专利名称：含氮配体的钌金属络合物及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一类含膦、氮配体钌金属络合物及其制备方法，可以实现酮的催化氢 化。不对称催化氢化的反应活性和立体选择性可以通过添加一些助剂得到提高。
背景技术：
不对称催化氢化反应是当前不对称合成领域中的热点[Ohkuma，Τ. ；Kitamura, Μ. ；Noryori, R. (1999)Asymmoletric Hydrogenation. In:Catalytic Asymmoletric Synthesis,2nd Ed. (Ed. :0jima, I.).Wiley-VCH, New York,2000], [The Handbook of Homogeneous Hydrogenation(Ed. :de Vries, J.G., Elsevier, C. J. ). Wiley-VCH ffeinheim,2007 ； Vol. 1-3.],目前已经越来越多地被应用于工业生产[Asymmoletric Catalysis on Industrial Scale (Ed. :Blaser, H. -U. ；Schmidt). Wiley-VCH, ffeinheim, 2004]。手性醇类化合物是制药、农药和精细化工等行业中重要的中间体，其中酮类化合 物的不对称氢化反应是制备手性醇的最有效方法之一。不对称催化氢化还原酮的一个突 破性进展是Noyori小组实现的，他们运用金属-配体双功能外围活化的概念，制备了一种 结构为 trans-[RuCl2 (phosphane) (l，2-diamine)]的络合物，在碱(如 t-BuOK 或 Κ0Η)的 存在下，可高效、高对映选择性地催化酮类底物的不对称氢化反应[Noyori，R. ；Takeshi, 0. ；Hirohito, 0. Shohei, H. ；Takao, I. J. Am. Chem. Soc. 1995,117, 2675], [Noyori, R.； Ohkuma, T. ；Douce, H. ；Murata, K. ；Yokozawa, T. ；Kozawa, M. ；Katayama, E. ；England, Α. F. ；Ikariya, Τ.，Angew. Chem. Int. Ed. 1998，37，1703]。由于催化剂对底物的普适性较 差，许多手性双膦配体被设计和合成，并在酮类化合物的不对称氢化反应中取得非常好的 结果[Jing，W. ；Hua, C. ；Waihim, K. ；Rongwei, G. ；Zhongyuan, Z. ；Chihung, Y. ；Chan, S. C., J. Chem. Soc. 2002,67, 7908], [Jing, W. ；Jian, X. ；Rongwei, G. ；Chihung, Y. ；Chan, S. C., Chem. Eur. J. 2003,9,2963], [Jian, H. X. ；Xin, L. W. ；Fu, Y. ；Shuo, F. Ζ. ；Bao, Μ. F. ；Hai, F. D. ；Zhou, Q. L. J. Am. Chem. Soc. 2003. 125,4404], [Mark, J. ；William, H. ；Daniela, H.； Christophe, Μ. ；Antonio, Ζ. G. Org. Lett. 2000，26,4173]。而最近Noyori 小组设计一种新的催化剂 RuCl2 (phosphane) ( α -picolylamine)， 通过改变双胺配体为NH2-N(sp2)双氮配体可高效、高对映选择性地催化a位是大位阻叔 烷基的酮的氢化生成手性叔烷基甲醇[Ohkuma，T. ；Sandoval, C. Α. ；Srinivasan, R. ；Lin, Q. ；Wei, Y. ；Muniz, K. ；Noyori R. J. Am. Chem. Soc. 2005，127，8288.]