二茂铁衍生物及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了二茂铁衍生物及其制备方法和应用。如式(Rp)-I或(Sp)-I所示的平面手性二茂铁化合物，R1为氢、C1～C16烷基、C3～C16环烷基、C1～C16烷氧基、6～16元芳基或取代的6～16元芳基，所述的取代的6～16元芳基上的取代基选自氟、氯、溴、碘、C1～C16烷基、C1～C16氟代烷基、硝基或氨基；R2、R3、R4和R5各自独立地为氢、氟、氯、溴、碘、-CF3、-COOCH2CH3、C1～C16烷基、C1～C6全氟烷基、C3～C16环烷基或C1～C16烷氧基；X为该二茂铁化合物可以用于制备手性配体，该手性配体在金属催化的不对称反应中有着广泛的应用。
【专利说明】二茂铁衍生物及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及手性化学合成领域，尤其涉及二茂铁衍生物及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]手性二茂铁在不对称催化、材料科学和生物医学领域都有着广泛和深入的研究[例如(a)Hayashi, T.，Togni, A.，Eds.1n Ferrocenes;VCH:ffeinheim,Germany, 1995.(b) Togni, A., Hal termann, R.L., Eds.1n Metallocenes;VCH:ffeinheim,Germany, 1998.(c)Stepnicka,P.,Ed.1n Ferrocenes;Wiley:Chichester, 2008.(d)Dai, L.-X.;Hou, X.-L., Eds.1n Chiral Ferrocenes in AsymmetricCatalysis, Wiley: 2010.]，特别对于具有平面手性二茂铁而言(已有手性二茂铁的平面手性引入基本都是使用手性辅基诱导的非对映邻位金属化、当量手性碱的不对称邻位金属化反应或者拆分来获得)，在不对称催化中表现出非常高效的催化活性，有些手性二茂铁配体已经在制药和农用化学品的工业生产中得以应用，如Josiphos和 PPFA [ (a) Halterman, R.L.Chem.Rev.1992, 92, 965.(b) Togni, A.Angew.Chem.1nt.Ed.1996, 35, 1475.(c) Richards, C.J.; Locke, A.J.Tetrahedron: Asymmetryl998, 9, 2377.(d) Dai, L.-X.; Tu, T.; You, S.-L.; Deng, ff.-P.; Hou, X.-L.Acc.Chem.Res.2003, 36, 659.(e) Colacot, T.J.Chem.Rev.2003, 103, 3101.(f) Fu, G.C.Acc.Chem.Res.2004, 37, 542.(g) Arrayas, R.G.; Adrio, J.; Carretero, J.C.Angew.Chem., Int.Ed.2006, 45, 7674.(h) Fu, G.C.Acc.Chem.Res.2006, 39, 853.(i) Arae, S.; Ogasawara, M.J.Syn.0rg.Chem.2012，70，593.]。因此，化学家们一直以来致力于发展一类高效的方法将平面手性引入二茂铁骨 架。到目前为止，最为常用的策略是利用各类手性辅基诱导的非对映邻位金属化。在该方法中，需要在二茂铁中预先引入中心手性[Selectedexamples: (a) Battelle, L.F.; Bau, R.; Gokel, G.ff.; Oyakawa, R.T.;Ugi, 1.K.J.Am.Chem.Soc.1973，95，482.(b)Gokel, G.ff.;Marquarding, D.;Ugi, 1.K.J.0rg.Chem.1972，37，305.(c) Riant, 0.; Samuel, 0.; Kagan, H.B.J.Am.Chem.Soc.1993, 115, 5835.(d) Riant, 0.; Samue
