专利名称：一种平面手性二茂铁化合物、合成方法及用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种平面手性二茂铁化合物、合成方法及应用。该方法可以以胺甲基取代的二茂铁，取代芳基硼酸或杂芳基硼酸或芳基乙烯基硼酸或烷基硼酸为原料，手性氨基酸和钯为催化剂高效率、高对映选择性的合成这类平面手性二茂铁化合物。这类平面手性二茂铁化合物能方便转化为手性配体，并可以应用于一些金属催化的不对称反应中。
背景技术：
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[For books see:(a)Hayashi, T. , Togni, A. , Eds. In Ferrocenes;VCH:ffeinheim, Germany,1995. (b)Togni,A.,Haltermann,R. L. , Eds. In Metallocenes;VCH:ffeinheim ,Germany,1998. (c)Stepnicka，P. , Ed. In Ferrocenes;Wi ley:Chichester, 2
008.(d) Dai, L. -X. ; Hou, X. -L. , Eds. In Chiral Ferrocenes in AsymmetricCatalysis，Wiley: 2010.]，特别对于具有平面手性二茂铁而言，在不对称催化中表现出非常高效的催化活性[(a) Halterman, R. L. Chem. Rev. 1992, 92, 965. (b) Togni, A. Angew.Chem. Int. Ed. 1996, 35, 1475. (c) Richards, C. J. ; Locke, A. J. Tetrahedron: Asymmetry1998, 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; Adr io, 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. Org. 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。很显然在该方法中，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, I. K. J. Am. Chem.Soc. 1973，95，482. (b)Gokel, G. ff. ;Marquarding, D. ;Ugi, I. K. J. Org. Chem. 1972，37，305.(c) Riant, 0. ; Samuel, 0. ; Kagan, H. B. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 5835. (d) Riant, 0. ; Samuel, 0. ; Flessner, T. ; Taudien, S. ; Kagan, H. B. J. Org. 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[Selected examples: (a)Tsukazaki, Μ· ;Tinkl, Μ. ;Roglans, A. ;Chapell, 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. Org. 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，难以获得，反应条件苛刻[Ogasawara, M. ; Watanabe, S. ; Nakajima, K. ; Takahashi, T. J. Am. Chem.Soc. 2010，130，2136.]。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。在过去的几十年中，过渡金属催化的C-H键官能团化取得了显著的研究成果[Selected reviews: (a) Daugulisj 0. ; Zaitsev, V. G. ; Shabashovj D. ; Pham, Q.N. ; Lazareva, A. Synl ett 2006, 3382. (b) Campeauj L. C. ; Fagnouj K. Chem.Commun· 2006，1253. (c) Li, B. -J. ; Yang，S. -D· ; Shi，Z. -J. Synlett 2008，949. (d)Chen, X. ; Engle, K. M. ; Wang, D. _H. ; Yuj J. -Q. Angew. Chem.，Int. Ed. 2009，48，5094. (e)Yuj J. -Q. ; Shij Z. -J. Top. Curr. Chem. 2010，292. (f) Sun, C. -L. ; Li, B. -J. ; Shij Z. -J.Chem. Commun. 2010，46，677. (g) Lyons, T. W. ; Sanford, M. S. Chem. Rev. 2010，110，1147.(h) Sehnal，P. ; Taylor, R. J. K. ; Fair lamb，I. J. S. Chem. Rev. 2010，110，824.]。 尽管如此，催化的不对称C-H键官能团化反应依然是非常具有挑战性的课题[(a)Girij R. ; Shij B. -F. ; Englej K. M. ; Maugelcj N. ; Yuj J. -Q. Chem. Soc. Rev. 2009，38，3242.
(b)Pengj H. M. ; Dai , L. -X. ; You, S. -L. Angew. Chem. Int. Ed. 20 10, 49, 5826.
(c)Siegel，S.;Schmalz，H. -G. Angew. Chem. Int. Ed. 1997，36，2456. (d)Mikamij K. ; Hatanoj M. ; Teradaj M. Chem. Lett. 1999, 28, 55. (e) Kakiuchij F. ; Le Gendrej P. ;Yamadaj A. ; Ohtakij H. ;Murai, S. Tetrahedron:Asymmetry 2000，11，2647. (f) Thaljij R.K. ; El I man，J. A. ; Bergman, R. G. J. Am. Chem. Soc. 2004，126，7192. (g) Albickerj M.R. ; Cramer, N. Angew. Chem. Int. Ed. 2009，48，9139. (h) Renaudat，A. ; Jean-Gerardj L. ; Jazzar, R. ;Kefalidisj C. E. ;Clot, E. ;Baudoinj 0. Angew. Chem. Int. Ed. 2010，49，7261. (i)Nakanishij M. ;Katayev, D. ; Besnardj C. ; Kiindig E. P. Angew. Chem. Int. Ed. 2011，50，7438.
