甲苯和乙酸乙酯等非質(zhì)子性溶劑。
所述不對(duì)稱氫化反應(yīng)的催化優(yōu)選在添加劑存在的情況下進(jìn)行；所述添加劑為能夠提供活潑質(zhì)子的任意有機(jī)或無(wú)機(jī)化合物，如碘單質(zhì)、含碘的化合物、有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸；所述添加劑與催化劑的摩爾比為0.1～1000∶1。
所述的不對(duì)稱-C＝N-雙鍵的催化氫化反應(yīng)可以是 1)N-烷基或N-芳基亞胺的催化不對(duì)稱氫化； 2)N-?；辍⒒酋啺坊蜢Ⅴ啺返拇呋粚?duì)稱氫化；或者， 3)芳香或非芳香氮雜環(huán)的催化不對(duì)稱氫化。
其中1)所述的N-烷基或N-芳基亞胺的催化不對(duì)稱氫化具體可以是結(jié)構(gòu)如下式IV的精甲乙苯亞胺的不對(duì)稱氫化；
本發(fā)明還提供一種所述催化劑在手性除草劑金都爾的制備中的應(yīng)用用所述催化劑催化結(jié)構(gòu)如式IV的精甲乙苯亞胺，得到手性氫化產(chǎn)物，再將該手性氫化產(chǎn)物作為原料制備手性除草劑金都爾。
由此，金都爾的合成過(guò)程可以如下式所示
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的催化劑具有以下有益效果 1.本發(fā)明的催化劑對(duì)-C＝N-雙鍵的氫化具有很高的催化活性和光學(xué)選擇性。
本發(fā)明的催化劑對(duì)多類C＝N雙鍵的不對(duì)稱氫化反應(yīng)均可以呈現(xiàn)高達(dá)90％以上的對(duì)映選擇性；本發(fā)明的催化劑催化活性高，TON可以高達(dá)10000以上，可以與現(xiàn)行工業(yè)應(yīng)用的JosiPhos類二茂鐵雙膦配體和銥金屬化合物形成的催化劑體系相媲美。。
2.本發(fā)明設(shè)計(jì)合成的催化劑適用范圍廣，可以應(yīng)用于多類-C＝N-雙鍵的不對(duì)稱氫化反應(yīng)。其中配體和[Ir(COD)Cl]2在原位條件下形成的催化劑主要用于以下幾類C＝N雙鍵的催化不對(duì)稱氫化反應(yīng) (1)N-烷基和N-芳基亞胺的催化不對(duì)稱氫化； (2)N-?；辍⒒酋啺泛挽Ⅴ啺返拇呋粚?duì)稱氫化； (3)芳香和非芳香氮雜環(huán)的催化不對(duì)稱氫化。
應(yīng)用本發(fā)明的催化劑，通過(guò)不對(duì)稱催化氫化的方法，可制備出手性胺類的手性產(chǎn)品以及用于合成手性醫(yī)藥、農(nóng)藥等的關(guān)鍵手性中間體，在醫(yī)藥、農(nóng)藥、香料、食品飼料添加劑等行業(yè)具有重要的應(yīng)用價(jià)值，特別是本催化劑對(duì)精異丙甲苯亞胺中間體不對(duì)稱氫化反應(yīng)特別有效，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)除草劑金都爾具有重要意義。
3.本發(fā)明設(shè)計(jì)的催化劑中的手性配體對(duì)空氣和濕度穩(wěn)定，易于操作和保存；配體合成工藝路線簡(jiǎn)單，合成過(guò)程中無(wú)須高溫、高壓等劇烈的操作條件；合成用的手性源可以通過(guò)不對(duì)稱合成或拆分的方法大量獲得。
4.本發(fā)明的催化劑性質(zhì)穩(wěn)定，對(duì)空氣和濕度具有很好的忍耐力，其參與的不對(duì)稱氫化反應(yīng)條件溫和，可以在室溫下反應(yīng)；氫氣的壓力適用范圍廣，從常壓到高壓均不影響催化劑的活性和立體選擇性。

具體實(shí)施例方式 下面用實(shí)施例的形式詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案和效果，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。
(一)制備實(shí)施例 實(shí)施例1.手性配體中間體A(膦-伯胺化合物)的合成 手性配體中間體A的結(jié)構(gòu)式如下
