[发明专利]异配体茂钛配合物晶体及其在制备β‑氨基羰基化合物中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种异配体茂钛配合物晶体，以及其作为催化剂在制备β-氨基羰基化合物中的应用。

背景技术

茂钛配合物对空气和水稳定，在有机催化中表现出高的活性而倍受青睐。然而茂钛配合物的发展却局限于相同的配体，例如二氯二茂钛与水杨酸只能形成单水杨酸茂钛螯合物和双水杨酸茂钛配合物(YaWu,WeiqiangZhang,ZiweiGao.Chem.Eur.J.2014,20,8530-8535)，这类配合物的配体比较单一，在催化过程中对反应的酸碱度不能进行微调，因而限制了其进一步发展和应用。

β-氨基羰基化合物是很多天然产物、药物、合成中间体的重要结构单元。例如含β-氨基羰基结构单元的1，2-环戊酮双曼尼希碱等具有较强的抗炎、抗癌活性。曼尼希反应(Mannich反应)一直是构建β-氨基羰基化合物最基础最重要的反应方法。三组分曼尼希反应原子经济性高、操作简单、绿色环保，是制备β-氨基羰基化合物的首选途径。近年来，苯硼酸(S.V.Goswami,Mol.Diversity,2013,17,33)被发现是一类有效的Lewis酸催化剂能够有效地催化醛、酮、胺三组分反应制备β-氨基羰基化合物，然而反应需要有机溶剂，且反应时间长达8小时。发明人所在的研究小组利用二氯二茂钛与水杨酸形成协同催化体系催化曼尼希反应得到了较好的效果，然后当底物选用环己酮时，催化效果却不是十分理想(YaWu,WeiqiangZhang,ZiweiGao.Chem.Eur.J.2014,20,8530-8535)。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于打破传统的相同配体的茂钛配合物，提供一种对空气和水稳定、制备原料廉价易得、合成步骤简单的异配体茂钛配合物晶体，以及该配合物晶体作为催化剂，在催化环己酮的三组分曼尼希反应制备β-氨基羰基化合物中的应用。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：该异配体茂钛配合物晶体的结构式如下所示：

其属于单斜晶系，P2₁/c空间群，晶胞参数a为b为c为α为90°、β为107.733(4)°、γ为90°，晶胞体积为Z＝4。

上述异配体茂钛配合物晶体的合成方法为：将水杨酸茂钛螯合物与3-噻吩甲酸完全溶解于有机溶剂中，30～50℃搅拌10～60分钟，其中水杨酸茂钛螯合物与3-噻吩甲酸的摩尔比为1:1～1.3，旋转蒸发蒸干溶剂后，用二氯甲烷和正己烷体积比为1:3的混合液重结晶，得到异配体茂钛配合物晶体，合成方程式如下：

上述的有机溶剂为氯仿、乙腈、甲苯中的任意一种，有机溶剂的加入量只要保证所有物质都能溶解即可。水杨酸茂钛螯合物根据文献方法(高子伟，化学学报，2000年，第58卷，第4期，481～485.)合成，具体合成方法为：将2.0mmol5-磺基水杨酸溶于10mL蒸馏水中并加入2.0mmol二氯二茂钛，将2.2mmol水杨酸溶于40mL氯仿中，然后将这两种溶液混合，反应半小时后，分出有机相，然后用饱和的碳酸氢钠溶液洗涤3次，无水硫酸镁干燥，过滤，减压蒸干溶剂，将所得固体用二氯甲烷-正己烷重结晶，即得水杨酸茂钛螯合物。

本发明异配体茂钛配合物晶体在催化芳香醛与芳香胺、环己酮的曼尼希反应制备β-氨基羰基化合物中的用途，具体方法为：将芳香醛与芳香胺、环己酮按摩尔比为1:1～1.3:1～2混合均匀，然后加入醛摩尔量3％～5％的异配体茂钛配合物晶体，室温反应0.5～4小时，得到β-氨基羰基化合物。

上述的芳香醛为式中X、Y、Z各自独立的代表H、C₁～C₄烷基、C₁～C₄烷氧基、F、Cl、Br、NO₂中的任意一种；所述的芳香胺为式中D、E、F各自独立的代表H、C₁～C₄烷基、C₁～C₄烷氧基、F、Cl、Br、NO₂中的任意一种。

上述的芳香醛与芳香胺、环己酮的摩尔比优选1:1.1:1.5。

本发明打破传统的相同配体的茂钛配合物，提供一种新型的异配体茂钛配合物晶体，该配合物晶体价廉、无毒、对空气和水稳定，合成方法所用原料廉价易得，合成步骤简便易行，产品后处理容易，产率高，且可以实现配合物晶体的克级制备。