基于螺環(huán)骨架類環(huán)戊二烯化合物以及其銠絡(luò)合物、合成方法以及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及基于螺手性骨架的環(huán)戊二締化合物W及其錠絡(luò)合物、合成方法及應(yīng) 用，該方法可W有效地合成運(yùn)種環(huán)戊二締配體，并把該配體成功的應(yīng)用于一系列金屬錠絡(luò) 合物的制備中。運(yùn)類金屬錠絡(luò)合物催化的不對(duì)稱氧化化ck偶聯(lián)反應(yīng)中，高對(duì)映選擇性地構(gòu) 建了一系列軸手性化合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 五甲基環(huán)戊二締錠絡(luò)合物催化的C-H鍵官能團(tuán)化反應(yīng)可W高效的構(gòu)建碳碳鍵和碳 雜鍵，在合成中得到了廣泛的應(yīng)用。但是，對(duì)于運(yùn)類錠絡(luò)合物催化的不對(duì)稱C-H鍵官能團(tuán)化 反應(yīng)直到最近幾年，才有了重大突破。Ward和Rovis小組成功的合成了生物素化的[Cp*Rh (III)]絡(luò)合物，將其與鏈霉親和素相結(jié)合可W成功地應(yīng)用于不對(duì)稱C-H鍵官能團(tuán)化反應(yīng)中。 [T.K.Hyster，L. Κη?ιτ,Τ.Κ.Ward,T.Rovis,Science 2012,338,500-503.]。而運(yùn)類催化劑合 成比較復(fù)雜，并且對(duì)于大多數(shù)反應(yīng)的適用性不好。幾乎在同一時(shí)間，Cramer小組成功的將酒 石酸衍生物骨架結(jié)合到環(huán)戊二締上，合成了一系列的C2-對(duì)稱的環(huán)戊二締配體并應(yīng)用于錠 絡(luò)合物的合成中。運(yùn)類錠絡(luò)合物可W高效、高對(duì)映選擇性的催化苯甲徑朽酸類衍生物的氨 芳基化反應(yīng)。[B.化，N. Cramer，Science 2012，338，504-506]。隨后，該小組又將聯(lián)糞骨架應(yīng) 用于C2-對(duì)稱環(huán)戊二締配體的合成中，并且其相應(yīng)的錠絡(luò)合物在不對(duì)稱C-H鍵官能團(tuán)化的反 應(yīng)中有較廣泛的應(yīng)用價(jià)值。[(a)Ye ,Β. ;Crame;r ,Ν. J.Am.化em. Soc. 2013,135,636.化）化， B.；Donets ,P. A.；Cramer ,N.Angew.Chem.,Int.Ed.2014,53,507.(c)Ye,B.；Cramer, N.Angew.Chem.,Int.Ed.2014,53,7896.(d)Zheng,J.；You,S.-L.Angew.Chem., Int.Ed.2014,53,13244.(e)Ye,B.;Cramer,N.Synlett 2015,26,1490-1495.(f)Zheng,J.; Wang, S. -B. ;Zheng,C.;化u,S.-L. J.Am. Qiem. Soc. 2015,137,4880.]。不僅于此，運(yùn)類環(huán)戊 二締配體在其他的金屬中也有廣泛的用途。[(a)Song,G. ;0,W.W.N. ;Hou, Z.J.Am.Chem.Soc.2014,136,12209.(b)Di eckmann,M. ；Jang,Y.-S. ；Cramer, N.Angew.Chem.Int.Ed.2015,54,12149.(c化ossler,D;Cramer,N.J.Am.Chem.Soc.2015, 137，12478.]。但是，目前運(yùn)類手性的C2-對(duì)稱環(huán)戊二締配體的骨架較為稀少，而且有一些反 應(yīng)的對(duì)映選擇性控制還是不好。為了解決運(yùn)些問(wèn)題，W及豐富運(yùn)類手性的C2-對(duì)稱環(huán)戊二締 配體的骨架我們?cè)O(shè)計(jì)合成了一系列基于螺手性骨架的環(huán)戊二締配體，運(yùn)些配體可W與金屬 錠作用形成錠絡(luò)合物，并且對(duì)不對(duì)稱的C-H鍵活化，構(gòu)建聯(lián)芳基軸手性化合物的反應(yīng)具有非 常好的催化效果。