，这是迄今为止唯一 可以高效氢化催化这一类特殊底物的催化剂[Ohkuma，Τ. ；Sandoval, C. Α. ；Noyori, R. WO 2006046508 Al, 2006] 0值得一提的是，手性叔烷基甲醇可用于生产手性表面活性剂等重 要的化合物，而使用传统的双膦双胺Ru催化剂RuCl2 (tolbinap) (dpen)组合催化这一反应 时，反应产率和对映选择性均低于20%。然而，该催化体系最主要的缺点就是必须使用碱和质子性溶剂。由于底物的溶 解性问题，与有些特殊底物发生副反应，质子性溶剂大大限制该催化体系的应用范围。并且，合成邻位手性二胺配体的困难也造成了该催化体系的制备。通过对RuCl2(ph0Sphane) (a-picolylamine or 1,2-diamine)催化氢化还原酮的反应机理的系统研究，我们合成了 具NH2-N(sp2)结构特征双齿氮配体的钌金属络合物，并发现其在甲苯、THF等非质子性溶剂 和异丙醇等质子性溶剂中均能高效地催化芳香酮的氢化反应。而目前通过双功能外围活化 作用的氢化催化剂只在质子性溶剂中具有催化活性。
发明内容
本发明的目的是提供一类新型的含有膦、具NH2-N(sp2)结构特征氮配体的钌金属 络合物。本发明的另一目的是提供利用容易获得的手性氮杂配体制备上述钌金属络合物 的合成方法。本发明的目的还提供将上述络合物的应用。可以用于酮的不对称催化氢化，进一 步描述为应用于a位是芳基或不饱和烷基酮、二芳基酮及其类似物、a位为叔丁烷基酮、a位 为杂原子基团的酮、β -N，N- 二甲氨基-a苯乙酮及其衍生物和其它芳基-烷基酮类化合物 的催化不对称氢化反应。本发明的另一个特征为上述钌金属络合物可以在质子性或非质子性溶剂中进行 不对称催化氢化反应。本发明的另一个特征为上述钌金属络合物在不对称催化氢化反应中可以加入添 加剂。添加剂的使用可以提高反应速率和立体选择性。添加剂选自单齿叔膦或单齿叔胺， 如三苯基膦，三G-甲氧基苯)膦，三(3，5-二甲基苯基)膦，三(3-甲基苯基)膦，二苯 基-2-萘基膦，三乙胺。本发明所涉及的钌金属络合物的总结构式(I)为[RuLmL’ XY]，其中，X和Y可以相同也可以不同。X可以是氯、溴、碘或氢，Y可以是氯、溴、碘或BH4,L为膦配体，选自以下结构a)通式为I3R1R2R3的单齿膦配体，其中，R1W可以相同也可以不同，为1 6个 碳原子的脂肪烃或芳香性基团；b)通式为R5R6P-R4-PR7R8的双齿膦配体，其中，R4代表手性或非手性的有机碳氢基 团；R5，R6，R7 and R8可以相同也可以不同，为1 10个碳原子的脂肪烃或芳香性基团；当m为2时，膦配体为两个相同的选自上述a)中的单齿膦配体；当η为1时，膦配 体选自上述b)中的双齿膦配体；L’为双齿氮配体，选自以下结构(II至V)
权利要求
1. 一种金属钌络合物，具有结构式(I) [RuLfflL' XY]，其中，X和Y可以相同也可以不同，X是卤素原子(氯、溴、碘)或氢，Y是卤素原子(氯、溴、 碘)、氢或BH4 ；L为选自a)、b)的膦配体a)具有通式R1R2R3P的单齿膦配体，其中，RSR2，! 3可以相同也可以不同，为具有1 10 个碳原子的脂肪烃基或芳香基；b)具有通式R5R6P-R4-PR7R8的双齿膦配体，其中，R4为手性或非手性有机碳氢基团，R5， R6，R7和R8可以相同也可以不同，为具有1 10个碳原子的脂肪烃基或的芳香基；当膦配体为两个相同的选自a)的单齿膦配体时，m为2 ；当膦配体为选自b)的双齿膦 配体时，m为1 ；L’为双齿氮配体，其结构式选自结构式II至结构式V
2.根据权利要求1所述的钌金属络合物，其特征在于所述配体X和Y是反式或顺式 构型。
