IPC分类号 : C07F9/655I,B01J31/24I,C07B53/00I,C07D215/06I,C07D241/44I,C07D487/04I
专利摘要
本发明公开一类含三氟甲基的C3*‑TunePhos配体，从手性的二醇出发，然后与2‑氟‑4‑溴三氟甲苯发生芳基亲核取代反应得到醚，随后在锂试剂的作用下发生锂溴交换，与二苯基氯化磷反应，随后用双氧水进行氧化。之后在锂试剂的作用下与碘作用发生碘代，然后乌尔曼偶联，最后经过还原得到了在其对称轴上引入三氟甲基的缺电子配体。
权利要求
1.一类含三氟甲基的C
式中：R
R
Ar为苯基，或3,5-二甲基苯基，或3,5-二叔丁基4-甲氧基苯基或者缺电子的苯基；
所述缺电子的苯基为4-三氟甲基苯基；
所述方法包括下述反应过程：
(1)手性二醇在碱的作用下与芳基氟代物发生芳基亲核取代，得化合物3；
(2)所述化合物3经磷酰化反应，得化合物4；
(3)所述化合物4经碘代反应，得化合物5；
(4)所述化合物5经乌尔曼偶联，得化合物6；
(5)所述化合物6经还原反应，得化合物7；
2.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
a)在氮气保护冰浴下取碱于反应瓶中，加入有机溶剂A，缓慢加入手性二醇，待反应不再有气泡冒出后，滴加氟代芳基化合物，之后缓慢升温至100℃，当原料二醇消失后，停止反应，冷至室温，在冰浴下加入饱和氯化铵溶液淬灭反应，减压除去有机溶剂A，萃取，合并有机相，干燥，旋干，柱层析得到醚类化合物；
b)在氮气保护下，将醚类化合物用有机溶剂B溶解，-78℃下，滴加正丁基锂，两小时后，滴加二芳基氯化膦，一小时后升至室温反应，之后在冰浴下缓慢滴加饱和氯化铵溶液淬灭反应，之后在冰浴条件下缓慢滴加双氧水，待反应完全后，在冰浴下缓慢滴加饱和硫代硫酸钠溶液除去未反应的双氧水，萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥，旋干柱层析得膦氧化合物；
c)在氮气保护下，取制得的膦氧化合物用有机溶剂C溶解后，在-78℃下滴加锂试剂，反应两个小时，用有机溶剂C将碘溶解后，滴加入反应体系中，搅拌半小时后，自然升至室温反应八个小时；之后在冰浴下缓慢加入饱和氯化铵溶液淬灭反应，用饱和硫代硫酸铵溶液除去未反应的碘；萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥，旋干，柱层析得到碘代的芳基化合物；
d)氮气保护下，取碘代的芳基化合物于反应瓶中，加入有机溶剂D和活化的铜粉，放入油浴中加热，待原料消失后，加入饱和氯化铵溶液淬灭反应，抽滤；萃取，合并有机相，干燥，旋干，柱层析得到偶联产物；
e)在氮气保护下，取偶联产物于反应瓶中，加入有机溶剂E，在冰浴下加入二异丙基乙基胺，滴加还原剂，移至110℃油浴中反应，待反应完全；停止反应，在氮气下冷至室温，移至冰浴下，滴加脱气的氢氧化钠溶液，在40℃条件下搅拌一个小时，分液，萃取水相后，合并有机相，用脱气水洗，无水硫酸钠干燥，旋干，柱层析得缺电子双膦配体。
3.如权利要求2所述的合成方法，其特征在于：
所述步骤a)中，碱为氢化钠或叔丁醇钾；有机溶剂A为N,N’-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、甲苯、N,N’-二甲基丙烯基脲中至少一种；物料摩尔比为，手性二醇：碱：氟代芳基化合物＝1:(2.1～3.0):(2.1～3.0)；
所述步骤b)中，有机溶剂B为四氢呋喃或乙醚；物料摩尔比为，醚类化合物:正丁基锂:二芳基氯化磷:双氧水＝1:(2.1～3.0):(2.1～3.0):(2.1～3.0)；
