專利名稱:轉(zhuǎn)移氫化方法和催化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)移氫化反應(yīng),并包括例如產(chǎn)生光活性化合物的轉(zhuǎn)移氫化方法以及用于這種方法的催化劑。
對于實施轉(zhuǎn)移氫化反應(yīng),有一些催化劑(一般包含一種過渡金屬)是已知的。以下的公開內(nèi)容是與之有關(guān)的(1)Noyori等人;JACS.,1995,117,7562-7563其中公開了使用氯-釕-1,3,5-三甲基苯-N-單對甲苯磺?;?1,2-二苯基乙二胺作為苯乙酮被2-丙醇轉(zhuǎn)移氫化成為1-苯基乙醇的催化劑,產(chǎn)物的收率為95%,對映體過量97%。由其它烷基芳基酮起始可獲得類似的結(jié)果。
(2)Noyori等人;J.Chem.Soc.Chem,Commun,1996,233-234;其中公開了類似于上面(1)中的那些催化劑,但還包含別的烷基苯配體和各種β-氨基醇來代替二苯基乙二胺。優(yōu)選的芳烴配體是六甲基苯。
(3)我們較早的專利WO 98/42643,其中公開了轉(zhuǎn)移氫化反應(yīng)的催化劑,是并入一種任選地取代的環(huán)戊二烯基、配位或者鍵合到一種能夠催化轉(zhuǎn)移氫化反應(yīng)的金屬(例如釕、銠或銥)上。公開了含有碳-碳、碳-氮、碳-氧和碳-硫雙鍵的化合物的氫化。
(4)我們較早的專利WO 00/18708,公開了用上述(1)至(3)中所述的那種類型的催化劑來轉(zhuǎn)移氫化亞胺鹽類(包括質(zhì)子化的亞銨鹽類和四級亞胺鹽類)。
在上面(1)-(4)中所用的催化劑對轉(zhuǎn)移氫化反應(yīng)雖然是有效的,但缺點是它們都難于從產(chǎn)物混合物中回收。
這就產(chǎn)生了一些問題。首先,這些催化劑是比較昂貴的,事實上至少一部分催化劑不能回收將增加這種氫化方法的費用。其次,事實上催化劑存在于最終產(chǎn)物中可能會妨礙這種氫化方法在藥物和獸醫(yī)產(chǎn)品生產(chǎn)中的應(yīng)用,因為給人類或動物服用這類催化劑殘余物是不符合要求的。
這樣,本發(fā)明的一個目的是避免或減小上述缺點。
按照本發(fā)明的第一個方面,是為含有碳-碳或碳-雜原子雙鍵的有機化合物提供一種轉(zhuǎn)移氫化的方法,所說的方法包括把所說的有機化合物與一種氫給體在具有下列通式的催化劑的存在下進行反應(yīng) 其中R18代表一個任選地取代的烴基或全鹵代烴基配體;A代表-NR19、-NR20、-NHR19、-NR19R20或-NR20R21其中R19是H、C(O)R21、SO2R21、C(O)NR21R25、C(S)NR21R25、C(=NR25)SR26、或C(=NR25)OR26,R20和R24各自獨立地代表一個任選地取代的烴基、全鹵代的烴基或一個任選地取代的雜環(huán)基,R25和R26各自獨立地代表氫或如R21所定義的基團;B代表-O-、-OH、-OR22、-S-、-SH、-SR22、-NR22-、-NR23-、-NHR23、-NR22R23、-NR22R24、-PR22-、或-PR22R24,其中R23是H、C(O)R24、SO2R24、C(O)NR24R27、C(S)NR24R27、C(=NR27)SR28或C(=NR27)OR28,R22和R24各自獨立地代表一個任選地取代的烴基、全鹵代的烴基或一個任選地取代的雜環(huán)基,并且R27和R28各自獨立地代表氫或如R24所定義的基團;E代表一個連接基團;M代表一種能夠催化轉(zhuǎn)移氫化反應(yīng)的金屬;Y代表一個陰離子基團、一個堿性配體或一個空位置;假如Y不是一個空位置時,則A或B中至少有一個帶有一個氫原子,其特征為所說的R20至R22或R24至R28這些基團中至少有一個是以任選地取代的磺化烴基、磺化的全鹵代烴基或任選地取代的磺化雜環(huán)基的形式存在的。
按照本發(fā)明的第二個方面,是提供了前面章節(jié)中所定義的催化劑。
像這里所用的(除非上下文中另有說明),術(shù)語“磺化的”是想用來涵蓋存在磺酸部份(-SO3H)及其鹽類。堿金屬(特別是鈉和鉀)磺酸鹽是磺酸鹽基團優(yōu)選的實例。進一步,配體的增進的溶解度(如被極性的磺酸鹽基團所提供的)也給出了在水、其它極性溶劑、兩相體系和在載體極性相催化條件下進行氫化反應(yīng)的可能性。另外,這種磺酸根基團可以酸酐的型式(例如部份地由-CO2H衍生)存在。
催化物種相信基本上是上式所代表的那些。它可以被引入到固體載體上。
這種轉(zhuǎn)移氫化方法可以,例如,作為均相反應(yīng)進行,像上面(1)至(4)中所公開的那種類型,氫化產(chǎn)物可通過標準的后處理實驗操作來得到,諸如用水(例如在用乙醚稀釋混合物之后)提取產(chǎn)物混合物,然后用例如硫酸鎂干燥有機層、接著過濾并蒸發(fā)溶劑。
極性的磺酸鹽基團的存在,的確為實施反應(yīng)和/或產(chǎn)物的回收提供了不同方法的可能性。
因此例如,在反應(yīng)終了時可往反應(yīng)混合物中加入離子交換樹脂,從而使催化劑通過它的磺酸鹽基而固定在樹脂上。然后把產(chǎn)物混合物從樹脂上潷析分離并回收只含最小量催化劑殘余甚至不含催化劑殘余的產(chǎn)物。按此,本發(fā)明的進一步的方面包括本發(fā)明的第一個方面的一種工藝,它進一步包括在有機化合物與氫給體在催化劑存在的條件下進行反應(yīng)以后加入離子交換樹脂的另外一個步驟。
另外,這種催化劑可被用作“帶載體的液相催化劑”,它包括用溶解在水或其它極性溶劑中的催化劑的薄膜涂敷的載體(例如珠粒)。轉(zhuǎn)移氫化階段然后通過提供載體給反應(yīng)的整體有機相(包含氫給體和被氫化的底物)來實施。通常為反應(yīng)所需的堿可以涂布在珠粒上的薄膜形式或者是溶解在整體有機相中的形式來提供。氫化產(chǎn)物將在整體有機相中產(chǎn)生,它在反應(yīng)結(jié)束后可從固相潷析分離以回收產(chǎn)物。這一實驗操作的優(yōu)點是保證在主要產(chǎn)物中不含或只含最小量的催化劑殘余。
如上所述,這種催化劑在R20至R22或R24至R28中至少有一個基團并入了任選地取代的磺化烴基、磺化的全鹵代烴基或任選地取代的磺化的雜環(huán)基。這種催化劑在R20至R22或R24至R28中還進一步并入了至少一個以任選地取代的烴基、全鹵代烴基或任選地取代的雜環(huán)基的形式的基團,其中,如果存在,一個或多個不是磺酸鹽基的取代基。為方便起見,在以下的描述中,在指用作R20至R22或R24至R28(以及基團R1-17)的烴基、全鹵代烴基和雜環(huán)基時,應(yīng)理解為R20至R22或R24至R28的磺化的形式可以是上面這樣描述的部份的磺化的形式。
本發(fā)明的方法可實施有機化合物中碳-碳或碳-雜原子雙鍵的氫化。形成雙鍵一部份的雜原子的實例包括氧、硫和氮。可用本發(fā)明方法氫化的有機化合物具有下式(I) 其中X代表O、S、CR3R4、NR5、(NR6R7)+Q-、N+R8O-、(NR9OR10)+Q-、NNR12R13、NNR12SO2R16、NNR12COR17、(NR11NR12R13)+Q-、(NR11NR12C(=NR14)R15)+Q-、(NR11NR12SO2R16)+Q-、(NR11NR12COR17)+Q-、NP(O)R15R16、NS(O)R15或NSO2R15;Q-代表一個一價的陰離子;R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13和R14各自獨立地代表氫原子、一個任選地取代的烴基、一個全鹵代烴基或一個任選地取代的雜環(huán)基,R1和R2、R1和R3、R1和R5、R1和R6、R1和R8、R1和R9、R1和R11、R1和R12、R2和R4、R2和R7、R2和R10、R3和R4、R6和R7、R9和R10、R11和R12、R12和R13中的一對或多對可以這樣的方式相互連接,即形成一個任選地取代的環(huán);并且R15、R16和R17各自獨立地代表一個任選地取代的烴基、一個全鹵代的烴基或一個任選地取代的雜環(huán)基;由R1-17、R20-22和R24-28所代表的烴基可獨立地包括烷基、鏈烯基和芳基以及它們的任意組合,諸如芳烷基和烷芳基,例如芐基。
