專利名稱：具有苯并肉啉母體骨架的含兩個噁唑啉的手性雙核配體及其合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種化工合成技術(shù)領(lǐng)域的配體及其制備方法，具體是一種具有苯并肉啉為母體骨架的含有兩個噁唑啉的手性雙核配體及其合成方法。
背景技術(shù)：
不對稱催化合成的關(guān)鍵是如何設(shè)計和合成高選擇性和高催化活性的手性催化齊U，其中手性配體是手性催化劑產(chǎn)生手性誘導(dǎo)和控制的源泉，金屬離子起到了催化反應(yīng)活性中心的作用。手性噁唑啉配體，由于其合成方便，手性源料易得，配位能力較強，手性環(huán)境明顯，被廣泛應(yīng)用于金屬催化的各類反應(yīng)中，如環(huán)丙烷化反應(yīng)、Micheal加成反應(yīng)、 Diels-Alder反應(yīng)等等。經(jīng)過近二十年的發(fā)展，已有大量的手性噁唑啉配體涌現(xiàn)出來。另外， 手性雙金屬催化劑也慢慢得到了化學(xué)家的重視，其中以日本化學(xué)家Siibasaki和美國化學(xué)家Trost和Jacobsen的手性雙金屬催化劑最為有名，研究較為系統(tǒng)，效果也最好，他們的手性雙金屬催化劑主要作為手性路易酸催化劑，應(yīng)用于不對稱催化羰基或亞胺化合物的反應(yīng)以及環(huán)氧丙烷的開環(huán)反應(yīng)等等。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索，Shibasaki等人在《Accounts of Chemical Research》 (化學(xué)研究報導(dǎo))Vol. 42，Νο·8，ρρ· 1117-1127 上發(fā)表的“Recent Progress in Asymmetric BifunctionalCatalysis Using Multimetallic Systems”(利用多金屬體系進行不對稱雙官能催化的最新進展)，該文中提到的手性雙金屬催化劑主要以BINOL及其類似物為手性配體，Trost等人的手性雙金屬催化劑主要以半冠醚氨基醇類化合物為手性配體，Jacobsen 等人的手性雙金屬催化劑主要以席夫堿類化合物為手性配體，他們的手性雙金屬催化劑中的兩個金屬之間以氧相連接，通過氧上的兩對孤對電子來實現(xiàn)將兩個金屬配位于同一配體之上，這樣兩個金屬靠得較近，可以產(chǎn)生協(xié)同的催化作用，達到雙金屬催化的目的。但氧的配位能力有限，且原子半徑較小，這樣既要求所選擇的金屬要具有較高的路易斯酸性，也要求催化劑中兩金屬之間距離必需很近，從而限制了催化劑所能應(yīng)用的手性催化反應(yīng)的類型。因此設(shè)計和合成新型骨架的雙核配體特別是手性雙核配體，是有機化學(xué)者急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種具有苯并肉啉母體骨架的含兩個噁唑啉的手性雙核配體及其合成方法，采用以氮氮雙鍵為連接官能團連接雙金屬設(shè)計出一系列新型的手性雙核配體，可用于篩選更多的過渡金屬，應(yīng)用于更多的不對稱催化反應(yīng)。本發(fā)明方法簡單，收率較高，制備得到的配體可與銅、鈀、銀、銠、釕、鋅配位形成單、雙金屬催化劑應(yīng)用于很多催化反應(yīng)，具有較好的應(yīng)用前景。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明涉及一種具有苯并肉啉母體骨架的含兩個噁唑啉的手性雙核配體，即手性
5雙核配體I，其結(jié)構(gòu)式如下所示
權(quán)利要求
1.一種具有苯并肉啉母體骨架的含兩個噁唑啉的手性雙核配體，即手性雙核配體I， 其特征在于，其結(jié)構(gòu)式如下所示
