用于催化包括對(duì)映選擇性烯烴復(fù)分解的復(fù)分解反應(yīng)的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及用于催化包括對(duì)映選擇性烯烴復(fù)分解的復(fù)分解反應(yīng)的方法。在本發(fā)明的方法中，其包括：在反應(yīng)容器中用包含立體異構(gòu)源金屬原子和兩個(gè)或更多個(gè)配體的催化劑催化復(fù)分解反應(yīng)，其中與所述金屬絡(luò)合物相關(guān)聯(lián)的各個(gè)配體通過(guò)所述配體的一個(gè)位點(diǎn)與所述立體異構(gòu)源金屬原子鍵合，并且其中所述復(fù)分解反應(yīng)以高于50%的對(duì)映體過(guò)量產(chǎn)生產(chǎn)物。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于催化包括對(duì)映選擇性烯烴復(fù)分解的復(fù)分解反應(yīng)的方法
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2009年I月23日、申請(qǐng)?zhí)枮?00980107127.0、發(fā)明名稱(chēng)為“用
于包括對(duì)映選擇性烯烴復(fù)分解的復(fù)分解反應(yīng)的催化劑及相關(guān)方法”的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
[0002]關(guān)于聯(lián)邦資助的研究或開(kāi)發(fā)的聲明
[0003]本發(fā)明在以下授予美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院的政府合同:GM59426的支持下作出。政府對(duì)本發(fā)明享有一定權(quán)利。
【技術(shù)領(lǐng)域】 [0004]本發(fā)明一般涉及可用作有機(jī)金屬催化劑的組合物和相關(guān)方法。
【背景技術(shù)】
[0005]立體異構(gòu)源(stereogenic)金屬中心的選擇性合成不如碳立體異構(gòu)源中心發(fā)展得成熟。立體異構(gòu)源金屬絡(luò)合物I的首次合成于1911年完成。如圖1所示，絡(luò)合物I由于兩個(gè)二齒乙二胺配體的排列而呈手性；該絡(luò)合物以外消旋混合物的形式制得，對(duì)映體通過(guò)經(jīng)典拆分分離。
[0006]也已經(jīng)利用手性多齒配體，有時(shí)與至少一種非手性配體一起，立體選擇性地合成了包含立體異構(gòu)源金屬中心的其他絡(luò)合物。一個(gè)這樣的實(shí)例為圖1所示的絡(luò)合物2。已經(jīng)報(bào)道了一類(lèi)基于Ru的包含立體異構(gòu)源金屬中心并利用手性二齒配體合成的烯烴復(fù)分解催化劑，包括圖1所示的結(jié)構(gòu)3和4。采用這種方法，可以以高收率分離單一非對(duì)映體。在某些情況下，由于位阻因素優(yōu)選形成特定非對(duì)映體。
[0007]此外，存在許具有非手性多齒配體的多立體異構(gòu)源在金屬上的絡(luò)合物，其中金屬中心的立體化學(xué)可通過(guò)手性單齒配體部分地控制。例如，圖2示出外消旋Ru絡(luò)合物5在與對(duì)映純亞砜反應(yīng)時(shí)通過(guò)動(dòng)態(tài)對(duì)映選擇性過(guò)程轉(zhuǎn)化為絡(luò)合物6。該反應(yīng)以高產(chǎn)率和適度的非對(duì)映選擇性(74%d.e.)進(jìn)行。還已發(fā)現(xiàn)，絡(luò)合物如6的氯化物和亞砜配體可被另外的聯(lián)吡啶配體替代仍保持構(gòu)型，因此生成僅具有非手性配體的富對(duì)映體手性絡(luò)合物。
[0008]雖然較不常見(jiàn)，但是在金屬中心周?chē)姆鞘中远帻X配體的立體選擇性自組裝也已通過(guò)手性反離子加以控制。例如，已利用P立體異構(gòu)源磷酸鹽反離子(trisphat)以高選擇性(>20:ld.r.)合成了具有二齒和四齒配體的八面體Fe絡(luò)合物。
