在磷杂环戊烷-亚磷酸酯配体存在下使用烃溶剂和氟化溶剂的烯烃加氢甲酰基化方法

参与联合研究协议各方

本文公开或要求保护的发明是根据伊士曼化工公司(Eastman ChemicalCompany)与圣安德鲁斯大学(University of St.Andrews)的大学法院(在Scotland注册的慈善团体)之间的联合研究协议而作出的。

背景技术

加氢甲酰基化反应，也称为羰基合成反应，广泛用于通过1摩尔的烯烃与各自1摩尔的氢气和一氧化碳反应制备醛的工业方法中。该反应的特别重要的用途是由丙烯制备正(n-)丁醛和异(iso-)丁醛。这两种产物都是合成许多化学中间体如醇、羧酸、酯、增塑剂、二醇、必需氨基酸、调味剂、香料、聚合物、杀虫剂、液压流体和润滑剂的关键结构单元。

目前，更容易实现高正构选择性(n-selectivity)，而高异构选择性(iso-selectivity)的实现仍然具有挑战性。多年来已经尝试了不同的方法来解决这个问题，包括使用各种配体(Phillips,Devon,Puckette,Stavinoha,Vanderbilt,(Eastman KodakCompany),US Pat.No.4,760,194)和在含水条件下进行反应(Riisager,Eriksen,

因此，在丙烯加氢甲酰基化中提供较高正丁醛选择性的许多Rh基催化剂体系得以在工业上实践，而异构选择性仍然具有挑战性，并且我们意识到没有从丙烯加氢甲酰基化提供大于50％异丁醛的工业方法。我们最近公开了能够在90℃下产生64.7％异丁醛的配体体系(US 10,144,751、US 10,183,961、US10,351,583和Angew Chem.Int.Ed.2019,58,2120)。尽管我们取得了显著的进展，但是新的配体体系在较高温度下显示出热降解。

仍然需要表现出异构选择性和足够的热稳定性的配体和烯烃加氢甲酰基化方法。

发明内容

在一个方面，本发明涉及在加氢甲酰基化温度和压力条件下制备至少一种醛的方法。该方法包括在至少一种溶剂和过渡金属基催化剂组合物存在下，使至少一种烯烃与氢气和一氧化碳接触，所述烯烃在一些实施方案中可以是丙烯，所述过渡金属基催化剂组合物在一些实施方案中可以是铑基的，其包含具有通式I的磷杂环戊烷-亚磷酸酯配体：

其中：R1和R2独立地选自H、或取代和未取代的含有1至40个碳原子的芳基、烷基、芳氧基或环烷基；R3、R4和R5独立地选自H、F、Cl、Br、或取代和未取代的含有1至20个碳原子的芳基、烷基、烷氧基、三烷基甲硅烷基、三芳基甲硅烷基、芳基二烷基甲硅烷基、二芳基烷基甲硅烷基和环烷基，其中烷基甲硅烷基的硅原子在取代基的α位；且R6和R7独立地选自H、F、Cl、Br、含有1至10个碳原子的烷基、卤代烷基、或含有1至20个碳原子的芳基。

根据一个方面，所述至少一种溶剂包含烃溶剂。在各个方面，烃溶剂可包含以下中的一种或多种：正壬烷、正癸烷、正十一烷、或正十二烷。

在另一方面，所述至少一种溶剂包含氟化溶剂。在各个方面，氟化溶剂可包含八氟甲苯或全氟苯基辛基醚中的一种或多种。在其它方面，氟化溶剂可包含具有被至少一个氟原子取代的2至20个碳原子的任何溶剂。

本发明的配体，在铑金属存在下，显示出对丙烯加氢甲酰基化的良好异构选择性。实际上，使用这些新催化剂体系的丙烯加氢甲酰基化可以在工业相关条件下提供超过55％的异丁醛选择性。此外，我们已经发现，异丁醛选择性可以通过使用烃溶剂或氟化溶剂来改善。配体自身在与本申请一起提交的具有共同受让人的共同未决申请中单独地推行。

无论使用何种配体，加氢甲酰基化方法可使用至少一种溶剂。在一些实施方案中，该方法的醛产物可具有约55％至约90％、约60％至约85％、约60％至约80％、或约55％或更高、或57％或更高的异构选择性。

