[发明专利]手性螺环膦-氮-膦三齿配体及其铱催化剂的制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种手性螺环膦‑氮‑膦三齿配体SpiroPNP及其铱催化剂Ir‑SpiroPNP制备方法和应用。该手性螺环膦‑氮‑膦三齿配体是具有式I所示的化合物，或其消旋体或旋光异构体，或其催化可接受的盐，主要结构特征是具有手性螺二氢茚骨架和具有大位阻取代基的膦配体。该手性螺环膦‑氮‑膦三齿配体可以由具有螺环骨架的7‑二芳/烷基膦基‑7′‑氨基‑1，1′‑螺二氢茚类化合物为手性起始原料合成。该手性螺环膦‑氮‑膦三齿配体的铱催化剂是具有式II所示的化合物，或其消旋体或旋光异构体，或其催化可接受的盐，可用于催化羰基化合物的不对称催化氢化反应，特别是在简单双烷基酮的不对称氢化反应中表现出很高的收率(＞99％)和对映选择性(高达99.8％ee)，具有实用价值。

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，涉及一类手性螺环膦-氮-膦三齿配体及其铱催化剂的制备方法和应用，具体涉及一类具有螺环骨架的手性膦-氮-膦三齿配体及其铱催化剂的制备方法和在简单双烷基酮不对称催化氢化中的应用。

背景技术

过渡金属不对称催化氢化具有原子经济性高，反应条件温和，催化活性高，对映选择性好等优点，其已经成为获得手性分子最为简单方便和高效的方法之一，并且已经在手性药物分子和手性农药的工业生产中得到了广泛的应用，例如L-多巴，碳青霉素，金朵儿等。正是由于在手性控制领域做出了杰出的贡献，2001年诺贝尔化学奖授予了Konwles，Noyori和Sharpless三位教授，彰显了不对称催化合成领域本身的重要科学意义以及可能对相关领域如医药、农药、化工、材料等产生的深远影响。

在几类不饱和分子中，酮是最容易获得了一类不饱和分子，其不对称催化氢化也受到了科学家们的广泛关注。经过40多年的发展，科学家们发展出多种多样的催化体系实现了官能团化酮和芳基烷基酮的不对称催化氢化，获得了很高的催化效率和对映选择性。其关键就在于催化剂对这两类底物羰基平面的精准识别。在上述羰基底物不对称催化氢化取得巨大成就的同时，对于另一类代表性的羰基底物，即电性和位阻差异均很小的双烷基酮的高对映选择性不对称催化氢化一直是科学家的追求和梦想，但是没有得到很好的实现。如何实现像酶一样对手性的精准控制，高对映选择性不对称催化氢化双烷基酮，例如甲基乙基酮仍然是一个巨大但富有意义的挑战。针对其氢化产物在手性药物和手性农药合成中有着非常重要的用途，设计和发展新型高效的手性配体及催化剂仍然是不对称催化研究领域的难点和挑战，具有非常重要的意义。

最近，我们研究小组基于优势的手性螺环骨架，设计合成了三类结构新颖的三齿配体。第一类是手性螺环吡啶胺基膦三齿配体SpiroPAP(Xie，J.-H.；Liu，X.-Y.；Xie，J.-B.；Wang，L.-X.；Zhou，Q.-L.Angew.Chem.Int.Ed.2011，50，7329-9332)，其铱络合物Ir-SpiroPAP在羰基化合物的不对称催化氢化反应中有非常突出的表现，对映选择性高达99％ee，TON可高达450万。该手性螺环吡啶胺基膦三齿配体的铱催化剂Ir-SpiroPAP对β-芳基-β-酮酸酯的不对称催化氢化也非常有效，能给出高达99％ee的映选择性，TON可以高达123万(Xie，J.-H.；Liu，X.-Y.；Yang，X.-H.；Xie，J.-B.；Wang，L.-X.；Zhou，Q.-L.Angew.Chem.Int.Ed.2012，51，201-203)。第二类是手性螺环膦-氮-硫三齿配体SpiroSAP，其铱络合物Ir-SpiroSAP在β-烷基-β-酮酸酯等羰基化合物不对称催化氢化中可以获得优秀的对映选择性(高达99.9％ee)和高达35万的转化数(Bao，D.-H.；Wu，H.-L.；Liu，C.-L.；Xie，J.-H.；Zhou，O.-L.Angew.Chem.Int.Ed.2015，54，8791-8794)。第三类是手性螺环膦-氨基-噁唑林三齿配体SpiroOAP，其铱络合物Ir-SpiroOAP在α-酮酰胺等羰基化合物不对称催化氢化中可以获得优秀的对映选择性(高达98％ee)和高达1万的转化数(Zhang，F.-H.；Wang，C.；Xie，J.-H.；Zhou，Q.-L.Adv.Synth.Catal.2019，361，2832-2835)。