[发明专利]一类离子液共价负载的手性膦配体及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一类离子液共价负载手性膦配体及其在不对称催化氢化反应中的应用。

背景技术

由于存在手性产物与催化剂的分离难、催化剂的效率与稳定性差等原因，导致手性膦金属催化剂在手性工业合成中的应用仍旧十分有限。因此，如何实现手性催化剂的分离与回收一直是不对称催化研究领域的难点之一。

手性金属催化剂的负载化是解决催化剂分离与回收，提高催化剂稳定性和实用性的有效途径，已引起了科学家们的普遍关注。一种解决办法是把手性膦配体负载在有机或无机不溶性载体上，当催化反应完成后，通过简单的过滤即可达到催化剂和产物分离的目的，从而实现催化剂的回收与循环利用。然而，这类负载型手性膦金属催化剂在解决其回收与循环利用的同时却带来了新的问题，即导致催化剂的活性和立体选择性降低，这在很大程度上限制了该类催化剂的工业应用前景。

离子液体具有低挥发性（或几乎没有挥发）、不可燃、热稳定性好等特殊的性质，通过改变阴、阳离子可以方便地调节离子液体对有机物、无机物、金属有机化合物及聚合物的溶解性。因此，离子液体作为反应介质在高选择性有机合成方面显示出独特的优势，并已发展成为学术界和工业界所关注的焦点，被视为“绿色化学”和“清洁工艺”中最有发展前途的溶剂，得到了广泛的应用。鉴于离子液体中阴、阳离子结构可设计和修饰的特点，在离子液体中嫁接各种官能团，实现离子液体的功能化可以满足特定的需求。近年来出现的功能化离子液体负载的手性催化剂成为了不对称催化反应的新动向。与其它类型的催化剂相比较，离子液体负载的手性催化剂与离子液体介质有着相似的结构单元，因此提高了其在离子液体中的溶解度，进而避免在催化剂回收时的金属流失。同时更重要的是通过选择合适的阴阳离子或对阴阳离子进行必要的结构修饰，可以进一步提高催化剂的稳定性，改善催化剂的性能，提高催化剂的效率。因此，从配体的设计出发，设计合理的适用于不对称催化反应研究的离子液体负载的手性催化剂是实现手性催化剂高效分离回收的突破口和关键。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一类离子液共价负载手性膦配体及其在不对称氢化反应中的应用。

本发明的解决上述技术问题的技术方案是：一类离子液共价负载的手性膦配体，由功能化离子液体和相应的小分子手性膦化合物经过缩合反应以酰胺基团连接而成。

所述的功能化离子液体的阳离子为N-烷基咪唑阳离子；优选的阴离子包括四氟合硼酸根离子（[BF₄]^-）、六氟合磷酸根离子（[PF₆]^-）、六氟合锑酸根离子（[SbF₆]^-）和卤素负离子（Cl^-）。

所述小分子手性膦配体至少带有一个氨基基团，优选为带氨基基团的小分子膦配体。其化学结构如下所示。

所述离子液体的阳离子上引入小分子手性膦化合物，形成离子液共价负载的手性膦配体，结构式如下：

其中，ILs为咪唑离子液体。

一种功能化离子液共价负载的手性膦配体在不对称氢化反应中的应用。应用离子液共价负载的手性膦配体与过渡金属配位形成的催化剂进行不对称氢化反应。其中，溶剂为甲醇等极性溶剂；过渡金属为铑（Rh）或钌（Ru）；在进行反应时，催化剂采用原位生成法制备，且现制现用。优选的反应底物是前手性的α-脱氢氨基酸和α-不饱和芳香羧酸。反应过程中，体系是均相的；反应结束后，用蒸馏、乙醚萃取等步骤可将反应产物提取出来，而催化剂仍保留在离子液体介质中。

本发明的特点在于配体的合成步骤少，目标分子的分离提纯简单。并且这类负载型手性膦配体催化剂在不对称氢化反应中可以方便地与反应产物分离，从而实现催化剂的回收和再利用。本发明方法不仅实现了均相反应体系中催化剂与产物的分离、回收利用，而且与现有催化氢化反应方法相比，底物的转化率和产物的对映选择性都可以达到相同的水平。在有些催化剂的循环利用实验中，产物的对映选择性还有所提高。采用本方法得到的手性产物为重要的医药中间体，具有重要的应用前景。

说明书附图

图1为氯化N-甲基咪唑离子液共价负载的手性Pyrphos膦配体2a（C₃₄H₃₄ClN₃OP₂）的合成路线图。