基于螺环骨架类环戊二烯化合物以及其铑络合物、合成方法以及应用
【技术领域】
[0001] 本发明设及基于螺手性骨架的环戊二締化合物W及其锭络合物、合成方法及应 用，该方法可W有效地合成运种环戊二締配体，并把该配体成功的应用于一系列金属锭络 合物的制备中。运类金属锭络合物催化的不对称氧化化ck偶联反应中，高对映选择性地构 建了一系列轴手性化合物。
【背景技术】
[0002] 五甲基环戊二締锭络合物催化的C-H键官能团化反应可W高效的构建碳碳键和碳 杂键，在合成中得到了广泛的应用。但是，对于运类锭络合物催化的不对称C-H键官能团化 反应直到最近几年，才有了重大突破。Ward和Rovis小组成功的合成了生物素化的[Cp*Rh (III)]络合物，将其与链霉亲和素相结合可W成功地应用于不对称C-H键官能团化反应中。 [T.K.Hyster，L. Κη?ιτ,Τ.Κ.Ward,T.Rovis,Science 2012,338,500-503.]。而运类催化剂合 成比较复杂，并且对于大多数反应的适用性不好。几乎在同一时间，Cramer小组成功的将酒 石酸衍生物骨架结合到环戊二締上，合成了一系列的C2-对称的环戊二締配体并应用于锭 络合物的合成中。运类锭络合物可W高效、高对映选择性的催化苯甲径朽酸类衍生物的氨 芳基化反应。[B.化，N. Cramer，Science 2012，338，504-506]。随后，该小组又将联糞骨架应 用于C2-对称环戊二締配体的合成中，并且其相应的锭络合物在不对称C-H键官能团化的反 应中有较广泛的应用价值。[(a)Ye ,Β. ;Crame;r ,Ν. J.Am.化em. Soc. 2013,135,636.化）化， B.；Donets ,P. A.；Cramer ,N.Angew.Chem.,Int.Ed.2014,53,507.(c)Ye,B.；Cramer, N.Angew.Chem.,Int.Ed.2014,53,7896.(d)Zheng,J.；You,S.-L.Angew.Chem., Int.Ed.2014,53,13244.(e)Ye,B.;Cramer,N.Synlett 2015,26,1490-1495.(f)Zheng,J.; Wang, S. -B. ;Zheng,C.;化u,S.-L. J.Am. Qiem. Soc. 2015,137,4880.]。不仅于此，运类环戊 二締配体在其他的金属中也有广泛的用途。[(a)Song,G. ;0,W.W.N. ;Hou, Z.J.Am.Chem.Soc.2014,136,12209.(b)Di eckmann,M. ；Jang,Y.-S. ；Cramer, N.Angew.Chem.Int.Ed.2015,54,12149.(c化ossler,D;Cramer,N.J.Am.Chem.Soc.2015, 137，12478.]。但是，目前运类手性的C2-对称环戊二締配体的骨架较为稀少，而且有一些反 应的对映选择性控制还是不好。为了解决运些问题，W及丰富运类手性的C2-对称环戊二締 配体的骨架我们设计合成了一系列基于螺手性骨架的环戊二締配体，运些配体可W与金属 锭作用形成锭络合物，并且对不对称的C-H键活化，构建联芳基轴手性化合物的反应具有非 常好的催化效果。尤其是对于締控类底物，通常能取得非常好的对映选择性。因此运些配体 W及络合物对于金属锭催化的C-H键官能团化反应底物范围的拓展W及反应类型的丰富都 具有非常重要的意义。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种光学纯的具有螺环骨架的环戊二締类化合物W及其相 应锭络合物，它们的合成方法，并应用于催化不对称C-H键氧化化ck偶联反应构建联芳基轴 手性化合物。
[0004] 本发明的方法是一种有效的用螺环骨架的环戊二締类化合物合成其相应的金属 锭络合物的方法。
[0005] 本发明所合成的光学纯螺环骨架环戊二締锭络合物可W应用在不对称C-H键氧化 化ck偶联反应中，能W高的效率和对映选择性得到联芳基轴手性化合物。
[0006] 本发明所述的螺环骨架环戊二締锭络合物的结构式是：
[0007]
:勺光学纯化合物;其中， r1选自H、C1~C16烷基、C1~C16全氣烷基、C1~C16烷氧基或节氧基。
[000引本发明还提供了如式(S)-I、（R)-I、（S)-r或(R)-r所示的1，Γ-螺二巧烧骨架的 环戊二締化合物，
