本发明涉及一种金属有机配位化合物(配合物)及其制备方法,特别涉及含氮的手性金属有机配合物及其制备方法,确切地说是一种手性锌氮配合物及其合成方法。
二、
背景技术:
随着有机化学的发展,金属有机化合物在有机合成中的应用愈来愈广,是现在有机化学中极为活跃的领域之一,已经广泛应用于有机合成反应中。20世纪60年代后期出现的使用手性配体与过渡金属络合物催化的不对称合成反应大大加速了手性药物的研究。化学催化不对称合成法的重要内容便是手性配体及含金属催化剂的设计,从而使反应具有高效和高对映选择性。近年来手性锌氮金属配合物在不对称催化领域取得了较好的催化效果。
参考文献:
1.2-Anthryltriazolyl-Containing Multidentate Ligands:Zinc -Coordination Mediated Photophysical Processes and Potential in Live-Cell Imaging Applications. Michaels, Heather A.; Murphy, Christopher S.; Clark, Ronald J.; Davidson, Michael W.; Zhu, Lei. Inorganic Chemistry (2010),49(9),4278-4287.
2.Mei, Luo; Ming, Tang Hai; Rong, Li Qian; Jie, Sun; Zhong, Yang Shan; Liang, Li Xue.Journal of Chemical Sciences (Bangalore, India)(2009),121(4),435-440.
3.Synthesis, characterization of a novel zinc diamine-bisphenolate complex
and its application as an initiator for ring-opening polymerization of rac-lactide. Dong, Qingchen; Ma, Xiaping; Guo, Jianping; Wei, Xuehong; Zhou, Meisu; Liu, Diansheng. Inorganic Chemistry Communications(2008),11(6),608-611.
三、
技术实现要素:
本发明旨在提供一种Zn-N金属有机配合物以应用于催化领域,所要解决的技术问题遴选邻作为配体并合成手性锌氮配合物。
本发明所称的手性锌氮配合物是由N-氰乙酰基吗啉制备的由以下化学式所示的配合物:
化学名称:2(R)--苯基-1-吗啉基乙胺锌配合物,简称配合物(I)。
本手性化合物的合成方法包括反应、分离和纯化,其特征是制备中间体的反应由N-氰乙酰基吗啉和D-苯甘氨醇在无水无氧条件下和催化剂无水ZnCl2过量存在时于氯苯溶剂中回流反应60小时后分离、纯化,即反应结束后脱去氯苯,加水溶解后用氯仿萃取,萃取相脱溶后用柱层析纯化;将粗产品用石油醚/ 二氯甲烷按体积比为1:9柱层析,得淡黄色固体;再加入三氯甲烷、无水乙醇及正己烷配制饱和液,自然挥发得黄色同质异晶单晶配合物。
该配合物与申请人在2012年报道的手性配合物是同质异晶配合物,其晶体的晶胞参数不同;本申请化合物的晶胞参数:单斜晶系,a = 9.5328(10) ,a= 90°;b = 11.1919(12) Å,β= 90°;c = 13.2844(14) Å,γ = 90°;a = 9.5392(10) Å,α = 90 °; b = 10.1903(10) Å,β = 90°;c = 14.6877(15) Å,γ = 90°.