2.如權(quán)利要求1所述的以苯并肉啉為母體骨架且含兩個噁唑啉的手性雙核配體，其特征是，所述的基團R1、R2> R3> R4分別取自氧、甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、芐基、苯基、1-萘基或2-萘基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有苯并肉啉母體骨架的含兩個噁唑啉的手性雙核配體，其特征是，所述的手性雙核配體I以含有氮氮雙鍵的苯并肉啉為基本骨架，能夠同時與一個或兩個金屬配位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有苯并肉啉母體骨架的含兩個噁唑啉的手性雙核配體，其特征是，所述的噁唑啉具有(S)或(R)構(gòu)型的手性中心碳。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述手性雙核配體的合成方法，其特征在于，包括如下步驟 第一步使3-碘苯甲酸II與發(fā)煙硝酸經(jīng)硝化反應(yīng)得到的取代3-碘-2-硝基苯甲酸，所得取代3-碘-2-硝基苯甲酸再在硫酸催化下與甲醇進行酯化反應(yīng)得化合物III，在硝化反應(yīng)中的反應(yīng)溫度為-10 10°C、反應(yīng)時間為1 100小時，在酯化反應(yīng)中的反應(yīng)溫度為 20 70°C、反應(yīng)時間為1 100小時；第二步在酰胺類溶劑中或者是無溶劑的條件下，在活化銅粉的存在下，化合物III經(jīng)偶聯(lián)反應(yīng)得化合物IV，反應(yīng)溫度為130 250°C，反應(yīng)時間為1 100小時；第三步將化合物IV在強堿環(huán)境下與取代氨基醇b反應(yīng)得化合物V，反應(yīng)溫度為100 200°C，反應(yīng)時間為1 100小時；第四步將化合物V在含有堿的有機溶劑中經(jīng)羥基活化劑活化后進行環(huán)化反應(yīng)得雙噁唑啉化合物VI，反應(yīng)溫度為20 80°C，反應(yīng)時間為1 100小時；第五步將雙噁唑啉化合物VI在含有無機堿的極性溶劑中經(jīng)鋅粉還原反應(yīng)得化合物 VII，反應(yīng)溫度為40 150°C，反應(yīng)時間為1 100小時；第六步將化合物VII在含有堿的有機溶劑中經(jīng)羥基活化劑活化后進行環(huán)化反應(yīng)得所述手性雙核配體I，反應(yīng)溫度為20 80°C，反應(yīng)時間為1 100小時，其中，所述取代3-碘苯甲酸II、化合物III、化合物IV、取代氨基醇(b)、化合物V、雙噁唑啉化合物VI、化合物VII、手性雙核配體I的結(jié)構(gòu)式如下
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的手性雙核配體的合成方法，其特征是，所述的第一步中硝化反應(yīng)中的3-碘苯甲酸與發(fā)煙硝酸的摩爾與體積比為lmmol :0. 3 0. SmL ；酯化反應(yīng)中的 3-碘-2-硝基苯甲酸與甲醇的摩爾比為1 1 100。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的手性雙核配體的合成方法，其特征是，所述的第一步中硝化反應(yīng)中的3-碘苯甲酸II與發(fā)煙硝酸的摩爾與體積比為Immol 0. 5mL，反應(yīng)溫度-5°C，反應(yīng)時間3小時；酯化反應(yīng)中的3-碘-2-硝基苯甲酸與甲醇的摩爾比為1 10， 反應(yīng)溫度為65°C，反應(yīng)時間為M小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的手性雙核配體的合成方法，其特征是，所述的偶聯(lián)反應(yīng)是指 不采用溶劑或采用酰胺類溶劑的條件下以活化銅粉作為偶聯(lián)試劑進行偶聯(lián)反應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或8所述的手性雙核配體的合成方法，其特征是，所述的偶聯(lián)反應(yīng)中化合物III與銅粉的摩爾比為1 10 500。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或8所述的手性雙核配體的合成方法，其特征是，所述的酰胺類溶劑為氮氮二甲基甲酰胺、氮氮二甲基乙酰胺或六甲基膦酰三胺中的一種或組合。
11.根據(jù)權(quán)利要求5或8所述的手性雙核配體的合成方法，其特征是，所述的偶聯(lián)反應(yīng)中化合物III與銅粉的摩爾比為1 50，反應(yīng)溫度150°C，反應(yīng)時間為M小時，酰胺類溶劑為氮氮二甲基甲酰胺。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的手性雙核配體的合成方法，其特征是，所述的第三步中所述強堿為醇鈉、氫化鈉、鈉、丁基鋰、仲丁基鋰或叔丁基鋰。