由R1-17、R20-22和R24-28代表的烷基包括線型和帶支鏈的烷基,其中可含有多達20個碳原子、特別是1至7個碳原子并優(yōu)選1至5個碳原子。當烷基帶有支鏈時,該基團??珊卸嘀?0個支鏈碳原子、優(yōu)選多至4個支鏈碳原子。在一些實施方案中,這種烷基可以是環(huán)狀的,在最大的環(huán)中一般含有3至10個碳原子并且任選地可以一個或多個橋環(huán)為其特色。由R1-17、R20-22、R24-28所代表的烷基的實例包括甲基、乙基、丙基、2-丙基、丁基、2-丁基、叔丁基、和環(huán)己基。
可用R1-17、R20-22和R24-28代表的鏈烯基包括C2-20、優(yōu)選C2-6鏈烯基。可以有一個或多個碳-碳雙鍵存在。這種鏈烯基上可帶有一個或多個取代基,特別是苯基取代基。鏈烯基的實例包括乙烯基、苯乙烯基和茚基。當R1或者R2中之一代表鏈烯基時,碳-碳雙鍵最好是位于C=X部份的β位置上。當R1和R2中之一代表鏈烯基時,式(I)化合物優(yōu)選是α、β-不飽和的亞胺鎓化合物。
可被R1-17、R20-22和R24-28代表的芳基可以含有一個環(huán)或者2個或多個稠合的環(huán),后者可包括環(huán)烷基、芳基或雜環(huán)環(huán)系。由R1-17、R20-22和R24 -28代表的芳基的實例包括苯基、甲苯基、氟苯基、氯苯基、溴苯基、三氟甲基苯基、茴香基、萘基和二茂鐵基。
可被R1-17、R20-22和R24-28代表的全鹵代烴基可獨立地包括全鹵代的烷基和芳基以及它們的任意組合,諸如芳烷基和烷芳基??杀籖1-17、R20 -22和R24-28代表的全鹵代的烷基的實例包括-CF3和-C2F5。
可被R1-17、R20-22和R24-28代表的雜環(huán)基可獨立地包括芳香的、飽和的和部份飽和的環(huán)系,并且可由一個環(huán)或者兩個或多個稠合的環(huán)系所構(gòu)成,這些環(huán)包括環(huán)烷基、芳基或雜環(huán)環(huán)系。雜環(huán)基將含有至少一個雜環(huán)環(huán)系,其中最大的環(huán)系一般含有3至7個環(huán)原子,其中至少一個原子是碳,并且至少一個原子是N、O、S或P中的任一種。當R1或R2中有一個代表或含有雜環(huán)基時,在R1或R2中的與C=X鍵合的原子優(yōu)選是碳原子。可被R1-17、R20-22、R24-28代表的雜環(huán)基的實例包括吡啶基、嘧啶基、吡咯基、噻吩基、呋喃基、吲哚基、喹啉基、異喹啉基、咪唑基和三唑基。
當R1-17、R20-22和R24-28中的任何一個是取代的烴基或雜環(huán)基時,這些取代基不應(yīng)該負面地影響反應(yīng)的速率或立體選擇性。任選的取代基包括鹵素、氰基、硝基、羥基、氨基、巰基、?;?、烴基、全鹵代烴基、雜環(huán)基、烴氧基、單或二烴基胺基、烴硫基、酯類、碳酸酯類、酰胺類、磺酰基、磺酰胺基,其中的烴基如上述R1所定義??梢源嬖谝粋€或多個取代基。
當R1和R2、R1和R3、R1和R5、R1和R6、R1和R8、R1和R9、R1和R11、R1和R12、R2和R4、R2和R7、R2和R10、R3和R4、R6和R7、R9和R10、R11和R12、R12和R13中的任一對以這樣一種方式相連接,即它們在一起和式(1)化合物中的碳原子和/或X原子形成一個環(huán)時,優(yōu)選形成的是5、6或7員環(huán)系。以這種方式形成的環(huán)可以另外互相稠合或者與其它環(huán)系稠合。這樣形成的環(huán)系的實例包括
其中X的定義如前,并且環(huán)系可任選地取代或被稠合到其它環(huán)上。
在一些優(yōu)選的實施方案中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16和R17都獨立地是C1-6烷基或者芳基、特別是苯基、C1-6烷基和C6-10芳烷基的結(jié)合。當R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16和R17中的一個或多個是苯基時,可以有取代基存在,特別是該取代基是處于C=X基團的對位。
在特別優(yōu)選的實施方案中,R4、R5、R6或R8是C1-6烷基或C6-10芳烷基、特別是甲基、芐基或PhCHCH3。
其中X被NR5或(NR6R7)+Q-所代表的式(1)化合物包括亞胺或亞胺鎓鹽類。其中式(1)化合物是亞胺,它可任選地被轉(zhuǎn)化為亞胺鎓鹽。亞胺鎓鹽要比亞胺更優(yōu)選。優(yōu)選的亞胺鎓鹽類是被式(1)代表的化合物,其中X是(NR6R7)+Q-,其中R6或R7之一是氫但R6和R7不相同。當式(1)化合物是一種亞胺鎓鹽時,應(yīng)有Q-代表的陰離子存在。
可被Q-代表的陰離子包括鹵化物、任選地取代的芳基磺酸根、諸如任選地取代的苯基或萘基磺酸根、任選地取代的烷基磺酸根、包括鹵代的烷基磺酸根,諸如C1-20烷基磺酸根、任選地取代的羧酸根,諸如C1- 10烷基和芳基羧酸根,由硼、磷或鎂的多鹵化衍生的離子以及普通的無機離子例如過氯酸根。可以存在的陰離子的實例有溴化物、氯化物、碘化物、硫酸氫根、甲苯磺酸根、甲酸根、乙酸根、四氟硼酸根、六氟磷酸根、六氟銻酸根、高氯酸根、三氟甲磺酸根、和三氟乙酸根。優(yōu)選的陰離子包括溴化物、氯化物、碘化物、甲酸根和三氟乙酸根,特別優(yōu)選的陰離子包括碘化物、甲酸根和三氟乙酸根。
在一些優(yōu)選的實施方案中,X是基團(NR6R7)+Q-,R1和R6以這樣一種方式連接,即當它們一起與式(1)化合物的C=X基團中的碳原子和氮原子可形成一個5、6或7員環(huán),R7是C1-6烷基或C6-10芳烷基,特別是甲基、芐基或PhCHCH3,并且R2是任選地取代的烴基、優(yōu)選C1-6烷基,或任選地取代的苯基,特別是被甲氧基、羥基或氟取代的苯基。通過連接R1和R6所形成的5-6或7員環(huán)任選地可被稠合到其它環(huán)系上。優(yōu)選稠合到苯環(huán)型的環(huán)系上,后者可以被取代,優(yōu)選的取代基包括羥基、甲氧基和氟。
在一些優(yōu)選的實施方案中,X是0,因此式(1)化合物是一種酮。
最有益地是,式(1)化合物是前手性的,使氫化后的產(chǎn)物含有一個手性原子,R1、R2和X分別鍵合于其上。這樣一種不對稱的轉(zhuǎn)移氫化方法形成本發(fā)明特別優(yōu)選的方面。最普通地是,當式(1)化合物是前手性的時,R1和R2不相同并且二者都不是氫。有益地是,R1和R2中一個是脂肪性的,另一個是芳基或雜環(huán)基。
式(1)化合物的實例包括苯乙酮、4-氯苯乙酮、4-甲氧基苯乙酮、4-三氟甲基苯乙酮、4-硝基苯乙酮、2-氯苯乙酮和苯乙酮芐基亞胺。
式(1)化合物進一步的實例包括
其中R2和R7的定義如上所述,G1、G2和G3獨立地是氫、氯、溴、氟、碘、氰基、硝基、羥基、氨基、巰基、?;N基、全鹵代烴基、雜環(huán)基、烴氧基、一和二烴基胺基、烴硫基、酯類、碳酸酯類、酰胺類、磺?;突酋0坊渲械臒N基如上面的R1所定義的那樣。
氫給體包括氫、伯醇和仲醇、伯胺和仲胺、羧酸類及它們的酯類和胺鹽類、可容易脫氫的烴類、純凈的還原劑以及它們的任意組合。
可用作氫給體的伯醇和仲醇一般包含1至10個碳原子,優(yōu)選2至7個碳原子,更優(yōu)選3或4個碳原子??勺鳛闅浣o體代表的伯醇和仲醇的實例包括甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、環(huán)戊醇、環(huán)己醇、芐醇、和薄荷醇。當氫給體是一種醇時,仲醇是優(yōu)選的,特別是2-丙醇和2-丁醇。
可用作氫給體的伯胺和仲胺一般包含1至20個碳原子,優(yōu)選2至14個碳原子,更優(yōu)選3或8個碳原子。可作為氫給體代表的伯胺和仲胺的實例包括乙胺、丙胺、異丙胺、丁胺、異丁胺、己胺、二乙胺、二丙胺、二異丙胺、二丁胺、二異丁胺、二己胺、芐胺、二芐胺和哌啶。當氫給體是一種胺時,優(yōu)選伯胺,特別是包含一個仲烷基的伯胺,具體地如異丙胺和異丁胺。
