[发明专利]铜催化烯烃的不对称环丙烷化方法及其应用

说明书

本发明公开了一种铜催化烯烃的不对称环丙烷化方法及其应用。方法采用的铜催化剂是由金属铜前驱体与手性P,N,N‑配体在反应介质中原位生成的。本发明具有催化剂廉价、配体制备简单、高活性、高选择性、反应条件温和、操作简便等特点，且可实现连续操作，适用于大规模工业化生产中。本发明所述方法同样适用于杀虫剂拟除虫菊酯类农药的重要中间体—手性第一菊酸的不对称合成中，可达到80％收率，85％对映选择性，且可应用于工业化制备中。

技术领域

本发明属于有机合成领域，具体涉及铜/手性P,N,N-配体催化烯烃的不对称环丙烷化反应，还涉及该方法在手性拟除虫菊酯杀虫剂关键中间体—手性第一菊酸的不对称合成中的应用。

背景技术

环丙烷结构广泛存在于具有重要生物活性的碳环和杂环化合物中，如手性拟除虫菊酯杀虫剂。另外，环丙烷也是一类非常重要的合成中间体，例如通过开环或扩环策略合成中环化合物和官能团化的分子等[(a)R.Faust,Angew.Chem.Int.Ed.2001,40,2251-2253；(b)H.Staudinger,L.Ruzicka,Helv.Chim.Acta 1924,7,177-235；(c)J.Pietruszka,Chem.Rev.2003,103,1051-1070；(d)L.A.Wessjohann,W.Brandt,T.Thiemann,Chem.Rev.2003,103,1625-1647；(e)P.Tang,Y.Qin,Synthesis 2012,44,2969-2984；(f)D.Y.-K.Chen,R.H.Pouwer,J.-A.Richard,Chem.Soc.Rev.2012,41,4631-4642；(g)C.Ebner,E.M.Carreira,Chem.Rev.2017,117,11651-11679；(h)F.Chem.Biodiversity 2014,11,1734-1751.]。因此，环丙烷化合物的合成一直是化学家们关注的热点，现已发展了多种方法合成该骨架结构，如Simmons-Smith环丙烷化反应、过渡金属催化的重氮化合物分解反应以及Michael加成引发的环化反应等，但直接对映选择性地构建环丙烷结构仍然是一个巨大的挑战[(a)H.Lebel,J.-F.Marcoux,C.Molinaro,A.B.Charette,Chem.Rev.2003,103,977-1050；(b)H.Pellissier,Tetrahedron 2008,64,7041-7095；(c)G.Bartoli,G.Bencivenni,R.Dalpozzo,Synthesis 2014,46,979-1029；(d)W.A.Donaldson,Tetrahedron 2001,57,8589-9627.]。在诸多合成手性环丙烷结构的方法中，过渡金属催化的不对称环丙烷化反应无疑为一种最直接、有效的策略，具有条件温和、应用范围广、立体选择性高等优点，配体主要为席夫碱、半咕啉、双噁唑啉和联吡啶等含氮配体[(a)R.E.Lowenthal,S.Masamune,Tetrahedron Lett.1991,32,7373-7376；(b)K.Ito,T.Katsuki,Synlett 1993,638-640；(c)H.Suematsu,S.Kanchiku,T.Uchida,T.Katsuki,J.Am.Chem.Soc.2008,130,10327-10337；(d)H.M.L.Davies,M.G.Coleman,D.L.Ventura,Org.Lett.2007,9,4971-4974.]。但是，该方法也存在有诸多局限性，例如反应底物范围窄、选择性低、工业化应用困难等。因此，寻找新的催化体系高选择性地实现烯烃的不对称环丙烷化反应也成为亟待解决的难题。发明人所在课题组多年来一直致力于手性配体的设计开发，以及在不对称催化反应中的应用研究，利用自主发展的手性P,N,N-配体和过渡金属铜形成的手性催化剂，成功实现了烯烃的不对称环丙烷化反应，并成功应用于拟除虫菊酯类农药的重要中间体—手性第一菊酸的工业化生产中。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种铜/手性P,N,N-配体催化烯烃不对称环丙烷化的方法，该方法具有催化剂廉价易制备、高活性、高立体选择、绿色简便等优点。

本发明的技术方案具体步骤如下：