[发明专利]非均相铑金属催化剂

说明书

技术领域

本申请涉及非均相铑金属催化剂领域及其在化学合成、特别是不对称化学合成中的用途。

背景技术

不对称催化是一个重要的化学领域，在学术研究室中高度活跃并且在农用化学品¹、调料²、香料²、和药物³工业中具有许多应用。例如，在2006年经美国食品与药品管理局核准的75％的小分子药品具有单一对映体⁴。手性药物中的一种对映体常常具有期望的生物活性，而其相对体活性低或有毒。例如，萘普生为广泛使用的消炎药。(S)-对映体的功效是(R)-对映体的30倍⁵。因而，对于期望的作用而言，较低剂量的(S)-对映体就足够了，从而降低了毒性副作用。在不对称合成中，生物体系中对映体之间的这种活性区别是学术和工业研究的主要驱动力。制备对映体富集的化学品的通用一般方法包括外消旋体的拆分、天然可得的手性化合物的转化、手性转移反应、和不对称催化⁶。其中，不对称催化是增大源手性的最为有效的方法之一。此外，催化减少了与大规模化学品生产相关的废品和副产品。

不对称催化中的常见挑战在于催化剂昂贵且对空气敏感。另外，典型的不对称催化剂含有必须从产品中去除以符合工业(特别是医药品)健康和安全标准的毒性金属和配体^7，8。减少催化剂成本和产品污染二者的最直接方法是开发通过过滤或通过使用流动反应器而易于从产品混合物中去除的可再用的催化剂。

为了这些目标，已经进行了大量的研究以开发可以通过简单过滤进行分离并重新使用的固定化均相催化剂。文献中记载了多种多样的方法，感兴趣的读者可以关注以下综述：手性改性的表面⁹、封装¹⁰、静电相互作用¹¹、两相或离子性液体体系¹²、和共价束缚(tethering)^13，14。在这些方法当中，对活性位点的完整性侵扰最少的是催化剂中的手性配体对固体载体的共价连接¹⁵。通过金属锚定的备选方案对于活性位点周围的配位环境的影响大。用来以共价方式固定均相催化剂的方法包括乙烯基芳烃和乙烯基取代的配体的自由基共聚合^16-19、醇或胺与酸衍生物的缩合^20-24、耦合反应^25，26、以及胺与异氰酸酯之间的聚合^27，28。

最近利用含有金属的单体在开环易位聚合(ROMP)反应中组装了用于加氢反应的固定化均相钌催化剂，所述开环易位聚合反应利用含钌单体和间隔物单体环辛烯(COE)之间的交互聚合反应来实现^29，30。在更近的工作中，该加氢方法经由(R)-5，5′-dinorimido BINAP(BINAP＝2，2′-双(二苯基膦)-1，1’-联萘基)的制备而扩展到使用BINAP³⁰。

烯炔的分子内环异构化由包括钌³¹、钯³²、铂^32，33、镍³⁴、铱^35，36、金^33，37、和铑³⁸的多种过渡金属来催化。Zhang小组在2000年首次报道了1，6-烯炔的铑催化的不对称环异构化³⁹。该文献中的催化剂最好通过下述方式原位产生：使[(COD)RhCl]₂(COD＝1，5-环辛二烯)与BINAP(1当量，按每个Rh原子计)在1，2-二氯乙烯中反应，然后加入AgSbF₆(2当量，按每个Cl计)⁴⁰。该反应已被用于制备多种产物，包括四氢呋喃⁴⁰、内酰胺⁴¹、内酯⁴²、环戊烷⁴³、和环戊酮⁴³。据本发明人所知，文献中还没有该催化剂已被成功地固定用于非均相类型反应的实例。均相的实例除了需要20摩尔％的AgSbF₆作为活化剂之外，还需要不切乎实际的高载量的“[Rh(BINAP)]⁺”，通常为10摩尔％。Rh、BINAP、和AgSbF₆的高成本和毒性阻止了该反应的商业应用⁴⁴。

发明内容