[0009]但具有全單齒配體的立體異構(gòu)源金屬絡(luò)合物的實(shí)例稀少，通常僅以外消旋形式制得。圖3示出這類(lèi)金屬絡(luò)合物的實(shí)例。制備具有全單齒配體的對(duì)映純立體異構(gòu)源金屬絡(luò)合物時(shí)面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)在于許多這些配體不穩(wěn)定，導(dǎo)致絡(luò)合物外消旋化。此外，該絡(luò)合物通常需要單獨(dú)的純化步驟以分離對(duì)映體和/或非對(duì)映體。圖4所示的Re絡(luò)合物7為“鋼琴凳”絡(luò)合物，其以金屬為立體異構(gòu)源(但是是外消旋的)并具有全單齒配體。該絡(luò)合物中的配體之一為醇鹽。如圖4中的合成方案所示，該絡(luò)合物可與HBF4.0Et2反應(yīng)生成陽(yáng)離子絡(luò)合物8，該陽(yáng)離子絡(luò)合物8包含配位鍵合的醇配體；已報(bào)道數(shù)種這類(lèi)配體。
[0010]圖5中示出具有立體異構(gòu)源金屬中心且僅含單齒配體的絡(luò)合物的對(duì)映選擇性合成的另一實(shí)例。但由薄荷醇鈉與外消旋絡(luò)合物9反應(yīng)形成的非對(duì)映體通過(guò)結(jié)晶分離。進(jìn)行皂化以再生絡(luò)合物9，此時(shí)是富對(duì)映體的，其唯一的立體異構(gòu)源元素為金屬中心。前手性絡(luò)合物如10可通過(guò)用手性單齒膦替代羰基配體中的一個(gè)來(lái)去對(duì)稱(chēng)化，如圖6所示。該反應(yīng)不是立體選擇性的，生成的兩種非對(duì)映體Ila和Ilb通過(guò)色譜或分級(jí)結(jié)晶進(jìn)行分離。還應(yīng)注意，“鋼琴凳”絡(luò)合物如絡(luò)合物7-11具有八面體幾何形狀(即它們不是四面體)。
[0011] 圖3所示的絡(luò)合物13-15為烯烴復(fù)分解催化劑。絡(luò)合物14-15以及Re絡(luò)合物7為具有醇鹽配體的立體異構(gòu)源金屬絡(luò)合物，但所有這些絡(luò)合物均由外消旋混合物組成。絡(luò)合物14對(duì)烯炔復(fù)分解表現(xiàn)出獨(dú)特的反應(yīng)性。
[0012]以前的研究集中于采用手性萜烯衍生的醇來(lái)立體選擇性合成四面體Mo亞烷基。通常，Mo單醇鹽絡(luò)合物以1:1的非對(duì)映體混合物形式生成。此外,許多醇與Mo雙(吡咯(pyrrolide))絡(luò)合物反應(yīng)可導(dǎo)致兩個(gè)吡咯配體被替代以生成雙(醇鹽)絡(luò)合物(例如Mo不是立體異構(gòu)源中心)。但圖7示出Mo雙(吡咯)16a與一當(dāng)量龍腦17反應(yīng)，使得以3:1的非對(duì)映選擇性生成單醇鹽絡(luò)合物18。
[0013]如圖8所示，通常用于對(duì)映選擇性Mo-催化烯烴復(fù)分解的手性配體為衍生自BINOL(聯(lián)萘酚)的二醇或手性聯(lián)苯酚。
[0014]以前嘗試過(guò)在對(duì)映選擇性催化中使用手性醇。例如，如圖9A所示，單保護(hù)的BINOL衍生物用在Brensted酸催化的對(duì)映選擇性Morita-Baylis-Hillman反應(yīng)中。該催化劑是相對(duì)不活潑的(產(chǎn)率至高43%)，而產(chǎn)物是外消旋的；經(jīng)證實(shí)手性二醇是活性和選擇性更高的催化劑。如圖9B所示，單齒醇也已用于有機(jī)金屬化合物的合成中。
[0015]在某些情況下，可能希望使用具有立體異構(gòu)源金屬中心的手性金屬絡(luò)合物。但合成和/或使用這類(lèi)金屬絡(luò)合物常常伴隨挑戰(zhàn)。例如，已表明具有立體異構(gòu)源金屬中心的金屬絡(luò)合物的立體選擇性合成是困難的。并且，這類(lèi)金屬絡(luò)合物已表現(xiàn)出金屬中心的立體改變和/或因配體不穩(wěn)定而失去立體化學(xué)性。例如，在烯烴復(fù)分解循環(huán)中，金屬中心可能發(fā)生“翻轉(zhuǎn)”或因非生產(chǎn)性的烯烴復(fù)分解而外消旋化。
