一种面手性双反应中心钌催化剂及其合成与应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种面手性双反应中心钌催化剂及其合成与应用。本发明所提供的面手性双反应中心钌催化剂不仅合成简便，而且其具有的双反应中心钌催化剂可高效地应用于β-氨基酮类化合物的不对称催化氢化；最终可获得100%的转化率和超过99.9%的不对称诱导效果。本发明所述催化剂的合成操作简便，选择性和产率高，具有较好的原子经济性及良好的工业化应用前景。
【专利说明】一种面手性双反应中心钌催化剂及其合成与应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种钌催化剂及其合成与应用，尤其涉及一种面手性双反应中心钌催 化剂及其合成方法，以及其在对β-氨基酮类化合物进行不对称氢化的应用；属于有机及 药物合成化学领域。
【背景技术】
[0002] 手性氨基醇类化合物在药物、农药、香料等精细化工方面的应用十分广泛，也是多 种化合物如卤化物、氨基化合物、酯类、醚类等的重要前体，同时也可经过修饰后合成多种 手性配体，运用于催化反应当中。近年来，对其各种合成方法的研究日益增多。其中通过前 手性氨基酮的不对称氢化是制备手性氨基醇的最重要的方法之一。该方法催化活性高，反 应时间快，原子经济性好，产物分离方便，后处理简单，副反应少，因而引起广泛关注。
[0003] 基于此原因，众多手性催化剂被开发应用于前手性氨基酮的不对称氢化反应；其 中具有代表性的是日本化学家Noyori发明的Rh-BINAP类催化剂（ΕΡ0901997Α1 )，其对多 种β-氨基酮类化合物的不对称氢化均实现了很好的选择性。但是该催化剂配体的合成 相对复杂，成本较高，也不可以稳定地保存。此外，还有很多手性催化剂被开发应用于酮的 不对称氢化，如张绪穆等人发表在《Angew. Chem.，Int. Ed.》（德国应用化学会志）2005年 第 44 卷 1687-1689 页上 Practical Synthesis of Enantiopure y -Amino Alcohols by Rhodium-Catalyzed Asymmetric Hydrogenation of β -Secondary-Amino Ketones文章中， 提到使用手性配体Rh-DuanPhos催化剂能实现对酮的不对称氢化；但此类体系并没有极好 的选择性，且金属铑成本较高，难以应用于工业化生产之中。
[0004] 因此，本领域的技术人员致力于开发一种合成简单、成本低廉并可应用于不对称 氢化中的手性催化剂。
【发明内容】
[0005] 有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种合成简单的 面手性双反应中心钌催化剂。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供了一种面手性双反应中心钌催化剂及其合成方法， 以及在氨基酮类化合物的不对称氢化上的应用。本发明所提供的面手性双反应中心钌 催化剂不仅合成简便，而且可以高效地应用于合成光学活性的醇类化合物，从而可以广泛 应用于医药卫生和精细化工等领域。
[0007] 本发明是通过以下技术方案来实现上述技术问题的：
[0008] -方面，本发明提供了一种面手性双反应中心钌催化剂，其结构通式（I)如下：
[0009]
【权利要求】
1. 一种面手性双反应中心钌催化剂，其特征在于，所述催化剂的结构通式（I)如下：
其中，Μ为铁或钌；R表示(^-(：8的直链式、支链式烷基、环状基、烯基、或炔基基团，或者 表示C6-C8芳香族基团；Ar为有取代基或无取代基的C6-C 1(l的芳香族基团，其中，取代基为 CrQ的烷基、烷氧基或卤烷基；X为所有可以和金属钌配位的基团或阴离子。
2. 根据权利要求1所述的面手性双反应中心钌催化剂，其特征在于，所述R表示甲基、 乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、苯基、节基中的一种。
3. 根据权利要求1或2所述的面手性双反应中心钌催化剂，其特征在于，所述Ar表示 苯基、对甲基苯基、对甲氧基苯基、3, 5-二甲基苯基、3, 5-二叔丁基苯基、3, 5-二（三氟甲 基）苯基中的一种。
4. 根据权利要求1或2所述的面手性双反应中心钌催化剂，其特征在于，所述X为三苯 基膦、苯基、4-甲基异丙基苯基中的一种。