3.根据权利要求1所述的钌金属络合物，其特征在于所述钌金属络合物具有结构式 (VI) [RuL2L' XY]，其中，L为选自a)的单齿膦配体，L’为具有结构式II、III、IV、V的双齿 氮配体，X和Y可以相同也可以不同，X为卤素原子或氢，Y为卤素原子、氢或BH4，所述钌金 属络合物中的配体X和Y为顺式或反式。
4.根据权利要求1所述的钌金属络合物，其特征在于所述钌金属络合物具有结构式 (VI) [RuL1L' XY]，其中，L为选自b)的双齿膦配体，双齿膦配体可以是手性的，也可以是非 手性的，手性双齿膦配体选自如下膦配体具有联萘环或取代联萘环的BINAP及其同系物； 具有联苯骨架的BIPHEP及其同系物；具有二茂铁骨架或取代二茂铁的J0SIPH0S及其同系 物，以及 DIOP，N0RPH0S，SKEffPHOS, CHIRAPHOS, PHANEPH0S ；L’为含双齿氮配体，结构式为II，III，IV或V;X和Y可以相同，也可以不同，X是卤素原子或氢，Y是卤素原子、氢或BH4，所述钌金属 络合物中的配体X、Y是顺式或反式。
5.权利要求1所述的钌金属络合物的制备方法，其特征在于所述钌金属络合物是通 过钌金属化合物、双齿氮配体、双齿膦配体或单齿膦配体在有机溶剂中在20°C _120°C温度 下反应0. 5 20小时获得，钌金属化合物、双齿氮配体、双齿膦配体或单齿膦配体的摩尔比 为1 1 3 1 5。
6.根据权利要求5所述的钌金属络合物的制备方法，其特征在于所述钌金属化合物 为钌金属络合物的卤化物或其衍生物，选自[Ru)(2(C6H6) ]2，RuX3, RuCl2 (PPh3)3，其中，X为卤 素原子(Cl，Br，I)。
7.根据权利要求5所述的钌金属络合物的制备方法，其特征在于当采用单齿膦配体 时，过渡金属化合物、双齿氮配体和单齿膦配体的摩尔比为1 1 3 1 5。
8.根据权利要求5所述的钌金属络合物的制备方法，其特征在于当采用双齿膦配体 时，过渡金属化合物、双齿氮配体和双齿膦配体的摩尔比为1 1 3 1 3。
9.权利要求1所述的钌金属络合物作为催化剂在对称酮、α位是芳基或不饱和烷基的 酮、α位是大位阻烷基的酮、二苯甲酮及其衍生物、α位是芳香杂环基的酮、β-N，N-二甲 氨基_a苯乙酮及其衍生物的催化氢化反应中的应用。
10.权利要求1所述的钌金属络合物作为催化剂在对称酮转化为二级醇的氢化反应中 的应用，通过添加权利要求9所述的对称酮的不对称氢化反应中的添加剂来改善所述钌金 属络合物的催化活性和立体选择性。
11.根据权利要求10所述的应用，其特征在于所述添加剂选自单齿叔膦或单齿叔胺， 如三苯基膦，三甲氧基苯基)膦，三甲基苯基)膦，三(3，5-二甲基苯基)膦，三乙 胺，使用的添加剂与钌金属的摩尔比为1 3 1(添加剂过渡金属)。
12.根据权利要求9所述的钌金属络合物的应用，其特征在于所述对称酮的还原是 在质子性溶剂、非质子性溶剂、或质子性溶剂和非质子性溶剂的混合溶剂中进行，质子性溶 剂选自甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇，非质子性溶剂选自甲苯、四氢呋 喃、乙腈、二氯甲烷、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、乙醚、二甲基亚砜(DMSO)、N-甲基吡咯烷酮 (NMP)。
全文摘要
本发明公开了一种含膦、氮配体的钌金属络合物、其制备方法，以及其作为催化剂在通过分子加氢将对称酮还原为醇的反应中的应用。通过选择性地添加添加剂，可以改善本发明钌金属络合物在对称酮的不对称氢化反应中的催化活性和立体选择性。
文档编号B01J31/24GK102083843SQ200980122419
公开日2011年6月1日 申请日期2009年6月12日 优先权日2008年6月13日
发明者克里斯蒂安·A·山多夫, 李跃辉 申请人:中国科学院上海有机化学研究所, 中山奕安泰医药科技有限公司