[发明专利]一种手性氮杂环卡宾类催化剂及其应用

说明书

本发明涉及一种手性氮杂环卡宾类催化剂及其应用，催化剂的化学结构式如下：上述分子结构中至少包含有两个手性碳原子，其中，R¹、R²、R³、R⁴分别独立地代表H、烷基、杂烷基或芳基，R⁵、R⁶分别独立地代表H、卤素、烷基、杂烷基或芳基，X、Y分别独立地代表含碳原子基团或含杂原子基团，Z代表烷基、杂烷基或芳基，M为过渡金属；本发明催化剂用于催化不对称Suzuki交叉偶联反应。与现有技术相比，本发明手性氮杂环卡宾类催化剂至少包含两个手性碳原子，手性碳原子所连接基团充分可调，在Suzuki交叉偶联反应中表现出极高的催化活性以及立体选择性，是一类新型催化剂，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于有机化学合成技术领域，涉及一种手性氮杂环卡宾类催化剂及其应用，尤其是涉及一种全新结构的、高活性以及高立体选择性的手性氮杂环卡宾类催化剂，以及其在催化不对称Suzuki交叉偶联反应中的应用。

背景技术

Suzuki交叉偶联反应具有反应条件温和，官能团容忍性强，反应产率以及选择性相对较高，反应试剂毒性较小，且对水、空气、热都相对不敏感，反应的后处理简单，适用于工业化生产等优点，从而受到研究者的重视(现代有机反应：金属催化反应，化学工业出版社，2008)。同时，具有手性联芳基结构的天然产物广泛存在于自然界中，目前已有超过数千个被分离报道。其中，诸多天然产物表现出良好的生理活性(例如，Angew.Chem.,Int.Ed.2005,44,5384)，通过不对称催化的手段合成得到这些天然产物的关键手性联芳基结构片段具有重要意义。因此，不对称Suzuki交叉偶联反应现已成为近些年的研究热点。

尽管催化不对称交叉偶联反应已经有了很大的发展，但是目前这一催化反应普遍面临的问题是：催化活性相对较低，底物范围窄，官能团容忍性差，立体选择性不高等。因此，开发一个高活性、高立体选择性、官能团容忍性强的催化体系至关重要。从已有文献来看，多数催化体系官能团容忍性不强，条件苛刻(例如，Chem.Rev.2011,111,563)。为数不多的具有高活性和普适性的催化体系摘录如下：

2005年，美国麻省理工学院的Buchwald小组发展了一个普适性的配体S-Phos，对于大位阻Suzuki-Miyaura偶联反应也具有很好的活性；2008年，该小组将发现的S-Phos，X-Phos应用于偶联反应中，利用手性底物，合成了一系列裂环木脂素、奎尼丁等具生物活性的手性化合物，在合成斯的甘辛时，产率为63％，dr值为87：13(可参见Acc.Chem.Res.2008,41,1461)。

2014年，中国科学院Tang小组发展了一个高活性的联芳基单膦配体，具有较高选择性及反应条件温和等特点，其在催化苯并恶唑啉酮作为底物参与的反应时，ee值高达96％，产率为95％(可参见J.Am.Chem.Soc.2014,136,570)。