I,0.; Flessner, T.; Taudien, S.; Kagan, H.B.J.0rg.Chem.1997，62，6733.]。值得关注的是,Snieckus课题组利用外在的手性碱，如(-)-sparteine,发展了不对称邻位金属化反应，该方法可以直接获得平面手性的二茂铁化合物，但却需要当量的锂试剂、手性碱及较为苛刻的反应条件[例如(a) Tsukazaki, Μ.; Tinkl, Μ.; Roglans, A.; Chapel I, B.J.; Taylor, N.J.; Snieckus, V.J.Am.Chem.Soc.1996, 118, 685.(b) Laufer, R.S.; Veith, U.; Taylor, N.J.; Snieckus, V.0rg.Lett.2000, 2, 629.]。最近，Ogasawara 课题组利用烯烃复分解关环反应合成了平面手性二茂铁，但催化剂昂贵且产物类型有限[Ogasawara, M.;ffatanabe, S.;Nakajima, K.;Takahashi, T.J.Am.Chem.Soc.2010，130，2136.]。最近我们小组和崔秀灵、吴养洁小组分别利用钯催化直接不对称芳基化和氧化Heck反应合成了平面手性二茂铁化合物[Gao, D.-ff.; Shi, Y.-C.; Gu, Q.; Zhao, Z.-L.; You, S.-L.J.Am.Chem.Soc.2013，135，86.(b)Shi, Y.-C.; Yang, R.-F.;Gao,D.-ff.; You, S._L.Beilstein J.0rg.Chem.2013, 9, 1891.(c)Pi, C.;Li, Y.;Cui,X.;Zhang, H.;Han, Y.;ffu, Y.Chem.Sc1.2013, 4, 2675.](该文献报道使用Pd(OAc)2作为催化剂，空气作为氧化剂实现氨基导向的二茂铁与芳基硼酸的分子间氧化偶联反应)。但到目前为止，利用不对称催化的方法高效快捷的合成平面手性二茂铁化合物还缺少相应的方法[(a) Schaarschmidt, D.; Lang, H.0rganometal I ics2013, 32, 5668.(b) Siegel, S.; Schmalz, H._G.Angew.Chem., Int.Ed.1997, 36, 2456.(c) Giinay, M.E.; Richards, C.J.0rganometalIics2009, 28, 5833.(d) Dendele, N.; Bisaro, F.; Gaumont, A.-C.; Perriob, S.; Richards, C.J.Chem.Commun.2012, 48, 1991.(e) Takebayashi, S.; Shizuno, T.; Otani, T.; Shibata, T.Beilstein J.0rg.Chem.2012, 8, 1844.]。鉴于平面手性二茂铁化合物广泛的用途，但又缺乏高效的合成方法，研究者希望找到一种高效合成平面手性二茂铁化合物的方法。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供了一种与现有技术完全不同的二茂铁衍生物及其制备方法和应用。本发明提供了一种平面手性二茂铁化合物，并利用商业易得的手性配体，高效地合成了该平面手性二茂铁化合物，并且该平面手性二茂铁化合物可以用于制备手性配体，该手性配体在金属催化的不对称反应中有着广泛的应用。
[0004]本发明提供了一种如式(Rp)-1或(Sp)-1所示的平面手性二茂铁化合物，
[0005]
【权利要求】
1.一种如式(Rp)-1或(Sp)-1所示的平面手性二茂铁化合物，
2.如权利要求1所述的平面手性二茂铁化合物，其特征在于，所述的C1~C16烷基为甲基或乙基；所述的6~16元芳基为苯基、萘基、9-蒽基或9-菲基。
3.如权利要求1所述的平面手性二茂铁化合物，其特征在于，所述的如式(Rp)-1或(Sp)-1所示的平面手性二茂铁化合物为如式(Rp)-r、(Sp)-1\ (RP)_I”或(sp)-l”所示的化合物:
4.如权利要求3所述的平面手性二茂铁化合物，其特征在于，所述的如式(Rp)-1或(Sp)-1所示的平面手性二茂铁化合物为如下所述的任一化合物:
5.如式(Rp)-1II或(Sp)-1II所示的化合物，
6.如权利要求5所述的如式(Rp)-1II或(Sp)-1II所示的化合物的制备方法，
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，氩气保护下，在乙酸中，将化合物(Rp)-1V或化合物(Sp)-1V与H-P-(R7)2进行反应，即可分别得到化合物(Rp)-1II或化合物(Sp)-1IL
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的化合物(Rp)-1V或化合物(Sp)-1V与所述的H-P-(R7)2的摩尔比为1: (1.0~2.0); 和/或，所述的反应的温度为60~110°C ； 和/或，所述的乙酸与所述的化合物(Rp)-1V或化合物(Sp)-1V的体积质量比为10~40ml/g。