可用作氫給體的羧酸及其酯類一般含有1至10個碳原子,優(yōu)選1至3個碳原子。在一些實施方案中,這種羧酸最好是β-羥基-羧酸。酯類可以從羧酸和C1-10的醇衍生??捎米鳉浣o體的羧酸的實例包括甲酸、乳酸、抗壞血酸和苦杏仁酸。最優(yōu)選的羧酸是甲酸。在一些優(yōu)選的實施方案中,當羧酸被用作氫給體時,至少有一些羧酸優(yōu)選以鹽的形式存在,最好是一種胺的鹽、銨鹽或金屬的鹽類。最好是,當金屬鹽存在時,這種金屬是選自周期表中的堿金屬或堿土金屬,更優(yōu)選是選自第1族的元素諸如鋰、鈉或鉀??杀挥脕硇纬蛇@類鹽類的胺類包括芳香或非芳香的胺類,也包括伯胺、仲胺和叔胺,并且它們一般含有1至20個碳原子。叔胺,特別是三烷基胺是優(yōu)選的。可用來形成鹽類的胺類的實例包括三甲胺、三乙胺、二異丙基乙胺和吡啶。最優(yōu)選的胺是三乙胺。當至少某些羧酸是作為胺鹽的形式存在時,特別是當使用甲酸和三乙胺的混合物時,酸對胺的摩爾比率應(yīng)在1∶1和50∶1之間,優(yōu)選在1∶1和10∶1之間,最優(yōu)選約5∶2。當至少某些羧酸的鹽以金屬鹽的形式存在時,特別是當使用甲酸和第1族金屬鹽的混合物時,酸對存在的金屬離子的摩爾比率應(yīng)在1∶1和50∶1之間,優(yōu)選在1∶1和10∶1之間,最優(yōu)選約2∶1,酸對鹽類的比率在反應(yīng)過程中可通過加入兩種組份中之一來維持,但通常加入的是羧酸。
可用作氫給體的容易脫氫的烴類包括具有芳構(gòu)化傾向的烴類或具有形成高度共軛體系傾向的烴類??杀挥米鳉浣o體的容易脫氫的烴類的實例包括環(huán)己二烯、環(huán)己烯、四氫化萘、二氫呋喃和萜類。
可作為氫給體代表的潔凈的還原劑包括具有高還原電位的還原劑,特別是那些相對于標準氫電極具有大于約-0.1ev、常常是大于約-0.5ev、優(yōu)選大于約-1ev的還原電位的還原劑??捎米鳉浣o體的潔凈還原劑的實例包括肼和羥胺。
最優(yōu)選的氫給體是2-丙醇、2-丁醇、甲酸三乙銨鹽和甲酸三乙銨鹽和甲酸的混合物。然而,在某些實施方案下,當式(1)化合物是質(zhì)子化的亞胺鎓鹽時,可能希望使用不是羧酸或其鹽類的氫給體。
可由R18代表的任選地取代的烴基或全鹵代烴基配體包括任選地取代的芳基、鏈烯基和環(huán)戊二烯基配體。
可用R18代表的任選地取代的芳基配體可含有1個環(huán)或者兩個或多個稠合的環(huán),這些環(huán)包括環(huán)烷基、芳基或雜環(huán)環(huán)系。配體可含有一個六元芳香環(huán)。一個或多個芳基配體環(huán)上常??杀粺N基所取代。取代形式和取代基的數(shù)目可以變化并可被存在的環(huán)的數(shù)目所影響,但常常有1至6個烴基取代基存在,優(yōu)選2,3或6個烴基、更優(yōu)選6個烴基。優(yōu)選的烴基取代基包括甲基、乙基、異丙基、薄荷基、新薄荷基和苯基。特別當芳基配體是單一的環(huán)時,配體優(yōu)選苯或取代的苯。當配體是全鹵代烴基時,優(yōu)選它是全鹵代的苯諸如六氯苯或六氟苯。當烴基取代基含有對映異構(gòu)和/或非對映異構(gòu)中心時,優(yōu)選使用這些異構(gòu)體中的對映異構(gòu)和/或非對映異構(gòu)純粹的形式。苯、對甲基異丙苯基、1,3,5-三甲基苯和六甲基苯是具有六元芳香環(huán)系的特別優(yōu)選的配體。
可被R18代表的任選地取代的鏈烯基配體包括C2-30并優(yōu)選C5-12的烯烴或環(huán)烯烴,并優(yōu)選帶有兩個或多個碳-碳雙鍵的,最好只有兩個碳-碳雙鍵。碳-碳雙鍵可任選地與其它可能存在的不飽和體系共軛,但優(yōu)選它們彼此共軛。這些烯烴或環(huán)烯烴可優(yōu)選地被烴基取代基所取代。當這些烯烴只有一個雙鍵時,任選地取代的烯基配體可含有兩個分開的烯烴。優(yōu)選的烴基取代基包括甲基、乙基、異丙基和苯基。任選地取代的烯基配體的實例包括環(huán)辛-1,5-二烯和2,5-降冰片二烯。
但是特別優(yōu)選R18是一個任選地取代的環(huán)戊二烯基。
可被R18代表的任選地取代的環(huán)戊二烯基具體地包括能夠η-5鍵合的那些。這種環(huán)戊二烯基常常被1至5個烴基,優(yōu)選帶有3至5個烴基,更優(yōu)選被5個烷基所取代。優(yōu)選的烴基取代基包括甲基、乙基和苯基。當烴基取代基含有對映異構(gòu)和/或非對映異構(gòu)中心時,優(yōu)選使用這些異構(gòu)體中對映異構(gòu)和/或非對映異構(gòu)的純化后的形式。任選地取代的環(huán)戊二烯基的實例包括環(huán)戊二烯基、五甲基環(huán)戊二烯基、五苯基環(huán)戊二烯基、四苯基環(huán)戊二烯基、乙基四甲基環(huán)戊二烯基、薄荷基四苯基環(huán)戊二烯基、新薄荷基四苯基環(huán)戊二烯基、薄荷基環(huán)戊二烯基、新薄荷基環(huán)戊二烯基、四氫茚基、薄荷基四氫茚基和新薄荷基四氫茚基。其中五甲基環(huán)戊二烯基是特別優(yōu)選的。
特別優(yōu)選R18是任選地取代的環(huán)戊二烯基。
當A或B中之一是可被-NR19、-NHR19、-NR19R20、-NR23-、-NHR23-或-NR22R23所代表的酰胺基,其中R20和R21如前面所定義那樣,其中R19或R23是被-C(O)R21或-C(O)R24所代表的?;?,則R21和R24常常獨立地是線型或帶支鏈的磺化的C1-7烷基、磺化的C1-8-環(huán)烷基或磺化的芳基,例如磺化的苯基??杀籖19或R23代表的磺化的?;膶嵗ɑ腔谋郊柞;?、磺化的乙?;突腔柠u代乙?;?br>
當A或B中之一是以被-NR19-、-NHR19-、-NR19R20、-NR23-、-NHR23或NR22R23代表的磺酰胺基存在時,其中R20和R22的定義如前所述,R19或R23是可被-S(O)R21或-S(O)2R24代表的磺?;瑒tR21和R24常常獨立地是線型或帶支鏈的磺化的C1-8烷基、磺化的C1-8環(huán)烷基或磺化的芳基,例如磺化的苯基。優(yōu)選的磺?;谆酋;?、三氟甲基磺?;⑻貏e是苯磺?;洼粱酋;幕腔苌铩?br>
當A或B中之一是以可被-NR19-、-NHR19-、-NR19R20、-NR23-、-NHR23或-NR22R24代表的基團,其中R20和R23的定義如前所述,并且其中R19或R23是可被-C(O)NR21R25、-C(S)NR21R25、-C(=NR25)SR26、-C(=NR25)OR26、-C(O)NR24R27、-C(S)NR24R27、-C(=NR27)SR28或-C(=NR27)OR28所代表的基團,則R21和R24常常獨立地是線型或帶支鏈的磺化的C1-8烷基、諸如甲基、乙基、異丙基、C1-8環(huán)烷基或磺化的芳基例如苯基,并且R22-25常常各自獨立地是氫或線型或帶支鏈的C1-8烷基,諸如甲基、乙基、異丙基、磺化的C1-8環(huán)烷基或芳基,例如苯基。
當B是以-OR22、-SR22、-PR22-或-PR22R24所代表的基團存在時,R22和R24常常獨立地是線型或帶支鏈的C1-8烷基,諸如甲基、乙基、異丙基、C1-8環(huán)烷基或芳基,例如苯基。
應(yīng)該認識到,A和B的明確性質(zhì)應(yīng)被A和/或B是否正常地鍵合到金屬原子上或者經(jīng)由孤電子對配合到金屬上來決定。
按照本發(fā)明,特別優(yōu)選A是具有通式-NHR19或-NR19-的基團,其中R19可被基團-SO2R21所代表,其中R21是一個任選地取代的磺化的烴基、磺化的全鹵代的烴基或者任選地取代的磺化的雜環(huán)基。最優(yōu)選R21是具有n個磺酸根基的磺化的苯基,其中n值為1至5。當n值為1至4時,這些磺酸根基團可以任何取代形式存在于芳香環(huán)上。在n=1的特定場合下,這一磺酸根基團可位于磺酰胺基團的鄰位、間位或?qū)ξ弧?br>
B優(yōu)選-NH2或-NH-。
基團A和B被連接基團E所連接。連接基團E應(yīng)達到一種合適的A和B的構(gòu)象,從而使A和B二者都可以鍵合到或配位到金屬M上。A和B一般是經(jīng)過2、3或4個原子相互連接。連接A和B的E中的原子可以帶有一個或多個取代基。E中的原子,特別是處于A或B的α位的原子,可以這樣一種方式連接A和B,即形成一個雜環(huán)環(huán)系,優(yōu)選飽和的環(huán)系,特別是5、6或7元環(huán)系。這樣一個環(huán)系可被稠合到一個或多個別的環(huán)上。常常連接A和B原子是碳原子。最好是,連接A和B的一個或多個碳原子帶有除A或B以外的其它取代基。取代基團包括那些可取代如前面定義的R1的基團。有益地是,任何這樣的取代基團是選自那些不會與金屬M發(fā)生配位作用的基團。優(yōu)選的取代基包括鹵素、氰基、硝基、磺酰基、烴基、全鹵代的烴基以及如前面所定義的雜環(huán)基。最優(yōu)選的取代基是C1-6烷基和苯基。最優(yōu)選地,A和B是由兩個碳原子所連接,并特別是一個任選地取代的乙基部份。當A和B是被兩個碳原子所連接時,這兩個連接A和B的碳原子可能包含一個芳香或脂環(huán)基團的一部份,特別是5,6,或7元環(huán)的一部份。這樣一個環(huán)可被稠合到一個或多個其它這類環(huán)系上。特別優(yōu)選的是這樣的實施方案,其中E代表分開的兩個碳原子,并且這兩個碳原子當中的一個或者兩個帶有如上所定義的任選地取代的芳基,或者E代表兩個分開的碳原子,后者包含一個環(huán)戊烷或環(huán)己烷環(huán),任選地稠合到苯環(huán)上。
