一种制备光学活性羰基化合物的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于不对称催化有机合成技术领域，具体涉及一种以α，β-不饱和醛或α，β-不饱和酮化合物为原料经不对称催化氢化反应制备光学活性羰基化合物的方法。
【背景技术】
[0002] 光学活性羰基化合物是合成医药、香精香料、农药等的重要中间体。而对α，β-不饱 和羰基化合物的碳碳双键进行选择性不对称加氢反应，是获得光学活性羰基化合物的重要 途径。化学家已经开发了不同对α，β_不饱和羰基化合物的碳碳双键进行选择性不对称加氢 反应的方法，这些方法及其存在的技术问题如下：
[0003] (1)采用氢气为氢源的均相催化反应，由于这类方法是使用催化量均相催化剂利 用氢气对碳碳双键进行氢化的方法，不需要添加反应助剂，催化剂可以循环，因而不会产生 大量的副产物。CN101675020介绍了一种合成光学活性羰基化合物的方法和该方法在制备 光学活性的(R)-香茅醛中的应用，该方法需要用到对空气敏感的膦配体chiraphos，反应气 需要用到一定比例的一氧化碳和氢气，而且，为了催化剂能够循环套用，需要在一定的条件 下对催化剂进行再生(Asy_etric Catalysis on Industrial Scale，ed.Blaser，H.-U·， H.-J.Federsel.ffiley-VCH,ffeinheim,Germany,2010,pp.187-205)〇
[0004] (2)CN103249484描述了一种采用氢气为氢源的非均相金属催化反应制备光学活 性羰基化合物的方法，该方法采用的催化剂包括金属催化剂、手性环状含氮化合物和酸，其 反应机理可能涉及双催化循环(Chem. Commun .，2012，48，1772-1774)。非均相金属催化剂虽 然易于从反应溶液中回收，但难免在反应溶液中发生流失或者失活等不良现象。
[0005] (3)以二氢吡啶化合物为负氢源对α，β-不饱和羰基化合物进行氢转移的不对称氢 化反应是制备光学活性羰基化合物的另一个重要方法。2005年，MacMillan采用了该方法， 使用化学计量的二氢吡啶化合物将负氢选择性地转移到不饱和醛的双键中，从而得到光学 活性的β-取代醛（J.Am.Chem. Soc. ,2005,127,32-33)。2006年，Benjamin List报道了一种 使用手性有机盐为催化剂，二氢吡啶化合物为负氢源制备光学活性羰基化合物的方法，其 主要特征是:手性有机盐催化剂由手性磷酸酯阴离子及非手性铵离子组成，二氢吡啶化合 物的用量是化学计量(Angew. Chem. Int .EcL 2006,45,4193-4195) XN103724170描述了一种 以柠檬醛为初始原料不对称合成右旋香茅醛的方法，该方法同样采用了化学计量的二氢吡 啶化合物为负氢源。需要使用化学计量的二氢吡啶化合物的原因是，二氢吡啶化合物在反 应体系中最终会反应变成吡啶化合物，因此，二氢吡啶化合物在反应体系中是无法循环再 生的氢源；同时，大量二氢吡啶化合物残留在反应体系难以与目标产物分离，这显然不符合 经济要求。
[0006] 因此，为了克服上述现有方法存在的技术问题，需要开发一种操作更为简单、反应 条件温和且更加经济的制备光学活性羰基化合物的新方法。这种新方法要求满足以下特 点:催化剂能够易于实现回收套用，同时能够维持原来的反应活性水平;如果使用二氢吡啶 化合物作为负氢源，应该尽可能地少量使用二氢吡啶化合物。周永贵课题组(CN104710377) 采用仿生不对称催化技术，使用氢气-金属钌催化剂-催化量的二氢吡咯[I，2-a]并喹喔啉 化合物的组合对不饱和亚胺的碳-氮双键进行不对称氢化。目前该仿生不对称催化剂技术 主要应用于不饱和亚胺的碳-氮双键的不对称氢化反应，而尚没有应用于不饱和羰基化合 物的碳碳双键不对称氢化反应的文献报道。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种制备光学活性羰基化合物的方法，该方法反应条件温 和，操作简单，并且二氢吡啶化合物使用量少并且催化剂可以回收套用。
[0008] 一种制备光学活性羰基化合物的方法，包括以下步骤：