手性配體中間體A按照以下方法制備 在100ml三口瓶中加入1.47克(R)-1，2，3，4-四氫-1-萘胺和10ml乙醚，于0℃下慢慢加入5.5ml濃度為2.0mol/l的n-BuLi己烷溶液。加畢，0℃繼續(xù)攪拌反應(yīng)15分鐘，然后加入1.09克三甲基氯硅烷。反應(yīng)1小時(shí)后，慢慢加入16.5ml濃度為2.0mol/l的n-BuLi己烷溶液，在5小時(shí)內(nèi)，將反應(yīng)混合物室溫緩慢升至室溫。反應(yīng)1小時(shí)后，將反應(yīng)夜冷卻至-20℃，慢慢加入2.2克二苯基氯化膦和10ml乙醚形成的溶液。升至室溫?cái)嚢璺磻?yīng)8小時(shí)。加入40ml飽和NaHCO3水溶液，加畢，繼續(xù)攪拌反應(yīng)10分鐘。分液，水層用50ml乙醚抽提兩次，合并醚層，50ml水洗，無(wú)水Na2SO4干燥。過(guò)濾，30mmHg真空下減壓除去溶劑，殘留物柱層析得粘稠狀液體，10ml正己烷重結(jié)晶得白色晶體1.72克所述的膦-伯胺化合物手性配體中間體A，收率52％。1H NMR(400MHz，CDCl3)δ＝7.31-7.28(8H，m；Ar-H)，7.25-7.22(2H，m；Ar-H)，7.08-7.02(2H，m；Ar-H)，6.80-6.77(1H，m；Ar-H)，4.64-4.63(1H，m；ArCH)，2.85-2.76(2H，m；Ar-CH2)，2.00-1.86(2H，m；CH2)，1.78-1.71(2H，m；CH2)，1.65(2H，s；N-H)ppm；13C NMR(100MHz，CDCl3)δ＝145.47，137.66，137.16，137.07，136.68，136.62，134.21，134.01，133.55，133.36，132.61，130.93，128.82，128.73，128.66，128.59，128.52，126.87，46.34，31.48，29.81，17.18ppm；31P NMR(162MHz，CDCl3)δ＝-16.28ppm；HRMS(EI)calcd for C22H22NP[M+]331.1490，found 331.1493. 實(shí)施例2.手性配體B(膦-亞磷酰胺酯配體)的合成 手性配體B的結(jié)構(gòu)式如下
手性配體B按照以下方法制備 1)在100ml的三口瓶中加入10克(R)-BINOL((R)-2，2’-二羥基-1，1’-聯(lián)萘)和75克PCl3及催化量2-甲基吡咯烷酮，反應(yīng)回流至固體消失(約10分鐘)。30mmHg真空下減壓脫去大部分PCl3，殘留的少量PCl3用50ml甲苯共沸減壓除去。脫去甲苯后，殘留物用30ml正己烷重結(jié)晶得白色氯代亞磷酸酯11.9克。
2)在一100ml三口瓶中加入3.51克步驟1)制備的氯代亞磷酸酯和30ml無(wú)水甲苯，于0℃下慢慢滴加3.31克實(shí)施例1制備的A和3.03克三乙胺溶于20ml甲苯形成的溶液。加畢，將反應(yīng)液升至室溫繼續(xù)攪拌反應(yīng)8小時(shí)。過(guò)濾，10ml甲苯洗殘留物。殘留物溶于30ml CH2Cl2中，水洗，無(wú)水Na2SO4干燥。脫去溶劑CH2Cl2，得白色粉末狀的手性膦-亞磷酰胺酯配體B5.18克。1H NMR(400MHz，CD2Cl2)δ＝7.85-7.80(4H，m；Ar-H)，7.29-7.11(18H，m；Ar-H)，6.95-6.94(2H，m；Ar-H)，6.72(1H，m；Ar-H)，5.35-5.34(1H，m；Ar-CH)，3.35-3.30(1H，m；N-H)，2.71-2.14(2H，m；Ar-CH2)，2.18-2.14(1H，m；CH2)，1.90-1.78(3H，m；CH2)ppm；13C NMR(100MHz，CD2Cl2)δ＝149.61，147.89，137.04，133.98，133.76，133.57，130.78，130.13，129.56，128.64，128.52，128.45，127.57，126.79，126.63，126.18，124.90，124.79，122.79，122.08，47.11，33.34，29.43，17.07ppm；31P NMR(162MHz，CD2Cl2)δ＝155.4，-18.8ppm；HRMS(EI)calcd for C42H33NO2P2[M+]645.1987，found 645.1979. 實(shí)施例3.手性配體C(膦-亞磷酰胺酯配體)的合成 手性配體C的結(jié)構(gòu)式如下