所述步骤c)中，有机溶剂C为四氢呋喃或乙醚；物料摩尔比为，膦氧化合物:锂试剂:碘＝1:(2.1～3.0):(2.1～4.0)；
所述步骤d)中，有机溶剂D为N,N’-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、乙醚中至少一种；物料摩尔比为，碘代的芳基化合物:铜粉＝1:(8.0～10.0)油浴的加热温度为140～160℃；
所述步骤e)中，有机溶剂E为甲苯，还原剂为三氯硅烷，物料摩尔比为偶联产物:二异丙基乙基胺:还原剂:氢氧化钠＝1:(10.0～20.0):(10.0～20.0):(9.0～19.0)。
4.如权利要求2所述的合成方法，其特征在于：
步骤a)萃取用的有机溶剂为二氯甲烷、乙酸乙酯、乙醚中至少一种；步骤b)萃取用的有机溶剂为二氯甲烷或乙酸乙酯；步骤c)萃取用的有机溶剂为二氯甲烷或乙酸乙酯；步骤d)萃取用的有机溶剂为二氯甲烷、乙酸乙酯、氯仿中至少一种；步骤e)萃取用的有机溶剂为二氯甲烷、乙酸乙酯、氯仿中至少一种。
说明书
技术领域
本发明涉及一种含三氟甲基的C3*-TunePhos的合成方法。
背景技术
在过渡金属催化的不对称反应中，手性双膦配体占据着十分重要的地位。在反应过程中，手性双膦配体的空间立体效应和电子效应是控制反应效率和立体选择性的关键，因此，设计合成不同立体效应和电子效应的手性双膦配体一直是有机化学家们研究的重要课题。(文献1：Genet,J.P.；Ayad,T.；Ratovelomanana-Vidal,V.Chem.Rev.2014,114,2824.)
相比于富电子双膦配体的广泛发展，缺电子双膦配体却研究较少，但它也有其自身的优点，如：它是很好的π电子受体，可以有效调节催化剂的电性；它还可以促进还原消除等基元反应的进行。因此缺电子双膦配体的合成有着重要的意义。(文献2：(a)You,S.-L.；Hou,X.-L.；Dai,L.-X.；Yu, Y.-H.；Xia,W.J.Org.Chem.2002,67,4684；(b)Wawrzyniak,P.；Slawin,A. M.Z.；Woollins,J.D.；Kilian,P.Dalton Trans.2010,39,85.)
自从1991年Achiwa小组开创性地报道合成了C2对称的氟代的双膦配体以来，一些新的缺电子手性双膦配体被相继合成并被成功应用于各种各样的不对称催化反应中(文献3：Murata,M.；Morimoto,T.；Achiwa,K. Synlett.1991,11,827)。其中比较经典的如DifluroPhos缺电子双膦配体,并将其应用于钌催化的不对称氢化反应中，与其他的富电子双膦配体相比，该缺电子配体表现出更好的催化效果(文献4：Jeulin,S.；Duprat dePaule,S.； Ratovelomanana-Vidal,V.； J.-P.；Champion,N.；Dellis,P.Angew.Chem.Int.Ed.2004,43,320)。
中科院大连化学物理研究所周永贵研究员课题组通过对BiPhep型配体进行修饰，引入拉电子基团，2011年和2012年，分别报道合成了一系列的缺电子轴手性双膦配体，其中CF3O-BiPhep和TfO-BiPhep并且被成功应用于铱催化的喹啉类化合物的不对称氢化反应中，并且S/C分别可以高达 50000和20000(文献5：(a)Zhang,D.-Y.；Wang,D.-S.；Wang,M.-C.；Yu, C.-B.；Gao,K.；Zhou,Y.-G.Synthesis 2011,2796；(b)Zhang,D.-Y.；Yu, C.-B.；Wang,M.-C.；Gao,K.；Zhou,Y.-G.Tetrahedron Lett.2012,53,2556)。