[发明专利]一种具有双环骨架的手性氮杂环卡宾前体化合物及其制备方法

说明书

本发明公开一种具有双环骨架的手性氮杂环卡宾前体化合物及其制备方法，本发明以廉价的脯氨酸为原料，通过简便的4步反应，得到系列具有双环骨架的手性氮杂环卡宾前体化合物，通过改变芳香胺的结构，便可以获得不同结构的手性卡宾催化剂前体盐。

技术领域

本发明涉及有机合成领域，具体涉及一种具有双环骨架的手性氮杂环卡宾前体化合物及其制备方法。

背景技术

氮杂环卡宾(N-heterocyclic carbenes,NHC)的研究历史最早要追溯到1832年，Wohler和Liebig等人发现氰根负离子(CN^－)可以催化苯甲醛的安息香缩合反应.随后Lapworth对其机理进行研究后发现一分子的苯甲醛在氰根负离子的催化下，羰基碳原子由传统的电正性转变为电负性(即醛基的反应极性发生了翻转)，进而对另一分子的苯甲醛进行亲核加成，最终得到安息香产物。而真正的氮杂环卡宾是由Wanzlick和早在上个世纪60年代所报道，但是直到Bertrand和Arduengo等课题组分离得到游离的卡宾配体并获得单晶数据之后，NHCs领域相关的研究才引起广泛的关注。NHCs在当今化学领域已成为非常重要的配体被设计用于有机金属络合物的制备，进而广泛应用于均相催化、药物化学、不对称合成以及材料领域。在另一方面，近年来，NHC作为有机小分子催化剂直接应用于催化反应也得到了长足的发展，已经成为有机化学的研究热点之一，特别是在此类催化过程中不需要金属参与，反应体系环境友好，价格也相对低廉，使其与金属卡宾化学相比在某些方面具有一定的优越性。根据催化底物类型不同，目前氮杂环卡宾参与的有机催化反应主要是羰基碳原子、羰基α碳原子、羰基β碳原子、羰基γ碳原子以及羰基δ碳原子活化参与的各种亲电和亲核反应，主要包括安息香缩合反应、Stetter反应、a³-d³极性反转反应、环合反应和氟化反应等。这些反应为有机合成提供了简单高效的C—C、C—N和C—O键的构建方法。

相应的，部分手性NHC作为有机小分子催化剂在不对称催化反应中取得了优异的对映选择性。由于N-杂环卡宾的极性反转特性，它在有机合成中构建复杂手性分子的作用显得愈加重要。一些特定的路易斯碱及氧化剂可诱导卡宾与羰基化合物形成Breslow中间体、烯醇化合物和高烯醇化合物，这些中间体进一步拓展了卡宾的应用范围。下面罗列的化合物为近年具有代表性的手性氮杂卡宾前体盐，它们在不对称安息香缩合反应、Stetter反应、a³-d³极性反转反应、环合反应和氟化反应等反应中体现了优异的非对映选择性，取得了90％以上的ee值。

纵观作为有机小分子催化剂的手性卡宾配体，多为具有三氮唑单元的双环结构。此类化合物合成路线较为复杂，同时原料相对较昂贵，合成路线普适性并不好。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种具有双环骨架的手性氮杂环卡宾前体化合物及其制备方法，从而扩大其在药物中间体合成反应及有机不对称合成反应中的应用范畴。具体技术方案如下：

一种具有双环骨架的手性氮杂环卡宾前体化合物，其特征在于，该手性氮杂环卡宾前体化合物为：

或其对映异构体：

其中，R₁选自苯基、取代芳香基团、芳杂环、环己基、苄基、叔丁基、异丙基、甲基和异丁基，R₂选自氯离子、溴离子、四氟硼酸根离子和六氟磷酸根离子。

进一步地，该化合物的结构选自：

。

一种手性氮杂环卡宾前体化合物的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：