手性配體C按照以下方法制備 1)在100ml的三口瓶中加入10克(S)-BINOL和75克PCl3及催化量2-甲基吡咯烷酮，反應(yīng)回流至固體消失(約10分鐘)。減壓脫去大部分PCl3，殘留的少量PCl3用50ml甲苯共沸減壓除去。脫去甲苯后，殘留物用30ml正己烷重結(jié)晶得白色氯代亞磷酸酯11.5克。
2)在一100ml三口瓶中加入3.51克步驟1)制備的氯代亞磷酸酯和30ml無(wú)水甲苯，于0℃下慢慢滴加3.31克實(shí)施例1制備的A和3.03克三乙胺溶于20ml甲苯形成的溶液。加畢，將反應(yīng)液升至室溫繼續(xù)攪拌反應(yīng)8小時(shí)。過(guò)濾，10ml甲苯洗殘留物。殘留物溶于30mlCH2Cl2中，水洗，無(wú)水Na2SO4干燥。脫去溶劑，得白色粉末狀的手性膦-亞磷酰胺酯配體C5.79克。1H NMR(400MHz，CDCl3)δ＝1.75-1.80(2H，m；CH2)，1.97-2.05(2H，m；CH2)，2.76-2.82(2H，m；CH2)，3.34-3.38(1H，m；NH)，5.26-5.27(1H，m；CH)，6.64(1H，d，J＝8.8Hz；Ar-H)，6.89(1H，m；Ar-H)，7.11-7.41(20H，m；Ar-H)，7.65(1H，d，J＝8.8Hz；Ar-H)，7.82-7.89(2H，m；Ar-H)ppm；13C NMR(100MHz，CDCl3)δ＝16.6，28.8，31.7，47.3(t，J＝23.0Hz)，122.0，122.6，124.6(d，J＝7.0Hz)，125.9(d，J＝8.0Hz)，127.0(d，J＝4.0Hz)，127.6，128.2，128.3，128.4，128.5，128.6，128.7，129.2，130.0，130.7，130.8，131.3，132.8，132.9，133.4(d，J＝19Hz)，134.4(d，J＝20Hz)，136.4，136.9，137.0，138.2(d，J＝12Hz)，142.4，142.7，147.5，149.7ppm；31P NMR(162MHz，CDCl3)δ＝-18.41(d，J＝52.5Hz)，152.84(d，J＝52.5Hz)ppm.HRMS(EI)calcdfor C42H33NO2P2[M+]645.1987，found 645.1981. 實(shí)施例4.手性配體D(膦-亞磷酰胺酯配體)的合成 手性配體D的結(jié)構(gòu)式如下
手性配體D按照以下方法制備 1)在100ml的三口瓶中加入10克(R)-3，3’-二甲基-2，2’-二羥基-1，1’-聯(lián)萘和75克PCl3及催化量2-甲基吡咯烷酮，反應(yīng)回流至固體消失(約30分鐘)。減壓脫去大部分PCl3，殘留的少量PCl3用50ml甲苯共沸減壓除去。脫去甲苯后，殘留物用30ml正己烷重結(jié)晶得白色氯代亞磷酸酯10.8克。
2)在一100ml三口瓶中加入3.79克步驟1)制備的氯代亞磷酸酯和30ml無(wú)水甲苯，于0℃下慢慢滴加3.31克實(shí)施例1制備的A和3.03克三乙胺溶于20ml甲苯形成的溶液。加畢，將反應(yīng)液升至室溫繼續(xù)攪拌反應(yīng)8小時(shí)。過(guò)濾，10ml甲苯洗。殘留物溶于30mlCH2Cl2中，水洗，無(wú)水Na2SO4干燥。脫去溶劑，得白色粉末狀的手性膦-亞磷酰胺酯配體D6.25克。1H NMR(400MHz，CD2Cl2)δ＝6.77-7.83(23H，m；Ar-H)，5.36-5.34(1H，m；Ar-CH)，3.41-3.38(1H，m；N-H)，2.85-2.80(6H，m；Ar-CH3)，2.74-2.43(2H，m；Ar-CH2)，2.17-2.12(1H，m；CH2)，1.94-1.77(3H，m；CH2)ppm；13C NMR(100MHz，CD2Cl2)δ＝148.60，147.81，134.85，133.17，133.11，133.07，129.24，129.11，128.96，128.34，128.10，128.05，126.99，126.52，126.43，126.09，124.82，124.56，122.91，122.74，45.81，31.76，28.23，22.51，22.72，16.97ppm；31P NMR(162MHz，CD2Cl2)δ＝154.9，-18.1ppm；HRMS(EI)calcd for C44H37NO2P2[M+]673.2300，found 673.2314. 實(shí)施例5.手性配體E(膦-亞磷酰胺酯配體)的合成 手性配體E的結(jié)構(gòu)如下