[00川其中，r1选自H、C1~C16烷基、C1~C16全氣烷基、C1~C16烷氧基或节氧基。
[0012]本发明所述的螺环骨架的环戊二締锭络合物是在有机溶剂中W具有1，Γ-螺二巧 烧骨架的环戊二締、乙醇巧、阳h(C2H4)2Cl]2为原料，反应制得，可用W下反应式1和2表示： [001；3] 反应式1:
[0014]
[0015] 反应式2:
[0016]
[0017] w上反应式中，sol vents表示有机溶剂;其中r1选自Η、Cl~C16烷基、Cl~C16全氣 烷基、C1~C16烷氧基或节氧基。
[0018] 所述的具有1，Γ-螺二巧烧骨架的环戊二締(S)-I和(S)-r、或者(R)-I和(R)-r、 乙醇巧、[化(C2H4)2C1]2的摩尔比为1:1:(1~1.2):(0.5~0.6)，反应的溫度在25°(：至801： 之间，反应时间为8小时一48小时。
[0019] 本发明方法中，所述有机溶剂可W是极性或非极性溶剂，如苯、四氯化碳、四氨巧 喃、乙酸、二氯甲烧、Ξ氯甲烧、甲苯、二甲苯、环己烧、正己烧、正庚烧、二氧六环、乙腊等，推 荐溶剂为苯或四氨巧喃。
[0020] 采用本发明方法所得的产物螺环骨架的环戊二締锭络合物可W经过重结晶，柱层 析等方法加 W分离纯化。如用重结晶的方法，推荐溶剂为极性溶剂与非极性溶剂的混合溶 剂。推荐溶剂可为二氯甲烧一正己烧，异丙醇一石油酸，乙酸乙醋一石油酸，乙酸乙醋一正 己烧，异丙醇一乙酸乙醋一石油酸等混合溶剂。用柱层析方法，所用的展开剂为极性溶剂或 非极性溶剂，推荐溶剂可为石油酸，苯，四氨巧喃，乙酸。
[0021] 本发明还提供了上述的如式(S)-I，（S)-r或(R)-I，（R)-r所示的1，Γ-螺二巧烧 骨架的环戊二締化合物的制备方法。
[0022] 对于化合物(S)-I和(S)-r，其制备方法包括下述步骤:将化合物(S)-II与环戊二 締基钢进行反应，随后进行热重排反应，即可得到化合物(s)-i和(s)-r。
[0023]
[0024] W上方程式中，solvents表示有机溶剂；
[0025] 对于化合物(R)-I和(R)-r，其制备方法包括下述步骤:将化合物(R)-II与环戊二 締基钢进行反应，随后进行热重排反应，即可得到化合物(R)-I和(R)-r。
[0026]
[0027] W上方程式中，solvents表示有机溶剂；其中，Ri同上所述、X任意选自Cl、Br、I、 OTs、OMs〇
[0028] 式(S)-I，（S)-r或(R)-I，（R)-r所示的化合物的制备方法均为本领域中此类反 应的常规方法（反应条件和步骤可参考化，B. ; Cramer，N. J. Am. Chem. Soc. 2013，135，636.)。 本发明中特别优选下述反应条件：
[0029] 在四氨巧喃中，将化合物(R)-II或化合物(S)-II与环戊二締基钢进行反应，随后 进行热重排反应，即可得到化合物(R)-I和(R)-r。建议氣气保护下进行反应。具体地说，在 四氨巧喃中，〇°C至80°C，具有1，Γ-螺二巧烧骨架的（S)-II或(R)-II、氨化钢、环戊二締基 钢和15-冠-5反应12~24小时，所述的反应进程可通过本领域常规手段(如化C或HPLC)进行 检测，一般W化合物(R)-II或化合物(S)-II消失时作为反应的终点;所述具有1，Γ-螺二巧 烧骨架的（S)-II或(R)-II、氨化钢、环戊二締基钢、15-冠-5的摩尔比为1:(1~1.4):(1~ 1.4): 2;随后，在有机溶剂中和200-240°C，进行热重排反应16-36小时；
[0030] 其中，所述的四氨巧喃与所述的化合物(R)-II或化合物(S)-II的体积质量比较佳 的为10~40mL/g。
[0031 ]在制备化合物(S)-I，（S)-r或(R)-I，（R)-r的方法中，所述反应结束后还包括后 处理过程。所述后处理过程优选包括如下步骤:加入氯化锭饱和溶液，乙酸萃取Ξ次，无水 硫酸钢干燥，过滤，减压浓缩或柱层析。
[0032] 柱层析所得化合物，在有机溶剂如（正十二烧、甲苯或二甲苯等）中，进行加热反 应，溫度较佳的为220°C~240°C。
[0033] 其中，所述的正十二烧、甲苯或二甲苯与柱层析所得化合物的体积摩尔比较佳的 为100 ~1OOOmL/mmo1。
[0034] 所述反应结束后的后处理过程，优选柱层析。
[0035] 本发明中，所述的化合物(S)-II或(R)-II
[0036]