5. -种合成如权利要求1-4任一项所述的面手性双反应中心钌催化剂的方法，其特征 在于，将手性配体与金属钌盐在溶剂中进行反应，得到面手性双反应中心钌催化剂；所述手 性配体的结构通式（II)如下：
其中，Μ为铁或钌，R表示CfC8的直链式、支链式烷基、环状基、烯基、或炔基基团，或者 表示C6-C8芳香族基团；Ar为有取代基或无取代基的C6-C 1(l的芳香族基团，其中，取代基为 的烷基、烷氧基或卤烷基； 所述金属钌盐为选自三（三苯基膦）二氯化钌、二氯苯基钌二聚体、二氯双（4-甲基异 丙基苯基）钉-聚体中的一种。
6. 根据权利要求5所述的面手性双反应中心钌催化剂的合成方法，其特征在于，所述 金属钌盐的钌与所述手性配体的摩尔比例为1:0. 5?0. 7。
7. 根据权利要求6所述的面手性双反应中心钌催化剂的合成方法，其特征在于，所述 金属钌盐的钌与所述手性配体的摩尔比例为1:0. 5?0. 55。
8. 根据权利要求5-7任一项所述的面手性双反应中心钌催化剂的合成方法，其特征在 于，所述溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、二氯甲烷、1，4-二氧六环、四氢呋喃、乙醚、甲苯、二甲基 苯中的一种。
9. 根据权利要求5-7任一项所述的面手性双反应中心钌催化剂的合成方法，其特征在 于，所述面手性双反应中心钌催化剂的合成反应温度为〇?l〇〇°C，反应时间为0. 5?2小 时。
10. 根据权利要求9所述的面手性双反应中心钌催化剂的合成方法，其特征在于，所述 面手性双反应中心钌催化剂的合成反应温度为60?70°C，反应时间为1?1. 5小时。
11. 一种如权利要求1-4任一项所述的面手性双反应中心钌催化剂在β-氨基酮类底 物的不对称催化氢化反应中的应用。
12. 根据权利要求11所述的面手性双反应中心钌催化剂的应用，其特征在于，氮气氛 围下，在有机溶剂中加入β -氨基酮类化合物和碱，在加入面手性双反应中心钌催化剂后 置换为氢气氛围下，使β-氨基酮类化合物发生不对称氢化反应； 所述β-氨基酮类化合物的的结构通式（III)如下，
其中，R1为苯基或苯环上有取代基的苯基，或为具有芳香性的杂芳基，或为具有芳香性 的稠环类基团，或为的直链式、支链式的烷基、环状基、烯基、或炔基基团；其中，取代 基为C「C8的烧基、烧氧基，或齒素； R2为的直链式、支链式的烷基、烯基、环状基、或炔基基团，或者为C6-C8芳香族基 团。
13. 根据权利要求12所述的面手性双反应中心钌催化剂的应用，其特征在于，所述有 机溶剂为选自甲醇、乙醇、异丙醇、二氯甲烷、1，4-二氧六环、四氢呋喃、乙醚、甲苯、和二甲 基苯中的一种或多种，或其与水的混合溶剂。
14. 根据权利要求12所述的面手性双反应中心钌催化剂的应用，其特征在于，所述碱 为选自叔丁醇钾、叔丁醇钠、乙醇钠、乙醇钾、甲醇钠、甲醇钾、氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化 锂、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾，和碳酸氢钠中的任意一种碱。
15. 根据权利要求13-14任一项所述的面手性双反应中心钌催化剂的应用，其特征在 于，所述碱与所述β-氨基酮类化合物的摩尔比例为0.01?1:1。
16. 根据权利要求15所述的面手性双反应中心钌催化剂的应用，其特征在于，所述碱 与所述β -氨基酮类化合物的摩尔比例为0. 08?1:1。
17. 根据权利要求13-14任一项所述的面手性双反应中心钌催化剂的应用，其特征在 于，所述β -氨基酮类化合物与面手性双反应中心钌催化剂的摩尔比例为100?5000:1。
18. 根据权利要求13-14任一项所述的面手性双反应中心钌催化剂的应用，其特征在 于，所述不对称氢化反应的反应温度为-20?100°C,氢气压力为1?100大气压，反应时间 为1?72小时。
19. 根据权利要求18所述的面手性双反应中心钌催化剂的应用，其特征在于，所述不 对称氢化反应的反应温度为l〇°C?25°C，氢气压力为20?25大气压，反应时间为12?24 小时。
【文档编号】B01J31/24GK104056663SQ201310095358
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年3月22日 优先权日:2013年3月22日
【发明者】张万斌, 刘德龙, 王家豪 申请人:上海交通大学