此外，在一些实施方案中，加氢甲酰基化方法在约2atm至约80atm、约5atm至约70atm、约8atm至约20atm、约8atm、或约20atm的压力范围中操作。在一些实施方案中，该方法还在约40至约150摄氏度、约40至约120摄氏度、约40至约100摄氏度、约50至约90摄氏度、约50摄氏度、约75摄氏度、或约90摄氏度的温度范围中操作。

本发明的其它方面如本文所公开和要求保护。

具体实施方式

因此，在一个方面，本发明涉及可用于加氢甲酰基化方法的配体。根据本发明的配体可具有通式I：

其中：

R1和R2独立地选自H、或取代和未取代的含有1至40个碳原子的芳基、烷基、芳氧基或环烷基；

R3、R4和R5独立地选自H、F、Cl、Br、或取代和未取代的含有1至20个碳原子的芳基、烷基、烷氧基、三烷基甲硅烷基、三芳基甲硅烷基、芳基二烷基甲硅烷基、二芳基烷基甲硅烷基和环烷基，其中烷基甲硅烷基的硅原子在取代基的α位；且

R6和R7独立地选自H、F、Cl、Br、含有1至10个碳原子的烷基、卤代烷基、或含有1至20个碳原子的芳基。

本发明的另一方面涉及如本文进一步描述的此类式I的配体在加氢甲酰基化方法中的用途。

在进一步的方面，本发明涉及由以下通式II表示的配体：

其中：

R3、R4和R5独立地选自H、F、Cl、Br、或取代和未取代的含有1至20个碳原子的芳基、烷基、烷氧基、三烷基甲硅烷基、三芳基甲硅烷基、芳基二烷基甲硅烷基、二芳基烷基甲硅烷基和环烷基，其中烷基甲硅烷基的硅原子在取代基的α位；且

R6和R7独立地选自H、F、Cl、Br、含有1至10个碳原子的烷基、卤代烷基、或含有1至20个碳原子的芳基。

在式II的其它实施方案中，R3可独立地为叔丁基，且R4和/或R5可独立地为甲基。类似地，R3可独立地为叔丁基，且R4可独立地为甲氧基。

本发明的另一方面涉及如本文进一步描述的此类式II的配体在加氢甲酰基化方法中的用途。

在进一步的方面，配体可以由以下通式III表示：

其中：

R3、R4和R5独立地选自H、F、Cl、Br、或取代和未取代的含有1至20个碳原子的芳基、烷基、烷氧基、三烷基甲硅烷基、三芳基甲硅烷基、芳基二烷基甲硅烷基、二芳基烷基甲硅烷基和环烷基，其中烷基甲硅烷基的硅原子在取代基的α位；且

R6独立地选自H、F、Cl、Br、含有1至10个碳原子的烷基、卤代烷基、或含有1至20个碳原子的芳基。

在另一方面，本发明涉及制备至少一种醛的方法，该方法包括在至少一种烃溶剂或氟化溶剂和过渡金属基催化剂组合物存在下，使至少一种烯烃与氢气和一氧化碳接触，所述过渡金属基催化剂组合物包含刚刚描述的或本文其它地方描述的根据式I、II和III中任意一种或多种的磷杂环戊烷-亚磷酸酯配体。

在其它方面，根据本发明的磷杂环戊烷-亚磷酸酯配体对应于以下中的一种或多种：

除非另行指明，否则说明书和权利要求书中使用的表示成分的量、性质如分子量、反应条件等的所有数值要理解为在所有情况下都由术语“约”修饰。因此，除非相反地指明，否则在以下说明书和所附权利要求书中阐述的数值参数是近似值，其可以根据本发明寻求获得的期望性质而变化。至少，每个数值参数应该至少根据所报告的有效数字的数值并通过应用普通的舍入技术来解释。此外，本公开和权利要求中所述的范围意在具体地包括整个范围，而不仅仅是(一个或多个)端点。例如，所述为0至10的范围意在公开0与10之间的所有整数，例如1、2、3、4等，0与10之间的所有分数，例如1.5、2.3、4.57、6.1113等，以及端点0和10。

尽管阐述本发明宽范围的数值范围和参数是近似值，但在具体实施例中阐述的数值意在鉴于测量方法而精确地报告。然而，任何数值固有地包含由在它们各自的测试测量中存在的标准偏差必然导致的某些误差。

要理解的是，提及一个或多个方法步骤并不排除在组合的所述步骤之前或之后存在另外的方法步骤，或者在那些明确标识的步骤之间存在插入的方法步骤。此外，在本申请中公开或要求保护的带有字母、数字等的方法步骤、成分或信息的其它方面的命名是用于标识离散活动或成分的便利手段，并且除非另行指明，否则所述的字母可以以任何顺序排列。