9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的化合物(Rp)-1V或化合物(Sp)-1V由如下方法制得: 对于化合物(Rp)-1V，其制备方法包括下述步骤:惰性气体保护下，有机溶剂中，在叔丁基锂的作用下，将化合物(Rp)-V与R2tl-Cl进行反应，即可，
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在化合物(Rp)-1V或化合物(Sp)-1V的制备方法中，所述的惰性气体为氩气； 和/或，在化合物(Rp)-1V或化合物(Sp)-1V的制备方法中，所述的有机溶剂为乙醚；所述的有机溶剂与所述的化合物(Rp)-V或化合物(Sp)-V的体积质量比为30~50ml/g ； 和/或，在化合物(Rp)-1V或化合物(Sp)-1V的制备方法中，所述的化合物(Rp)-V或化合物(Sp) -V与所述的R2tl-Cl的摩尔比为1: (1.0~1.5); 和/或，在化合物(Rp)-1V或化合物(Sp)-1V的制备方法中，所述的化合物(Rp)-V或化合物(Sp)-V与所述的叔丁基锂的摩尔比为1:(1.0~1.5); 和/或，在化合物(Rp) -1V或化合物(Sp) -1V的制备方法中，所述的反应的温度为-78~30。。。
11.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述的化合物(Rp)-V或化合物(Sp) -V由如下方法制得: 对于化合物(Rp)-V，其制备方法包括下述步骤:有机溶剂中，在氯化锌和氰基硼氢化钠的作用下，将化合物(Rp) -VI与R6’ -CHO进行反应，即可，
12.如权利要求11所述的制备方法，其特征在于，在化合物(Rp)-V或化合物(Sp)-V的制备方法中，所述的有机溶剂为甲醇；所述的有机溶剂与所述的化合物(Rp)-VI或化合物(Sp)-VI的体积质量比为10~30ml/g ； 和/或，在化合物(Rp)-V或化合物(Sp)-V的制备方法中，所述的化合物(Rp)-VI或化合物(Sp) -VI与所述的R6’ -CHO的摩尔比为1: (2.0~4.0); 和/或，在化合物(Rp)-V或化合物(Sp)-V的制备方法中，所述的化合物(Rp)-VI或化合物(Sp)-VI与所述的氯化锌的摩尔比为1:(0.5~1.0); 和/或，在化合物(Rp)-V或化合物(Sp)-V的制备方法中，所述的化合物(Rp)-VI或化合物(Sp)-VI与所述的氰基硼氢化钠的摩尔比为1: (2.0~4.0); 和/或，在化合物(Rp)-V或化合物(Sp)-V的制备方法中，所述的反应的温度为10~30。。。
13.如权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述的化合物(Rp)-VI或化合物(Sp)-VI由如下方法制得: 对于化合物(Rp)-VI，其制备方法包括下述步骤:有机溶剂和水的混合溶液中，将化合物(Rp)-VII与锌进行反应，即可，
14.如权利要求13所述的制备方法，其特征在于，在化合物(Rp)-VI或化合物(Sp)-VI的制备方法中，所述的有机溶剂为乙酸；所述的有机溶剂与所述的化合物(Rp)-VII或化合物(Sp)-VII的体积质量比为10~20ml/g ;所述的有机溶剂与所述的水的体积比为10~20 ； 和/或，在化合物(Rp)-VI或化合物(Sp)-VI的制备方法中，所述的化合物(Rp)-VII或化合物(Sp)-VII与所述的锌的摩尔比为1:(5~10); 和/或，在化合物(Rp) -VI或化合物(Sp) -VI的制备方法中，所述的反应的温度为30~60。。。
15.如权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述的化合物(Rp)-VII或化合物(Sp)-VII由如下方法制得: 对于化合物(Rp)-VII，其制备方法包括下述步骤:有机溶剂中，碱的作用下，将化合物(Rp)-1与盐酸羟胺进行反应，即可，
16.如权利要求15所述的制备方法，其特征在于，在化合物(Rp)-VII或化合物(Sp)-VII的制备方法中，所述的有机溶剂为乙醇；所述的有机溶剂与所述的化合物(Rp)-1或化合物(Sp)-1的体积质量比为5~15ml/g ； 和/或，在化合物(Rp)-VII或化合物(Sp)-VII的制备方法中，所述的碱为醋酸钠；所述的碱与所述的化合物(Rp)-1或化合物(Sp)-1的摩尔比为(3~10):1 ； 和/或，在化合物(Rp)-VII或化合物(Sp)-VII的制备方法中，所述的盐酸羟胺与所述的化合物(Rp)-1或化合物(Sp)-1的摩尔比为(4~10):1 ; 和/或，在化合物(Rp)-VII或化合物(Sp)-VII的制备方法中，所述的反应的温度为50 ~75?。
17.如权利要求15所述的制备方法，其特征在于，所述的化合物(Rp)-1或化合物(Sp)-1由如下方法制得:有机溶剂中，以手性配体和钯化合物为催化剂，在酸的存在下，在碱或盐的作用下，化合物VIII发生分子内不对称C-H键芳基化反应，即可；