手性配體E按照以下方法制備 1)在100ml的三口瓶中加入12克(R)-3，3’-二苯基-2，2’-二羥基-1，1’-聯(lián)萘和75克PCl3及催化量2-甲基吡咯烷酮，反應(yīng)回流至固體消失(約1小時(shí))。減壓脫去大部分PCl3，殘留的少量PCl3用50ml甲苯共沸減壓除去。脫去甲苯后，殘留物用30ml正己烷重結(jié)晶得白色氯代亞磷酸酯12.1克。
2)在一100ml三口瓶中加入5.03克步驟1)制備的氯代亞磷酸酯和30ml無(wú)水甲苯，于0℃下慢慢滴加3.31克實(shí)施例1制備的A和3.03克三乙胺溶于20ml甲苯形成的溶液。加畢，將反應(yīng)液升至室溫繼續(xù)攪拌反應(yīng)8小時(shí)。過(guò)濾，10ml甲苯洗。殘留物溶于30mlCH2Cl2中，水洗，無(wú)水Na2SO4干燥。脫去溶劑，得白色粉末狀的手性膦-亞磷酰胺酯配體E7.14克。1H NMR(400MHz，CD2Cl2)δ＝6.92-7.83(33H，m；Ar-H)，5.35-5.31(1H，m；Ar-CH)，3.55-3.47(1H，m；N-H)，2.77-2.52(2H，m；Ar-CH2)，2.21-2.16(1H，m；CH2)，2.00-1.85(3H，m；CH2)ppm；13C NMR(100MHz，CD2Cl2)δ＝150.17，148.62，148.60，147.81，134.20，134.03，133.75，133.51，133.07，129.66，129.24，128.97，128.74，128.13，128.05，126.79，126.43，126.11，126.02，125.68，124.71，124.42，123.55，122.76，122.35，46.73，32.17，25.38，17.16ppm；31P NMR(162MHz，CD2Cl2)δ＝157.2，-17.9ppm；HRMS(EI)calcd for C54H41NO2P2[M+]797.2613，found 797.2609. 實(shí)施例6.手性配體F(膦-亞磷酰胺酯配體)的合成 手性配體F的結(jié)構(gòu)如下
手性配體F按照以下方法制備 1)在一50ml三口瓶中加入3.31克實(shí)施例1制備的中間體A和10ml甲酸甲酯，混合物在40～50℃反應(yīng)8小時(shí)，減壓脫去未反應(yīng)的甲酸甲酯。將殘留物置于一50ml三口瓶中，加入25ml無(wú)水THF，在0℃冰浴條件下加入0.5克LiAlH4，加畢，回流反應(yīng)12小時(shí)。冰浴條件下，慢慢加入10ml飽合的NH4Cl水溶液。將反應(yīng)液轉(zhuǎn)移至分液漏斗，加入10ml水和20ml二氯甲烷，分液，除去溶劑，殘留物柱層析，10ml正己烷重結(jié)晶，得3.08克白色固體狀膦-仲胺化合物G； 2)在一100ml三口瓶中加入3.51克實(shí)施例2步驟1)制備的氯代亞磷酸酯和30ml無(wú)水甲苯，于0℃下慢慢滴加3.45克化合物G和3.03克三乙胺溶于20ml甲苯形成的溶液。加畢，將反應(yīng)液升至室溫繼續(xù)攪拌反應(yīng)8小時(shí)。過(guò)濾，10ml甲苯洗。殘留物溶于30ml CH2Cl2中，水洗，無(wú)水Na2SO4干燥。脫去溶劑，得白色粉末狀的手性膦-亞磷酰胺酯配體F6.05克。