在2016年，报道合成了F12-C3*-TunePhos，该缺电子配体与金属钌配位后，成功实现了芳基硼酸对α，β-不饱和酮的1,4-加成反应，结果取得了高达99％的对映选择性。值得一提的是，用未引入拉电子氟原子的C3*-TunePhos作为配体时，该反应是不能发生的(文献6：Hu,S.-B.；Chen,Z.-P.；Zhou,J.； Zhou,Y.-G.Tetrahedron Lett.2016,57,1925)。大部分文献报道的都是在膦上所连的二芳基上引入拉电子基团，而关于在其对称轴上引入拉电子基的配体还是鲜有报道。
发明内容
本发明的目的是提供了一种含三氟甲基的C3*-TunePhos配体及其合成方法，并进一步将其应用于亚胺磷酸酯的不对称氢化反应中。本发明从手性的二醇出发，经过芳基亲核取代、磷酰化、碘代、乌尔曼偶联、还原五步实现该含三氟甲基的C3*-TunePhos配体的合成。本发明操作简便，易于纯化，合成的双膦配体有特殊的缺电子效应。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一类含三氟甲基的C3*-TunePhos配体，具有下述结构：
式中：R
R
Ar为苯基，或3,5-二甲基苯基，或3,5-二叔丁基4-甲氧基苯基或者缺电子的苯基。
优选所述缺电子的苯基为4-三氟甲基苯基。
本发明还提供上述一类含三氟甲基的C3*-TunePhos配体的合成方法，包括下述反应过程：
(1)手性二醇在碱的作用下与芳基氟代物发生芳基亲核取代，得化合物3；
(2)所述化合物3经磷酰化反应，得化合物4；
(3)所述化合物4经碘代反应，得化合物5；
(4)所述化合物5经乌尔曼偶联，得化合物6；
(5)所述化合物6经还原反应，得化合物7；
作为优选的技术方案，所述方法包括以下步骤：
a)在氮气保护冰浴下取碱于反应瓶中，加入有机溶剂A，缓慢加入手性二醇，待反应不再有气泡冒出后，滴加氟代芳基化合物，之后缓慢升温至100℃，当原料二醇消失后，停止反应，冷至室温，在冰浴下加入饱和氯化铵溶液淬灭反应，减压除去有机溶剂A，萃取，合并有机相，干燥，旋干，柱层析得到醚类化合物；
b)在氮气保护下，将醚类化合物用有机溶剂B溶解，-78℃下，滴加正丁基锂，两小时后，滴加二芳基氯化膦，一小时后升至室温反应，之后在冰浴下缓慢滴加饱和氯化铵溶液淬灭反应，之后在冰浴条件下缓慢滴加双氧水，待反应完全后，在冰浴下缓慢滴加饱和硫代硫酸钠溶液除去未反应的双氧水，萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥，旋干柱层析得膦氧化合物；
c)在氮气保护下，取制得的膦氧化合物用有机溶剂C溶解后，在-78℃下滴加锂试剂，反应两个小时，用有机溶剂C将碘溶解后，滴加入反应体系中，搅拌半小时后，自然升至室温反应八个小时；之后在冰浴下缓慢加入饱和氯化铵溶液淬灭反应，用饱和硫代硫酸铵溶液除去未反应的碘；萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥，旋干，柱层析得到碘代的芳基化合物；
d)氮气保护下，取碘代的芳基化合物于反应瓶中，加入有机溶剂D和活化的铜粉，放入油浴中加热，待原料消失后，加入饱和氯化铵溶液淬灭反应，抽滤；萃取，合并有机相，干燥，旋干，柱层析得到偶联产物；
e)在氮气保护下，取偶联产物于反应瓶中，加入有机溶剂E，在冰浴下加入二异丙基乙基胺，滴加还原剂，移至110℃油浴中反应，待反应完全；停止反应，在氮气下冷至室温，移至冰浴下，滴加脱气的的氢氧化钠溶液，在40℃条件下搅拌一个小时，分液，萃取水相后，合并有机相，用脱气水洗，无水硫酸钠干燥，旋干，柱层析得缺电子双膦配体。
