一类磷酰胺-(伯)二级胺双功能催化剂及其合成方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于有机化合物技术领域，涉及一类新型的磷酰胺-(伯）二级胺双功能催 化剂及其合成方法。
【背景技术】
[0002] 双功能催化剂是指在同一个催化剂分子中含有两个官能团的化合物。由于分子中 同时存在两个官能团，因此它就有可能在反应中一个官能团去活化亲电试剂，另一个去活 化亲核试剂，既拉近了两个反应底物的空间距离，使得反应类似于在分子内发生，同时由于 双重活化使得反应底物被更好的活化，从而提高反应的活性与选择性。
[0003] 氢键给体双功能催化剂是指催化剂分子中一个官能团是氢键给体官能团，如 (硫）脲，磺酰胺，酰胺，磷酰胺，四方酸等等。通常，与其他类型的氢键给体相比，磷酰胺作 为氢键给体催化剂具有几个明显的特点：1)磷酰胺具有三维的空间结构的两个取代基，可 以从两个不同方向通过位阻效应，调节不对称诱导效果；2)通过改变两个取代基（如芳基， 烷基，烷氧基等），可以很容易调节催化剂的位阻以及酰胺N-H键的plUt，从而有利于对反 应的手性诱导以及亲电试剂的活化；3)尽管磷酰胺类型催化剂合成方便、性质稳定，但是 作为氢键给体研宄很少。[a) 2012年华东师范大学丁苗硕士学位论文《无保护基的3位取代 氧化吲噪与硝基稀径的不对称Michael加成反应研宄》；b)S.E.Denmark,Angew.Chem.Int. Ed. 2008, 1560.]
[0004] 尽管磷酰胺催化剂具有以上所述的优点，但在文献调研中，发现磷酰胺手性催化 剂在不对称催化反应中的应用很少。尤其是，结合磷酰胺作为手性双功能催化剂在有机 小分子催化中的应用报道更少。2011年一类金鸡纳碱衍生的叔胺-磷酰胺双功能催化 剂（M.Ding,F.Zhou,Y. -L.Liu,C. -H.Wang,X. -L.Zhao,J.Zhou,Chem.Sci. 2011，2, 2035.)， 并将其应用于3-取代的氧化吲哚与硝基烯烃的不对称Michael加成反应研宄；尽管金 鸡纳碱衍生的三级胺-磷酰胺已经被报道，但是磷酰胺_(伯）二级胺双功能催化剂几乎 没有报道，只有施敏小组和Song小组分别报道了次磷酰胺-二级胺作为金属配体用于 二乙基锌试剂对亚胺和醛的加成反应研宄[a)M.Shi,W.Zhang,TetrahedronAsymmetric 2003, 14, 3407.b)H.Huang,H.Zong,G.Bian,LSong,J.Org.Chem. 2012, 77, 10427-10434.]； 此外，周正洪和王有名小组发展了硫代的磷酰胺-二级胺盐催化剂用于酮类化合物对芳 基硝基稀径的不对称的Michael加成反应研宄（4丄11，1?.111，￥.13叩，2.-11.211〇11，6.111，工 Fang,C.Tang,Eur.J.Org.Chem. 2010, 2057.)。而基于手性 1，2-二胺衍生的磷酰胺-(伯） 二级胺双功能催化剂仍然没有报道。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一类新型的磷酰胺-(伯）二级胺双功能催化剂及其合成方 法，其催化剂具有结构新型、性质稳定、催化活性高的特点；其合成方法简单，具有适用范围 广，反应条件温和，操作简便等显著特点。
[0006] 实现本发明目的的具体技术方案是：
[0007] -类磷酰胺_ (伯）二级胺双功能催化剂，特点是该类催化剂的结构式如下所示：
【主权项】
1. 一类磷酰胺-(伯）二级胺双功能催化剂，其特征在于该类催化剂的结构式如下所 示： 其中：