尤其是對(duì)于締控類底物，通常能取得非常好的對(duì)映選擇性。因此運(yùn)些配體 W及絡(luò)合物對(duì)于金屬錠催化的C-H鍵官能團(tuán)化反應(yīng)底物范圍的拓展W及反應(yīng)類型的豐富都 具有非常重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種光學(xué)純的具有螺環(huán)骨架的環(huán)戊二締類化合物W及其相 應(yīng)錠絡(luò)合物，它們的合成方法，并應(yīng)用于催化不對(duì)稱C-H鍵氧化化ck偶聯(lián)反應(yīng)構(gòu)建聯(lián)芳基軸 手性化合物。
[0004] 本發(fā)明的方法是一種有效的用螺環(huán)骨架的環(huán)戊二締類化合物合成其相應(yīng)的金屬 錠絡(luò)合物的方法。
[0005] 本發(fā)明所合成的光學(xué)純螺環(huán)骨架環(huán)戊二締錠絡(luò)合物可W應(yīng)用在不對(duì)稱C-H鍵氧化 化ck偶聯(lián)反應(yīng)中，能W高的效率和對(duì)映選擇性得到聯(lián)芳基軸手性化合物。
[0006] 本發(fā)明所述的螺環(huán)骨架環(huán)戊二締錠絡(luò)合物的結(jié)構(gòu)式是：
[0007]
:勺光學(xué)純化合物;其中， r1選自H、C1~C16烷基、C1~C16全氣烷基、C1~C16烷氧基或節(jié)氧基。
[000引本發(fā)明還提供了如式(S)-I、（R)-I、（S)-r或(R)-r所示的1，Γ-螺二巧燒骨架的 環(huán)戊二締化合物，
[00川其中，r1選自H、C1~C16烷基、C1~C16全氣烷基、C1~C16烷氧基或節(jié)氧基。
[0012]本發(fā)明所述的螺環(huán)骨架的環(huán)戊二締錠絡(luò)合物是在有機(jī)溶劑中W具有1，Γ-螺二巧 燒骨架的環(huán)戊二締、乙醇巧、陽(yáng)h(C2H4)2Cl]2為原料，反應(yīng)制得，可用W下反應(yīng)式1和2表示： [001；3] 反應(yīng)式1:
[0014]
[0015] 反應(yīng)式2:
[0016]
[0017] w上反應(yīng)式中，sol vents表示有機(jī)溶劑;其中r1選自Η、Cl~C16烷基、Cl~C16全氣 烷基、C1~C16烷氧基或節(jié)氧基。
[0018] 所述的具有1，Γ-螺二巧燒骨架的環(huán)戊二締(S)-I和(S)-r、或者(R)-I和(R)-r、 乙醇巧、[化(C2H4)2C1]2的摩爾比為1:1:(1~1.2):(0.5~0.6)，反應(yīng)的溫度在25°(：至801： 之間，反應(yīng)時(shí)間為8小時(shí)一48小時(shí)。
[0019] 本發(fā)明方法中，所述有機(jī)溶劑可W是極性或非極性溶劑，如苯、四氯化碳、四氨巧 喃、乙酸、二氯甲燒、Ξ氯甲燒、甲苯、二甲苯、環(huán)己燒、正己燒、正庚燒、二氧六環(huán)、乙臘等，推 薦溶劑為苯或四氨巧喃。
[0020] 采用本發(fā)明方法所得的產(chǎn)物螺環(huán)骨架的環(huán)戊二締錠絡(luò)合物可W經(jīng)過(guò)重結(jié)晶，柱層 析等方法加 W分離純化。如用重結(jié)晶的方法，推薦溶劑為極性溶劑與非極性溶劑的混合溶 劑。推薦溶劑可為二氯甲燒一正己燒，異丙醇一石油酸，乙酸乙醋一石油酸，乙酸乙醋一正 己燒，異丙醇一乙酸乙醋一石油酸等混合溶劑。用柱層析方法，所用的展開(kāi)劑為極性溶劑或 非極性溶劑，推薦溶劑可為石油酸，苯，四氨巧喃，乙酸。
[0021] 本發(fā)明還提供了上述的如式(S)-I，（S)-r或(R)-I，（R)-r所示的1，Γ-螺二巧燒 骨架的環(huán)戊二締化合物的制備方法。
[0022] 對(duì)于化合物(S)-I和(S)-r，其制備方法包括下述步驟:將化合物(S)-II與環(huán)戊二 締基鋼進(jìn)行反應(yīng)，隨后進(jìn)行熱重排反應(yīng)，即可得到化合物(s)-i和(s)-r。