如本文所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指代物，除非上下文另行明确规定。例如，提及一种C

如本文所用，术语“和/或”当用于两个或更多个项目的名单中时，是指所列项目中的任一个可单独使用，或可使用所列项目中的两个或更多个的任何组合。例如，如果组合物被描述为含有组分A、B和/或C，则该组合物可以含有单独的A；单独的B；单独的C；A和B的组合；A和C的组合；B和C的组合；或A、B和C的组合。

如本文所用，术语“催化剂”对于本领域技术人员来说具有其典型含义，即作为增加化学反应速率而不被反应以实质量消耗的物质。

如本文所用，术语“烷基”是指含有一个或多个饱和碳的基团，例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、正己基、2-乙基己基、正辛基、正癸基、十二烷基、正十八烷基及其各种异构体。除非另行明确指明，否则“烷基”包括直链烷基、支链烷基和环烷基。“直链烷基”是指没有碳原子支链的烷基。“支链烷基”是指具有碳原子支链的烷基，使得基团中的至少一个碳与至少三个其它原子键合，所述其它原子要么为该基团内的碳，要么为该基团外的原子。因此，“在α碳处具有支链的烷基”是一种类型的支链烷基，其中与烷基内的两个碳键合的碳还与不位于烷基内的第三(非氢)原子键合。“环烷基”或“环状烷基”基团是以烷基碳的环排列的烷基，例如环戊基或环己基。

如本文所用，术语“芳基”是指作为或包含含碳的芳环的基团。芳基的一些实例包括苯基和萘基。

如本文所用，术语“芳氧基”是指具有式-O-Ar所示结构的基团，其中Ar为如上所述的芳基。

本文所用的术语“芳烷基”是指其中烷基取代至少一个氢的芳基。

本文所用的术语“烷芳基”是指其中芳基取代至少一个氢的烷基。

术语“芳基二烷基甲硅烷基”是指其中单个硅原子与两个烷基和一个芳基键合的基团。

术语“二芳基烷基甲硅烷基”是指其中单个硅原子与一个烷基和两个芳基键合的基团。

术语“苯基”是指具有式C

术语“三烷基甲硅烷基”是指其中三个烷基与同一硅原子键合的基团。

术语“三芳基甲硅烷基”是指其中三个芳基与同一硅原子键合的基团。

根据本发明，本文所述的加氢甲酰基化方法涉及在过渡金属催化剂和配体存在下与氢气和一氧化碳接触的烯烃。在一个实施方案中，烯烃是丙烯。还预期另外的烯烃，例如丁烯、戊烯、己烯、庚烯和辛烯可以在该方法中起作用。

这些配体在Rh金属存在下显示出对丙烯加氢甲酰基化的良好异构选择性。此外，这些配体在高温下显示出良好的稳定性。

因此，在一个方面，就高温下的稳定性而言，本发明的发明性配体可在例如约50℃至约120℃、或55℃至110℃、或60℃至100℃的温度下显示稳定性。

在根据本发明的另一方面，选择性可通过改变配体与Rh的比率而改变。因此，在一个方面，配体与Rh的比率可以为约1:1至约50:1、或2:1至40:1、或3:1至30:1、4:1至20:1，在每种情况下基于配体与铑的摩尔比。

该方法的所得催化剂组合物含有过渡金属以及如本文所述的配体。在一些实施方案中，过渡金属催化剂含有铑。

铑的可接受形式包括羧酸的铑(II)或铑(III)盐、羰基铑物类(rhodiumcarbonylspecies)和铑有机膦配合物。羧酸的铑(II)或铑(III)盐的一些实例包括四乙酸二铑二水合物、乙酸铑(II)、异丁酸铑(II)、2-乙基己酸铑(II)、苯甲酸铑(II)和辛酸铑(II)。羰基铑物类的一些实例包括[Rh(acac)(CO)

反应混合物或溶液中过渡金属的绝对浓度可以从约1mg/升变化到约5000mg/升；在一些实施方案中，其高于约5000mg/升。在本发明的一些实施方案中，反应溶液中过渡金属的浓度在约20至约300mg/升的范围内。配体摩尔数与过渡金属摩尔数的比率可以在宽范围内变化，例如配体摩尔数:过渡金属摩尔数的比率为约0.1:1至约500:1或约0.5:1至约500:1。对于含铑催化剂体系，在一些实施方案中，配体摩尔数:铑摩尔数的比率在约0.1:1至约200:1的范围内，在一些实施方案中，比率在约1:1至约100:1，或约1:1至约10:1的范围内。