1H NMR(400MHz，CD2Cl2)δ＝7.84-7.79(4H，m；Ar-H)，7.28-7.07(18H，m；Ar-H)，6.93-6.92(2H，m；Ar-H)，6.79(1H，m；Ar-H)，5.33-5.31(1H，m；Ar-CH)，2.75-2.44(2H，m；Ar-CH2)，2.21-2.17(1H，m；CH2)，1.96-1.84(6H，m；CH2，CH3)ppm；13C NMR(100MHz，CD2Cl2)δ＝150.59，147.50，136.88，133.82，133.67，133.17，130.58，129.67，129.11，128.24，127.97，127.91，127.01，126.48，126.17，125.98，124.65，123.99，122.83，121.79，49.42，34.58，30.11，27.75，19.01ppm；31P NMR(162MHz，CD2Cl2)δ＝154.6，-18.4ppm；HRMS(EI)calcd for C43H35NO2P2[M+]659.2143，found 659.2129. 實(shí)施例7.制備所述催化劑 將719mg實(shí)施例2制備的手性配體B與5ml二氯甲烷形成的溶液慢慢加入到38.6mg[Ir(COD)Cl]2與5ml二氯甲烷形成的溶液中，形成的黃色溶液在室溫下攪拌反應(yīng)1小時(shí)。脫去溶劑后，殘留物用10ml乙醚洗滌兩次后，20ml二氯甲烷/乙醚(1∶4)重結(jié)晶，得到627mg本發(fā)明所述的一種不對(duì)稱催化反應(yīng)的催化劑的黃色晶體。1H NMR(400MHz，CD2Cl2)δ＝1.97(2H，m；CH2)，2.18(6H，m；CH2，CH)，2.38(3H，m；CH2，CH)，2.50(1H，m；CH)，2.79(2H，m；CH2)，4.10(1H，m；＝CH)，4.31(1H，br，s；＝CH)，4.84(1H，br，s；＝CH)，5.28(1H，br，s；＝CH)，5.39(1H，br，s；NH)，6.32(1H，d，J＝9.2Hz；Ar-H)，6.70(1H，t，J＝9.0Hz；Ar-H)，6.99(1H，t，J＝8.4Hz；Ar-H)，7.17(5H，m；Ar-H)，7.38(8H，m；Ar-H)，7.56(2H，m；Ar-H)，7.63(3H，d，J＝2.0Hz；Ar-H)，7.87(3H，m；Ar-H)，7.97(1H，d，J＝9.2Hz；Ar-H)；13C NMR(100MHz，CD2Cl2)δ＝18.7，28.1，29.5，29.7，31.1，32.2，48.2(d，J(C，P)＝12Hz)，95.9，111.4，120.4，121.0，122.7，125.9(d，J(C，P)＝6Hz)，126.4，126.7，126.9，127.3(d，J(C，P)＝8Hz)，128.5，128.8(d，J(C，P)＝10Hz)，129.4(d，J(C，P)＝10Hz)，130.4，130.7，131.4，131.6，132.0，132.1，132.9，134.1(d，J(C，P)＝11 Hz)，136.9，137.4，145.9(d，J(C，P)＝13 Hz)，146.8ppm；31P NMR(162MHz，CD2Cl2)δ＝14.40(dd，J(P，Rh)＝111.6Hz)，139.3(dd，J(P，Rh)＝229.1Hz，J(P，P)＝21.7Hz)ppm.。
參照本方法，用前述各實(shí)施例制備得到的手性配體C～F與相應(yīng)的銥金屬化合物按照1～10∶1的比例制備配合物，均可以制備得到本發(fā)明所述的不對(duì)稱催化反應(yīng)的催化劑，詳細(xì)方法此處不再贅述。
(二)應(yīng)用實(shí)施例 實(shí)施例8 催化制備N-苯基-1-苯基乙胺的反應(yīng) 將6.7mg(0.01mmol)[Ir(COD)Cl]2，14.2mg(0.022mmol)實(shí)施例2制備的手性配體B和2ml甲醇于室溫下攪拌反應(yīng)30分鐘后，加入底物N-苯基-1-苯基亞乙-基胺(1.0mmol)和2ml甲醇形成的溶液，氫氣置換3次后，于10atm的氫氣壓力下反應(yīng)24小時(shí)，然后用短硅膠柱過(guò)濾，將過(guò)濾所得濾液濃縮后，用GC進(jìn)行含量及光學(xué)純度測(cè)定，得N-苯基-1-苯基乙胺，收率100％，對(duì)映體過(guò)量為90％ee以上。
實(shí)施例9 催化制備N-苯基-1-苯基乙胺的反應(yīng) 將6.7mg(0.01mmol)[Ir(COD)Cl]2，14.2mg(0.022 mol)實(shí)施例2制備的手性配體B，8g(0.05mmol)I2和2ml甲醇于室溫下攪拌反應(yīng)30分鐘后，加入底物N-苯基-1-苯基亞乙-基胺(1.0mmol)和2ml甲醇形成的溶液，氫氣置換3次后，于10atm的氫氣壓力下反應(yīng)24小時(shí)后。用短硅膠柱過(guò)濾，將過(guò)濾所得濾液濃縮后，用GC進(jìn)行含量及光學(xué)純度測(cè)定，得N-苯基-1-苯基乙胺收率100％，對(duì)映體過(guò)量為90％ee以上。
