基于钯/Xiao-Phos催化体系构建磷手性膦氧化合物的方法研究
发布时间：2020-12-09 23:44
磷中心手性化合物在很多领域有着广泛的实际应用,但是由于缺乏简洁高效的合成方法,它的应用前景受到了很大的制约。尽管近几十年来,人们为了制备这类化合物已经付出了大量的努力来发展不对称催化反应,但是实现一种独特的策略,并使其成功运用于重要的磷手性膦化合物的多方构建中,仍然是化学合成中的一个难题。本论文主要研究了钯/Xiao-Phos催化体系,该体系为磷手性三级膦氧化合物的构筑提供了一个新的反应平台,同时也进一步拓展了组内发展的Sadphos配体的应用范围。借助于该反应平台,我们选用二级膦氧和芳基溴化物为底物,成功实现了不对称P-C交叉偶联策略,这是一类高对映选择性的磷手性三级膦氧化合物的制备方法。由于芳基溴化物较弱的氧化加成速率,二级膦氧与金属钯之间表现出优先级的竞争性配位作用,这在很大程度上保证了反应的高对映选择性产出。该方法条件温和、底物适用性广、具有较好的应用前景。特别是我们基于该方法获得的高手性的双芳基甲基三级膦氧,开辟了一种用于改造DIPAMP配体的芳环上支链的便捷方法。通过进一步探索,我们随后又利用该催化体系成功实现了炔烃的高选择性的氢膦酰化反应。我们选用二级膦氧和多种类型炔烃为...
【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：220 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
课题的提出
在对组内的Sadphos系列配体的催化效果进行考察之前,我们首先对一些知名配体的催化效果进行了考察(图2.2)。底物选取上,我们我们选用结构简单的苯基异丁基二级膦氧(±)-2-1a和对甲基溴苯2-1a作为模板底物,考虑到反应中可能存在对消旋二级膦氧的动力学拆分过程,我们使用2个当量的底物(±)-2-1a来确保反应中有足够的与反应所需构型匹配的二级膦氧。在图2.2所示的标准反应条件下,我们考察的几类知名配体反应效果并不理想,也几乎没有表现出手性引入能力。比如类似于Gaunt小组所使用的三齿PyBOX(L1)以及噁唑类双氮配体(L2-L4),在该金属钯催化体系中几乎没有催化活性;几类双齿膦氮配体(L5-L8)虽然具有不同程度的催化活性,但都只表现出非常微弱的对应选择性;亚膦酰胺类配体(L9)以及二茂铁骨架的双膦配体(L10-L11)表现出中等的催化活性,但是也都局限于微弱的手性引入能力;联萘骨架双膦配体BINAP(L12),也没有表现出催化活性。由此可见,采用这类简单结构的底物实现磷中心手性膦化合物的高对应选择性构建极具挑战性。
底物选取上,我们我们选用结构简单的苯基异丁基二级膦氧(±)-2-1a和对甲基溴苯2-1a作为模板底物,考虑到反应中可能存在对消旋二级膦氧的动力学拆分过程,我们使用2个当量的底物(±)-2-1a来确保反应中有足够的与反应所需构型匹配的二级膦氧。在图2.2所示的标准反应条件下,我们考察的几类知名配体反应效果并不理想,也几乎没有表现出手性引入能力。比如类似于Gaunt小组所使用的三齿PyBOX(L1)以及噁唑类双氮配体(L2-L4),在该金属钯催化体系中几乎没有催化活性;几类双齿膦氮配体(L5-L8)虽然具有不同程度的催化活性,但都只表现出非常微弱的对应选择性;亚膦酰胺类配体(L9)以及二茂铁骨架的双膦配体(L10-L11)表现出中等的催化活性,但是也都局限于微弱的手性引入能力;联萘骨架双膦配体BINAP(L12),也没有表现出催化活性。由此可见,采用这类简单结构的底物实现磷中心手性膦化合物的高对应选择性构建极具挑战性。接下来,我们对组内Sadphos系列配体进行考察(图2.3),我们首先尝试使用的就是在构建硫原子手性上表现出高效催化活性以及对应选择性的PC-Phos,然而这类骨架的叔丁基亚磺酰胺单膦配体(如PC1)并没有显现出同样的催化活性,延长反应时间至40个小时,产物2-3aa也仅有22%的收率,并且在磷手性中心的构建上上几乎没有效果;同样地,Ming-Phos的手性骨架也并不适用于对该反应体系引入不对称;对于Wei-Phos这类叔丁基亚磺酰胺双膦配体(如W1),可以给反应带来较为理想的收率,但是产物2-3aa也仅仅拿到了8%ee。当把配体W1的芳环上的二苯基膦基去掉之后,也就是使用Xiao-Phos类型的叔丁基亚磺酰胺单膦配体X1时,产物的收率虽然发生明显降低,但是对应选择性也少量提升至19%ee;如果是用一个不具配位性的苯基替代之前的二苯基膦基时(X2),反应的收率又受到了进一步地削减,而对应选择性却显著性地增加至66%ee。所以,Xiao-Phos骨架结构似乎对该反应体系有较强的手性引入能力,而且它的芳环邻位取代基团对反应过程中的手性诱导以及对应选择性产出有明显的调节作用。考虑到这一点,我们尝试进一步增大邻位取代的芳基基团,可以看到,从之前的苯基取代到萘基(X3)以及蒽基(X4)取代,反应的对应选择性也确实有了进一步提升,但是反应收率也在逐渐降低。根据前人的工作,这一体系很可能存在动力学拆分或者动态动力学拆分过程,反应的对应选择性的提升表明拆分效果逐渐增强,这必然是以牺牲一部分非选择性的产率输出为代价的,所以反应需要一定的有效时长来确保反应完全。值得注意的是,当使用甲基化的配体N-Me-X4时,反应几乎无法进行,这说明亚磺酰胺部分氮上的质子对配体的催化活性有着至关重要的作用。
