基于手性二氨基桥联配体的稀土金属配合物的合成、表征及其在不对称合成中的应用

来源 :苏州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lmh116
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本文设计并合成了五类共23个具有二氨基桥联结构的手性配体,并将其与稀土硅胺化物联用,原位催化简单酮的不对称硼氢化反应。在对配体的手性控制效果进行初步筛选后,我们发现其中一边为芳氧基功能化,一边为磺酰基功能化的二氨基桥联配体表现出更好的手性诱导。因而,我们进一步合成并表征了 5个基于这类配体的手性稀土金属配合物,并将其应用于简单酮和α,β-不饱和酮的不对称硼氢化反应以及α,β-不饱和酮的不对称迈克尔加成反应中。一.手性二氨基桥联配体的合成与修饰1.利用(1R,2R)-N,N’-1,2-二苯基乙二胺或(1R,2R)-N,N’-1 2-环己二胺和2当量的苯甲酰氯在常温下反应,处理后能够以较高产率得到手性桥联双酰胺配体H2L1-H2L3;将吡啶甲酸与草酰氯反应可以制得吡啶甲酰氯,然后和(1R,2R)-N,N’-1,2-环己二胺反应,可以得到含吡啶环的配体H2L4。2.利用(1R,2R)-N,N’-1,2-二苯基乙二胺或(1R,2R)-N,N’-1,2-环己二胺和2当量的苯磺酰氯在常温下反应,处理后能够以较高产率得到手性桥联双磺酰胺配体 H2L5-H2L6。3.首先用(1R,2R)-N,N’-1,2-二苯基乙二胺和1当量的苯磺酰氯在常温下反应,处理后能得到氨基单磺酰胺结构,然后再去与1当量的苯甲酰氯反应,处理后能够以较高产率得到一边为酰胺基,一边为磺酰胺基的手性桥联配体H2L7-H2L10。4.首先用(1R,2R)-N,N’-1,2-二苯基乙二胺和1当量的苯磺酰氯在常温下反应,处理后能得到氨基单磺酰胺,另利用苯酚合成相应的水杨醛,然后再将它们以1:1的比例混合,最后用氰基硼氢化钠将亚胺部分还原为氨基,以较高产率得到了一边为芳氧功能化结构,一边为磺酰基的手性氨基磺酰胺配体H3L11-H3L22。5.利用对甲苯酚与2当量的六次甲基四胺反应,可以以中等收率得到2-羟基间苯二甲醛,之后再与2当量上述氨基单磺酰胺反应,最后用氰基硼氢化钠将亚胺还原为氨基,以较高产率得到了一个苯基桥联多齿氮氧配体H5L23。二.基于手性二氨基桥联配体稀土金属配合物的合成与表征1.利用Ln[N(SiMe3)2]3与配体H3L11按1:1.5的摩尔比在THF中常温下反应24 h,经甲苯和己烷重结晶以较高产率获得了 4个手性二氨基桥联配体稀土金属配合物Ln4L116(Ln=Nd(1),Sm(2),Eu(3),Gd(4))。配合物1-4均通过单晶衍射确定为四核六配体结构,另外还通过了元素分析和红外光谱的表征。2.利用Y[N(SiMe3)2]3与配体H3L11按1:1.5的摩尔比在THF中常温下反应24 h,经甲苯-己烷-二氯甲烷三元重结晶可以较高产率获得手性二氨基桥联钇的配合物Y2L113(5)。配合物5通过单晶衍射确定为双核三配体结构,并通过了元素分析、红外光谱和核磁共振的表征。3.利用La[N(SiMe3)2]3与配体H3L11按1:1.5的摩尔比在THF中常温下反应24 h,经四氢呋喃和己烷重结晶可以较高产率获得配合物6。通过对配合物6的元素分析可知配合物中金属La和配体是1:1.5的关系,经核磁共振1H DOSY的表征,推定配合物6在溶液中是双核三配体结构。三.基于手性二氨基桥联配体稀土金属配合物1-5催化简单酮及α,β-不饱和酮的不对称硼氢化反应研究发现,以手性二氨基桥联配体稀土金属配合物Ln4L116(Ln=Nd(1),Sm(2),Eu(3),Gd(4))和Y2L113(5)为催化剂,HBpin为还原剂,能够实现简单酮及α,β-不饱和酮的不对称硼氢化。经过一系列条件的筛选,我们最终确定最优反应条件为:在-10℃的条件下,以2.5 mol%的配合物1作为催化剂,能够高活性地催化简单酮及α,β-不饱和酮的不对称硼氢化反应,目标产物的产率都在90%以上,也可以达到中等的对映选择性(最高ee值80-82%),底物官能团耐受性好。进一步研究表明,加入10 mol%Nd[N(SiMe3)2]3和15 mol%H3L11原位催化,同样可以达到2.5 mol%的配合物1的催化效果,表明晶体结构1很可能就是反应过程中真正催化剂的结构。四.基于手性二氨基桥联配体稀土金属配合物催化α,β-不饱和酮的不对称迈克尔加成反应研究发现,以10 mol%La[N(SiMe3)2]3和15 mol%H3L11原位催化α,β-不饱和酮与丙二腈的不对称迈克尔加成反应,催化剂组合表现出优秀的催化活性,在-15℃的条件下反应12 h,底物可以实现98%的转化,目标产物也能达到较好的对映选择性,ee值最高可达到92%。但在部分底物拓展中,我们发现了一个竞争反应,产率极低。虽经多次努力,我们还未能将该副产物分离并鉴定。
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