作为优选的技术方案，
所述步骤a)中，碱为氢化钠或叔丁醇钾；有机溶剂A为N,N’-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、甲苯、N,N’-二甲基丙烯基脲中至少一种；物料摩尔比为，手性二醇：碱：氟代芳基化合物＝1:(2.1～3.0):(2.1～3.0)；
所述步骤b)中，有机溶剂B为四氢呋喃或乙醚；物料摩尔比为，醚类化合物:正丁基锂:二芳基氯化磷:双氧水＝1:(2.1～3.0):(2.1～3.0):(2.1～3.0)；
所述步骤c)中，有机溶剂C为四氢呋喃或乙醚；物料摩尔比为，膦氧化合物:锂试剂:碘＝1:(2.1～3.0):(2.1～4.0)；
所述步骤d)中，有机溶剂D为N,N’-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、乙醚中至少一种；物料摩尔比为，碘代的的芳基化合物:铜粉＝1:(8.0～10.0)油浴的加热温度为140～160℃；
所述步骤e)中，有机溶剂E为甲苯，还原剂为三氯硅烷，物料摩尔比为偶联产物:二异丙基乙基胺:还原剂:氢氧化＝1:(10.0～20.0):(10.0～20.0):(9.0～19.0)。
优选地，步骤a)萃取用的有机溶剂为二氯甲烷、乙酸乙酯，乙醚中至少一种；步骤b)萃取用的有机溶剂为二氯甲烷或乙酸乙酯；步骤c)萃取用的有机溶剂为二氯甲烷或乙酸乙酯；步骤d)萃取用的有机溶剂为二氯甲烷、乙酸乙酯、氯仿中至少一种；步骤e)萃取用的有机溶剂为二氯甲烷、乙酸乙酯、氯仿中至少一种。
优选地，步骤d)所用的偶联试剂为活化的铜粉，活化具体操作如下：
取20g铜粉至于250mL反应瓶中，搅拌下加入100mL含碘10％的丙酮溶液，室温下剧烈搅拌30分钟，砂芯过滤，将固体转移到瓶中，加入丙酮：浓盐酸(v:v＝1:1)100mL，剧烈搅拌5分钟，过滤，用无水丙酮，无水乙醚依次洗涤，用油泵抽干。
本发明还提供上述一类含三氟甲基的C3*-TunePhos配体在不对称催化反应中的应用。
优选地，所述不对称催化反应包括不对称氢化反应。
优选地，所述不对称氢化反应包括钯催化的亚胺膦酸酯的不对称氢化反应、铱催化的喹啉类化合物以及喹啉盐的不对称氢化反应、铱催化的芳香杂并环化合物的不对称氢化、铱催化的喹喔啉酮类化合物的不对称氢化反应。
优选地，所述芳香杂并环化合物为吡咯并吡嗪类化合物。本发明从手性的二醇出发，然后与2-氟-4-溴三氟甲苯发生芳基亲核取代反应得到醚，随后在锂试剂的作用下发生锂溴交换，与二苯基氯化磷反应，随后用双氧水进行氧化。之后在锂试剂的作用下与碘作用发生碘代，然后乌尔曼偶联，最后经过还原得到了在其对称轴上引入三氟甲基的缺电子配体，具有以下优点
1.原料便宜易得。
2.反应易于操作并且产物易于纯化。
3.合成的双膦配体具有特殊的缺电子效应。
1)可以被成功应用于钯催化的亚胺膦酸酯的不对称氢化反应中，可以取得优秀的反应活性及对映选择性。
2)可以应用于铱催化的喹啉类化合物以及喹啉盐的不对称氢化反应中，反应可以完全转化，并能取得良好的对映选择性。
手套箱中，[Ir(COD)Cl]2(1.7mg,2.5umol)和配体(5.25umol)，1mL甲苯于反应瓶中搅拌10分钟，之后加入碘(6.4mg,25umol),将其倒入底物的反应瓶中，用1.5mL甲苯冲洗反应瓶，放入反应釜中，移出手套箱，充入20atm氢气，在室温下反应24小时后停止反应。
用L1作为配体时，conversion：75％,84％ee,HPLC(OJ-H,
Hexane/i-PrOH＝95/5,flow rate＝0.8mL/min,30℃,254nm):t1＝13.9min, t2＝15.2min(maj).