(j) Anas, S. ; Cordij A. ; Kagan, H. B. Chem. Commun. 2011, 47, 11483. (k) Katayev, D. ; Nakanishi，M. ; Biirgibj T. ; Kiindigj E. P. Chem. Sci. 2012，3，1422. (I) Sagetj T. ; Lemouzyj S.J. ; Cramer, N. Angew. Chem. Int. Ed. 2012，51，2238. (m) Martin, N. ; Pierre, C. ; Davij M. ; Jazzar, R. ; Baudoinj 0. Chem. Eur. J. 2012，18，4480. (n) Yamaguchij K. ; Yamaguchij J. ; Studer, A. ; Itamij K. Chem. Sci. 2012, 3, 2165. (o) Shintanij R. ; Otomoj H. ; Otaj K. ; Hayashi,T. J. Am. Chem. Soc. 2012，134，7305.]。最近，余金权课题组发现手性单保护的氨基酸作为配体可以实现前手性底物的不对称C-H键官能团化[(a)Shi，B. -F. ; Mauge I ,N. ; Zhang, Y.-H. ; Yuj J. -Q. Angew. Chem. Int. Ed. 2008，47，4882. (b) Shij B. -F. ; Zhang, Y. _H. ; Lamj J.K. ; Wang, D. _H. ; Yuj J. -Q. J. Am. Chem. Soc. 2010，132，460. (c) Wasaj M. ; Engle, K.M. ; Linj D. W. ; Yoo，E. J. ; Yu，J. -Q. J. Am. Chem. Soc. 2011，133，19598. (d) Musaevj D.G. ; Kaledin, A. ; ShijB. -F. ; Yu，J.-Q. J. Am. Chem. Soc. 2012，134，1690.]。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。本发明提供了一种高效的合成平面手性二茂铁化合物的方法，利用商业易得的手性氨基酸衍生物作为配体，高效的合成了具有平面手性二茂铁化合物，并且考察了其作为原料合成的手性配体在一些金属催化的不对称反应中的应用。该类平面手性二茂铁化合物在其他的不对称反应中也有着潜在的应用价值。发明目的本发明的目的是提供一类具有平面手性的二茂铁化合物；本发明的目的还提供一种高效的合成上述具有平面手性二茂铁化合物的方法。本发明的另一目的是提供了上述平面手性的二茂铁化合物的应用，通过上述平面手性的二茂铁化合物合成的手性配体在金属钯催化的不对称烯丙基取代反应中的应用。
发明内容
本发明提供了一类平面手性二茂铁化合物；本发明提供了一种高效的合成上述平面手性二茂铁化合物的方法；本发明还提供经由上述平面手性二茂铁化合物合成的手性配体在不对称烯丙基取代反应中的应用。本发明所合成的平面手性二茂铁化合物分子的结构式是
权利要求
1.一种平面手性二茂铁化合物，其特征是具有如下结构式的光学纯化合物
2.一种如权利要求I所述的平面手性二茂铁杂化合物的合成方法，其特征是在0°C至100°C和有机溶剂中，以氨甲基取代的二茂铁衍生物和硼酸为原料，以手性氨基酸和钯为催化剂，在碱、季铵盐和氧化剂的存在下，发生不对称C-H键芳基化反应，获得具有平面手性的二茂铁化合物；所述的氨甲基取代的二茂铁衍生物、硼酸、手性氨基酸、钯、碱、季铵盐和氧化剂的摩尔比为 I 1. 0-3. O 0. 01-0. 2 0. 005-0. I 1. 0-5. O 0. 1-1. O :1-100 ；
3.如权利要求2所述的合成平面手性二茂铁化合物的合成方法，其特征是所述有机溶齐U是苯、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、二甲苯、环己烷、正己烷、正庚烷、二氧六环或乙腈。
4.如权利要求3所述的合成平面手性二茂铁化合物的合成方法，其特征是所得产物经过重结晶、薄层层析、柱层析或减压蒸馏分离纯化。
5.一种如权利要求I所述的基于平面手性二茂铁化合物的用途，其特征是用作手性配体和金属络合物作为不对称催化反应中的催化剂。
全文摘要
本发明涉及一种平面手性二茂铁化合物、合成方法及应用。该平面手性二茂铁化合物具有如下结构式系以胺甲基取代的二茂铁，取代芳基硼酸或杂芳基硼酸或芳基乙烯基硼酸或烷基硼酸为原料，手性氨基酸和钯为催化剂高效率、高对映选择性的合成这类平面手性二茂铁化合物。这类平面手性二茂铁化合物能方便转化为手性配体，应用于金属催化的不对称反应中。
文档编号B01J31/22GK102964390SQ20121048924
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者游书力, 顾庆, 高得伟, 石延超, 赵正乐 申请人:中国科学院上海有机化学研究所