[0009] 在手性胺盐和过渡金属催化剂的催化下，以氢气和催化量的二氢吡啶化合物为氢 源，α，β-不饱和醛或α，β-不饱和酮化合物进行不对称催化氢化反应，得到所述的光学活性 羰基化合物；
[0010] 所述的α，β-不饱和醛或α，β-不饱和酮化合物的结构如式(I)所示：
[0012]所述的光学活性羰基化合物的结构如式（Π )所示：
[0014] 式⑴~（Π )中，R\R2、R3独立地选自氢、卤素、经基(包括烷基、烯基、芳基或者芳 烷基）、杂芳基、烷氧基或酰胺基，其中酰胺基指包含-CONH-或-NHCO-的取代基;R 1、R2彼此不 相同，且R1A2可以连同和它们相连的原子一起形成5-15元环，R\R 3可以连同和它们相连的 原子一起形成5-15元环，R2、R3也可以连同和它们相连的原子一起形成5-15元环；
[0015] 所述的手性胺盐的结构如式(IV)或(V)所示：
[0017] R4选自取代或者未取代的烷基，所述的烷基可以被以下基团中的一种或者多种间 断：0、-C00-、-C0NH- ;
[0018] 其中，被0间断的烷基为包含醚基或聚醚基的烷基，被-C00-间断的烷基为包含酯 基或聚酯基的烷基;被-CONH-间断的烷基为包含酰胺基或聚酰胺基的烷基；
[0019] X代表成盐的酸；
[0020] *表示不对称碳原子。
[0021] 本发明人通过一系列的研究，发现使用特定的手性胺盐及金属为催化剂，以氢气 及催化量的二氢吡啶化合物为氢源，可以选择性地对α，β-不饱和羰基化合物的碳碳双键进 行还原加氢反应，从而制备得到光学活性羰基化合物，而且反应体系中的金属催化剂可以 通过简单的处理即可实现回收套用。
[0022] 具体反应式如下：
[0024]在本发明中，对上下文所述的各种烷基、烯基、芳基、芳烷基、杂芳基、烷氧基、酰胺 基进行如下定义：
[0025]烷基可以是包含1至30个碳原子(优选1至20个碳原子）的环状烷基或直链或支链 烷基，并且这些烷基可以具有氟、氯、溴、碘、烷氧基、羟基、芳基等取代基的烷基，例如甲基、 乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、2-丁基、叔丁基、正戊基、2-戊基、2-戊基、叔戊基、正 己基、环丙基、环丁基、环戊基、环己基、庚基、辛基、壬基、癸基、^^一烷基、十二烷基、十三烷 基、十四烷基、十五烷基、十八烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、^十烷基、苯基甲基、1 _ 苯基乙基、2-苯基乙基等。
[0026]烯基可以是包含有2至20个碳原子的环状烯基或直链或支链烯基，例如乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、4-戊稀 基、1-己烯基、1-环戊烯基、3-环戊烯基、1-环己烯基、3-环己烯基、4-甲基-3-戊烯基、4，8_ 二甲基-3，7_壬二烯基等。
[0027] 芳基可以包含有6至20个碳原子芳基或具有取代基的芳基，例如苯基、萘基、1-甲 基苯基、2_甲基苯基、3_甲基苯基、1-甲氧基苯基、2_甲氧基苯基、3_甲氧基苯基、1-叔丁基 苯基、2-叔丁基苯基、3-叔丁基苯基、1，2-二甲氧基苯基、1，3-二甲氧基苯基、2，3-二甲氧基 苯基、1 _硝基苯基、1_氣苯基、1_氣苯基、1_漠苯基、1 _鹏苯基、1_二氣甲基苯基、2_硝基苯 基、2_氣苯基、2_氣苯基、2_漠苯基、2_鹏苯基、2_二氣甲基苯基、3_硝基苯基、3_氣苯基、3_ 氟苯基、3-溴苯基、3-碘苯基、3-三氟甲基苯基等。
[0028] 杂芳基可以是包含有3至9个碳原子的芳香族杂环基，例如2-呋喃基、2-吡咯基、2-噻吩基、2-吡啶基、2-剛噪基、3-呋喃基、3-吡咯基、3-噻吩基、3-吡啶基、3-剛噪基等。
[0029]烷氧基可以是包含1至30个碳原子(优选1至20个碳原子）的环状烷氧基或直链或 支链烷氧基，并且这些烷氧基可以具有氟、氯、溴、碘、羟基、芳基等取代基的烷氧基，例如甲 氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、2-丁氧基、叔丁