[发明专利]基于二茂铁的双功能氢键有机催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种基于二茂铁砌块的手性硫脲的制备方法及其催化的不对称Michael加成反应。

背景技术

有机金属、酶和有机催化是目前公认的极具发展潜力的三种不对称催化方法(Berkessel A.andH.，Asymmetric Oranocatalysis，2005,WILEY-VCH)。早期报道的脯氨酸、亚胺、烯胺、多肽和膦酰胺类的有机催化剂可以高选择地催化环加成、Michael加成、Aldol反应和亲核取代等许多反应(Chem.Rev.，2014，114，2390-243；Chem.Rev.，2007，Vol.107，No.12，5415；Chem.Rev.，2007，107，5606-5655)。以金鸡纳生物碱衍生的相转移催化剂和由轴手性衍生的季铵盐催化剂在低当量的情况下得到几乎完美的立体选择性(Tetrahedron Lett.，2014，55，3833)。手性尿素，尤其是手性硫脲能够有效地催化各种亲核试剂对醛和亚胺的不对称加成(Adv.Synth.Catal.，2012，2264)。

众所周所，二茂铁具有稳定性、低毒性、芳香性和易取代性等特性，因此在材料和催化工业领域具有广泛的用途。然而，含有二茂铁砌块的手性硫脲催化剂却为数不多(Catal.Sci.Technol，2014，1726)。所以，发展含有二茂铁砌块的手性硫脲催化剂就具有非常重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于二茂铁的双功能氢键有机催化剂，以及该催化剂的制备方法和在不对称Michael加成反应中的应用。

解决上述技术问题所采用的技术方案是该催化剂的结构式如下所示：

式中R代表其中R₁代表C₁～C₁₂的直链烷基、异丙基、异丁基、叔丁基、苄基、芳基、α-萘基，β-萘基或取代苯基如：(R₂＝甲基、异丙基、叔丁基、苯基、卤素、三氟甲基等，w＝1～3的整数)，或环烷基：等，或杂芳基：(X＝O、S、N)、等；其中带有*的碳原子包括(R)-和(S)-两种构型。

上述基于二茂铁的双功能氢键有机催化剂的制备方法为：以N,N-二环己基碳酰亚胺为催化剂、以四氢呋喃为溶剂，将式Ⅰ所示的胺与CS₂在-10～35℃下反应，得到式Ⅱ化合物；以四氢呋喃或二氯甲烷为溶剂，将式Ⅱ化合物与光学活性的脯胺醇或式Ⅰ所示的胺或式Ⅲ所示的手性氨基醇在-20～35℃下反应，得到基于二茂铁的双功能氢键有机催化剂。

式Ⅲ中R₁代表C₁～C₁₂的直链烷基、异丙基、异丁基、叔丁基、芳基、杂芳基、环烷基中的任意一种。

上述的式Ⅰ所示的胺与CS₂的摩尔比优选1:2～1:10。

上述的式Ⅱ化合物与光学活性的脯胺醇或式Ⅰ所示的胺或式Ⅲ所示的手性氨基醇的摩尔比优选1:1。

上述的N,N-二环己基碳酰亚胺的加入量优选为式Ⅰ所示的胺摩尔量的0.8～1.0倍。

本发明的基于二茂铁的双功能氢键有机催化剂在不对称Michael加成反应中的用途，其中所述的不对称Michael加成反应具体可以是硝基苯乙烯类化合物或硝基呋喃乙烯类化合物或硝基噻吩乙烯类化合物与乙酰丙酮的不对称Michael加成反应，具体使用方法如下：

将硝基苯乙烯类化合物或硝基呋喃乙烯类化合物或硝基噻吩乙烯类化合物完全溶解于甲苯中，然后加入其摩尔量10％的基于二茂铁的双功能氢键有机催化剂和摩尔量2倍的乙酰丙酮，在0℃下搅拌反应24小时，停止反应，浓缩，硅胶柱分离产物，得到相应的Michael加成反应产物。

本发明通过既具有碳手性又具有面手性的手性胺基化合物与CS₂反应得异硫氰酸酯，再与氨基醇反应，合成了基于二茂铁的双功能氢键有机催化剂。本发明的双功能氢键有机催化剂可用于不对称Michael加成反应，具有高的催化活性和立体选择性，其催化硝基苯乙烯类化合物、硝基呋喃乙烯、硝基噻吩乙烯与乙酰丙酮的不对称Michael加成反应的反应条件温和，反应24小时产物收率可高达85％～98％，且产物的立体选择性高。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。

实施例1