【参考文献】：
博士论文
[1]新型手性多功能叔膦催化剂的设计、合成及应用[D]. 陈鹏.华东师范大学 2018
本文编号：2907675
【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：220 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
课题的提出
在对组内的Sadphos系列配体的催化效果进行考察之前,我们首先对一些知名配体的催化效果进行了考察(图2.2)。底物选取上,我们我们选用结构简单的苯基异丁基二级膦氧(±)-2-1a和对甲基溴苯2-1a作为模板底物,考虑到反应中可能存在对消旋二级膦氧的动力学拆分过程,我们使用2个当量的底物(±)-2-1a来确保反应中有足够的与反应所需构型匹配的二级膦氧。在图2.2所示的标准反应条件下,我们考察的几类知名配体反应效果并不理想,也几乎没有表现出手性引入能力。比如类似于Gaunt小组所使用的三齿PyBOX(L1)以及噁唑类双氮配体(L2-L4),在该金属钯催化体系中几乎没有催化活性;几类双齿膦氮配体(L5-L8)虽然具有不同程度的催化活性,但都只表现出非常微弱的对应选择性;亚膦酰胺类配体(L9)以及二茂铁骨架的双膦配体(L10-L11)表现出中等的催化活性,但是也都局限于微弱的手性引入能力;联萘骨架双膦配体BINAP(L12),也没有表现出催化活性。由此可见,采用这类简单结构的底物实现磷中心手性膦化合物的高对应选择性构建极具挑战性。
底物选取上,我们我们选用结构简单的苯基异丁基二级膦氧(±)-2-1a和对甲基溴苯2-1a作为模板底物,考虑到反应中可能存在对消旋二级膦氧的动力学拆分过程,我们使用2个当量的底物(±)-2-1a来确保反应中有足够的与反应所需构型匹配的二级膦氧。在图2.2所示的标准反应条件下,我们考察的几类知名配体反应效果并不理想,也几乎没有表现出手性引入能力。比如类似于Gaunt小组所使用的三齿PyBOX(L1)以及噁唑类双氮配体(L2-L4),在该金属钯催化体系中几乎没有催化活性;几类双齿膦氮配体(L5-L8)虽然具有不同程度的催化活性,但都只表现出非常微弱的对应选择性;亚膦酰胺类配体(L9)以及二茂铁骨架的双膦配体(L10-L11)表现出中等的催化活性,但是也都局限于微弱的手性引入能力;联萘骨架双膦配体BINAP(L12),也没有表现出催化活性。由此可见,采用这类简单结构的底物实现磷中心手性膦化合物的高对应选择性构建极具挑战性。接下来,我们对组内Sadphos系列配体进行考察(图2.3),我们首先尝试使用的就是在构建硫原子手性上表现出高效催化活性以及对应选择性的PC-Phos,然而这类骨架的叔丁基亚磺酰胺单膦配体(如PC1)并没有显现出同样的催化活性,延长反应时间至40个小时,产物2-3aa也仅有22%的收率,并且在磷手性中心的构建上上几乎没有效果;同样地,Ming-Phos的手性骨架也并不适用于对该反应体系引入不对称;对于Wei-Phos这类叔丁基亚磺酰胺双膦配体(如W1),可以给反应带来较为理想的收率,但是产物2-3aa也仅仅拿到了8%ee。当把配体W1的芳环上的二苯基膦基去掉之后,也就是使用Xiao-Phos类型的叔丁基亚磺酰胺单膦配体X1时,产物的收率虽然发生明显降低,但是对应选择性也少量提升至19%ee;如果是用一个不具配位性的苯基替代之前的二苯基膦基时(X2),反应的收率又受到了进一步地削减,而对应选择性却显著性地增加至66%ee。所以,Xiao-Phos骨架结构似乎对该反应体系有较强的手性引入能力,而且它的芳环邻位取代基团对反应过程中的手性诱导以及对应选择性产出有明显的调节作用。考虑到这一点,我们尝试进一步增大邻位取代的芳基基团,可以看到,从之前的苯基取代到萘基(X3)以及蒽基(X4)取代,反应的对应选择性也确实有了进一步提升,但是反应收率也在逐渐降低。根据前人的工作,这一体系很可能存在动力学拆分或者动态动力学拆分过程,反应的对应选择性的提升表明拆分效果逐渐增强,这必然是以牺牲一部分非选择性的产率输出为代价的,所以反应需要一定的有效时长来确保反应完全。值得注意的是,当使用甲基化的配体N-Me-X4时,反应几乎无法进行,这说明亚磺酰胺部分氮上的质子对配体的催化活性有着至关重要的作用。
【参考文献】：
博士论文
[1]新型手性多功能叔膦催化剂的设计、合成及应用[D]. 陈鹏.华东师范大学 2018
本文编号：2907675
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