E最好是包含具有至少一個立體有擇中心的化合物的一部份。在連接A和B的2、3或4個原子中任何一個或所有這些原子被取代從而在這些原子的一個或多個上定義至少一個立體有擇中心的場合。優(yōu)選至少有一個立體有擇中心是位于基團A或B其中之一的相鄰原子上。當有至少一個這樣的立體有擇中心存在時,它最好是以對映體純凈的狀態(tài)存在。
當B代表-O-或-OH并且E中相鄰的原子是碳,最好B不形成羧基的一部份。
可用A-E-B代表的磺化的化合物,或者由它通過去質(zhì)子化可衍生出A-E-B的化合物,常常是氨基醇或二胺類,其中一個或者氨基的氮原子(直接或間接地)鍵合著一個取代基,其上以任選地取代的磺化的羥基、磺化的全鹵代烴基、或任選地取代的磺化的雜環(huán)基的形式(并入了一個R20至R22或R24至R28的基團。由它可衍生出所說的N-取代的化合物的氨基醇類的實例包括4-氨基-1-烷醇、1-氨基-4-烷醇、3-氨基-1-烷醇、1-氨基-3-烷醇并特別是2-氨基-1-烷醇、1-氨基-2-烷醇、3-氨基-2-烷醇和2-氨基-3-烷醇,具體是2-氨基乙醇或3-氨基丙醇。進一步的氨基醇類有2-氨基環(huán)戊醇類和2-氨基環(huán)己醇類、優(yōu)選稠合到一個苯環(huán)上的那些。由它可衍生出所說的N-取代的化合物的二胺類化合物的實例包括1,4-二氨基烷、1,3-二氨基烷,特別是1,2或2,3-二氨基烷并且具體地是乙二胺類。進一步的乙二胺類有1,2-二氨基環(huán)戊烷和1,2-二氨環(huán)己烷類,優(yōu)選稠合到一個苯環(huán)上的那些。這些氨基醇類或二胺類有益地是被取代的,特別是在連接基團E上被至少一個烷基諸如C1-4烷基、具體是一個甲基基團或至少一個芳基、具體是一個苯基所取代。
總之,特別優(yōu)選E有兩個碳原子連接A和B,這兩個碳原子中的一個或兩個是任選地被取代的。在一些優(yōu)選的實施方案中E具有通式-CHR30-CHR31-,其中R30和R31獨立地是氫或一個任選地取代的烴基。
在另一個優(yōu)選的實施方案中,E是碳-碳鍵,該鍵是一個任選地取代的脂環(huán)環(huán)系、特別是環(huán)戊基或環(huán)己基的一部份。
由它可衍生出化合物A-E-B的配體的實例具有下式 其中W是-OH或-NH2;R32是含有至少一個-SO3H或-SO3M1(M1=堿金屬)取代基并可任選地進一步被例如,羧酸基團所取代的芳基,該羧酸基團可以,例如處于-SO3H或-SO3M1基團的鄰位并且可以與其導(dǎo)致酸酐的通式。更優(yōu)選R32是含有一個-SO3H或-SO3M1取代基的苯基;R33、R34獨立地是可任選地取代的烴基,或者R33和R34任選地以這樣的方式連接在一起而定義一個任選地取代的環(huán),更優(yōu)選R33和R34獨立地是苯基,或者R33和R34連接在一起而形成一個環(huán)己基環(huán)。
由它們可衍生出磺化的化合物的A-E-B的氨基醇類和二胺類的具體實例有 有益地,一些配體可通過相應(yīng)的二硫化物的氧化裂解來制備。按此,這里提供了一種方法,它包括將具有下式的二硫化物 與一種氧化劑反應(yīng)以產(chǎn)生具有下式的化合物 其中W是-OH或-NH2;R32是含有至少一個-SO3H或-SO3M1(M1=堿金屬)取代基的芳基;R35是一個芳基;R33、R34獨立地是任選地取代的烴基,或者R33和R34任選地以這樣一種方式連接在一起從而定義一個任選地取代的環(huán)系,更優(yōu)選R33和R34獨立地是苯基,或者R33和R34連接在一起從而定義一個環(huán)己基環(huán)。
最好是芳基R32的取代形式是-SO3H或-SO3M1(M1=堿金屬)取代基是位于-SO2NH-CHR34-CHR33-W基團的對位。相應(yīng)地在R35中也優(yōu)選類似的取代形式。
最好是氧化劑是堿性過氧化氫、特別是氫氧化鈉溶液和過氧化氫溶液的混合物。
可被M所代表的金屬包括能夠催化轉(zhuǎn)移氫化反應(yīng)的那些金屬。優(yōu)選的金屬包括過渡金屬,更優(yōu)選周期表第VIII族的金屬,特別是釕、銠或銥。當金屬是釕時優(yōu)選它以價態(tài)II的形式存在。當金屬是銠或銥時,優(yōu)選它們以價態(tài)I的形式存在。
可用Y代表的陰離子基團包括氫化物、羥基、烴氧基、烴基胺基和鹵基。優(yōu)選當鹵素是被Y代表的基團時,該鹵素是氯根。當被Y代表的是烴氧基或烴基胺基時,該基團可由用于本反應(yīng)中的氫給體脫質(zhì)子化而衍生。
被Y代表的堿性配體包括水、C1-4醇類、C1-8伯胺和仲胺,或存在于反應(yīng)體系中的氫給體。一種優(yōu)選的由Y代表的堿性配體是水。
最優(yōu)選地是,A-E-B、R18和Y的性質(zhì)這樣來選擇,使得催化劑是手性的。當是這種情況時,優(yōu)選使用對映體和/或非對映體的純化合的形式。這樣的催化劑最有益地被用于不對稱的轉(zhuǎn)移氫化方法中。在許多實施方案中,催化劑的手性是衍生自A-E-B的性質(zhì)。
這種方法最好是在一種堿存在的條件下進行,特別是當Y不是空位置時。堿的pKa值優(yōu)選至少為8.0、特別是至少為10.0。方便的堿類有氫氧化物、烷氧化物和堿金屬的碳酸鹽;叔胺類和季銨化合物。優(yōu)選的堿類有2-丙氧化鈉和三乙胺。當氫給體不是一種酸時,所用堿的量按催化劑的摩爾數(shù)計算可以高至5.0,一般為3.0,常常是2.5,特別是在1.0至3.5范圍內(nèi)。當氫給體是一種酸時,在引入氫給體之前可將催化劑先和堿接觸。在這樣的情況下,堿對催化劑的摩爾比率在引入氫給體之前常常為1∶1至3∶1,優(yōu)選約1∶1。
雖然氣體的氫可以存在,但本方法一般是在不存在氣體氫的條件下操作的,因為看來是不必要的。
有益地是,這種方法應(yīng)在基本上沒有二氧化碳存在的條件下進行。
當氫給體的脫氫產(chǎn)物是揮發(fā)性的化合物時,例如其沸點低于100℃,則最好除去這種揮發(fā)性產(chǎn)物。除去的方法可通過優(yōu)選在低于大氣壓的條件下蒸餾或者用惰性氣體吹掃來完成。當使用減壓蒸餾方法時,壓力常常不大于500毫米汞柱,一般不大于200毫米汞柱,優(yōu)選在5至100毫米汞柱范圍內(nèi),最優(yōu)選在10至80毫米汞柱范圍內(nèi)。,當氫給體的脫氫產(chǎn)物是氣體物質(zhì)時,例如當甲酸作為給體存在時,除去氣體的方法最好是用惰性氣體,例如氮氣,進行吹掃來完成。
合適地,這種方法可在負78℃至正150℃的范圍內(nèi)進行,優(yōu)選在負20℃至正110℃,更優(yōu)選在負5℃至正60℃。底物,即具有式(1)的化合物的初始濃度基于摩爾濃度計合適地可在0.05至1.0范圍內(nèi),為方便于大規(guī)模操作,可以在例如高至6.0以上,特別是在0.25至2.0范圍內(nèi)。底物對催化劑的摩爾比率合適地不小于50∶1并可高至50,000∶1,優(yōu)選在100∶1至5,000∶1之間,更優(yōu)選在200∶1和2,000∶1之間。氫給體的用量優(yōu)選超過底物的摩爾數(shù),特別是可超過5至20倍,或者,如果方便和允許,可用更大過量,例如達500倍。反應(yīng)后,混合物可用標準的操作程序進行后處理。
在反應(yīng)過程中可以存在溶劑,優(yōu)選一種極性溶劑,更優(yōu)選一種極性非質(zhì)子溶劑,例如乙腈、二甲基甲酰胺或二氯甲烷。方便地,當氫給體在反應(yīng)溫度下是液體時,這種氫給體即可以作為溶劑,或者它也可以結(jié)合一種稀釋劑一起使用。通常優(yōu)選在沒有水存在的條件下操作,但是水并不像是會抑制這一反應(yīng)。如果氫給體或反應(yīng)溶劑不能與水相混溶并且所需的產(chǎn)物是水溶性的,可能合乎需要地把水用作提取產(chǎn)物的第二相,推動平衡并且防止在反應(yīng)進行時失去產(chǎn)物的光活性??梢赃x擇底物的濃度來優(yōu)化反應(yīng)時間、產(chǎn)量和對映體過量值。
