专利名称：含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一类含手性螺环骨架结构的配体化合物及其制备方法和应用，具体说，是涉及一类含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物及其制备方法和其与过渡金属形成的络合物在多种β -二羰基化合物的不对称氯化反应和不对称羟基化反应中的应用。
背景技术：
光学活性α-氯-β_ 二羰基化合物或α-羟基-β_ 二羰基化合物，是重要的有机合成手性中间体。以手性^1-氯-0-二羰基化合物或α-羟基-β_ 二羰基化合物为起始原料，可以制备多种高光学纯度的医药和农药中间体。外消旋β_ 二羰基化合物的α-位不对称氯化或不对称羟基化是一种直接高效合成手性^!-氯-卩-二羰基化合物或α-羟基-β - 二羰基化合物的方法。最初，化学家们使用手性辅基(Duhamel, L. Synlett, 1991, 807)或手性试剂(Davis, F. A. Tetrahedron Lett.，1981，22，4385)实现羰基 α -位不对称氯化或不对称羟基化。其后，还报道了使用TADDOLate-Ti催化剂(Togni，A. Helv. Chim.Acta，2000，83，2425) (Togni, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.，2004，101，5810)、双噁唑啉配体-金属催化剂(Jorgensen, K. A. Chem. Eur. J. , 2004,10, 2133 ；Shibata,N. Angew. Chem.Int. Ed.，2005，44，4204) (Shibata, N. J. Am. Chem. Soc.，2006，128，16488)、亚胺 / 仲胺-金属催化剂(Shi，M. Tetrahedron Asymmetry, 2010, 21, 247) (W003002255)、有机小分子催化剂(Bartoli, G. Angew. Chem. Int. Ed. , 2005,44,6219 ；Feng, X. M. Chem. Commun. ,2010,46,1250) (W003040083 ；Zhong, G. F. J. Am. Chem. Soc. ,2009,131,4562)等催化的外消旋 β - 二羰基化合物的α-位不对称氯化或不对称羟基化反应。然而现有的催化剂绝大多数都存在催化剂效率低、活性低或选择性低的缺点。由于手性螺环结构具有较好的刚性骨架，所形成的过渡金属配合物在不对称催化反应中立体选择性和化学选择性高等优点，这类配体的研究已引起了有机化学工作者的广泛关注。但至今未见能应用于β_二羰基化合物的不对称氯化反应和不对称羟基化反应中的含手性螺环骨架结构的配体化合物的相关报道。
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的问题和缺陷，在此提供一类含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物及其制备方法和其与过渡金属形成的络合物在多种β-二羰基化合物的不对称氯化反应和不对称羟基化反应中的应用，为催化剂领域增添一类新品种。为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下本发明提供的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物，具有如下通式
权利要求
1.一种含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物，其特征在于，具有如下通式
2.根据权利要求I所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物，其特征在于所述的(V6的烧基为甲基、こ基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戍基、仲戍基、异戍基、叔戍基、环戍基或环己基中的至少一种。
3.根据权利要求I所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物，其特征在于所述的芳基为苯基、I-萘基、2-萘基、9-蒽基、9-菲基、I-吡啶基、2-吡啶基、I-噻吩基或2-噻吩基中的至少ー种。
4.根据权利要求I所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物，其特征在于所述的取代芳基中的取代基为Rx和Rx'，所述的RX、RX'分别独立选自氢、CV4的烷基、CV4的烷氧基、苯基、苄基、I-萘基或2-萘基中的至少ー种。
5.根据权利要求I所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物，其特征在干，所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物具有如下结构式
6.—种权利要求I所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤① ⑤或步骤② ⑤或步骤③ ⑤或步骤④ ⑤或步骤⑤①由对位取代的苯酚2在有机酸存在下，有机溶剂中或无溶剂下与酮I反应，得到螺苯并ニ氢吡喃3 ； ②螺苯井二氢吡喃3与N-溴代丁ニ酰亚胺(NBS)在有机溶剂中反应，得到双溴代螺苯并ニ氢吡喃4 ； ③双溴代螺苯并ニ氢 吡喃4在有机溶剂中与烷基金属试剂反应后，再与CO2气体反应，得到螺苯并ニ氢吡喃双羧酸5 ； ④在缩合剂存在下，螺苯并ニ氢吡喃双羧酸5与取代的β-氨基醇6在有机溶剂中反应，得到螺苯并ニ氢吡喃双酰胺醇7 ； ⑤在活化剂存在下，螺苯并ニ氢吡喃双酰胺醇7在有机溶剂中关环反应后，纯化，即得本发明所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物8 ； 所述的对位取代的苯酚2，酮1，螺苯并ニ氢吡喃3，双溴代螺苯并ニ氢吡喃4，螺苯并ニ氢吡喃双羧酸5，取代的β -氨基醇6，螺苯并ニ氢吡喃双酰胺醇7和螺苯并ニ氢吡喃双噁唑啉配体化合物8的结构式依次为