在一些实施方案中，催化剂由过渡金属化合物如[Rh(acac)(CO)

根据本发明，该方法在至少一种烃溶剂存在下进行。合适的烃溶剂包括以下中的一种或多种：正壬烷、正癸烷、正十一烷、或正十二烷。还预期其它溶剂可与(一种或多种)烃溶剂组合使用。

根据进一步的方面，所述至少一种溶剂包含氟化溶剂。在各个方面，氟化溶剂可包含八氟甲苯或全氟苯基辛基醚中的一种或多种。在其它方面，氟化烃溶剂可包含具有被至少一个氟原子取代的2至20个碳原子的任何溶剂。

在另外的实施方案中，该方法在至少一种另外的溶剂存在下进行。当存在时，一种或多种溶剂可以是不会不可接受地影响加氢甲酰基化方法和/或对于催化剂、丙烯、氢气和一氧化碳进料以及加氢甲酰基化产物为惰性的任何化合物或化合物的组合。这些溶剂可以选自各种各样的化合物、化合物的组合或在操作该方法的反应条件下为液体的材料。这样的化合物和材料包括各种链烷烃、环烷烃、链烯烃、环烯烃、碳环芳族化合物、醇、羧酸酯、酮、缩醛、醚和水。此类溶剂的具体实例包括链烷烃和环烷烃，例如十二烷、萘烷、己烷、辛烷、异辛烷混合物、环己烷、环辛烷、环十二烷、甲基环己烷；芳族烃，例如苯、甲苯、二甲苯异构体、四氢化萘、枯烯，烷基取代的芳族化合物，例如二异丙基苯、三异丙基苯和叔丁基苯的异构体；链烯烃和环烯烃，例如1,7-辛二烯、二环戊二烯、1,5-环辛二烯、辛烯-1、辛烯-2、4-乙烯基环己烯、环己烯、1,5,9-环十二碳三烯、1-戊烯；粗烃混合物，例如石脑油、矿物油和煤油；羧酸酯，例如乙酸乙酯，和高沸点酯，例如2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯，以及三聚醛酯-醇(trimeric aldehyde ester-alcohols)，例如2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单(2-甲基丙酸酯)。也可使用加氢甲酰基化方法的醛产物。

在一些实施方案中，溶剂可以包括在加氢甲酰基化反应的过程和可用于醛产物分离的后续步骤(例如蒸馏)期间自然形成的较高沸点的副产物。在涉及挥发性更高的醛的一些实施方案中，溶剂具有足够高的沸点以便最大部分地保留在气体喷射反应器中。可用于较低挥发性和非挥发性醛产物的生产中的溶剂和溶剂组合的一些实例包括1-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、全氟化溶剂如全氟煤油、环丁砜、水、和高沸点烃液体以及这些溶剂的组合。

在其它方面，不管所用何种配体，该方法可使用氟化溶剂，其可以是八氟甲苯或全氟苯基辛基醚，和/或烃溶剂，其可以是正壬烷、正癸烷、正十一烷、或正十二烷。

本公开进一步提供了如在此一般性描述和在下文实施例中具体描述的合成方法的方法。

对于配制催化剂体系，制备本发明的催化剂体系和溶液不需要特殊或不寻常的技术，尽管在一些实施方案中，如果铑和配体组分的所有操作在惰性气氛(例如氮气、氩气等)下进行，则可以观察到较高的活性。此外，在一些实施方案中，可能有利的是将配体和过渡金属一起溶解在溶剂中以使得配体和过渡金属能够发生配合，随后使金属配体配合物结晶，如U.S.Pat.No.9,308,527中所述，该专利通过引用以其整体并入本文。

可以使用如本段落中详述的用于有效加氢甲酰基化条件的适当反应条件。在一些实施方案中，该方法在约40至约150摄氏度、约40至约120摄氏度、约40至约100摄氏度、约50至约90摄氏度、约50摄氏度、约75摄氏度、或约90摄氏度的温度下进行。在一些实施方案中，总反应压力可以为约2atm至约80atm、约5atm至约70atm、约8atm至约20atm、约8atm、或约20atm。

