[发明专利]三羰化反应合成手性2-羰基-3-苯基戊二酸二甲酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三羰化反应合成手性2-羰基-3-苯基戊二酸二甲酯的方法。

背景技术

不对称三羰化反应以烯烃、甲醇和一氧化碳为原料，在手性金属络合物催化剂作用下，一步合成光学纯2-羰基戊二酸酯。该反应的目标产物手性2-羰基戊二酸酯是一种重要的有机合成中间体，可用于手性药物以及功能高分子的合成。同时，对该反应合成2-羰基戊二酸二甲酯的研究，将加深对烯烃与一氧化碳交替共聚反应中链终止过程的认识，从而更有效地合成手性功能高分子材料。

Consiglio等人于1996年首次报道苯乙烯、甲醇和一氧化碳为原料的不对称三羰化反应(M.Sperrle，G.Consiglio，J.Organometal.Chem.，1996，506，177)。以手性钯络合物催化剂[Pd(H₂O)₂{(S)-MeO-BIPHEP}](OTf)₂(其中配体(S)-MeO-BIPHEP结构如下图所示)催化该反应，得到手性2-羰基戊二酸二甲酯产物，但所得产物化学选择性低，且一氧化碳压力高达35MPa。2000年，该小组使用系列手性钯络合物催化剂(M.Sperrle，G.Consiglio，Inorg.Chim.Acta.，2000，300-302，264)，当以手性钯络合物[Pd(H₂O)₂{(S)-MeO-BIPHEP}](BF₄)₂催化该反应时，三羰化产物的选择性提高到32％；以[Pd(H₂O)₂{(S)-MeO-BIPHEP}](OTf)₂作催化剂，降低氧化剂苯醌用量，选择性最高可达37％，但底物转化率降低。到目前为止，钯络合物催化的不对称三羰化反应所得产物的化学选择性均有待提高，且反应条件苛刻(9～35MPa CO压力)。因此，寻找不对称三羰化反应新催化体系，降低一氧化碳压力、高选择性地合成手性2-羰基戊二酸酯具有重要意义。

配体(S)-MeO-BIPHEP

发明内容

本发明的目的在于提供一种三羰化反应合成手性2-羰基-3-苯基戊二酸二甲酯的方法。

本发明通过以下措施来实现：

本发明以苯乙烯、甲醇以及一氧化碳作为反应物，以钯盐和手性配体(S)-P-PHOS原位合成的手性钯络合物作为主催化剂，以苯醌和对甲苯磺酸作为助催化剂，经三羰化反应一步合成手性2-羰基-3-苯基戊二酸二甲酯。

本发明的反应式如(I)所示：

一种三羰化反应合成手性2-羰基-3-苯基戊二酸二甲酯的方法，其特征在于：该方法以苯乙烯、甲醇以及一氧化碳作为为反应物，以乙酰丙酮钯和手性膦配体原位生成的手性钯络合物作为主催化剂，苯醌和对甲苯磺酸作为助催化剂，在40～80℃、3～7MPa下反应30～50小时，经三羰化反应一步合成手性2-羰基-3-苯基戊二酸二甲酯；所述的手性膦配体选自(S)-P-PHOS，其结构如式(II)所示：

本发明所述的方法，苯乙烯用量为甲醇的1～6mol％。

本发明所述的方法，乙酰丙酮钯用量为苯乙烯的0.1～0.6mol％。

本发明所述的方法，手性配体(S)-P-PHOS用量为苯乙烯的0.1～0.6mol％。

本发明所述的方法，助催化剂苯醌用量为苯乙烯的50～150mol％。

本发明所述的方法，助催化剂对甲苯磺酸用量为苯乙烯的0.5～1.5mol％。

本发明所述的方法，甲醇既作为反应物之一，也作为反应介质。

本发明的优点在于：以苯乙烯、甲醇和一氧化碳等价廉易得的化学品为原料，经不对称三羰化反应只需一步即可合成手性2-羰基-3-苯基戊二酸二甲酯产物。手性膦配体(S)-P-PHOS为白色粉末状固体，在空气中可稳定存在，操作方便。所需一氧化碳压力由文献方法的9～35MPa降至5～7MPa，反应条件更为温和。

具体实施方式：

为了更好地理解本发明，通过实施例进行说明。

实施例1：

向100mL Shlenk瓶中加入乙酰丙酮钯(0.025mmol，8.4mg)，手性配体(S)-P-PHOS(0.025mmol，16.0mg)，甲醇4mL，磁力搅拌发生络合反应。向高压釜中加入苯乙烯(5mmol，1mL)、苯醌(5mmol，0.54g)、对甲苯磺酸(0.05mmol，8.6mg)。在氮气保护下，将上述甲醇溶液转移入高压釜中。密封高压釜，充氮气置换三次，充一氧化碳压力至5.5MPa，于50℃油浴中反应38小时。反应结束，冷至室温，放空未反应的气体，向反应混合液中加入甲苯、搅拌、过滤，将滤液经柱层析分离得产物手性2-羰基-3-苯基戊二酸二甲酯，比旋光为：[α]_D²⁰＝+27°(c，0.28，CH₂Cl₂)。