用L2作为配体时，conversion：33％,80％ee,HPLC(OJ-H,
Hexane/i-PrOH＝95/5,flow rate＝0.8mL/min,30℃,254nm):t1＝14.0min, t2＝15.4min(maj).
3)可以应用于铱催化的芳香杂并环化合物的不对称氢化中，如吡咯并吡嗪类化合物，反应也可以完全转化，也能取得中等的对映选择性。
手套箱中，[Ir(COD)Cl]2(2.0mg,3umol)和配体(6.6umol)，1mL四氢呋喃于反应瓶中搅拌5分钟，将其倒入装有底物(73mg,0.2mmol)和 Cs2CO3(39mg,0.12mmol)的反应瓶中，用2mL四氢呋喃冲洗反应瓶，放入反应釜中，移出手套箱，充入400psi氢气，在室温下反应24小时后停止反应。用NaHCO3溶液搅30分钟，二氯甲烷萃取，干燥。
用L1作为配体时，conversion：95％,72％ee,HPLC(OD-H, Hexane/i-PrOH＝95/5,flow rate＝0.6mL/min，30℃,230nm):t1＝11.2min (maj),t2＝14.3min.用L2作为配体时，conversion：62％,46％ee,HPLC (OD-H,Hexane/i-PrOH＝95/5,flow rate＝0.6mL/min，30℃,230nm):t1＝ 10.8min(maj),t2＝13.7min.
4)可以应用于铱催化的喹喔啉酮类化合物的不对称氢化反应中，也能取得很好的反应活性以及中等的对映选择性。
手套箱中，[Ir(COD)Cl]2(0.9mg,1.25umol)和配体(2.0mg,2.75umol)，碘(1.6mg,6.25umol)，1mL四氢呋喃于反应瓶中搅拌5分钟，将其倒入底物(59.1mg,0.25umol)的反应瓶中，用0.5mL四氢呋喃冲洗反应瓶，放入反应釜中，移出手套箱，充入700psi氢气，在室温下反应24小时后停止反应。conversion：95％,48％ee,HPLC(AD-H,Hexane/i-PrOH＝80/20,flow rate＝0.8mL/min,30℃,254nm):t1＝13.8min,t2＝17.5min(maj).
值得一提的是，我们用没有三氟甲基的配体对对照试验，发现当配体引入拉电子基后，能明显提高反应的选择性。
具体实施方式
下面通过实施例详述本发明；但本发明并不限于下述的实施例。
实施例1 4,10-(CF3)2-C3*-TunePhos配体的合成
在氮气保护冰浴下取氢化钠(2.100g,60％in mineral oil,52.5mmol)于反应瓶中，加入无水DMF，缓慢加入(2R,4R)-2,4-戊二醇1a(2.605g,25.0
mmol)，待反应不再有气泡冒出后，滴加氟代芳基化合物2a(13.36g,55.0 mmol)，之后缓慢升温至100℃，当原料二醇消失后，停止反应，冷至室温，在冰浴下加入饱和氯化铵溶液淬灭反应，减压除去DMF，加入有机溶剂萃取，合并有机相，干燥，旋干，柱层析得到醚类化合物。收率为92％。 mp:56-57℃.
b)取上述制得的醚类化合物3a(5.50g,10.0mmol)在氮气保护下用无水THF溶解，-78℃下，滴加正丁基锂(15.0mL,1.6M in Hexanes,24.0 mmol)，两小时后，滴加二苯基氯化膦(2.750g,5.0mmol)，一小时后升至室温反应，之后加入在冰浴下缓慢滴加饱和氯化铵溶液淬灭反应，之后在冰浴条件下缓慢滴加双氧水(30％in water,6.0mmol)，待反应完全后，在冰浴下缓慢滴加饱和硫代硫酸钠溶液除去未反应的双氧水，萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥，旋干柱层析得膦氧化合物。收率为62％。mp:57-58 ℃.