在一些实施方案中，反应器中氢气:一氧化碳的摩尔比可以在约10:1至约1:10的范围内显著变化，并且氢气和一氧化碳的绝对分压的总和可以在约0.3至约36atm的范围内。在一些实施方案中，对于每种气体而言，反应器中氢气和一氧化碳的分压保持在约1至约14atm的范围内。在一些实施方案中，反应器中一氧化碳的分压保持在约1至约14atm的范围内，并且独立于氢气分压而变化。氢气与一氧化碳的摩尔比可以在氢气和一氧化碳的这些分压范围内宽泛地变化。通过向合成气(合成气——一氧化碳和氢气)物流中加入氢气或一氧化碳，可以容易地改变合成气中氢气与一氧化碳的比率以及各自的分压。

反应混合物中存在的烯烃的量也不是关键的。在丙烯加氢甲酰基化的一些实施方案中，反应器中的蒸气空间中的分压在约0.07至约35atm的范围内。在涉及丙烯加氢甲酰基化的一些实施方案中，丙烯的分压为大于约1.4atm，例如约1.4至约10atm。在丙烯加氢甲酰基化的一些实施方案中，反应器中丙烯的分压为大于约0.14atm。

任何有效的加氢甲酰基化反应器设计或构造可用于实施本发明提供的方法。因此，可以使用如本文阐述的实施例中公开的气体喷射、液体溢流反应器或蒸气引出(take-off)反应器设计。在这种操作模式的一些实施方案中，在压力下溶解在高沸点有机溶剂中的催化剂不与由未反应的气体从顶部带出的醛产物一起离开反应区。然后在气/液分离器中使顶部气体骤冷(chill)以冷凝醛产物，并可以将气体再循环到反应器。将液体产物降至大气压以便通过常规技术分离和纯化。该方法也可以通过使丙烯、氢气和一氧化碳与本发明催化剂在高压釜中接触而以间歇方式实施。

将催化剂和原料泵入反应器并使其与产物醛一起溢流的反应器设计，即液体溢流反应器设计，也是合适的。在一些实施方案中，可以通过常规手段(例如通过蒸馏或萃取)将醛产物与催化剂分离，然后将催化剂再循环回到反应器。可以通过萃取技术将水溶性醛产物与催化剂分离。滴流床反应器设计也适用于该方法。对于本领域技术人员来说明显的是，其它反应器方案可以用于本发明。

对于连续操作的反应器，可能合意的是随着时间推移加入补充量的配体(化合物)以代替由于氧化或其它过程损失的那些材料。这可以通过将配体溶解到溶剂中并根据需要将其泵入反应器中来完成。可以使用的溶剂包括在该方法中存在的化合物，例如烯烃、产物醛、衍生自醛的缩合产物、以及可以由产物醛容易地形成的其它酯和醇。溶剂的实例包括丁醛、异丁醛、丙醛、2-乙基己醛、2-乙基己醇、正丁醇、异丁醇、异丁酸异丁酯、乙酸异丁酯、丁酸丁酯、乙酸丁酯、2,2,4-三甲基戊-1,3-二醇二异丁酸酯和2-乙基己酸正丁酯。还可以使用酮，例如环己酮、甲基异丁基酮、甲基乙基酮、二异丙基酮和2-辛酮，以及三聚醛酯-醇，例如Texanol

在一些实施方案中，用于本发明的加氢甲酰基化方法的试剂基本上不含可能降低催化剂活性或使催化剂完全失活的材料。在一些实施方案中，反应中不包括诸如共轭二烯、乙炔、硫醇、无机酸、卤化有机化合物和游离氧的材料。

本发明可以通过其实施方案的以下实施例进一步说明，但是应理解，这些实施例仅出于说明的目的被包括，而不意在限制本发明的范围，除非另行明确指明。

实施例

一般：在Bruker Advance 300、400或500MHz仪器上记录NMR波谱。质子化学位移参照内部残留溶剂质子。碳化学位移参照氘化溶剂的碳信号。信号多重性以s(单峰)、d(双峰)、t(三重峰)、q(四重峰)、m(多重峰)、br.s(宽单峰)或上述的组合形式给出。在适当的情况下，偶合常数(J)以Hz为单位引述，并报告为最接近的0.1Hz。所有波谱都在室温下记录，用于波谱的溶剂在括号中给出。在惰性气氛下，在无水(dry)和脱气的溶剂中记录含磷化合物的NMR。在Agilent Technologies 7820A机器上进行气相色谱法。