13.根據(jù)權(quán)利要求5或12所述的手性雙核配體的合成方法，其特征是，所述的第三步中化合物IV、取代氨基醇b和強堿的摩爾比為1 2 50 0. 01 1. 0。
14.根據(jù)權(quán)利要求5或12所述的手性雙核配體的合成方法，其特征是，所述的第三步中化合物IV、取代氨基醇b和強堿的摩爾比為1 5 0. 1，反應(yīng)溫度為120°C，反應(yīng)時間為M小時，強堿為氫化鈉或鈉。
15.根據(jù)權(quán)利要求5所述的手性雙核配體的合成方法，其特征是，所述的第四步中化合物V、羥基活化劑以及堿三者的摩爾比為1 2. 0 10. 0 4. 0 80. 0。
16.根據(jù)權(quán)利要求5所述的手性雙核配體的合成方法，其特征是，第四步及第六步中所述的堿為三乙胺、二異丙基乙基胺、二環(huán)己基乙基胺、三乙烯二胺、吡啶、碳酸鈉、碳酸氫鈉、 氫氧化鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀或氫氧化鉀中的任意一種。
17.根據(jù)權(quán)利要求5所述的手性雙核配體的合成方法，其特征是，第四步及第六步中所述的羥基活化劑為甲基磺酰氯、苯基磺酰氯或?qū)妆交酋Ｂ取?br> 18.根據(jù)權(quán)利要求5所述的手性雙核配體的合成方法，其特征是，第四步及第六步中所述的有機溶劑為二氯甲烷、二氯乙烷、甲苯、苯、二甲苯、三甲苯、氯苯或二氯苯的一種或其組合。
19.根據(jù)權(quán)利要求5或15所述的手性雙核配體的合成方法，其特征是，所述的第四步中化合物V、羥基活化劑以及堿三者的摩爾比為1 2.5 8.0，反應(yīng)溫度為40°C，反應(yīng)時間為M小時，有機溶劑為二氯甲烷，羥基活化劑為甲基磺酰氯，堿為三乙胺。
20.根據(jù)權(quán)利要求5所述的手性雙核配體的合成方法，其特征是，所述的還原反應(yīng)中， 化合物VI、鋅粉與無機堿的摩爾比為1 2. 0 100 0. 5 100。
21.根據(jù)權(quán)利要求5或20所述的手性雙核配體的合成方法，其特征是，所述的還原反應(yīng)中無機堿為碳酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉、碳酸鉀、碳酸氫鉀或氫氧化鉀，極性溶劑為乙醇、 甲醇、異丙醇、四氫呋喃、二氧六環(huán)或水的一種或組合。
22.根據(jù)權(quán)利要求5或20所述的手性雙核配體的合成方法，其特征是，所述的還原反應(yīng)中化合物VI、鋅粉與無機堿的摩爾比為1 10.0 5.0，反應(yīng)溫度80°C，反應(yīng)時間12小時，無機堿為氫氧化鈉，極性溶劑為水和乙醇的混合溶劑。
23.根據(jù)權(quán)利要求5所述的手性雙核配體的合成方法，其特征是，所述的第六步中化合物VII、羥基活化劑以及堿三者的摩爾比為1 2.0 10.0 4.0 80.0。
24.根據(jù)權(quán)利要求5所述的手性雙核配體的合成方法，其特征是，所述的環(huán)化反應(yīng)得所述手性雙核配體I中化合物VII、羥基活化劑以及有機堿或無機堿三者的摩爾比為 1 2.3 8.0，反應(yīng)溫度為40°C，反應(yīng)時間為36小時，有機溶劑為二氯甲烷，羥基活化劑為甲基磺酰氯，堿為三乙胺。
全文摘要
一種化工技術(shù)領(lǐng)域的具有苯并肉啉母體骨架的含兩個噁唑啉的手性雙核配體及其合成方法，其手性雙核配體I結(jié)構(gòu)式為本發(fā)明采用以氮氮雙鍵為連接官能團連接雙金屬設(shè)計出一系列新型的手性雙核配體，可用于篩選更多的過渡金屬，應(yīng)用于更多的不對稱催化反應(yīng)。本發(fā)明方法簡單，收率較高，制備得到的配體可與銅、鈀、銀、銠、釕、鋅配位形成單、雙金屬催化劑應(yīng)用于很多催化反應(yīng)，具有較好的應(yīng)用前景。
文檔編號C07D413/14GK102464656SQ201010533749
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月7日
發(fā)明者張萬斌, 張亮, 楊國強 申請人:上海交通大學(xué), 日本化學(xué)工業(yè)株式會社