[发明专利]一种手性N-杂环卡宾催化剂及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种手性N‑杂环卡宾催化剂及其制备方法和用途，属于有机化学技术领域。本发明手性N‑杂环卡宾催化剂的制备方法具体包括以下步骤：将N‑溴代丁二酰亚胺和对甲苯磺酸加入圆底烧瓶，用DCM溶解后，加入1eq的环庚酮1，室温反应过夜，反应完成后浓缩纯化得到α‑溴代环庚酮2；称取蒙脱土1g，10mmol的对甲基苯胺和40mmol的苯乙炔无溶剂反应，140℃反应8h，冷却至室温，过滤并用乙醚洗涤，收集滤液浓缩纯化得到化合物5，化合物5不对称氢化还原后与α‑溴代环庚酮2进行多步反应合成目标化合物7。本发明可操作性强、合成路线新颖、收率高。本发明能够成功运用于酰胺远端C(sp³)‑H活化串联环化反应，并实现其不对称催化，具有广阔的市场应用前景。

技术领域

本发明涉及一种手性N-杂环卡宾催化剂，具体为一种手性N-杂环卡宾催化剂及其制备方法和用途，属于有机化学应用技术领域。

背景技术

N-杂环卡宾催化剂是一种优势的小分子催化剂，种类繁多，能够高效率的催化多类型反应。由N-杂环卡宾催化剂介导的自由基反应是目前有机化学工作者研究的热点之一，尽管随着研究的不断深入，N-杂环卡宾催化的单电子转移反应类型逐渐增多，但都没有实现反应的不对称化过程。已有的手性N-杂环卡宾催化剂在催化剂活性中间体作为电子给体的自由基反应中兼容性较差，反应活性不高，基本没有适用于该类反应的优势手性N-杂环卡宾催化剂。

如何设计且高收率的制备优势的手性N-杂环卡宾催化剂来实现该类反应的不对称化是目前的研究难点和重点。

发明内容

本发明的目的就在于设计并制备出一种解决上述问题的手性N-杂环卡宾催化剂，本发明提供了一个新的N-杂环卡宾催化剂的制备路线，可操作性强、收率高，并且具有很好的催化活性，得到具有光学活性的催化产物，具有广阔的市场应用前景。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种如通式Ⅰ所示的手性N-杂环卡宾催化剂，

其中，Ph代表苯基，Me代表甲基。

一种手性N-杂环卡宾催化剂的制备方法，该制备方法具体包括以下步骤：

步骤一：将N-溴代丁二酰亚胺(NBS)和对甲苯磺酸(TsOH)加入圆底烧瓶，用以DCM溶解后加入1eq的环庚酮1，室温反应过夜，反应完成后浓缩纯化得到α-溴代环庚酮2；

步骤二：称取蒙脱土1g，10mmol的对甲基苯胺和40mmol的苯乙炔无溶剂反应，140℃反应8h，反应完成后，冷却至室温，过滤并用乙醚洗涤，收集滤液浓缩纯化得到目标化合物5；

步骤三：在氩气氛围中将0.02eq的[Rh(nbd)₂]BF₄和0.044eq的DuanPhos在DCM常温配位反应20min；随后加入用少量DCM溶解的化合物5，然后加入MeOH(MeOH/DCM＝10/1)，反应液浓度为0.20M，在80atm的氢气氛围中，30℃反应48h，反应完成后浓缩纯化得到不对称氢化产物6；

步骤四：称取1eq的氢化产物6，加入DMSO(2.0M)溶解，冰浴下加入20N的NaOH(1eq)溶液和1eq的二硫化碳(CS₂)，常温反应1h后，在0℃条件下，加入用DMSO(5.0M)溶解的α-溴代环庚酮2，然后室温反应12h，反应完全后用乙酸乙酯和水萃取，收集有机层，干燥浓缩后加入EtOH(2.0M)溶解，再加入0.6eq的HCl回流1h，然后冷却过滤，用水洗涤得白色固体；用冰乙酸(AcOH,0.25M)将的白色固体溶解，在0℃条件下加入3.3eq的H₂O₂，常温反应1h，浓缩反应液后，加入MeOH(1.5M)溶解，在0℃条件下，逐滴加入MeOH/H₂O＝2:1溶解的4.1eq的NaClO₄·H₂O，然后室温反应30min，过滤后用水进行洗涤，干燥后得到目标手性N-杂环卡宾催化剂7，