反应机理推测如下:
该配合物在苯甲醛的腈硅化反应及亨利反应中,显示了一定的催化性能其催化效果分别达63%,59%。
四、附图说明
图1是配合物 (I) 的单晶衍射图。
五、具体实施方式
(一)手性配合物的制备
1、2(R)-苯基-1-六氢吡啶基乙胺锌配合物的制备
在100mL两口瓶中,无水无氧条件下,加入无水ZnCl2 3.6695g , 40mL氯苯, 3.1645g N-氰乙酰基吗啉, D-苯甘氨醇 8.0703 g, 将混合物在高温下回流60 h, ,产率68%;[a]25D= -1.52º (c=0.328,CH3OH):1HNMR (500MHz, CDCl3, 27℃), δ (ppm) = 7.26~7.48 (m, 5H), 4.73(s, 2H), 4.09(d, 1.1Hz, 1H), 3.74~3.88 (m, 3H), 3.31(s, 1H), 2.97(s, 1H), 2.46~2.77(m, 3H), 13C NMR (75 MHz, CDCl3) 139.9, 128.5 (x2), 127.9, 127.0, 65.6, 65.2, 54.6, 51.2; 元素分析:理论值:C: 42.09%,H:5.30%, N:8.18%; 测试值:C:42.34 %, H, 5.24 %, N, 8.05 %; IR :3445, 3300, 3245, 3033,2989, 2933, 2899, 2852, 1981, 1497, 1455, 1370, 1313, 1278, 1254, 1205, 1119, 1144, 1071, 1033, 990, 913, 872, 831, 792, 770, 706, 649, 606, 544, 508, 484, 437。
在显微镜下选取合适大小的单晶在室温下进行X-射线单晶衍射实验,在293k温度下,在Oxford X-射线单晶衍射仪上,用经石墨单色器单色化的MoKa射线(λ=0.71073 A)以w-Theta 扫描方式收集衍射数据。对所得数据进行Lp因子及经验吸收校正,晶体结构由直接法解出,衍射数据还原和结构解析工作分别使用SAINT-5.0和SHELXS-97程序完成。晶体数据如下:
经验式 C12H18Cl2 N2OZn
分子量 342.55
温度 293(2) K
波长 0.71073 A
晶系, 空间群 单斜晶系,P212121
晶胞参数 a = 9.5328(10)Å,α= 90 °
b = 11.1919(12) Å,β = 90 °
c = 13.2844(14) Å , γ = 90 °
体积 1417.3(3)A^3
电荷密度 4,1.605 Mg/m^3
吸收 校正参数 2.099 mm^-1
单胞内的电子数目 704
晶体大小 0.200x 0.160x 0.120 mm
Theta 角的范围 2.380 to 25.497
HKL的指标收集范围 -11<=h<=11, -12<=k<13, -12<=l<=16
收集/独立衍射数据 8151/ 2632[R(int) = 0.0276]
theta = 30.5的数据完整度 99.9 %
吸收校正的方法 多层扫描
最大最小的透过率 0.7456 and 0.6432
精修使用的方法 F^2 的矩阵最小二乘法
数据数目/使用限制的数目/参数数目 2632/0/163
精修使用的方法 1.030
衍射点的一致性因子 R1 = 0.0219,wR2= 0.0528
可观察衍射的吻合因子 R1 = 0.0231, wR2 = 0.0533
绝对构型参数 0.000(6)
差值傅里叶图上的最大峰顶和峰谷 0.281and -0.173e.A^-3
晶体典型的键长数据:
Zn(1)-N(1) 2.055(3)
Zn(1)-N(2) 2.112(2)
Zn(1)-Cl(1) 2.1993(8)
Zn(1)-Cl(2) 2.2356(9)
N(1)-C(1) 1.496(4)
N(1)-H(1A) 0.9700
N(1)-H(1B) 0.9700
N(2)-C(2) 1.478(4)
N(2)-C(12) 1.482(4)
N(2)-C(9) 1.488(4)
O(1)-C(11) 1.413(5)
O(1)-C(10) 1.416(4)
C(1)-C(3) 1.519(4)
C(1)-C(2) 1.521(4)
C(1)-H(1) 0.9800
C(2)-H(2A) 0.9700
C(2)-H(2B) 0.9700
C(3)-C(8) 1.389(4)
C(3)-C(4) 1.392(4)
C(4)-C(5) 1.382(5)
C(4)-H(4) 0.9300
C(5)-C(6) 1.369(5)
C(5)-H(5) 0.9300
C(6)-C(7) 1.382(5)
C(6)-H(6) 0.9300
C(7)-C(8) 1.378(4)
C(7)-H(7) 0.9300
C(8)-H(8) 0.9300
C(9)-C(10) 1.513(5)
C(9)-H(9A) 0.9700
C(9)-H(9B) 0.9700
C(10)-H(10A) 0.9700
C(10)-H(10B) 0.9700
C(11)-C(12) 1.512(5)
C(11)-H(11A) 0.9700
C(11)-H(11B) 0.9700
C(12)-H(12A) 0.9700