[0023]
[0024] W上方程式中，solvents表示有機(jī)溶劑；
[0025] 對(duì)于化合物(R)-I和(R)-r，其制備方法包括下述步驟:將化合物(R)-II與環(huán)戊二 締基鋼進(jìn)行反應(yīng)，隨后進(jìn)行熱重排反應(yīng)，即可得到化合物(R)-I和(R)-r。
[0026]
[0027] W上方程式中，solvents表示有機(jī)溶劑；其中，Ri同上所述、X任意選自Cl、Br、I、 OTs、OMs〇
[0028] 式(S)-I，（S)-r或(R)-I，（R)-r所示的化合物的制備方法均為本領(lǐng)域中此類反 應(yīng)的常規(guī)方法（反應(yīng)條件和步驟可參考化，B. ; Cramer，N. J. Am. Chem. Soc. 2013，135，636.)。 本發(fā)明中特別優(yōu)選下述反應(yīng)條件：
[0029] 在四氨巧喃中，將化合物(R)-II或化合物(S)-II與環(huán)戊二締基鋼進(jìn)行反應(yīng)，隨后 進(jìn)行熱重排反應(yīng)，即可得到化合物(R)-I和(R)-r。建議氣氣保護(hù)下進(jìn)行反應(yīng)。具體地說(shuō)，在 四氨巧喃中，〇°C至80°C，具有1，Γ-螺二巧燒骨架的（S)-II或(R)-II、氨化鋼、環(huán)戊二締基 鋼和15-冠-5反應(yīng)12~24小時(shí)，所述的反應(yīng)進(jìn)程可通過(guò)本領(lǐng)域常規(guī)手段(如化C或HPLC)進(jìn)行 檢測(cè)，一般W化合物(R)-II或化合物(S)-II消失時(shí)作為反應(yīng)的終點(diǎn);所述具有1，Γ-螺二巧 燒骨架的（S)-II或(R)-II、氨化鋼、環(huán)戊二締基鋼、15-冠-5的摩爾比為1:(1~1.4):(1~ 1.4): 2;隨后，在有機(jī)溶劑中和200-240°C，進(jìn)行熱重排反應(yīng)16-36小時(shí)；
[0030] 其中，所述的四氨巧喃與所述的化合物(R)-II或化合物(S)-II的體積質(zhì)量比較佳 的為10~40mL/g。
[0031 ]在制備化合物(S)-I，（S)-r或(R)-I，（R)-r的方法中，所述反應(yīng)結(jié)束后還包括后 處理過(guò)程。所述后處理過(guò)程優(yōu)選包括如下步驟:加入氯化錠飽和溶液，乙酸萃取Ξ次，無(wú)水 硫酸鋼干燥，過(guò)濾，減壓濃縮或柱層析。
[0032] 柱層析所得化合物，在有機(jī)溶劑如（正十二燒、甲苯或二甲苯等）中，進(jìn)行加熱反 應(yīng)，溫度較佳的為220°C~240°C。
[0033] 其中，所述的正十二燒、甲苯或二甲苯與柱層析所得化合物的體積摩爾比較佳的 為100 ~1OOOmL/mmo1。
[0034] 所述反應(yīng)結(jié)束后的后處理過(guò)程，優(yōu)選柱層析。
[0035] 本發(fā)明中，所述的化合物(S)-II或(R)-II
[0036]
[0037] 其中，r1選自H、F、Cl、Br、I、Cl~C16烷基、Cl~C6全氣烷基、C3~C16環(huán)烷基、Cl~ C16烷氧基、C7-C16節(jié)氧基、C6~C16芳基或取代的C6~C16芳基，所述的取代的C6~C16芳基 上的取代基選自氣、氯、漠、艦、C1~C16烷氧基、C1~C16烷基、C1~C16氣代烷基、硝基或氨 基。
[0038] 本發(fā)明還提供了上述的如式(S)-II或(R)-II所示化合物的制備方法。
[0039] 對(duì)于化合物(S)-II，其制備方法包括下述二種方法：
[0040] 將化合物(S)-III在有機(jī)溶劑中經(jīng)堿的作用與甲橫酷氯(或?qū)妆綑M酷氯)反應(yīng)即 可得到(S)-II。
[0041]
[0042] 或者將化合物(S)-III、二氯亞諷、化晚，反應(yīng)24小時(shí)至48小時(shí)，即可得到(S)-II
[0043]
[0044] 對(duì)于化合物(R)-II，其制備方法包括下述步驟：