實(shí)施例10 催化制備N-苯基-1-苯基乙胺的反應(yīng) 將6.7mg(0.01mmol)[Ir(COD)Cl]2，14.2mg(0.022mmol)實(shí)施例3制備的手性配體C，8mg(0.05mmol)I2和2ml甲醇于室溫下攪拌反應(yīng)30分鐘后，加入底物N-苯基-1-苯基亞乙-基胺(100mmol)和50ml甲醇形成的溶液，氫氣置換3次后，于50atm的氫氣壓力下，50℃反應(yīng)24小時(shí)。然后用短硅膠柱過(guò)濾，將過(guò)濾所得濾液濃縮后，用GC進(jìn)行含量及光學(xué)純度測(cè)定，得N-苯基-1-苯基乙胺收率100％，對(duì)映體過(guò)量為80％ee以上。
實(shí)施例11 催化制備N-(2’-甲基-6’-乙基苯-1’-基)-1-(甲氧基甲基)乙胺的反應(yīng) 1)將17.8mg(0.027mmol)實(shí)施例6制備的手性配體F和40mg(0.108mmol)碘化四丁胺相繼加入到8.8 g(0.013mmol)[Ir(COD)Cl]2的10 ml乙酸(脫氣)溶液中并攪拌15分鐘，得到催化劑溶液。
2)將412g(2mol)N-(2’-甲基-6’-乙基-苯-1’-基)-N-(1-甲氧基甲基)亞乙-1-基胺溶于70ml乙酸(脫氣)。
3)將步驟2)得到的底物溶液與步驟1)得到的催化劑溶液相繼轉(zhuǎn)移到惰性氣體(常壓)。然后，施加70atm的氫壓并將高壓釜加熱到50℃。反應(yīng)18小時(shí)后停止反應(yīng)并將反應(yīng)溶液冷卻至室溫。解除氫壓，在加壓下將反應(yīng)溶液從高壓釜中排出。轉(zhuǎn)化率為100％。加入100ml甲苯，然后在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中除去甲苯和乙酸。在高真空(5mmHg)下蒸餾殘留物，得到401g(產(chǎn)率97％)純N-(2’-甲基-6’-乙基-苯-1’-基)-N-(1-甲氧基甲基)乙胺。通過(guò)快速色譜[硅膠0.040～0.063mm，洗脫劑乙烷/乙酸乙酯(10∶1)]純化樣品(2g)以測(cè)定對(duì)映體純度。旋光產(chǎn)率為75.6％(S)。
實(shí)施例12 催化制備N-(2’-甲基-6’-乙基苯-1’-基)-1-(甲氧基甲基)乙胺的反應(yīng) 1)將17.8mg(0.027mmol)膦-亞磷酰胺酯配體F和13.7mg(0.054mmol)碘相繼加入到8.8mg(0.013mmol)[Ir(COD)Cl]2的10ml乙酸(脫氣)溶液中并攪拌15分鐘，得到催化劑溶液。
2)將412g(2mol)N-(2’-甲基-6’-乙基-苯-1’-基)-N-(1-甲氧基甲基)亞乙-1-基胺溶于70ml乙酸(脫氣)。
3)將步驟2)得到的底物溶液與步驟1)得到的催化劑溶液相繼轉(zhuǎn)移到惰性氣體(常壓)。然后，施加70atm的氫壓并將高壓釜加熱到50℃。反應(yīng)18小時(shí)后停止反應(yīng)并將反應(yīng)溶液冷卻至室溫。解除氫壓，在加壓下將反應(yīng)溶液從高壓釜中排出。轉(zhuǎn)化率為100％。加入100ml甲苯，然后在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中除去甲苯和乙酸。在高真空(5mmHg)下蒸餾殘留物，得到401g(產(chǎn)率97％)純N-(2’-甲基-6’-乙基-苯-1’-基)-N-(1-甲氧基甲基)乙胺。通過(guò)快速色譜[硅膠0.040-0.063mm，洗脫劑乙烷/乙酸乙酯(10∶1)]純化樣品(2g)以測(cè)定對(duì)映體純度。旋光產(chǎn)率為80.7％(S)。
實(shí)施例13 催化制備N-(2’-甲基-6’-乙基苯-1’-基)-1-(甲氧基甲基)乙胺的反應(yīng) 1)將10.4mg(0.0155mmol)[Ir(COD)Cl]2，22.1mg(0.0335mmol)實(shí)施例6制備的手性配體F和50mg(0.136mmol)碘化四丁胺溶于2.5ml乙酸(脫氣)并攪拌15分鐘，得到催化劑溶液。