7.根据权利要求6所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物的制备方法，其特征在于步骤①中的对位取代的苯酚2与有机酸的摩尔比为(10 200) I ;对位取代的苯酚2与酮I的摩尔比为I : (O. I 10);反应温度为60 200°C ;反应时间为I 480小时；所述的有机酸选自苯甲酸、对硝基苯甲酸、こ酸、三氟こ酸、甲磺酸、三氟甲磺酸、苯磺酸、对甲基苯磺酸、3-硝基苯磺酸、4-硝基苯磺酸、2，4_ ニ硝基苯磺酸或樟脑磺酸中的至少ー种。
8.根据权利要求7所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物的制备方法，其特征在于步骤①中的对位烷基取代的苯酚2与有机酸的摩尔比为(10 100) I ;对位烷基取代的苯酚2与酮I的摩尔比为I : (I 10);反应温度为80 160°C ;反应时间为120 360小时；所述的有机酸为甲磺酸。
9.根据权利要求6所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物的制备方法，其特征在于步骤②中的螺苯并ニ氢吡喃3与N-溴代丁ニ酰亚胺(NBS)的摩尔比为I : (I 10);反应温度为O 80°C ;反应时间为I 120小时。
10.根据权利要求9所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物的制备方法，其特征在干步骤②中的螺苯并ニ氢吡喃3与N-溴代丁ニ酰亚胺(NBS)的摩尔比为I (I 5);反应温度为10 40°C ;反应时间为20 100小时。
11.根据权利要求6所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物的制备方法，其特征在于步骤③中的双溴代螺苯并ニ氢吡喃4与烷基金属试剂的摩尔比为I : (I 10);反应温度为-78 25°C ;反应时间为O. 5 48小时；所述的烷基金属试剂为甲基锂、こ基锂、正丁基锂、仲丁基锂或叔丁基锂。
12.根据权利要求11所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物的制备方法，其特征在干步骤③中的双溴代螺苯并ニ氢吡喃4与烷基金属试剂的摩尔比为I : (I 5);反应温度为-78 -5°C ;反应时间为O. 5 5小时；所述的烷基金属试剂为正丁基锂。
13.根据权利要求6所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物的制备方法，其特征在干步骤④中的螺苯并ニ氢吡喃双羧酸5与β-氨基醇6的摩尔比为I : (I 10);螺苯并ニ氢吡喃双羧酸5与缩合剂的摩尔比为I : (I 10);反应温度为O 80°C ；反应时间为I 72小时；所述的缩合剂为N，N-ニ环己基碳ニ亚胺(DCC)与I-羟基苯并三氮唑(HOBt)的组合物。
14.根据权利要求13所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物的制备方法，其特征在干步骤④中的螺苯并ニ氢吡喃双羧酸5与β-氨基醇6的摩尔比为I : (I 5);螺苯并ニ氢吡喃双羧酸5与缩合剂的摩尔比为I : (I 5);反应温度为O 40°C ;反应时间为I 30小吋；所述的缩合剂为N，N-ニ环己基碳ニ亚胺(DCC)与I-羟基苯并三氮唑(HOBt)以摩尔比为(I 5) I的组合物。
15.根据权利要求6所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物的制备方法，其特征在于步骤⑤中的螺苯并ニ氢吡喃双酰胺醇7与活化剂的摩尔比为I : (I 50);反应温度为-78 200°C ;反应时间为I 72小时；所述的活化剂为ニこ氨基三氟化硫(DAST)、4_ ニ甲氨基吡啶(DMAP)、甲基磺酰氯或钛酸异丙酯(Ti(OiPr)4)15
16.根据权利要求15所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物的制备方法，其特征在干步骤⑤中的螺苯并ニ氢吡喃双酰胺醇7与活化剂的摩尔比为I : (I 10);反应温度为-78 40°C ;反应时间为I 36小时。
17.根据权利要求6所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物的制备方法，其特征在于所述的有机溶剂为苯、甲苯、ニ甲苯、ニ氯甲烷、氯仿、四氯化碳、1，2-ニ氯こ烷、こ醚、四氢呋喃、甲醇、こ醇、N，N-ニ甲基甲酰胺或ニ甲基亚砜中的至少ー种。
18.—种权利要求I所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物的应用，其特征在于所述的配体化合物与金属盐生成的络合物用作催化剂。
19.根据权利要求18所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物的应用，其特征在于所述的催化剂是由所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物与金属盐在惰性气氛下，有机溶剂中，于-78 80°C下反应O. I 24小时而得，所述的配体化合物与金属盐的摩尔比为(I 10) I。