催化物種相信基本上就是上面的通式所代表的。它可以低聚物或置換產(chǎn)物的形式來使用,也可以在固體載體上或就地產(chǎn)生來使用。
這種催化劑可通過把金屬芳基或鏈烯基鹵化物復(fù)合物與上面定義的通式為A-E-B的化合物或質(zhì)子化的等價物進行反應(yīng)來制得(由質(zhì)子化的等價物可衍生出該化合物),并且在Y代表空位置的場合,可將其產(chǎn)物與一種堿進行反應(yīng)。金屬芳基或鏈烯基鹵化物復(fù)合物最好具有〔MR18Z2〕2的通式,當其中M是釕(II);或具有〔MR18Z〕2的通式,當M是銥或銠(I)。其中R18的定義與前相同,Z代表鹵化物,特別是氯化物。
為制備本發(fā)明的催化劑,優(yōu)選存在一種溶劑。合適的反應(yīng)溫度在0-100℃范圍內(nèi),例如在20-70℃,常常給出反應(yīng)時間為0.5-24.0小時。在反應(yīng)完成后,如果需要可析離出催化劑,但更方便的做法是作為溶液貯存起來,或在制備后立即使用。溶液中可包含氫給體并且如果該給體是仲醇,則可在步驟(a)和/或(b)中存在或用作溶劑。制備過程和后處理應(yīng)優(yōu)選在惰性氣氛下操作,特別是在沒有二氧化碳和氧氣的條件下操作。
這種催化劑或催化劑溶液一般或者是在用于轉(zhuǎn)移氫化反應(yīng)之前、或者是在應(yīng)用過程中,用堿進行處理。這可以通過往在溶液中的催化劑中加入堿,或者往在溶液中的式(1)化合物中加入堿、或者把堿加到轉(zhuǎn)移氫化反應(yīng)中來完成。
亞胺鎓鹽一般可用已知的文獻上的方法來獲得,例如亞胺的季銨化,諸如通過用烷基化試劑來處理亞胺。轉(zhuǎn)移氯化反應(yīng)可通過把催化劑溶液轉(zhuǎn)移到底物、即一種具有通式1的化合物的溶液中來完成。任選地,也可把底物溶液加到催化劑溶液中。堿可以預(yù)先加到催化劑溶液和/或底物溶液中,或者可以后來再加入。如果在催化劑溶液中還沒有氫給體存在,可將其加入底物溶液中,或者加到反應(yīng)混合物中。
本發(fā)明將通過以下的實施例來說明。
本發(fā)明將用下列非限制性的實施例來說明。為方便起見,這些實施例被分成兩部份,其中由實施例LS1-4和LS18組成的“配體合成部份”描述了各種配體的合成,這些配體可由上述通式A-E-B所包括;還有“催化劑制備和氫化反應(yīng)”部份,其中實施例TH5-17描述用實施例LS1-4中所合成的配體來制備催化劑并且用這些催化劑來進行轉(zhuǎn)移氫化反應(yīng)。實施例TH19描述了一種轉(zhuǎn)移氫化方法,其中催化劑是在反應(yīng)結(jié)束時通過用離子交換樹脂來除去的。
實施例實施例LS1(1S,2S)-1,2-二苯基乙二胺-N-苯磺?;?4-磺酸鈉鹽的制備(CB3.016)
(i)合成4,4′-二硫雙苯磺酸鈉鹽(CB 3.011) 4,4′-二硫雙苯磺酸鈉鹽是按照Smith等人的方案合成的(參見H.A.Smith,G.Goughth,G Dorim J.Chem.Soc.,1964,29,1484-1488),并進行了少許修改。把對氨基苯磺酸(47.5克,0.25摩爾)和無水碳酸鈉通過溫熱使之溶解于水中(500亳升)。溶液冷卻到15℃后加入亞硝酸鈉(18.5克,0.27摩爾)在水(50毫升)中的溶液?;旌衔锫貎A入濃鹽酸(52.5亳升,0.64摩爾)和碎冰(300克)中并把得到的懸浮液攪拌15分鐘。在100℃把無水的硫化鈉(65克,0.27摩爾)和粉狀的硫(8.5克,0.27摩爾)溶解在水中(75毫升)。加入氫氧化鈉(10克,0.25摩爾)在水(100亳升)中的溶液,并把得到的二硫化二鈉溶液冷卻到0℃(冰浴)。在30分鐘時間內(nèi)和50克冰一道加入重氮鹽溶液,使溫度保持在5℃以下。除去冰浴并讓反應(yīng)混合物升至室溫。2小時后氮氣的釋出停止,這時通過加入濃鹽酸把反應(yīng)混合物酸化到pH值為2。濾掉沉淀出來的硫,溶液在攪拌著的電熱板上加熱濃縮,直到體積為大約500毫升時為止。冷卻到室溫后用氫氧化鈉溶液(10%在水中的溶液)中和上述反應(yīng)溶液并濃縮到400毫升。在室溫放置過夜后產(chǎn)物即結(jié)晶析出,收集在瓷漏斗上并在高真空下干燥。產(chǎn)量19.8克(37.5%,46.9毫摩爾)。1H NMR(400MHz,D2O)δ7.36(雙峰,J=8.2Hz,4H)、7.53(雙峰,J=8.2Hz,4H);13C NMR(100MHz,D2O)δ126.47(+),127.04(+),140.07(C四級),141.38(C四級)。
(ii)4,4′-二硫-雙-苯磺酰氯的合成(CB3.012) 往裝有回流冷凝管和擴散器的燒瓶(100毫升)中,加入CB3.011(10克,23.7毫摩爾)、POCl3(10毫升)和PCl5(5克)?;旌衔锛訜峄亓?小時(120℃油浴溫度)。冷卻到室溫后加入適量二氯甲烷(50毫升)并把得到的混合物傾入冰中。強烈攪拌1小時后分出有機層,用濃碳酸氫鈉溶液(100毫升)一起攪拌另外一小時。再次分出有機層,用硫酸鈉干燥并濃縮到25毫升體積。通過在攪拌下慢慢加入環(huán)己烷使產(chǎn)物沉淀,濾出后在高真空下干燥。產(chǎn)量6.89克(16.6毫摩爾,70%)。熔點139℃(文獻值參考文獻1142℃);1H NMR(400MHz、CDCl3)δ7.69(雙峰,J=8.6Hz,4H),7.98(雙峰,J=8.6Hz,4H);13C NMR(100MHz,CDCl3)δ126.69(+),128.08(+),143.03(C四級),145.05(C四級);MS(+FAB(3-NBA))m/e 413.9(100,M)。
(參考文獻1T.Zincke,W.FrohnebergChem Ber.,1909,42,2721-2736)(iii)(CB3.010)的合成 在0℃(冰浴)往(S,S)-二苯基乙二胺(3.73克,17.6毫摩爾)和三乙胺(5毫升)在50毫升二氯甲烷中所形成的溶液中,慢慢加入4,4′-二硫-雙-苯磺酰氯(CB3.012)(3.32克,8.0毫摩爾)在二氯甲烷(10毫升)中的溶液。在室溫把反應(yīng)混合物攪拌12小時,然后在減壓下濃縮。粗產(chǎn)物用硅膠柱色譜提純(先用DCM,然后用DCM/甲醇的25∶1的混合液作洗脫劑,DCM指二氯甲烷)。得到的產(chǎn)物為淺黃色固體。產(chǎn)量5.65克(7.37毫摩爾,92%)。熔點108-110℃;1H NMR(400MHz,CDCl3)δ4.16(雙峰,J=5.3Hz,2H),4.44(雙峰,J=5.3Hz,2H),7.07-7.14(多重峰,20H),7.20(雙峰,J=8.8Hz,4H),7.35(雙峰,J=8.8Hz,4H);13C NMR(100MHz,CDCl3)δ60.61(+),63.73(+),126.18(+),126.80(+),127.20(+),127.66(+),127.72(+),127.81(+),128.48(+),128.64(+),138.92(C四級),139.29(C四級),141.05(C四級),141.12(C四級);MS〔+FAB(3-NBA)〕m/e 767(47,M+1)106(100);〔a〕D20-87.0°(c=1.31,EtOH)。
(iv)(1S,2S)1,2-二苯基乙二胺-N-苯磺?;?4-磺酸鈉的合成(CB3.016) (CB3.016)把氫氧化鈉溶液(10毫升,2.5M在水中的溶液,25毫摩爾)和過氧化氫溶液(5毫升,按重量計27.5%在水中的溶液)加到CB3.010(4.82克,6.28毫摩爾)在甲醇(50毫升)中的溶液中。結(jié)果發(fā)生放熱反應(yīng)。得到的混合物在加入另外2毫升過氧化氫溶液之前先攪拌2小時。然后在室溫繼續(xù)攪拌12小時,然后加入濃的亞硫酸氫鈉溶液(10毫升)并把混合物攪拌另外2小時。在減壓下把反應(yīng)混合物濃縮至干,加入水(50毫升)以溶解無機鹽,并濾出產(chǎn)物。產(chǎn)物用冷水(100毫升)和二氯甲烷(50毫升)洗滌并在高真空下干燥。產(chǎn)量4.454克(10.3毫摩爾,82%)。熔點>280℃(分解);1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ4.43(雙峰,J=10.4Hz,1H),4.65(雙峰,J=10.4Hz,1H),6.79-6.93(多重峰,5H),7.19(單峰,5H),7.41(雙峰,J=8.6Hz,2H),7.45(雙峰,J=8.6Hz,2H),8.61(寬峰,4H);13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ59.24(+),62.10(+),126.35(+),126.72(+),128.25(+),128.39(+),128.93(+),129.02(+),129.40(+),134.61(C四級),136.14(C四級),141.05(C四級),152.03(C四級);MS〔FAB(3-NBA)〕m/e433.1(93,M+1),165.0(100);〔a〕D20-76.9°(c=1.3,DMSO)。
