[发明专利]一类手性六元氮杂环卡宾前体盐的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及有机合成领域，具体为具有四氢嘧啶骨架的手性六元氮杂环卡宾前体盐的合成及其应用。本发明所述的手性六元氮杂环卡宾前体化合物为具有式(Ⅲ)所示结构的化合物或者其如式(Ⅲ’)所示的对映异构体：R₁选自苯基、1‑萘基、2‑萘基、苄基、异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基或环己基；R₂选自氯离子、溴离子、四氟硼酸根离子或六氟磷酸根离子，优选自氯离子和四氟硼酸根离子；R₃选自氢、1‑萘甲酰基、2‑萘甲酰基、2,4,6‑三甲基苯甲酰基、对甲氧基苯甲酰基或对叔丁基苯甲酰基。本发明开发一种C₂对称的新型手性六元氮杂环卡宾前体化合物的合成方法，扩大其在药物中间体合成及有机不对称合成反应中的应用范畴。

技术领域

本发明涉及有机合成领域，具体为具有四氢嘧啶骨架的手性六元氮杂环卡宾前体盐的合成及其应用。

背景技术

氮杂环卡宾(NHCs)的研究起始于上个世纪70年代，直到1991年，Arduengo等人首次制备得到游离的氮杂环卡宾单体之后，卡宾化学得到了飞跃式的发展。由于氮杂环卡宾具有制备相对简单并且对反应环境要求不苛刻等优点，因此受到越来越多的关注。此外，氮杂环卡宾具有的强σ供电性和弱π接受性使得它能够与多数金属形成稳定的金属络合物，并表现出更好的空气和热力学稳定性，因而此类络合物能催化许多重要的有机化学反应，如烯烃复分解反应、偶联反应、共轭加成反应、氢化还原反应等。其催化性能在部分反应中已经超过传统的膦配体，因此氮杂环卡宾及其金属络合物在有机催化领域正发挥越来越重要的作用。

就目前而言，国内外课题组所发展的无论是单齿还是双齿手性NHC配体，其基本结构单元主要基于五元环的咪唑或者二氢咪唑等结构。

近些年，具有六元嘧啶环结构的氮杂环卡宾配体陆续被国内外一些课题组所报道。与传统的五元氮杂环卡宾配体相比，六元氮杂环卡宾配体在空间布局以及电子特性方面都表现出显著的变化。相关报道表明，六元氮杂环卡宾铑羰基络合物羰基的红外振动频率较五元类似物有明显的降低，表明具有更强的亲核性(碱性)，使得其可能与过渡金属形成更加稳定的络合物，成为非常有前景的催化剂；此外，大量的六元环NHC配体的晶体结构均表明其较五元环类似物具有更大的N-C_NHC-N夹角，进而导致N原子上的取代基与卡宾碳中心和金属中心距离更近(N-C_NHC-N夹角的增大会导致R-N-C_NHC夹角减小)，最终致使N原子上取代基的改变对配体电子效应和空间效应的影响更显著。另外，六元环NHC配体与五元NHC配体构象不甚相同，多具有半椅式构象。表明六元环NHC配体比近平面型的咪唑类配体更具有一定的柔韧性，使得其在催化循环中的氧化加成和转化金属等步骤不会因为过大的位阻而受到障碍，从而有利于催化剂保持较高的催化活性。因此六元环卡宾配体在现代有机化学中发挥着越来越重要的作用。

1999年，布里斯托大学的Alder课题组在Chemical Communications上首次报道了六元卡宾钾配合物二聚体，其结构如下。

2003年，渥太华大学的Richeson课题组在JACS(Journal ofthe AmericanChemical Society)上报道了一种具有萘嵌间二氮杂苯骨架结构的六元氮杂环卡宾铑配合物，其结构如下。

加州大学的Bertrand课题组于2005年在JACS上报道了一种具有类似环硼氮烷结构的六元氮杂卡宾铑络合物，该类卡宾配体的卡宾碳中心的电性可以通过硼原子取代基的改变而得到调整，其结构如下。

2009年，德克萨斯大学的Bielawski课题组在JACS上报道了一种骨架含有两个羰基的六元氮杂环卡宾配体，该类卡宾配体因羰基官能团的引入显示出独特的电性，既保留了卡宾碳与过渡金属的络合能力，又进一步拓宽卡宾配体在催化反应中的应用。