使用无水和脱气的溶剂在惰性气氛下使用Merck Geduran Si 60(40-63μm)硅胶或Sigma Aldrich活化中性Brockmann I氧化铝进行快速柱色谱法。

使用POLYGRAM SIL G/UV254或POLYGRAM ALOX N/UV254塑料板进行薄层色谱(TLC)分析。TLC板使用UV观测仪(UV visualizer)来可视化或使用高锰酸钾浸染然后温和加热来染色。在具有荧光指示剂254nm的氧化铝玻璃板上进行制备型TLC。

合成的配体：合成了以下图1中所示的配体：

配体合成：配体1按照文献程序(Noonan,Fuentes,Cobley,Clarke,Angew.Chem.Int.Ed.2012,51,2477)合成，该文献通过引用以其整体并入本文。配体2和3按照US 10,144,751和US 10,183,961(通过引用以其整体并入本文)中描述的程序合成。

配体合成：反应方案示于下图2中：

磷烷加合物前体的合成：

(外消旋)-2,5-反式-二苯基磷杂环戊烷-硼烷加合物(a)：加合物a按照文献程序(Noonan,Fuentes,Cobley,Clarke,Angew.Chem.Int.Ed.2012,51,2477)合成，该文献通过引用以其整体并入本文。

硼烷保护的-4-甲基苯磺酸-2-(反式-2,5-二苯基磷杂环戊烷-1-基)乙酯(b)：

在-78℃，在氮气气氛下，向搅拌着的(外消旋)-2,5-反式-二苯基磷杂环戊烷-硼烷加合物(a)(4g，15.74mmol)在THF(40mL)中的溶液中，经由注射器缓慢添加1.48M n-BuLi己烷溶液(10.64mL，15.74mmol)。然后在搅拌2小时后使反应升温至-20℃，然后从浴中取出溶液，再搅拌15分钟，并经由套管(cannula)逐滴加入到乙烷-1,2-二基双(4-甲基苯磺酸酯)(11.66g，31.48mmol)在THF(100mL)中的溶液中。一旦添加完成，将反应在室温下搅拌18小时。通过缓慢添加1M HCl水溶液(30mL)在0℃使反应淬灭。真空浓缩反应物，将所得固体在水(60mL)和二氯甲烷(60mL)之间分配。分离有机层，水层用二氯甲烷(3×40mL)萃取。将有机级分合并，干燥(MgSO

硼烷保护的-2-((反式)-2,5-二苯基磷杂环戊烷-1-基)乙-1-醇(c)：

在-60℃，在氮气气氛下，向搅拌着的硼烷保护的-4-甲基苯磺酸-2-(反式-2,5-二苯基磷杂环戊烷-1-基)乙酯(b)(4.45g，9.84mmol)在THF(24mL)中的溶液中，经由注射器缓慢添加新鲜制备的1M的萘基锂在THF中的溶液(30mL，30.0mmol)(直至绿色持续)。然后在搅拌0.5小时后使反应升温至室温，并通过缓慢添加NH

硼烷保护的-(R)-1-((2R,5R)-2,5-二苯基磷杂环戊烷-1-基)丙-2-醇加合物(d1)的合成：

在-78℃，在氮气气氛下，向搅拌着的(R,R)-2,5-反式-二苯基磷杂环戊烷-硼烷加合物(a)(0.761g，3.00mmol)在THF(20mL)中的溶液中，经由注射器逐滴加入1.55M n-BuLi己烷溶液(2.04mL，3.15mmol)。然后使反应升温至-30℃，并在搅拌2小时后，经由注射器逐滴加入(R)-环氧丙烷(0.232mL，3.3mmol)在THF(4mL)中的溶液。一旦添加完成，使反应升温至室温并搅拌2.5小时。通过缓慢添加饱和NaHCO

硼烷保护的-(R)-2-((2R,5R)-2,5-二苯基磷杂环戊烷-1-基)-1-苯基乙-1-醇和对映异构体(主要异构体e1)以及硼烷保护的-(S)-2-((2R,5R)-2,5-二苯基磷杂环戊烷-1-基)-1-苯基乙-1-醇和对映异构体(次要异构体e2)的合成：