實施例LS2(1R,2R)-1,2-二氨基環(huán)己基-N-苯磺?;?4-磺酸鈉鹽的制備。(CB3.019) (i)CB3.018的合成 在-78℃(丙酮/干冰浴)往(R,R)-1,2-二氨基環(huán)己烷(1.76克,15.4毫摩爾)和三乙胺(5毫升)在50毫升二氯甲烷的溶液中慢慢加入4,4′-二硫-雙苯磺酰氯(CB3.012)(2.91克,7.0毫摩爾)在二氯甲烷(10毫升)中的溶液。讓反應(yīng)混合物溫熱到室溫并在此溫度下攪拌12小時,然后在減壓下濃縮。粗產(chǎn)物通過硅膠柱色譜提純(先用DCM,然后用5∶1的DCM/甲醇作為洗脫液)。獲得的產(chǎn)物為稍帶黃色的固體。產(chǎn)量3.44克(6.02毫摩爾,86%)。熔點125-128℃;1H NMR(400MHz,CD3OD)δ1.01-1.34(多重峰,10H),1.53-1.65(多重峰,4H),1.86-1.98(多重峰,2H),2.35-2.45(多重峰,2H),2.74-2.82(多重峰,2H),7.69(雙峰,J=8.6Hz,4H),7.84(雙峰,J=8.6Hz,4H);13C NMR(100MHz,CD3OD)δ25.49(-),26.13(-),33.05(-),33.79(-),55.77(+),60.31(+),127.84(+),128.70(+),141.94(C四級),142.62(C四級);MS〔FAB(3-NBA)〕m/e 571(100,M+1);〔a〕D20+36.5°(c=2.0,EtOH)。
(ii)(1R,2R)-1,2-二氨基環(huán)己基-N-苯磺?;?4-磺酸鈉(CB3.019)的合成。
把氫氧化鈉溶液(4毫升,在水中的1M溶液,4毫摩爾)和過氧化氫溶液(2毫升,按重量計27.5%在水中的溶液)加到CB3.018(1.142克,2.0毫摩爾)在甲醇(20毫升)中的溶液中。結(jié)果產(chǎn)生放熱反應(yīng)。得到的混合物在加入另外2毫升過氧化氫溶液之前先攪拌2小時。然后在室溫繼續(xù)攪拌12小時,然后加入濃亞硫酸氫鈉溶液(5毫升)并將混合物攪拌另外2小時。在減壓下把反應(yīng)混合物濃縮到干,加入水(20毫升)溶解無機鹽,并將產(chǎn)物濾出。產(chǎn)物用冷水(40毫升)、乙醇(20毫升)、二氯甲烷(50毫升)相繼洗滌,然后在高真空下干燥。產(chǎn)量883毫克(2.64毫摩爾,66%)。熔點>300℃;1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ0.90-1.38(多重峰,7H),1.84-1.98(多重峰,1H),2.66-2.82(多重峰,1H),2.88-3.02(多重峰,1H),7.82(單峰,4H),7.89(寬峰,4H);13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ23.80(-),24.69(-),29.95(-),31.21(-),54.22(+),55.62(+),126.90(+),127.17(+),142.00(C四級),152.54(C四級);MS〔-FAB(3-NBA)〕m/e 333(100,M-1);〔a〕D20+21.5°(c=1.7,DMSO)。
實施例LS3(1S,2S)-1,2-二苯基乙二胺-N-苯磺酰基-2-磺酸鈉(3.022)的制備 在室溫下把苯-1,2-二磺酸酐(1.30克,5.9毫摩爾)加到(S,S)-二苯基乙二胺(1.25克,5.9毫摩爾)在150毫升二氯甲烷的溶液中。反應(yīng)混合物攪拌1小時,然后在減壓下濃縮。往殘余物中加入異丙醇(50毫升)并把混合物加熱回流15分鐘。冷卻到室溫后產(chǎn)物即沉淀出來,收集在燒結(jié)玻板漏斗上并用異丙醇(50毫升)洗滌。產(chǎn)物在60℃的高真空下干燥12小時。產(chǎn)量1.96克(4.54毫摩爾,77%)。熔點>250℃。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ4.60(雙峰,J=11.9Hz,1H),4.69(兩次裂分的四重峰,J=11.9Hz,8.2Hz,1H),6.71-6.79(多重峰,5H),7.12(雙峰再分別裂分為三重峰,J=7.8Hz,1.2Hz,1H),7.16-7.19(多重峰,5H),7.35(雙峰再分別裂分為三重峰,J=7.8Hz,1H),8.66(單峰,3H),8.88(雙峰,J=8.2Hz,1H);13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ60.61(+),63.73(+),126.18(+),126.80(+),127.20(+),127.66(+),127.72(+),127.81(+),128.48(+),128.64(+),138.92(C四級),139.29(C四級),141.05(C四級);141.12(C四級);MS〔+FAB(3-NBA)〕m/e 767(47,M+1),106(100);〔a〕D20-87°(c=1.31,EtOH)。
實施例LS4(1R,2R)-1,2-二苯基乙二胺-N-苯磺?;?4-磺酸鈉(TT-CB4)的合成
TT-CB4的制備是以與CB3.016相同的方法來進行的(參見實施例LS1),但是用R,R-二苯基乙二胺來代替該實施例中的S,S-二苯基乙二胺。
催化劑制備和氫化部份除非另行說明,下面的實驗程序被使用于下面的實施例TH5-TH19的每個實施例中。
(a)催化劑制備在一只放有磁攪棒的Schlenk燒瓶(25毫升)中,把叔丁醇鉀(Kot-Bu)在異丙醇中的溶液(0.8毫升0.1M的溶液,0.08毫摩爾),加到配體(0.08毫摩爾)在水(1毫升)的懸浮液中,并在室溫和氮氣氛下攪拌,直到獲得清亮的溶液。往這溶液中加入過渡金屬化合物(0.01毫摩爾)并在40℃,在氬氣氛下攪拌混合物兩小時。
(b)氫化把在(i)中制得的溶液冷卻到22℃以下,加入要氫化的底物(2毫摩爾)在異丙醇(10毫升)中的溶液以及叔丁醇鉀在異丙醇中的溶液(2.0毫升0.1M的溶液,0.20毫摩爾)以開始反應(yīng)。
在不同時間對反應(yīng)混合物進行采樣,并用氣相色譜法分析(用β-環(huán)糊精柱)。
每個實施例所用的配體、過渡金屬化合物和氫化底物列表于下,同時列出了氫化反應(yīng)獲得的結(jié)果。
實施例TH5這一實施例證實了按下列方程式進行的苯乙酮的釕催化的不對稱轉(zhuǎn)移氫化
所用的試劑如下
結(jié)果顯示于表1中。
表1在22℃釕/CB3.016/苯乙酮的氫化
實施例TH6重復(fù)實施例TH5,但在步驟(a)中攪拌是在22℃進行(而不是原來的40℃),并且步驟(b)是在22℃、30℃和40℃的溫度下分別進行。
結(jié)果顯示在表2至表4中。
表2在22℃釕/CB3.016/苯乙酮的氫化
表3在30℃釕/CB3.016/苯乙酮的氫化
表4在40℃釕/CB3.016/苯乙酮的氫化
溫度的效果是重要的,但在所有情況下在反應(yīng)進行約20小時以后可觀察到速度的減慢或停頓,這可能是由于催化劑的沉淀。
對映選擇性的降低不像預(yù)期的那樣高。
實施例TH7這實施例證實了CB3.016作為配體用于催化劑的苯乙酮的銠催化轉(zhuǎn)移氫化。
使用了以下的反應(yīng)物
注1即〔Rh(五甲基環(huán)戊二烯基)Cl2〕2得到的結(jié)果顯示在表5中。
表5銠/CB3.016/苯乙酮
實施例TH8這實施例證實了用CB3.019作為催化劑配體的苯乙酮的釕催化的轉(zhuǎn)移催化。
使用了以下的反應(yīng)物
結(jié)果顯示在表6中。
表6釕/CB3.019/苯乙酮
實施例TH9本實施例證實了用CB3.019作為催化劑配體的苯乙酮的銠催化轉(zhuǎn)移氫化。
