专利名称：手性双膦配体与手性催化剂及制备、应用方法
技术领域：
本发明涉及咪唑、咪唑阳离子修饰的手性双膦配体、手性催化剂和制备方法，以及钌二溴络合物在3 -酮酸酯的不对称催化氢化方面的应用，属于化工技术的有机物合成领域。
背景技术：
手性膦配体是构成手性过渡金属催化剂的重要组成部分。通过设计合成手性膦配体，与过渡金属络合制备高活性和高立体选择性的手性催化剂是不对称催化反应的核心问题。迄今为止，人们已合成了数以千计的手性膦配体，其中具有C2轴对称性的BINAP具有很强的手性识别能力，被广泛应用于各种不对称催化反应中。如，Ru-BINAP是目前公认的不对称氢化反应的高效催化剂，可用于各种官能化烯烃和酮的还原，如a，￠-不饱和羧酸、
酮酸酯、￠-羟基酮和简单酮等。尽管BINAP在不对称催化中获得了大量成功的应用，但一直以来由于受到昂贵的手性催化剂循环再生问题的困扰，其工业应用的例子非常有限。近年来，以绿色溶剂离子液体(ILs)作为可回收的催化剂载体的液液两相催化体系受到极大的关注。BINAP的手性 钌络合物能够被固载在ILs中，应用于一些官能化烯烃和酮的氢化反应，并保持较高的活性和立体选择性(Tetrahedron Asymmetryl997,
8,177-179 ；Tetrahedron :Asymmetry2001,12,1825-1828 ；J. Am. Chem. Soc. 2001, 123,1254-1255 ；Green Chem. 2003, 5, 123-128 ；J. Organomet. Chem. 2005,690,3558-3566 ；App1. Catal. A 2009，366，160-165 ;Tetrahedron Lett. 2006,47,1311-1313.)。但是由于BINAP是弱极性分子，与ILs相的亲和力较弱，在将氢化产物从ILs中萃取分离时存在手性催化剂向产物相流失的风险。膦配体分子中引入“ionic tags”是增强手性催化剂与ILs亲和力的有效途径。如将磷酸(Chem. Commun. 2003，1912-1913 !Tetrahedron Lett. 2005,46,595-597.)和氨基(Tetrahedron Asymmetry2004,15, 2219-2221.)等极性基团组装到BINAP分子骨架中能够有效抑制手性催化剂的流失并增强其在ILs中的稳定性。但到目前为止，尚未见到咪唑和咪唑阳离子修饰的BINAP手性双膦配体及其在离子液体中的应用被报道。
发明内容
本发明所述的手性双膦配体与手性催化剂及制备、应用方法，其发明目的在于针对上述现有技术中存在的缺点而基于新型的咪唑和咪唑阳离子修饰的BINAP手性双膦配体的制备方法，通过在BINAP分子骨架的5，5 ’位引入咪唑和咪唑阳离子而合成，咪唑和咪唑阳离子组装到手性膦配体分子中能够有效增强手性催化剂在离子液体中的稳定性以及其与咪唑型离子液体之间的亲和力(Chem. Commun. 2003, 2624 ；Adv. Synth. Catal. 2007,349，1803 ；Adv. Synth. Catal. 2007，349，609)，避免在循环过程中催化剂的流失。另一发明目的是，通过双膦配体的钌二溴络合物应用于P -酮酸酯的不对称催化氢化反应，以具备较之于未修饰的BINAP明显的高活性和高对映选择性。
发明目的还在于，通过将咪唑和咪唑阳离子组装到BINAP的分子中，以显著增强手性催化剂在ILs中的稳定性和对ILs的亲和力，有效抑制钌催化剂的流失，改善了手性催化剂的可再生性能，克服了现有技术中无法解决的手性催化剂循环再生的问题。为实现上述发明目的，所述咪唑修饰的手性双膦配体，具有以下化学结构式
权利要求
1.一种咪唑修饰的手性双膦配体，其特征在于该配体是具有以下化学结构式的化合物，