c)在氮气保护下，取制得的膦氧化合物(0.506g,5.0mmol)用有机溶剂溶解后，在-78℃下滴加二异丙基胺基锂(12mmol)，反应两个小时，用有机溶剂将碘(2.024g,20.0mmol)溶解后，滴加入反应体系中，搅拌半小时后，自然升至室温反应八个小时。之后在冰浴下缓慢加入饱和氯化铵溶液淬灭反应，用饱和硫代硫酸铵溶液除去未反应的碘。萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥，旋干，柱层析得到碘代的芳基化合物。收率为83％。 mp:100-102℃.
d)氮气保护下，取碘代的芳基化合物(0.522g,0.5mmol)于反应瓶中，加入有机溶剂和活化的铜粉(0.320g,5.0mmol)，放入油浴中加热至160℃反应，待原料消失后，加入饱和氯化铵溶液淬灭反应，抽滤。萃取，合并有机相，干燥，旋干。柱层析得到偶联产物。收率为40％。mp:122-123℃.
通过以上单晶结构，得出所合成的配体的构型是正确的。所合成的配体的构型为(Sax,R,R)-C3TunePhos.
在氮气保护下，取偶联产物(0.158g,0.2mmol)于反应瓶中，加入有机溶剂5mL，在冰浴下加入二异丙基乙基胺(0.541g,4.0mmol)，滴加三氯硅烷(0.517g,4.0mmol)，移至110℃油浴中反应，待反应完全。停止反应，在氮气下冷至室温，移至冰浴下，滴加脱气的2M的氢氧化钠溶液20mL，在40℃条件下搅拌一个小时，分液，水相用有机溶剂萃取，合并有机相，用脱气水洗，无水硫酸钠干燥，旋干，柱层析得缺电子双膦配体，收率为 83％。mp:93-95℃.
应用例1：链状亚胺膦酸酯的不对称氢化
称取链状亚胺膦酸酯(84.6mg,0.2mmol)，三氟醋酸钯与配体的配合物 (4.4mg,4.0umol)，在手套箱中加入2,2,2-三氟乙醇：二氯甲烷(V:V＝2:1) 的混合溶剂3.0mL，装釜，出手套箱，充入600psi氢气，放入40℃油浴中进行反应，24小时后停止反应，旋蒸除去溶剂，柱层析得白色固体(81.0 mg,95％yield,95％ee)；
应用例2：环状亚胺膦酸酯的不对称氢化
称取六元环状亚胺膦酸酯(69.5mg,0.2mmol)，三氟醋酸钯与配体的配合物(4.4mg,4.0umol)，在手套箱中加入2,2,2-三氟乙醇：二氯甲烷(V:V＝2:1)的混合溶剂3.0mL，装釜，出手套箱，充入600psi氢气，放入40℃油浴中进行反应，24小时后停止反应，旋蒸除去溶剂，柱层析得白色固体 (65.7mg,94％yield,91％ee)；
对比例1
称取链状亚胺膦酸酯(42.3mg,0.1mmol)，三氟醋酸钯与配体的配合物 (2.2mg,2.0umol)，在手套箱中加入2,2,2-三氟乙醇：二氯甲烷(V:V＝2:1) 的混合溶剂1.5mL，装釜，出手套箱，充入600psi氢气，放入40℃油浴中进行反应，24小时后停止反应，旋蒸除去溶剂，柱层析得白色固体(41.0mg, 96％yield,62％ee)；HPLC(IA,Hexane/i-PrOH＝65/35,flow rate＝0.7 mL/min):t1＝12.0min,t2＝21.0min(maj),30℃,254nm.[α]
一种含三氟甲基的C*-TunePhos配体及其合成方法专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
![一种1，3-[2H，4H]-异喹啉二酮衍生物及其制备方法和应用](https://www.zhichawang.com/images/ui/CN2019106153431/CN2019106153431.jpg)
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