一种基于天然氨基酸的手性双羧酸四齿双核铑催化剂、合成方法及其应用

技术领域

本发明属于催化剂领域，具体公开了一种基于天然氨基酸的手性双羧酸四齿双核铑催化剂、合成方法及其应用。

背景技术

手性双核铑配合物目前已广泛应用于各种药物及天然产物的合成，是催化卡宾和氮宾不对称转化的优势催化剂，也在催化氧化反应中展现出独特优势，具有很大的合成应用价值。从日益增长的对手性分子骨架的需求来看，开发出拥有相同性质的手性双核铑催化剂是亟需解决的重要问题。目前已有的手性催化剂如图1所示，根据文献报道，图1中的催化剂在催化同类型反应时均具有较高的对映选择性。

发明内容

在本发明中公开了一种基于天然氨基酸的手性双羧酸四齿双核铑催化剂、合成方法及其应用。本发明的合成方法创新性在于能将手性氨基酸引入到双羧酸四齿双核铑催化剂的配体中，开发出了一类全新的手性双羧酸四齿双核铑催化剂。

一种基于天然氨基酸的手性双羧酸四齿双核铑催化剂的结构通式为：

其中，R为异丙基，苄基，叔丁基，仲丁基，苯基中的任一种；R

在其中一实施例中，所述基于天然氨基酸的手性双羧酸四齿双核铑催化剂的合成方法为：从天然手性氨基酸出发，用对甲苯磺酰氯与苄溴先后对二级胺和羧基进行保护，随后与间二苄溴通过偶联反应，Pd/C还原脱去苄基形成手性双羧酸配体，最后与三氯化铑进行配体交换合成手性双羧酸四齿双核铑催化剂。

一种基于天然氨基酸的手性双羧酸四齿双核铑催化剂的合成方法的合成路线为：

其中，R为异丙基，苄基，叔丁基，仲丁基，苯基中的任一种；R

在其中一实施例中，所述天然氨基酸为L-氨基酸。

在其中一实施例中，除了如下用于合成化合物(I)的步骤1以外，所述基于天然氨基酸的手性双羧酸四齿双核铑催化剂的合成方法中，其他溶剂均要求无水，并且在氮气保护下进行

在其中一实施例中，所有反应均需要过夜处理。

在其中一实施例中，所述的基于天然氨基酸的手性双羧酸四齿双核铑催化剂的合成方法，包括如下步骤：

向5g,42.68mmol的L-缬氨酸和17.6mL,128.04mmol的三乙胺的水/THF溶液中加入8.14g,42.68mmol的芳基磺酰氯，并将混合液在室温下搅拌过夜，反应完成。

在其中一实施例中，所述的基于天然氨基酸的手性双羧酸四齿双核铑催化剂的合成方法，还包括如下步骤：

称取10.29g,37.92mmol的化合物I和7.82mL,3.90mmol的TEA置于500ml圆底烧瓶，抽空换氮三次，加入150mL的MeCN，冰浴条件下滴加4.95mL,41.72mmol溴化苄，滴加完成后恢复至室温，并将混合物在回流下搅拌过夜，反应完成。

在其中一实施例中，化合物VI具有如下结构：

本发明还提供了上述任一项所述基于天然氨基酸的手性双羧酸四齿双核铑催化剂在不对称催化反应中的应用。

本发明还进一步的提供了上述任一项所述基于天然氨基酸的手性双羧酸四齿双核铑催化剂在不对称催化反应在已知的烯烃与α-芳基取代的重氮酯类化合物的环丙烷化反应中的应用。

本发明于制备了一系列从未报道过的全新催化剂，有望解决现有的双羧酸四齿双核铑催化剂在其独有优势的反应中不对称催化的问题。特别是，将本发明制备的催化剂V-1～5应用于已知的烯烃与α-芳基取代的重氮酯类化合物的环丙烷化反应中，对这5种手性催化剂的有效性进行评估。初步结果表明，这5种配合物均可以催化该反应，并能起到一定的手性诱导效果，目前最高可以以75％的分离收率以及44％的ee值得到目标产物。

附图说明

图1为目前现有技术已有的手性催化剂的示意图。

具体实施方式

一种基于天然氨基酸的手性双羧酸四齿双核铑催化剂的结构通式为：

其中，R为异丙基，苄基，叔丁基，仲丁基，苯基中的任一种；R

所述基于天然氨基酸的手性双羧酸四齿双核铑催化剂的合成方法为：从天然手性氨基酸出发，用对甲苯磺酰氯与苄溴先后对二级胺和羧基进行保护，随后与间二苄溴通过偶联反应，Pd/C还原脱去苄基形成手性双羧酸配体，最后与三氯化铑进行配体交换合成手性双羧酸四齿双核铑催化剂。

一种基于天然氨基酸的手性双羧酸四齿双核铑催化剂的合成方法的合成路线为：

其中，R为异丙基，苄基，叔丁基，仲丁基，苯基中的任一种；R

其中，所述天然氨基酸为L-氨基酸。

其中，除了如下用于合成化合物(I)的步骤1以外，所述基于天然氨基酸的手性双羧酸四齿双核铑催化剂的合成方法中，其他溶剂均要求无水，并且在氮气保护下进行

上述合成方法中，所有反应均需要过夜处理。

所述的天然氨基酸的结构通式为：

其中R为异丙基，苄基，叔丁基，仲丁基，苯基；R

所述天然氨基酸为L-氨基酸。

实施例1-5分别采用上述5种天然氨基酸进行上述合成反应。

步骤1

向L-缬氨酸(5g,42.68mmol)和三乙胺的(17.6mL,128.04mmol)的水/THF(150mL)2∶1溶液中加入适当的芳基磺酰氯(8.14g,42.68mmol)，并将混合液在室温下搅拌过夜，反应完成后，TLC监测，将混合液浓缩，残留物溶解在水(50mL)中并用CH

步骤2

称取化合物I(10.29g,37.92mmol)和TEA(7.82mL,3.90mmol)置于500ml圆底烧瓶，抽空换氮三次，加入MeCN(150mL)，冰浴条件下滴加溴化苄(4.95mL,41.72mmol)，滴加完成后恢复至室温，并将混合物在回流下搅拌过夜，反应完成后蒸发溶剂，将残留物溶于乙酸乙酯(50mL)中，然后用0.1M HCl(50mL)洗涤；在有机相(20mL)中加入正己烷后，用5％NaOH(3×40mL)洗涤溶液，用乙酸乙酯(3×50mL)萃取该溶液，有机相用无水Na

步骤3

向II(500mg,1.38mmol)，K

步骤4

采用催化氢解法对苄基脱保护的一般方法:向O-苄基衍生物III(1.00eq)的甲醇溶液中加入10％Pd/C(0.1eq)，并将悬浮液置于H

步骤5

将Li

实施例2-5

实施例2-5中采用的天然氨基酸的R

实施例2-5的中间产物具体如下：

化合物II-2～5数据表征均有文献报道。化合物I-2～5数据表征均有文献报道。因此，本申请中没有进行相关的描述。

产率为88％，

产率为48％，

产率为75％，

产率为64％，

产率为75％，

产率为98％，

产率为85％，

产率为64％，

产率为33％，

产率为43％，

产率为24％，

产率为54％，

在制备了如上催化剂V-1、V-2、V-3、V-4、V-5后，将其应用于已知的烯烃与α-芳基取代的重氮酯类化合物的环丙烷化反应中，对这5种手性催化剂的有效性进行评估。初步结果表明，这5种配合物均可以催化该反应，并能起到一定的手性诱导效果，目前最高可以以75％的分离收率以及44％的ee值得到目标产物。