使用了以下的反應(yīng)物
結(jié)果顯示在表7中。
表7銠/CB3.019/苯乙酮
比較實施例TH8和TH9的結(jié)果,可以看出銠催化體系比起釕催化體系具有更好的反應(yīng)活性和選擇性。1小時后的對映選擇性接近98%并且在最后也只是輕微降低至94.5%。
實施例TH10本實施例研究了使用基于釕和CB3.016、CB3.019或者CB3.022的催化劑于一系列芳香酮類作氫化底物的氫化反應(yīng)。所用的氫化實驗操作程序如前所述,只是另外加入1毫升水到異丙醇和叔丁醇鉀中。這樣,水的濃度為15%。
使用了以下的反應(yīng)物
結(jié)果顯示在表8中。
表8釕/CB3.016(1)或CB3.019(2)或CB3.022(3)/酮類(5)-(10)
實施例TH11重復(fù)實施例10,但是用〔Rh(Cp*)Cl2〕Cl作為過渡金屬化合物。所用反應(yīng)物如下
結(jié)果見表9。
表9銠/TT-CB4(1)或CB3.019(2)/酮(5)-(10)
表8和表9中的結(jié)果顯示了TT-CB4和CB3.019在轉(zhuǎn)移氫化反應(yīng)中的效力。對位三氟甲基苯乙酮(6)迅速和定量地反應(yīng)并在釕和銠催化的反應(yīng)中給出中等的和很類似的ee值(對映體過量值)。間位三氟甲基苯乙酮(7)反應(yīng)得稍為慢一些,但只是在銠催化的反應(yīng)中才給出很高的ee值。鄰位三氟甲基苯乙酮(8)比起(6)和(7)來反應(yīng)得很慢。只有用配體(2)的銠催化反應(yīng)才顯示出中等的對映選擇性。富電子的對甲氧基苯乙酮(9)反應(yīng)得比較慢,如期望的那樣。在這些條件下不可能獲得高于65%的轉(zhuǎn)化率。2-乙酰基萘(10)的反應(yīng)與苯乙酮類似。
實施例TH12本實施例證實用TT-CB4作為催化劑配體時苯乙酮的釕催化轉(zhuǎn)移氫化。
結(jié)果見表10中。
表10釕/TT-CB4/苯乙酮
實施例TH13重復(fù)實施例TH12,但用4-溴苯乙酮作為氫化底物代替苯乙酮。
使用了以下反應(yīng)物
結(jié)果列于表11中。
表11釕/TT-CB4/4-溴苯乙酮
實施例TH14重復(fù)實施例13,但用2-氟苯乙酮作為氫化底物。
使用了以下反應(yīng)物
結(jié)果列于表12中。
表12釕/TT-CB4/2-氟苯乙酮
比較實施例TH12至TH14的結(jié)果,可以看出這些反應(yīng)的速率一般相當?shù)?。然而吸電子基的存在?-氟苯乙酮增加了反應(yīng)速率。對映選擇性是高的,只有2-氟苯乙酮的還原的情況除外。這一結(jié)果是不令人驚訝的因為氟取代基是在鄰位。也可以看到對映體過量值像預(yù)期那樣在整個反應(yīng)期間都沒有降低。
實施例TH15本實施例描述了用TT-CB4作為催化劑配體的苯乙酮的銥催化氫化。所用氫化實驗操作程序與實施例TH10所用的相同(15%水)。
使用了以下的反應(yīng)物
注1〔Ir(五甲基環(huán)戊二烯基)2Cl2〕2
結(jié)果列于表13中。
表13銥/TT-CB4/酮(a)-(k)
實施例TH16重復(fù)實施例TH15,但是用CB-3.019作為配體代替TT-CB4。
使用了以下的反應(yīng)物
結(jié)果列于表14中。
表14銥/CB-3.019/酮(a)-(k)
用釕和銥與配體1(TT-CB4)作為催化劑所獲得的結(jié)果有明顯的差別。一般,釕催化體系給出較高的對映體過量值但較低的反應(yīng)速率,而銥催化體系則給出較高的反應(yīng)速率和較低的對映體過量值。不過銥和配體2的結(jié)合被證明是最成功的。這時反應(yīng)以高的對映體選擇性快速地進行。對于所有體系,缺電子的酮類被還原得更快。這一點最好是通過比較3-三氟甲基苯乙酮和4-甲氧基苯乙酮的還原結(jié)果來說明。還有,像預(yù)期那樣,帶有鄰位基團的底物給出較低的反應(yīng)活性和對映體過量值。
實施例TH17為了測定水濃度增加的影響,重復(fù)實施例14和15的實驗操作。但所用的異丙醇-水混合物中含有(i)34%和(ii)51%的水。反應(yīng)溶劑的總體積保持不變。
使用了以下的反應(yīng)物
結(jié)果列于表15中。
表15銥/TT-CB4(1)或CB3.019(2)/酮(a)-(k)
表中銥催化體系含有(i)34%和(ii)51%的水。
表15中列出的結(jié)果是令人驚奇的,因為沒有觀察到在較低的2-丙醇濃度時預(yù)期的速率降低。代替的結(jié)果是,在(i)34%和(ii)51%水含量的兩種體系中都觀察到明顯的反應(yīng)速率的增加。除此以外,銥-配體(1)催化體系中當水的濃度從15%增加到34%時顯示出對映體過量%的大量增加(參見表13中F項的結(jié)果)。
實施例LS18本實施例證實進一步的配體合成
實施例TH19往25毫升燒瓶中加入雙-3,5-三氟甲基苯乙酮(1.32克,5.16毫摩爾)、二氯(五甲基環(huán)戊二烯基)銠(III)二聚體(7.4毫克,11.97微摩爾)、(1S,2S)-4-(2-氨基-1,2-二苯基乙基氨磺?;?苯磺酸鈉(11.2毫克,25.92微摩爾)以及2.5毫升四氫呋喃,并用氮氣吹掃。用注射器加入水(12微升,0.66微摩爾),把混合物攪拌20分鐘。2小時內(nèi)以1.5毫升/小時的速度向反應(yīng)物中加入摩爾比例為2∶5的三乙胺和甲酸的混合物。這時所有的酮已被轉(zhuǎn)化為醇,并測定其光學純度為81%ee。反應(yīng)物通過真空蒸餾濃縮,取試樣A供銠的分析。往濃縮液中加入3毫升甲苯和5毫升水,分出水相,有機層分成三份各1毫升的部份B、C、和D。往每份試樣中加入1.6毫升水。把試樣B濃縮至干。往試樣C中加入100毫克AmberliteTMIRA-93并把混合物攪拌2小時,過濾,再把濾液濃縮至干。往試樣D中加入100毫克DowexTM1×8-50,混合物攪拌2小時,過濾,并把濾液濃縮至干。在試樣B中濃縮的濾液為深紫色,而試樣C和D的是淺桃紅色。
上述各試樣用ICPMS方法分析銠含量,得到以下結(jié)果試樣A4930ppm試樣B1040ppm試樣C365ppm試樣D280ppm把試樣C和D的分析結(jié)果與試樣B相比較,顯示反應(yīng)混合物用離子交換樹脂處理可以有效地使催化劑與反應(yīng)混合物分離。
權(quán)利要求
1.一種用于具有碳-碳或碳-雜原子雙鍵的有機化合物的轉(zhuǎn)移氫化的方法,所說的方法包括在具有下列通式的催化劑存在的條件下,將該種有機化合物與一種氫給體進行反應(yīng) 其中R18代表一個任選地取代的烴基或全鹵代的烴基配體;A代表-NR9、-NR20、-NHR19、-NHR20、或者-NR20R21,其中R19是氫、C(O)R21、SO2R21、C(O)NR21R25、C(S)NR21R25、C(=NR25)SR26、或者C(=NR25)OR26,R20和R21各自獨立地代表一個任選地取代的烴基、全鹵代烴基或一個任選地取代的雜環(huán)基,并且R25和R26各自獨立地代表氫或如對R21所定義的基團;B代表-O-、-OH、-OR22、-S-、-SH、-SR22、-NR22-、-NR23-、-NHR23、-NR22R23、-NR22R24、-PR22-、或者-PR22R24,其中R23是氫、C(O)R24、-SO2R24、-C(O)NR24R27、-C(S)NR24R27、-C(=NR27)SR28或者-C(=NR27)OR28,R22和R24彼此獨立地代表一個任選地取代的烴基、全鹵代的烴基或一個任選地取代的雜環(huán)基,并且R27和R28各自獨立地是氫或如對R24所定義的基團;E代表一個連接基團;M代表一種能夠催化轉(zhuǎn)移氫化反應(yīng)的金屬;Y代表陰離子基、堿性配體或一個空位置;前提是當Y不是空位置時,A或B中至少有一個帶有氫原子,其特征為所說的基團R20至R22或R24至R28中至少之一是以任選地取代的磺化烴基的形式、磺化的全鹵代烴基的形式或一個任選地取代的磺化的雜環(huán)基的形式存在的。
2.權(quán)利要求1的方法,其中M是第VIII族的過渡金屬,特別是釕、銠或銥。
3.權(quán)利要求1或2的方法,其中的A-E-B是、或衍生一種氨基醇或二胺,在其中的一個或氨基的氮原子上帶有一個取代基,該取代基以任選地取代的磺化烴基、磺化的全鹵代烴基或任選的磺化雜環(huán)基的形式并入基團R20至R22或R24至R28。