在-78℃，在氮气气氛下，向搅拌着的(外消旋)-2,5-反式-二苯基磷杂环戊烷-硼烷加合物(a)(1.015g，4.00mmol)在THF(25mL)中的溶液中，经由注射器逐滴加入1.55M n-BuLi己烷溶液(2.71mL，4.2mmol)。然后使反应升温至-25℃，并在搅拌1小时后，经由注射器逐滴加入氧化苯乙烯(0.479mL，4.2mmol)在THF(5mL)中的溶液。一旦添加完成，使反应升温至室温并搅拌2小时。通过缓慢添加饱和NaHCO

次要异构体(e2):

硼烷保护的-(R)-3-((2R,5R)-2,5-二苯基磷杂环戊烷-1-基)-1,1,1-三氟丙-2-醇和对映异构体(主要异构体f1)以及硼烷保护的-(S)-3-((2R,5R)-2,5-二苯基磷杂环戊烷-1-基)-1,1,1-三氟丙-2-醇和对映异构体(次要异构体f2)的合成：

在-78℃，在氮气气氛下，向搅拌着的(外消旋)-2,5-反式-二苯基磷杂环戊烷-硼烷加合物(a)(1.269g，5.00mmol)在THF(25mL)中的溶液中，经由注射器逐滴加入1.6M n-BuLi己烷溶液(3.44mL，5.5mmol)。然后使反应升温至-30℃，并在搅拌2小时后，经由注射器逐滴加入2-(三氟甲基)环氧乙烷(0.474mL，5.5mmol)在THF(9mL)中的溶液。一旦添加完成，使反应升温至室温并搅拌1.5小时。通过缓慢添加饱和NaHCO

次要异构体(f2):

实施例1：4,8-二叔丁基-6-(2-((2R,5R)-2,5-二苯基磷杂环戊烷-1-基)乙氧基)-1,2,10,11-四甲基二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂磷杂环庚二烯4a的合成：

将(Rax)-3,3'-二叔丁基-5,5',6,6'-四甲基联苯-2,2'-二酚[(R

然后将反应混合物在室温下搅拌过夜(21小时)。在惰性气氛下通过硅胶(预先在烘箱中干燥过夜)过滤所得悬浮液，过滤后使用无水甲苯填满(compact)并洗涤SiO

1

实施例2：4,8-二叔丁基-6-(2-((反式)-2,5-二苯基磷杂环戊烷-1-基)乙氧基)-2,10-二甲氧基二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂磷杂环庚二烯4b：

将3,3'-二叔丁基-5,5'-二甲氧基-[1,1'-联苯]-2,2'-二酚(0.228g，0.637mmol)置于Schlenk管中并悬浮于3mL甲苯中。加入NEt

然后将反应混合物在室温下搅拌过夜(19小时)。在惰性气氛下通过硅胶(预先在烘箱中干燥过夜)过滤所得悬浮液，过滤后使用无水甲苯填满并洗涤SiO

1

实施例3：作为非对映异构体混合物的4c-1和4c-2的合成：

将3,3'-二叔丁基-5,5'-二甲氧基-[1,1'-联苯]-2,2'-二酚(2.8g，7.8mmol)置于Schlenk管中并溶于24mL的THF中。将所得溶液冷却至-78℃，缓慢加入PCl

然后将反应混合物在室温下搅拌过夜(19小时)。在惰性气氛下通过硅胶(预先在烘箱中干燥过夜)过滤所得悬浮液，过滤后使用无水甲苯填满并洗涤SiO

4,8-二叔丁基-6-((S)-3-((2R,5R)-2,5-二苯基磷杂环戊烷-1-基)-1,1,1-三氟丙-2-基)氧基)-2,10-二甲氧基二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂磷杂环庚二烯和对映异构体4c-2：

实施例4：4,8-二叔丁基-6-(((R)-1-((2R,5R)-2,5-二苯基磷杂环戊烷-1-基)丙-2-基)氧基)-2,10-二甲氧基二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂磷杂环庚二烯4d：

将3,3'-二叔丁基-5,5'-二甲氧基-[1,1'-联苯]-2,2'-二酚(0.315g，0.878mmol)置于Schlenk管中并溶于3mL的THF中。将所得溶液冷却至-78℃，逐滴加入PBr

然后将反应混合物在室温下搅拌过夜(19小时)。在惰性气氛下通过硅胶(预先在烘箱中干燥过夜)过滤所得悬浮液，过滤后使用无水甲苯填满并洗涤SiO

实施例5：4,8-二叔丁基-6-((R)-2-((2R,5R)-2,5-二苯基磷杂环戊烷-1-基)-1-苯基乙氧基)-2,10-二甲氧基二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂磷杂环庚二烯和对映异构体4e-1：