[0045] 將化合物(R)-III在有機(jī)溶劑中，經(jīng)堿的作用與甲橫酷氯(或?qū)妆綑M酷氯)反應(yīng) 即可得到（R)-II。具體地說(shuō)，在二氯甲燒中，〇°C至25°C，具有1，Γ-螺二巧燒骨架的節(jié)醇 (S)-III或(R)-III、甲橫酷氯(或?qū)妆綑M酷氯)和Ξ乙胺反應(yīng)24小時(shí)至48小時(shí);所述具有 1，Γ-螺二巧燒骨架的節(jié)醇（S)-III或(R)-III、甲橫酷氯(或?qū)妆綑M酷氯)和Ξ乙胺的摩 爾比為1:(2~6):(2~6);
[0046]
[0047] 或者在有機(jī)溶劑中，25°C至80°C，將化合物(R)-III、二氯亞諷、化晚反應(yīng)24小時(shí)至 48小時(shí)，即可得到(R)-II。所述具有1，Γ-螺二巧燒骨架的節(jié)醇(S)-III或(R)-III、二氯亞 諷、化晚的摩爾比為1:1: (5~10)。
[004引
[0049] 其中，r1同上所述、X任意選自Cl、Br、I、0Ts、0Ms。
[0050] 本發(fā)明還提供了所述的如式(S)-in或(R)-in所示的化合物的制備方法，
[0051] 對(duì)于化合物(S)-III，其制備方法包括下述步驟:將化合物(S)-IV在有機(jī)溶劑中經(jīng) 艦化亞銅、1,10-菲羅嘟W及碳酸飽作用下即可得到(S)-III。
[0化2]
[0053] solvents表示有機(jī)溶劑
[0054]對(duì)于化合物(R)-III，其制備方法包括下述步驟:將化合物(S)-IV在有機(jī)溶劑中經(jīng) 艦化亞銅、1,10-菲羅嘟W及碳酸飽作用下即可得到(R)-III。
[0化5]
[0056] solvents表不有機(jī)溶劑
[0化7] 其中，Ri同上所述。
[0058] 本發(fā)明方法中，所述有機(jī)溶劑可W是極性溶劑。如甲醇、乙醇、節(jié)醇、異丙醇、Ξ氣 乙醇等，推薦溶劑為甲醇和節(jié)醇。
[0059] 所述化合物（S)-IV或(R)-IV艦化亞銅、1,10-菲羅嘟、碳酸飽的摩爾比為1:0.2: 0.4:2。
[0060] 其中，所述反應(yīng)的溫度為80°C反應(yīng)24小時(shí)至48小時(shí)。
[0061] 本發(fā)明還提供了所述的如式(S)-IV或(R)-IV所示的化合物的制備方法，
[0062] 對(duì)于化合物（S)-IV，其制備方法包括下述步驟:將化合物（S)-V在有機(jī)溶劑中經(jīng) DIBAkH的作用下即可得到(S)-IV。
[0063]
[0064] solvents表不有機(jī)溶劑
[0065] 對(duì)于化合物(R)-IV，其制備方法包括下述步驟:將化合物(R)-V在有機(jī)溶劑中經(jīng) DIBAkH的作用下即可得到(R)-IV。
[0066]
[0067] solvents表示有機(jī)溶劑，DIBAL-H表示二異下基氨化侶。
[006引本發(fā)明方法中，所述有機(jī)溶劑可W是極性或非極性溶劑。如苯、甲苯、四氯化碳、四 氨巧喃、乙酸、二氯甲燒、Ξ氯甲燒、甲苯、二甲苯、環(huán)己燒、正己燒、正庚燒、二氧六環(huán)、乙臘 等，推薦溶劑為苯和甲苯。
[0069] 所述化合物(S)-V或(R)-V、二異下基氨化侶的摩爾比為1:(4~6)。
[0070] 其中，所述反應(yīng)的溫度為-78°C反應(yīng)1~3小時(shí)，室溫下再反應(yīng)1~5小時(shí)。
[0071] 本發(fā)明還提供了所述的如式(S)-V或(R)-V所示化合物的制備方法，
[0072] 對(duì)于化合物(S)-V，其制備方法包括下述步驟:將化合物(S)-VI在甲醇中與過(guò)量二 氯亞諷在80°C反應(yīng)5~8小時(shí)即可得到(S)-V。
[0073]
[0074] 對(duì)于化合物(R)-V，其制備方法包括下述步驟:將化合物(R)-VI在甲醇中與二氯亞 諷在80°C反應(yīng)5~8小時(shí)即可得到(R)-V。
[0075] 上述反應(yīng)W后建議后處理:蒸去多余二氯亞諷，加入過(guò)量甲醇。
[0076]
[0077] 本發(fā)明還提供了所述的如式(S)-VI