20.根据权利要求19所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物的应用，其特征在于所述的催化剂是由所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物与金属盐在氮气气氛下，有机溶剂中，于O 40°C下反应O. I 10小时而得，所述的配体化合物与金属盐的摩尔比为(I 5) I。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物的应用，其特征在于所述的金属盐选自ScZ3、LaZ3、InZ3、MgZ2、FeZ2、FeZ3、NiZ2、CuZ、CuZ2、AgZ、NaZ, ZnZ2, ZrZ4 或 CoZ2 中的至少ー种，其中Z 选自 Cl、Br、B [C6H3 (CF3) 2) ]4、BF4、PF6'ClO4, TfO, SbF6, CH3CO2, CF3CO2, CH3SO3^ CF3SO3^ こ酰丙酮或 iPrO 中的至少ー种。
22.根据权利要求21所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物的应用，其特征在于所述的金属盐选自 Sc (OTf) 3、La (OTf) 3、InCl3、InBr3> InOTf) 3、Mg (OAc) 2、FeCl3、Fe (OAc) 2、Ni (ClO4)2 · 6H20、CuOTf · O. 5C6H6、Cu (OTf) 2、CuCl2、Cu (OAc) 2、Cu (TFA) 2 · O. 56H20、Cu (ClO4) 2 · 6H20、AgBF4、AgPF6、Zn (OTf) 2、Zn (OAc) 2、ZnCl2、NaB [C6H3 (CF3) 2) ] 4 中的至少ー种。
23.根据权利要求18所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物的应用，其特征在于所述催化剂用于催化β_ニ羰基化合物的不对称氯化或不对称羟基化反应。
24.根据权利要求23所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物的应用，其特征在于所述催化剂用于催化消旋β_ニ羰基化合物的α-位不对称氯化或不对称羟基化反应。
25.根据权利要求24所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物的应用，其特征在于，所述的催化剂用于催化消旋β-ニ羰基化合物的α-位不对称氯化反应如下在惰性气氛下，将β - ニ羰基化合物与所述的催化剂、氯化试剂、添加剂在有机溶剂中反应。
26.根据权利要求25所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物的应用，其特征在于所述的惰性气氛为氮气气氛；所述的β_ ニ羰基化合物与所述的催化剂的摩尔比为(10 100) 1，β-ニ羰基化合物与氯化试剂的摩尔比为(O. 5 10) 1，β_ ニ羰基化合物与添加剂的摩尔比为(O. 5 10) 1，反应温度为-78 80°C ;所述的氯化试剂为如下结构式的化合物
27.根据权利要求24所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物的应用，其特征在于，所述的催化剂用于催化消旋β_ニ羰基化合物的α-位不对称羟基化反应如下在惰性气氛下，将β - ニ羰基化合物与所述的催化剂、氧化剂在有机溶剂中反应。
28.根据权利要求27所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物的应用，其特征在于，所述的惰性气氛为氮气气氛；所述的β_ ニ羰基化合物与所述的催化剂的摩尔比为(10 10000) 1，β-ニ羰基化合物与氧化剂的摩尔比为(O. 5 10) I，反应温度为-78 80°C ;所述的氧化剂选自如下结构式的化合物
29.根据权利要求19或20或25或27所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物的应用，其特征在于所述的有机溶剂选自苯、甲苯、ニ甲苯、ニ氯甲烷、氯仿、四氯化碳、1，2-ニ氯こ烷、こ醚、四氢呋喃、甲醇、こ醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、异丁醇、叔丁醇、N，N-ニ甲基甲酰胺或ニ甲基亚砜中的至少ー种。
30.根据权利要求24所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物的应用，其特征在于，所述的消旋ニ羰基化合物为如下结构式的化合物
31.根据权利要求30所述的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物的应用，其特征在于，所述的消旋ニ羰基化合物选自如下结构式
全文摘要
本发明公开了一类含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物及其制备方法和应用。所述化合物的结构通式如下该化合物的制备是先合成螺环骨架，然后在螺环骨架上引入双噁唑啉单元。本发明提供的含手性螺环骨架结构的双噁唑啉配体化合物与金属盐生成的络合物可用作催化剂，所述催化剂在β-二羰基化合物的不对称氯化反应和不对称羟基化反应中均表现出高的催化活性和优秀的对映选择性，为高效合成手性α-氯-β-二羰基化合物和α-羟基-β-二羰基化合物提供了一条新途径。
文档编号C07F5/00GK102702218SQ20111007550
公开日2012年10月3日 申请日期2011年3月26日 优先权日2011年3月26日
发明者丁奎玲, 张如周, 李 杰, 王正 申请人:中国科学院上海有机化学研究所