4.權(quán)利要求3的方法,其中E有2、3或4個碳原子連接A和B,所說的碳原子可任選地帶有一個或多個取代基。
5.權(quán)利要求4的方法,其中E具有通式-CHR30-CHR31-,其中R30和R31各自獨立地是氫或一個任選地取代的烴基。
6.權(quán)利要求4的方法,其中E有兩個碳原子連接A和B,并且是在一個任選地取代的脂環(huán)族環(huán)中的鍵。
7.權(quán)利要求1至6中任何一項中的方法,其中A是具有通式為-NHR19或-NR19-的基,其中R19可被基團-SO2R21代表,其中R21是一個任選地取代的磺化烴基、磺化的全鹵代烴基或任選地取代的磺化雜環(huán)基。
8.權(quán)利要求7的方法,其中R21是含有n個磺酸鹽基的磺化苯基,其中n值為1至5。
9.權(quán)利要求7或8的方法,其中B是-NH2或-NH-。
10.權(quán)利要求1至9中任意一項中的方法,其中R18是一個任選地取代的芳基或一個任選地取代的烯烴。
11.權(quán)利要求10的方法,其中R18是枯烯。
12.權(quán)利要求10的方法,其中R18是五甲基環(huán)戊二烯基。
13.權(quán)利要求1至12中任意一項的方法,其中的被氫化的有機化合物是酮、胺或亞胺鹽。
14.權(quán)利要求1至12中任意一項中的方法,其中被氫化的有機化合物的具有下式(I) 其中X代表O、S、CR3R4、NR5、(NR6R7)+Q-、N+R8-O-、(NR9OR10)+Q-、NNR12R13、NNR12SO2R16、NNR12COR17、(NR11NR12R13)+Q-、(NR11NR12C(=NR14)R15)+Q-、(NR11NR12SO2R16)+Q-、(NR11NR12COR17)+Q-、NP(O)R15R16、NS(O)R18或NSO2R15。Q代表一價的陰離子;R1、R2、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13和R14彼此獨立地代表氫原子、任選地取代的烴基、全鹵代的烴基或任選地取代的雜環(huán)基,一個或多個R1和R2、R1和R3、R1和R5、R1和R6、R1和R8、R1和R9、R1和R11、R1和R12、R2和R4、R2和R7、R2和R10、R3和R4、R6和R7、R9和R10、R11和R12以及R12和R13任選地可以這樣一種方式連接,即一起形成一個任選地取代的環(huán);并且R15、R16和R17彼此獨立地代表一個任選地取代的烴基、全鹵代的烴基或任選地取代的雜環(huán)基。
15.權(quán)利要求1至14中任何一項的方法,其中被氫化的有機化合物是前手性的并且催化劑是手性的,使用了純化的對映異構(gòu)和/或非對映異構(gòu)的催化劑形式,依靠它有機化合物被不對稱地氫化。
16.權(quán)利要求15的方法,其中A-E-B含有至少一個立體有擇的中心。
17.權(quán)利要求1至16中任意一項的方法,其中的氫給體是選自氫、伯醇類和仲醇類、伯胺類或仲胺類、羧酸及其酯類、以及胺鹽類、可容易脫氫的烴類、純凈的還原劑以及它們的任意組合。
18.權(quán)利要求17的方法,其中的氫給體是異丙醇。
19.權(quán)利要求1至18中任意一項的方法,其中這種方法是在一種其pKa值至少為8.0的堿存在的條件下實施的。
20.權(quán)利要求1至19中任意一項的方法,其中的催化劑是以帶載體的液相催化劑的形式使用的。
21.權(quán)利要求1至19中任意一項的方法,其中在催化劑存在下有機化合物與氫給體反應(yīng)之后,還包括另外一步加入一種離子變換樹脂的步驟。
22.一種具有下列通式的催化劑 其中R18代表任選地取代的烴基或全鹵代的烴基;A代表-NR19-、-NR20-、-NHR19、-NR19R20或-NR20R21,其中R19是氫、C(O)R21、SO2R21、-C(O)NR21R25、C(S)NR21R25、C(=NR25)SR26、或C(=NR25)OR26,R20和R21各自獨立地代表任選地取代的烴基、全鹵代的烴基或任選地取代的雜環(huán)基,R25和R26各自獨立地是氫或為R21所定義的那種基團;B代表-O-、-OH、-OR22、-S-、-SH、-SR22、-NR22-、-NR23-、-NHR23、-NR22R23、-NR22R24、-PR22-或-PR22R24,其中R23是氫,-C(O)R24、-SO2R24、-C(O)NR24R27、-C(S)R24R27、C(=NR27)SR28、或C(=NR27)OR28,R22和R24各自獨立地代表任選地取代的烴基、全鹵代的烴基或任選地取代的雜環(huán)基,并且R27和R28各自獨立地是氫或為R24所定義的那種基團;E代表一個連接基團;M代表一種能夠催化轉(zhuǎn)移氫化反應(yīng)的金屬;Y代表一個陰離子基、一個堿性配體或一個空位置;前提條件是當Y不是一個空位置時,A或B中至少有一個帶有氫原子;其特征為所說基團R20至R22或R24至R28中至少有一個是以任選地取代的磺化烴基、磺化的全鹵代烴基或任選地取代的磺化雜環(huán)基的形式存在。
23.如在權(quán)利要求22中的催化劑,它進一步如權(quán)利要求2至9中的任意一項中那樣被定義。
24.如在權(quán)利要求22或23中的催化劑,其中這種催化劑是前手性的,以及它們的拆解的形式。
25.權(quán)利要求24中的催化劑,其中A-E-B含有至少一個立體有擇的中心。
26.一種制備權(quán)利要求22至25中任意一項中的催化劑的方法,它包括把一種金屬芳基鹵化物絡(luò)合物或一種金屬烯基鹵化物絡(luò)合物與具有通式A-E-B的化合物或可以由其衍生出的質(zhì)子化等價物進行反應(yīng)。
27.一種配體,可由它衍生出具有下式的化合物A-E-B 其中W代表-OH或-NH2;R32代表帶有至少一個-SO3H或-SO3M1取代基的芳基,后者還可進一步任選地取代;R33、R34各自獨立地是任選地取代的烴基,或者R33和R34可以任選地以定義一個任選地取代的環(huán)的方式連接。
28.權(quán)利要求27的配體,其中R32是帶有一個-SO3H或-SO3M1取代基的苯基。
29.權(quán)利要求27或28中的配體,其中R33和R34獨立地是苯基。
30.權(quán)利要求27、28或29中的配體,其中R33和R34以定義一個環(huán)己基環(huán)的方式連接在一起。
31.具有下式的化合物及其鹽類
32.具有下式的化合物及其鹽類
33.具有下式的化合物及其鹽類
34.具有下式的化合物及其鹽類
35.一種方法,它包括把具有下式的二硫化物 與一種氧化劑反應(yīng),以產(chǎn)生具有下式的化合物 其中W是-OH或-NH2;R32是具有至少一個-SO3H或-SO3M1(M1=堿金屬)取代基的芳基;R35是一個芳基;并且R33、R34彼此獨立地是任選地取代的烴基,或者R33和R34以定義一個任選地取代的環(huán)的方式連接在一起,更優(yōu)選,R33和R34彼此獨立地是苯基或者R33和R34以定義一個環(huán)己基環(huán)的方式連接在一起。
36.權(quán)利要求35的方法,其中芳基R32的取代基形式是這樣,即-SO3H或-SO3M1(M1=堿金屬)取代基是處于SO2NH-CHR34-CHR33-W基團的對位。
37.權(quán)利要求35或36的方法,其中的氧化劑是堿性過氧化氫,優(yōu)選是氫氧化鈉溶液和過氧化氫溶液的混合物。
全文摘要
提供了一種催化轉(zhuǎn)移氫化方法。該方法中所用的催化劑是一種金屬烴基絡(luò)合物,配位在一定的二配位基配體上,后者被至少一個下列基團所取代任選地取代的磺化烴基、磺化的全鹵代烴基、或任選地取代的磺化雜環(huán)基。優(yōu)選的金屬包括銠、釕和銥。優(yōu)選的二配位基配體有二胺類和氨基醇類,特別是含有手性中心的那些。氫給體有益地是一種仲醇或者三乙胺和甲酸的混合物。這種方法可用于酮類和亞胺類的轉(zhuǎn)移氫化,這些酮類和亞胺類最好是前手性的。也提供了用于這一方法中的催化劑。
文檔編號B01J31/28GK1537088SQ01822470
公開日2004年10月13日 申請日期2001年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月1日
發(fā)明者J·M·J·威廉斯, C·布伯特, S·M·布朗, A·J·布拉克, J M J 威廉斯, 布拉克, 布朗 申請人:艾夫西亞有限公司