18.如权利要求17所述的制备方法，其特征在于，所述的碱为三乙胺、1，8- 二氮杂二环[5，4，O] -1^一碳-7-烯和I, 5- 二氮杂二环[4，3，O]壬-5-烯中的一种或多种； 和/或，所述的盐为碳酸铯、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸氢钠、醋酸钾和磷酸钾中的一种或多种；和/或，所述的酸为金刚烷羧酸、2，4，6-三甲基苯甲酸和叔戊酸中的一种或多种； 和/或，所述的钯化合物为醋酸钯、三氟醋酸钯、氯化钯、二(乙酰丙酮)钯和烯丙基氯化钯中的一种或多种； 和/或，所述的有机溶剂为苯、四氯化碳、石油醚、四氢呋喃、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、乙醚、二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、环己烷、正己烷、正庚烷、二氧六环和乙腈中的一种或多种； 和/或，所述的化合物VII1、手性配体、钯化合物、酸与碱或盐的摩尔比为1:(0.005~，0.1): (0.005 ~0.1): (0.1 ~5.0): (0.5 ~5.0); 和/或，所述的分子内不对称C-H键芳基化反应的温度为O~100°C，较佳地为60~，80。。。
19.化合物(Rp)-1V或化合物(Sp)-1V,
20.如权利要求19所述的化合物(Rp)-1V或化合物(Sp)-1V的制备方法，其包括如下步骤: 对于化合物(Rp)-1V，其制备方法包括下述步骤:惰性气体保护下，有机溶剂中，在叔丁基锂的作用下，将化合物(Rp)-V与R2tl-Cl进行反应，即可，
21.化合物(Rp)-V或化合物(Sp)-V,
22.如权利要求21所述的化合物(Rp)-V或化合物(Sp)-V的制备方法，其包括下述步骤: 对于化合物(Rp)-V，其制备方法包括下述步骤:有机溶剂中，在氯化锌和氰基硼氢化钠的作用下，将化合物(Rp) -VI与R6’ -CHO进行反应，即可，
23.化合物(Rp)-VI或化合物(Sp)-VI,
24.如权利要求23所述的化合物(Rp)-VI或化合物(Sp)-VI的制备方法，其包括下述步骤: 对于化合物(Rp)-VI，其制备方法包括下述步骤:有机溶剂和水的混合溶液中，将化合物(Rp)-VII与锌进行反应，即可，
25.化合物(Rp)-VII或化合物(Sp)-VII,
26.如权利要求25所述的化合物(Rp)-VII或化合物(Sp)-VII的制备方法，其包括下述步骤:对于化合物(Rp)-VII，其制备方法包括下述步骤:有机溶剂中，碱的作用下，将化合物(Rp)-1与盐酸羟胺进行反应，即可，
27.如权利要求1~4中任一项所述的如式(Rp)-1或(Sp)-1所示的平面手性二茂铁化合物的制备方法，其包括下述步骤: 有机溶剂中，以手性配体和钯化合物为催化剂，在酸的存在下，在碱或盐的作用下，化合物VIII发生分子内不对称C-H键芳基化反应，即可；
28.化合物(Rp)-1V在不对称烯丙基取代反应中的应用，
29.如权利要求28所述的应用，其特征在于，所述的应用包括下述步骤:有机溶剂中，[Pd(C3H5)Cl]2、醋酸钾、N，O-双(三甲基硅基)乙酰胺和化合物(Rp)-1V的作用下，将化合物M与丙二酸二甲酯进行不对称烯丙基取代反应，即可得到化合物N，
30.如权利要求29所述的应用，其特征在于，所述的有机溶剂为四氢呋喃； 和/或，所述的化合物Μ、丙二酸二甲酯、[Pd(C3H5)Cl]2、醋酸钾、队0-双(三甲基硅基)乙酰胺和化合物(Rp)-1V的摩尔比为1:(2.0~4.0):(0.01~0.03): (0.02~0.04):(2.0 ~4.0):(0.05 ~0.07)； 和/或，所述的化合物(Rp)-1V为
31.化合物(Rp)-1II在不对称1，4加成反应中的应用，
32.如权利要求31所述的应用，其特征在于，所述的应用包括下述步骤:惰性气体保护下，有机溶剂中，Rh (cod) PF6和化合物(Rp) -1II的作用下，将环己烯酮与PhBF3K进行不对称1，4加成反应，即可，
33.如权利要求32所述的应用，其特征在于，所述的有机溶剂为甲苯； 和/或，所述的环己烯酮、PhBF3K、Rh (cod) PFjP化合物(Rp) -1II的摩尔比为1:(1.0~. 4.0): (0.01 ~0.10): (0.01 ~0.10)；和/或，所述的化合物(Rp)-III为
【文档编号】C07C45/69GK103804430SQ201410040306
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】游书力, 高得伟, 殷勤, 顾庆 申请人:中国科学院上海有机化学研究所