2)將17g(0.083mol)2-甲基-6-乙基苯氨溶于9g無(wú)水甲氧基丙酮。
3)將步驟2)得到的甲氧基丙酮溶液和步驟1)得到的催化劑溶液相繼轉(zhuǎn)移到在惰性氣氛下的50ml鋼制高壓釜中。用氫循環(huán)四次置換惰性氣體(常壓)。然后，施加40atm的氫壓并將高壓釜加熱至50℃。反應(yīng)18小時(shí)后停止反應(yīng)并將反應(yīng)溶液冷卻至室溫。解除氫壓，在加壓下將反應(yīng)溶液從高壓釜中排出。轉(zhuǎn)化率為100％。加入100ml甲苯，然后在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中除去甲苯和乙酸。在高真空(5mmHg)下蒸餾殘留物，得到N-(2’-甲基-6’-乙基苯-1’-基)-1-(甲氧基甲基)乙胺17g(產(chǎn)率97％)，旋光產(chǎn)率為85％(S)。
實(shí)施例14應(yīng)用本發(fā)明催化劑制備金都爾 (S)-2-氯-N-(2-乙基-6-甲基苯基)-N-2-甲氧基-甲基乙基乙酰胺(金都爾)的制備 在攪拌和通入氨氣下，于15～20℃，用時(shí)25分鐘將433g(5.48mol)吡啶加到936g(4.57mol)實(shí)施例13催化制備的(S)-N-(2’-甲基-6’-乙基-苯-1’-基)-1-(甲氧基甲基)乙胺(ee 85％)的1.8L甲苯溶液中。然后，在冰冷至15～20℃下，在1.5小時(shí)內(nèi)滴加547g(4.84mol)氯乙酰氯。滴加完成后，將所得懸浮液在室溫下攪拌1.5小時(shí)。將反應(yīng)混合物傾入2L水中，分層后分出油層，水層每次用500ml甲苯萃取兩次進(jìn)行處理。合并有機(jī)相，用500ml 2mol/L的鹽酸洗滌一次，用300ml飽和氯化鈉溶液洗滌兩次，用600ml飽和碳酸氫鈉溶液洗滌一次，無(wú)水硫酸鈉干燥并過(guò)濾，30mmHg低真空下除去溶劑。將所得粗產(chǎn)物在5mmHg下精餾提純，收得產(chǎn)物1193g，含量98.7％，收率92.1％。
權(quán)利要求
1.一種不對(duì)稱催化反應(yīng)的催化劑，它是由一種新型手性配體與銥金屬前體原位形成的配合物，其特征在于，所述手性配體的結(jié)構(gòu)如以下式I或式II
其中，
R為H、C1～C40的脂肪基團(tuán)、C7～C60的芳香基團(tuán)與脂肪基的組合基團(tuán)或C6～C60的芳香基團(tuán)；
Ar為C6～C60的芳香基團(tuán)；
X為脂肪基團(tuán)、芳香基團(tuán)、聯(lián)苯或聯(lián)萘類芳香基團(tuán)。
2.權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于，所述的R為H、C1～C40的烷基或環(huán)烷基或C7～C60的芐基。
3.權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于所述的X為C2～C40的脂肪基團(tuán)、C6～C60的芳香基團(tuán)、聯(lián)苯或聯(lián)萘類芳香基團(tuán)。
4.權(quán)利要求3所述的催化劑，其特征在于，所述的X為選自以下結(jié)構(gòu)之一的基團(tuán)
其中，R1、R2為H、Me或Ph；R3為烷基或烷氧基；R4為H、烷基或烷氧基；R5、R6為H、烷基、烷氧基或三烷基硅基；R7、R8為烷基或烷氧基。
5.一種權(quán)利要求1所述的不對(duì)稱催化反應(yīng)的催化劑的制備方法，包括以下步驟
1)合成手性配體
1.1)從手性1，2，3，4-四氫-1-萘胺出發(fā)，通過(guò)伯胺的直接鄰位金屬化和膦?；?，合成膦-伯胺關(guān)鍵中間體(S)-THNANH2或(R)-THNANH2，反應(yīng)簡(jiǎn)式如下
或
或
其中，Ar取C6～C60的芳香基團(tuán)；
1.2)通過(guò)?；瓦€原步驟1.1)得到的中間體，合成單烷基取代的膦-仲胺中間體(S)-THNANHR或(R)-THNANHR，反應(yīng)簡(jiǎn)式如下；