R为C1-C30的芳基或者烷基，R之间成环或者不成环； R1、!?2为C1-C30的芳基或者烷基，手性的或者非手性的；R1和R2之间成环或者不成环， 成脂肪环、含杂原子的脂肪环或者成芳香环； R3为H、C1-C50的烷基、C1-C50的芳基或者是与负载材料相连的烷基； R4、R5、R6和R7为C1-C50的芳基或者烷基，手性的或者非手性的；R4和R5之间成环或者 不成环，成脂肪环、含杂原子的脂肪环或者成芳香环；R6和R7之间成环或不成环，成脂肪环、 含杂原子的脂肪环或者成芳香环； R8、R9和R1(1为C1-C50的芳基或者烷基，是手性的或者非手性的；R8和R9之间、R9和Rw 之间或者R8和R1(1之间成环或不成环，成脂肪环、含杂原子的脂肪环或者成芳香环；R8、R9和 R1(l任意两者之间或者三者之间成环或不成环，成脂肪环、含杂原子的脂肪环或者成芳香环。
2. -种权利要求1所述催化剂的合成方法，其特征在于，该合成方法由如下反应式 (I) (II) (III) (IV) (V)所示：
具体包括以下步骤： 1) 在反应容器中加入X摩尔的手性1，2-二胺，然后依次加入Y毫升溶剂、Z摩尔的碱， 冷却到-10°C，滴加X摩尔的磷酰氯，在-10度到室温范围下搅拌至TLC显示反应完成；柱 层析分离得到磷酰胺伯胺催化剂后，再与A摩尔的醛在L毫升乙醇中回流约1小时至伯胺 反应完全后，转移至-10度下加入B摩尔的硼氢化钠，搅拌半个小时TLC显示反应完全； 其中，X= 0. 1-100 ;溶剂的用量Y为每毫摩尔（mmol)手性1，2-二胺对应使用范围为 20mL;Z= 0? 2-200;A= 0? 12-120;B= 0? 2-200 ;乙醇的体积L为每毫摩尔（mmol)手性 1，2_二胺对应使用范围为10mL;其不同化合物之间的比例关系为X:Z:A:B= 1:2:1.2:2 ; 2) 通过柱层析分离得到目标产物；其中： 所述不同磷酰氯分别由如下化学式（A) (B) (C) (D) (E)表示： 具中：
R1、!?2为C1-C30的芳基或者烷基，手性的或者非手性的；R1和R2之间成环或者不成环， 成脂肪环、含杂原子的脂肪环或者成芳香环； R3为H、C1-C50的烷基、C1-C50的芳基或者是与负载材料相连的烷基； R4、R5、R6和R7为C1-C50的芳基或者烷基，手性的或者非手性的；R4和R5之间成环或者 不成环，成脂肪环、含杂原子的脂肪环或者成芳香环；R6和R7之间成环或不成环，成脂肪环、 含杂原子的脂肪环或者成芳香环； R8、R9和R1(1为C1-C50的芳基或者烷基，是手性的或者非手性的；R8和R9之间、R9和Rw 之间或者R8和R1(1之间成环或不成环，成脂肪环、含杂原子的脂肪环或者成芳香环；R8、R9和 R1(l任意两者之间或者三者之间成环或不成环，成脂肪环、含杂原子的脂肪环或者成芳香环。 所述手性1，2-二胺具有下式结构：
其中，二胺的手性构型是（R，R)、（R，S)、（S，R)或者（S，S)，通过商业购买获得或者经过 简单合成得到；R为C1-C30的芳基或者烷基，R之间成环或者不成环； 所述溶剂为甲苯、二氯甲烷、乙醚、乙酸乙醋、四氢呋喃、丙酮、乙腈、N，N-二甲基甲酰 胺、硝基甲烷或甲醇； 所述碱为DMAP、三乙胺、二异丙基乙基胺、DBU、DABCO、吡啶、四氢吡咯、二乙胺、N-甲基 苄胺、碳酸钾、碳酸铯，碳酸钠，氢氧化钾或氢氧化钠； 所述醛为芳香醛或者脂肪醛。
【专利摘要】本发明公开了一类磷酰胺-(伯)二级胺双功能催化剂及其合成方法，该类催化剂的结构如下所示，其合成方法是从简单易得的手性1,2-二胺与各种磷酰氯反应，再与醛类化合物进行反应两步制得具有手性的高效催化活性的磷酰胺类-(伯)二级胺双功能催化剂。所得催化剂是一种结构新型、性质稳定、合成方法简单、催化活性高的双功能催化剂；其合成方法简单，具有适用范围广，反应条件温和，操作简便等显著特点。
【IPC分类】B01J31-02, C07F9-24, C07D209-34
【公开号】CN104689849
【申请号】CN201510070465
【发明人】周剑, 余金生
【申请人】华东师范大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年2月11日