[0016]因此需要改進(jìn)的組合物和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明涉及包含含有立體異構(gòu)源金屬原子和兩個(gè)或更多個(gè)配體的金屬絡(luò)合物的組合物，其中與金屬絡(luò)合物相關(guān)聯(lián)的各個(gè)配體均包含有機(jī)基團(tuán)并通過(guò)配體的一個(gè)位點(diǎn)與立體異構(gòu)源金屬原子鍵合，所述組合物以高于1:1的非對(duì)映體比率包含所述金屬絡(luò)合物。
[0018]本發(fā)明還提供合成包含立體異構(gòu)源金屬原子的金屬絡(luò)合物的方法，所述方法包括在反應(yīng)容器中使具有對(duì)稱(chēng)平面的有機(jī)金屬組合物或包含立體異構(gòu)源金屬中心的有機(jī)金屬組合物的外消旋混合物與無(wú)對(duì)稱(chēng)平面的單齒配體反應(yīng)，以產(chǎn)生包含立體異構(gòu)源金屬原子和兩個(gè)或更多個(gè)配體的金屬絡(luò)合物，其中在反應(yīng)容器中所述金屬絡(luò)合物以高于1:1的非對(duì)映體比率產(chǎn)生，且金屬絡(luò)合物的各個(gè)配體通過(guò)一個(gè)鍵與立體異構(gòu)源金屬原子鍵合。
[0019]本發(fā)明還提供催化反應(yīng)的方法，所述方法包括在反應(yīng)容器中用包含立體異構(gòu)源金屬原子和兩個(gè)或更多個(gè)配體的催化劑催化復(fù)分解反應(yīng)，其中與金屬絡(luò)合物相關(guān)聯(lián)的各個(gè)配體通過(guò)所述配體的一個(gè)位點(diǎn)與立體異構(gòu)源金屬原子鍵合，并且所述復(fù)分解反應(yīng)以高于50%的對(duì)映體過(guò)量產(chǎn)生產(chǎn)物。[0020]本發(fā)明還提供催化反應(yīng)的方法，所述方法包括在反應(yīng)容器中用包含立體異構(gòu)源金屬原子和無(wú)對(duì)稱(chēng)平面的單齒醇的催化劑催化復(fù)分解反應(yīng)，其中所述復(fù)分解反應(yīng)以高于50%的對(duì)映體過(guò)量產(chǎn)生產(chǎn)物。
[0021]在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明提供包括通過(guò)開(kāi)環(huán)交叉復(fù)分解反應(yīng)使包含環(huán)狀烯烴的第一物質(zhì)與包含烯烴的第二物質(zhì)反應(yīng)以產(chǎn)生包含雙鍵的產(chǎn)物的方法，所述雙鍵包含所述第一物質(zhì)的原子和所述第二物質(zhì)的原子，其中所述雙鍵以有利于Z-異構(gòu)體的高于約3:1的Z:E比率產(chǎn)生。
[0022]本發(fā)明還提供包括通過(guò)交叉復(fù)分解反應(yīng)使包含烯烴的第一物質(zhì)與包含烯烴的第二物質(zhì)反應(yīng)以產(chǎn)生包含雙鍵的產(chǎn)物的方法，所述雙鍵包含所述第一物質(zhì)的原子和所述第二物質(zhì)的原子，其中所述雙鍵以有利于Z-異構(gòu)體的高于約1:1的Z:E比率產(chǎn)生。
[0023]在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明提供包括通過(guò)復(fù)分解反應(yīng)使包含烯烴的第一物質(zhì)與包含炔烴的第二物質(zhì)反應(yīng)以產(chǎn)生包含雙鍵和至少一個(gè)立體異構(gòu)源碳的產(chǎn)物的方法，所述雙鍵包含所述第一物質(zhì)的原子和所述第二物質(zhì)的原子，其中所述至少一個(gè)立體異構(gòu)源碳原子以高于約50%的對(duì)映體過(guò)量產(chǎn)生。
[0024]本發(fā)明還提供包括通過(guò)復(fù)分解反應(yīng)使包含烯烴的第一物質(zhì)與包含乙烯基醚的第二物質(zhì)反應(yīng)以產(chǎn)生包含雙鍵的產(chǎn)物的方法，所述雙鍵包含所述第一物質(zhì)的原子和所述第二物質(zhì)的原子，其中所述雙鍵以有利于Z-異構(gòu)體的高于約4:1的Z:E比率產(chǎn)生。
[0025]本發(fā)明還涉及以下方案。
[0026]1.一種組合物，包含:
[0027]包含立體異構(gòu)源金屬原子和兩個(gè)或更多個(gè)配體的金屬絡(luò)合物，其中與所述金屬絡(luò)合物相關(guān)聯(lián)的各個(gè)配體包含有機(jī)基團(tuán)并通過(guò)所述配體的一個(gè)位點(diǎn)與所述立體異構(gòu)源金屬原子鍵合，
[0028]其中所述組合物以高于1:1的非對(duì)映體比率包含所述金屬絡(luò)合物。
[0029]2.根據(jù)方案I的組合物，其中所述金屬絡(luò)合物包含至少一個(gè)無(wú)對(duì)稱(chēng)平面的配體。
[0030]3.根據(jù)方案I的組合物，其中所述金屬絡(luò)合物包含含氧配體。
[0031]4.根據(jù)方案3的組合物，其中所述含氧配體是手性的。
[0032]5.根據(jù)方案3的組合物，其中所述含氧配體是非手性的。
[0033]6.根據(jù)方案I的組合物，其中所述金屬絡(luò)合物包含手性氮雜環(huán)。
[0034]7.根據(jù)方案I的組合物，其中所述金屬絡(luò)合物包含非手性氮雜環(huán)。
[0035]8.根據(jù)方案I的組合物，其中所述金屬絡(luò)合物具有如下結(jié)構(gòu)，
[0036]
【權(quán)利要求】
1.一種催化反應(yīng)的方法,包括: 在反應(yīng)容器中用包含立體異構(gòu)源金屬原子和兩個(gè)或更多個(gè)配體的催化劑催化復(fù)分解反應(yīng)，其中與所述金屬絡(luò)合物相關(guān)聯(lián)的各個(gè)配體通過(guò)所述配體的一個(gè)位點(diǎn)與所述立體異構(gòu)源金屬原子鍵合，并且其中所述復(fù)分解反應(yīng)以高于50%的對(duì)映體過(guò)量產(chǎn)生產(chǎn)物。
2.—種催化反應(yīng)的方法,包括: 在反應(yīng)容器中用包含立體異構(gòu)源金屬原子和無(wú)對(duì)稱(chēng)平面的單齒醇的催化劑催化復(fù)分解反應(yīng)，其中所述復(fù)分解反應(yīng)以高于50%的對(duì)映體過(guò)量產(chǎn)生產(chǎn)物。
3.一種方法，包括: 通過(guò)開(kāi)環(huán)交叉復(fù)分解反應(yīng)使包含環(huán)狀烯烴的第一物質(zhì)與包含烯烴的第二物質(zhì)反應(yīng)以產(chǎn)生包含雙鍵的產(chǎn)物，所述雙鍵包含所述第一物質(zhì)的原子和所述第二物質(zhì)的原子， 其中所述雙鍵以有利于Z-異構(gòu)體的高于約3:1的Z:E比率產(chǎn)生。
4.一種方法，包括: 通過(guò)交叉復(fù)分解反應(yīng)使包含烯烴的第一物質(zhì)與包含烯烴的第二物質(zhì)反應(yīng)以產(chǎn)生包含雙鍵的產(chǎn)物，所述雙鍵包含所述第一物質(zhì)的原子和所述第二物質(zhì)的原子， 其中所述雙鍵以有利于Z-異構(gòu)體的高于約1:1的Z:E比率產(chǎn)生。
5.一種方法，包括: 通過(guò)復(fù)分解反應(yīng)使包含烯烴的第一物質(zhì)與包含炔烴的第二物質(zhì)反應(yīng)以產(chǎn)生包含雙鍵和至少一個(gè)立體異構(gòu)源碳的產(chǎn)物，所述雙鍵包含所述第一物質(zhì)的原子和所述第二物質(zhì)的原子， 其中所述至少一個(gè)立體異構(gòu)源碳原子以高于約50%的對(duì)映體過(guò)量產(chǎn)生。
6.一種方法，包括: 通過(guò)復(fù)分解反應(yīng)使包含烯烴的第一物質(zhì)與包含乙烯基醚的第二物質(zhì)反應(yīng)以產(chǎn)生包含雙鍵的產(chǎn)物，所述雙鍵包含所述第一物質(zhì)的原子和所述第二物質(zhì)的原子， 其中所述雙鍵以有利于Z-異構(gòu)體的高于約4:1的Z:E比率產(chǎn)生。
【文檔編號(hào)】C07C6/06GK103951541SQ201410126441
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2009年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2008年1月25日
【發(fā)明者】史蒂文·J·馬爾科爾姆森, 阿米爾·H·霍維達(dá), 西蒙·J·米克, 理查德·R·施羅克 申請(qǐng)人:波士頓學(xué)院董事會(huì), 麻省理工學(xué)院