2.—种咪唑阳离子修饰的手性双膦配体，其特征在于咪唑修饰的手性双膦配体与氢溴酸反应而得到具有以下化学结构式的化合物，
3.如权利要求1所述咪唑修饰的手性双膦配体的制备方法，其特征在于制备过程如下， 第一步，在有机溶剂中，以(S) -5，5’ - 二溴-2，2’ -双二苯基氧化膦-1，I’ -联萘3a或(R)-5，5’ -二溴_2，2’ -双二苯基氧化膦-1，I’ -联萘3b为原料与咪唑在卤化亚铜、L-脯氨酸、无机碱存在下经C-N键偶联反应生成4a，4b或4c，4d，反应温度为70 150°C，反应时间20 48小时； 第二步，采用苯基硅烷和三氯硅烷的混合物还原4a，4b，4c或4d，反应温度100 140°C，反应时间10 24小时，分别得到咪唑修饰的手性双膦配体la, lb, Ic或Id ; 反应过程如下图所示，
4.根据权利要求3所述的咪唑修饰的手性双膦配体的制备方法，其特征在于所述的有机溶剂是二甲基亚砜、N，N- 二甲基甲酰胺或1，4_ 二氧六环； 卤化亚铜是碘化亚酮、溴化亚酮或氯化亚铜； 无机碱是碳酸钾或磷酸钾。
5.如权利要求2所述咪唑阳离子修饰的手性双膦配体的制备方法，其特征在于制备过程如下，双膦配体la，lb，Ic或Id在二氯甲烷中与40%氢溴酸溶液反应分别得到咪唑阳离子修饰的手性双膦配体2a，2b，2c或2d，反应温度20 50°C，反应时间30 60分钟； 反应过程如下图所示，
6.应用如权利要求1至2所述手性双膦配体生成的手性催化剂，其特征在于通过咪唑阳离子修饰的手性双膦配体、或咪唑修饰的手性双膦配体与金属钌络合物反应，形成具有以下化学式5a 5d结构的化合物，
7.根据权利要求6所述的手性催化剂的制备方法，其特征在于 咪唑阳离子修饰的手性双膦配体2a、2b、2c或2d，与双(2-甲基烯丙基)_1，5-环辛二烯钌在氢溴酸存在下以丙酮为溶剂进行络合，分别得到手性催化剂5a、5b、5c或5d，钌络合物、膦配体和氢溴酸的摩尔比是1:1 : 2，反应温度20 50°C，反应时间30分钟至60分钟； 或是，咪唑修饰的手性双膦配体la、lb、Ic或Id与双(2-甲基烯丙基)-1，5-环辛二烯钌在氢溴酸存在下以丙酮为溶剂进行络合，分别得到手性催化剂5a、5b、5c或5d，钌、膦配体和氢溴酸的摩尔比是1:1 : 4，反应温度20 50°C，反应时间30 60分钟。
8.如权利要求7所述手性催化剂的应用方法，其特征在于 手性催化剂在反应介质中应用于￠-酮酸酯的不对称催化氢化反应，￠-酮酸酯与催化剂的摩尔比为100 10000，氢气压力为20 60大气压，反应温度20 120°C，反应时间为15 48小时 以下是手性催化剂在反应中的催化作用示意，
9.根据权利要求8所述手性催化剂的应用方法，其特征在于应用于￠-酮酸酯的不对称氢化反应的反应介质，为甲醇、乙醇、异丙醇、四氢呋喃、二氯甲烷、或是上述溶剂任意混合组成的混合溶剂； 或是咪唑型离子液体； 或是甲醇与咪唑型离子液体组成的混合溶剂。
全文摘要
本发明所述的手性双膦配体与手性催化剂及制备、应用方法，基于新型的咪唑和咪唑阳离子修饰的BINAP手性双膦配体的制备方法，通过在BINAP分子骨架的5，5’位引入咪唑和咪唑阳离子而合成，咪唑和咪唑阳离子组装到手性膦配体分子中能够有效增强手性催化剂在离子液体中的稳定性以及其与咪唑型离子液体之间的亲和力，避免在循环过程中催化剂的流失。咪唑修饰的手性双膦配体，具有以下化学结构式，其中，咪唑修饰的手性双膦配体的立体构型为S型或R型。
文档编号B01J31/22GK103059064SQ20121034748
公开日2013年4月24日 申请日期2012年9月8日 优先权日2012年9月8日
发明者金欣, 杨志强 申请人:青岛科技大学