或
或
其中，R和R’基團(tuán)為H、C1～C40的脂肪基團(tuán)、C7～C60的芳香基團(tuán)與脂肪基的組合基團(tuán)或C6～C60的芳香基團(tuán)；
1.3)將所述步驟1.1)得到的膦-伯胺關(guān)鍵中間體或步驟1.2)得到的膦-仲胺中間體分別與結(jié)構(gòu)如下式III的亞磷酸酯氯化物縮合，得到具有不同手性中心的所述手性配體I或II；
其中，X為脂肪基團(tuán)、芳香基團(tuán)、聯(lián)苯或聯(lián)萘類芳香基團(tuán)；
本步驟的反應(yīng)簡(jiǎn)式如下
或
或
其中，R基團(tuán)為H、C1～C40的脂肪基團(tuán)、C7～C60的芳香基團(tuán)與脂肪基的組合基團(tuán)或C6～C60的芳香基團(tuán)；
2)合成所述不對(duì)稱反應(yīng)的催化劑
將步驟1)合成的手性配體與銥金屬鹽在溶劑中按照1～10∶1的摩爾比混合，得到所述手性配體的銥金屬配合物，即所述的不對(duì)稱催化反應(yīng)的催化劑；所述溶劑為質(zhì)子性的醇類溶劑或非質(zhì)子性溶劑。
6.權(quán)利要求1所述的不對(duì)稱催化反應(yīng)的催化劑在不對(duì)稱-C＝N-雙鍵的催化氫化反應(yīng)中的應(yīng)用。
7.權(quán)利要求6所述的不對(duì)稱催化反應(yīng)的催化劑的應(yīng)用，其特征在于所述不對(duì)稱氫化反應(yīng)的催化過(guò)程中，反應(yīng)底物與催化劑的摩爾比為100～1000,000∶1。
8.權(quán)利要求7所述的不對(duì)稱催化反應(yīng)的催化劑的應(yīng)用，其特征在于對(duì)所述不對(duì)稱氫化反應(yīng)的催化是在添加劑存在的情況下進(jìn)行的；所述添加劑為能夠提供活潑質(zhì)子的任意有機(jī)或無(wú)機(jī)化合物；所述添加劑與催化劑的摩爾比為0.1～1000∶1。
9.權(quán)利要求6所述的不對(duì)稱催化反應(yīng)的催化劑的應(yīng)用，其特征在于，所述的不對(duì)稱-C＝N-雙鍵的催化氫化反應(yīng)為
1)N-烷基或N-芳基亞胺的催化不對(duì)稱氫化；
2)N-?；?、磺酰亞胺或膦酰亞胺的催化不對(duì)稱氫化；或者，
3)芳香或非芳香氮雜環(huán)的催化不對(duì)稱氫化。
10.權(quán)利要求9所述的不對(duì)稱催化反應(yīng)的催化劑的應(yīng)用，其特征在于1)所述的N-烷基或N-芳基亞胺的催化不對(duì)稱氫化為結(jié)構(gòu)如下式IV的精甲乙苯亞胺的不對(duì)稱氫化。
11.權(quán)利要求1所述的催化劑在手性除草劑金都爾的制備中的應(yīng)用，其特征在于用所述催化劑催化結(jié)構(gòu)如式IV的精甲乙苯亞胺，得到手性氫化產(chǎn)物，再將該手性氫化產(chǎn)物作為原料制備手性除草劑金都爾。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不對(duì)稱催化反應(yīng)的催化劑，它是由一種新型手性配體與銥金屬前體原位形成的配合物，所述手性配體的結(jié)構(gòu)如以上式I或式II其中，R為H、C1～C40的脂肪基團(tuán)、C7～C60的芳香基團(tuán)與脂肪基的組合基團(tuán)或C6～C60的芳香基團(tuán)；Ar為C6～C60的芳香基團(tuán)；X為脂肪基團(tuán)、芳香基團(tuán)、聯(lián)苯或聯(lián)萘類芳香基團(tuán)。本發(fā)明還提供所述催化劑的制備方法和在催化-C＝N-鍵的催化氫化反應(yīng)中的應(yīng)用。
文檔編號(hào)B01J31/24GK101298056SQ20081013296
公開(kāi)日2008年11月5日 申請(qǐng)日期2008年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月3日
發(fā)明者戚明珠, 徐海鵬, 王寶林, 楊 呂 申請(qǐng)人:江蘇揚(yáng)農(nóng)化工股份有限公司, 江蘇優(yōu)士化學(xué)有限公司