C(12)-H(12B) 0.9700
晶体的键角数据
N(1)-Zn(1)-N(2) 86.12(10)
N(1)-Zn(1)-Cl(1) 119.33(8)
N(2)-Zn(1)-Cl(1) 119.41(7)
N(1)-Zn(1)-Cl(2) 107.39(9)
N(2)-Zn(1)-Cl(2) 106.71(7)
Cl(1)-Zn(1)-Cl(2) 114.17(4)
C(1)-N(1)-Zn(1) 108.43(17)
C(1)-N(1)-H(1A) 110.0
Zn(1)-N(1)-H(1A) 110.0
C(1)-N(1)-H(1B) 110.0
Zn(1)-N(1)-H(1B) 110.0
H(1A)-N(1)-H(1B) 108.4
C(2)-N(2)-C(12) 110.5(2)
C(2)-N(2)-C(9) 109.7(2)
C(12)-N(2)-C(9) 107.1(3)
C(2)-N(2)-Zn(1) 100.52(17)
C(12)-N(2)-Zn(1) 116.18(18)
C(9)-N(2)-Zn(1) 112.66(19)
C(11)-O(1)-C(10) 109.1(2)
N(1)-C(1)-C(3) 112.7(2)
N(1)-C(1)-C(2) 108.3(2)
C(3)-C(1)-C(2) 112.5(2)
N(1)-C(1)-H(1) 107.7
C(3)-C(1)-H(1) 107.7
C(2)-C(1)-H(1) 107.7
N(2)-C(2)-C(1) 111.7(2)
N(2)-C(2)-H(2A) 109.3
C(1)-C(2)-H(2A) 109.3
N(2)-C(2)-H(2B) 109.3
C(1)-C(2)-H(2B) 109.3
H(2A)-C(2)-H(2B) 107.9
C(8)-C(3)-C(4) 118.5(3)
C(8)-C(3)-C(1) 122.1(3)
C(4)-C(3)-C(1) 119.3(3)
C(5)-C(4)-C(3) 120.6(3)
C(5)-C(4)-H(4) 119.7
C(3)-C(4)-H(4) 119.7
C(6)-C(5)-C(4) 120.2(3)
C(6)-C(5)-H(5) 119.9
C(4)-C(5)-H(5) 119.9
C(5)-C(6)-C(7) 120.0(3)
C(5)-C(6)-H(6) 120.0
C(7)-C(6)-H(6) 120.0
C(8)-C(7)-C(6) 120.2(3)
C(8)-C(7)-H(7) 119.9
C(6)-C(7)-H(7) 119.9
C(7)-C(8)-C(3) 120.6(3)
C(7)-C(8)-H(8) 119.7
C(3)-C(8)-H(8) 119.7
N(2)-C(9)-C(10) 110.4(3)
N(2)-C(9)-H(9A) 109.6
C(10)-C(9)-H(9A) 109.6
N(2)-C(9)-H(9B) 109.6
C(10)-C(9)-H(9B) 109.6
H(9A)-C(9)-H(9B) 108.1
O(1)-C(10)-C(9) 111.3(3)
O(1)-C(10)-H(10A) 109.4
C(9)-C(10)-H(10A) 109.4
O(1)-C(10)-H(10B) 109.4
C(9)-C(10)-H(10B) 109.4
H(10A)-C(10)-H(10B) 108.0
O(1)-C(11)-C(12) 111.2(3)
O(1)-C(11)-H(11A) 109.4
C(12)-C(11)-H(11A) 109.4
O(1)-C(11)-H(11B) 109.4
C(12)-C(11)-H(11B) 109.4
H(11A)-C(11)-H(11B) 108.0
N(2)-C(12)-C(11) 111.3(3)
N(2)-C(12)-H(12A) 109.4
C(11)-C(12)-H(12A) 109.4
N(2)-C(12)-H(12B) 109.4
C(11)-C(12)-H(12B) 109.4
H(12A)-C(12)-H(12B) 108.0
(三)、腈硅化反应应用
2-苯基-2-(三甲硅氧基)丙腈
0.2mmol 配合物I, 苯甲醛0.1mL, TMSCN 0.3 ml (3.3mmol) 相继在20~30˚C下加入,3天后, 加入水淬灭经柱层后(石油醚/二氯甲烷:5/1),得无色油状液体, 转化率:63%,1H NMR (300MHz, CDCl3) 7.56–7.59 (m, 0.9 Hz, 2H), 7.31–7.34 (m, 3H), 5.43 (s, 1H), 0.16 (s, 9H). 13C NMR (75 MHz, CDCl3) 136.1, 128.8(x2), 126.2(x2), 119.1, 63.5, -0.39(x3)。
亨利反应应用
取0.20mmol的配合物I于25mL的小烧瓶中,加入2毫升的无水甲醇溶液,然后,向上述溶液中加入0.1mL的苯甲醛与0.5mL的硝基甲烷,室温搅拌,反应48小时后,进行核磁分析,转化率:59%;1H NMR (300MHz, CDCl3) 7.28~7.32 (m, 5H, Ar-H), 5.32~5.35(d, J=9.18Hz, 1H, -CH), 4.38~4.56 (m, 2H, -CH2), 3.89 (br, 1H, -OH)。