将3,3'-二叔丁基-5,5'-二甲氧基-[1,1'-联苯]-2,2'-二酚(0.342g，0.955mmol)置于Schlenk管中并溶于3mL的THF中。将所得溶液冷却至-78℃，逐滴加入PCl

然后将反应混合物在室温下搅拌过夜(19小时)。在惰性气氛下，通过硅胶(预先在烘箱中干燥过夜)过滤所得悬浮液，过滤后使用无水甲苯填满并洗涤SiO

实施例6：4,8-二叔丁基-6-((S)-2-((2R,5R)-2,5-二苯基磷杂环戊烷-1-基)-1-苯基乙氧基)-2,10-二甲氧基二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂磷杂环庚二烯和对映异构体4e-2：

将3,3'-二叔丁基-5,5'-二甲氧基-[1,1'-联苯]-2,2'-二酚(0.158g，0.439mmol)置于Schlenk管中并溶于2mL的THF中。将所得溶液冷却至-78℃，加入PBr

然后将反应混合物在室温下搅拌过夜(19小时)。在惰性气氛下通过硅胶(预先在烘箱中干燥过夜)过滤所得悬浮液，过滤后使用无水甲苯填满并洗涤SiO

实施例7：2,4,8,10-四氯-6-((R)-3-((2R,5R)-2,5-二苯基磷杂环戊烷-1-基)-1,1,1-三氟丙-2-基)氧基)二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂磷杂环庚二烯和对映异构体4f：

将3,3',5,5'-四氯-[1,1'-联苯]-2,2'-二酚(0.21g，0.65mmol)置于Schlenk管中并溶于3mL的THF中。将所得溶液冷却至-78℃，缓慢加入PCl

然后将反应混合物在室温下搅拌过夜(17小时)。在惰性气氛下通过硅胶(预先在烘箱中干燥过夜)过滤所得悬浮液，过滤后使用无水甲苯填满并洗涤SiO

实施例8：2,4,8,10-四溴-6-((R)-3-((2R,5R)-2,5-二苯基磷杂环戊烷-1-基)-1,1,1-三氟丙-2-基)氧基)二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂磷杂环庚二烯和对映异构体4g：

将3,3',5,5'-四溴-[1,1'-联苯]-2,2'-二酚(0.126g，0.351mmol)置于Schlenk管中并溶于2.5mL的THF中。将所得溶液冷却至-78℃，缓慢加入PCl

然后将反应混合物在室温下搅拌过夜(20小时)。在惰性气氛下通过硅胶(预先在烘箱中干燥过夜)过滤所得悬浮液，过滤后使用无水甲苯填满并洗涤SiO

实施例9：使用各种溶剂的丙烯加氢甲酰基化研究

在该研究中，使用[Rh(acac)(CO)

一般：所有操作都是在氮气或氩气的惰性气氛下使用标准Schlenk技术进行的。从溶剂蒸馏器或SPS溶剂纯化系统获得无水和脱气的溶剂。仅在使用前将甲苯、八氟甲苯、正十一烷、正十二烷、DOTP脱气。除非特别说明，否则所有化学品均商业购买并按原样使用。从BOC获得预混CO/H

加氢甲酰基化的一般程序：在具有0.1L的体积容量、带有气体夹带头(gasentrainment head)的顶置式搅拌器(设定至1200RPM)、温度控制器、压力计和与气瓶连接的能力的Parr 4590微工作台式反应器(Micro Bench Top Reactors)中进行加氢甲酰基化反应。

在每个实验中遵循以下一般程序。

通过将10.0mg的[Rh(acac)(CO)

在Schlenk烧瓶中，在N

将空的高压釜密封并用5-10atm合成气(CO/H

这些加氢甲酰基化实验包括首先在溶剂存在下使用合成气活化催化剂体系([Rh(acac)(CO)

表1.配体1至(tropos,trans)-3对使用正十一烷和正十二烷溶剂的丙烯加氢甲酰基化的选择性的影响。

[a]由[Rh(acac)(CO)

在不同溶剂中和反应条件下使用配体4a至4g的丙烯加氢甲酰基化的结果在表2中给出。

表2.配体4a至4g对丙烯加氢甲酰基化选择性的影响。

[a]由[Rh(acac)(CO)