[0037] 其中，r1选自H、F、Cl、Br、I、Cl~C16烷基、Cl~C6全氣烷基、C3~C16环烷基、Cl~ C16烷氧基、C7-C16节氧基、C6~C16芳基或取代的C6~C16芳基，所述的取代的C6~C16芳基 上的取代基选自氣、氯、漠、舰、C1~C16烷氧基、C1~C16烷基、C1~C16氣代烷基、硝基或氨 基。
[0038] 本发明还提供了上述的如式(S)-II或(R)-II所示化合物的制备方法。
[0039] 对于化合物(S)-II，其制备方法包括下述二种方法：
[0040] 将化合物(S)-III在有机溶剂中经碱的作用与甲横酷氯(或对甲苯横酷氯)反应即 可得到(S)-II。
[0041]
[0042] 或者将化合物(S)-III、二氯亚讽、化晚，反应24小时至48小时，即可得到(S)-II
[0043]
[0044] 对于化合物(R)-II，其制备方法包括下述步骤：
[0045] 将化合物(R)-III在有机溶剂中，经碱的作用与甲横酷氯(或对甲苯横酷氯)反应 即可得到（R)-II。具体地说，在二氯甲烧中，〇°C至25°C，具有1，Γ-螺二巧烧骨架的节醇 (S)-III或(R)-III、甲横酷氯(或对甲苯横酷氯)和Ξ乙胺反应24小时至48小时;所述具有 1，Γ-螺二巧烧骨架的节醇（S)-III或(R)-III、甲横酷氯(或对甲苯横酷氯)和Ξ乙胺的摩 尔比为1:(2~6):(2~6);
[0046]
[0047] 或者在有机溶剂中，25°C至80°C，将化合物(R)-III、二氯亚讽、化晚反应24小时至 48小时，即可得到(R)-II。所述具有1，Γ-螺二巧烧骨架的节醇(S)-III或(R)-III、二氯亚 讽、化晚的摩尔比为1:1: (5~10)。
[004引
[0049] 其中，r1同上所述、X任意选自Cl、Br、I、0Ts、0Ms。
[0050] 本发明还提供了所述的如式(S)-in或(R)-in所示的化合物的制备方法，
[0051] 对于化合物(S)-III，其制备方法包括下述步骤:将化合物(S)-IV在有机溶剂中经 舰化亚铜、1,10-菲罗嘟W及碳酸飽作用下即可得到(S)-III。
[0化2]
[0053] solvents表示有机溶剂
[0054]对于化合物(R)-III，其制备方法包括下述步骤:将化合物(S)-IV在有机溶剂中经 舰化亚铜、1,10-菲罗嘟W及碳酸飽作用下即可得到(R)-III。
[0化5]
[0056] solvents表不有机溶剂
[0化7] 其中，Ri同上所述。
[0058] 本发明方法中，所述有机溶剂可W是极性溶剂。如甲醇、乙醇、节醇、异丙醇、Ξ氣 乙醇等，推荐溶剂为甲醇和节醇。
[0059] 所述化合物（S)-IV或(R)-IV舰化亚铜、1,10-菲罗嘟、碳酸飽的摩尔比为1:0.2: 0.4:2。
[0060] 其中，所述反应的溫度为80°C反应24小时至48小时。
[0061] 本发明还提供了所述的如式(S)-IV或(R)-IV所示的化合物的制备方法，
[0062] 对于化合物（S)-IV，其制备方法包括下述步骤:将化合物（S)-V在有机溶剂中经 DIBAkH的作用下即可得到(S)-IV。
[0063]
[0064] solvents表不有机溶剂
[0065] 对于化合物(R)-IV，其制备方法包括下述步骤:将化合物(R)-V在有机溶剂中经 DIBAkH的作用下即可得到(R)-IV。
[0066]
[0067] solvents表示有机溶剂，DIBAL-H表示二异下基氨化侣。
[006引本发明方法中，所述有机溶剂可W是极性或非极性溶剂。如苯、甲苯、四氯化碳、四 氨巧喃、乙酸、二氯甲烧、Ξ氯甲烧、甲苯、二甲苯、环己烧、正己烧、正庚烧、二氧六环、乙腊 等，推荐溶剂为苯和甲苯。
[0069] 所述化合物(S)-V或(R)-V、二异下基氨化侣的摩尔比为1:(4~6)。
[0070] 其中，所述反应的溫度为-78°C反应1~3小时，室溫下再反应1~5小时。
[0071] 本发明还提供了所述的如式(S)-V或(R)-V所示化合物的制备方法，
[0072] 对于化合物(S)-V，其制备方法包括下述步骤:将化合物(S)-VI在甲醇中与过量二 氯亚讽在80°C反应5~8小时即可得到(S)-V。
[0073]
[0074] 对于化合物(R)-V，其制备方法包括下述步骤:将化合物(R)-VI在甲醇中与二氯亚 讽在80°C反应5~8小时即可得到(R)-V。
[0075] 上述反应W后建议后处理:蒸去多余二氯亚讽，加入过量甲醇。
[0076]
[0077] 本发明还提供了所述的如式(S)-VI