新型过渡金属催化剂的制作方法

新型过渡金属催化剂
1.本发明涉及特定的过渡金属催化剂及其在化学反应中的用途。
2.在化学反应和化学生产过程的领域中，催化剂用于通过加速特定的转化来加速反应和提高反应选择性。这允许反应在更温和的反应条件下进行，从而产生更高的产率和选择性以及更低的废物量。在均相催化领域中，过渡金属和有机配体的组合可用于许多转化，从而产生良好的选择性。
3.尽管均相催化剂具有适用性，但所述均相催化剂可快速失活，此意味着需要相对较高的催化剂负载量。因此，总是需要在较低负载量下以较高选择性和活性表现的新颖催化剂。
4.因此，本发明涉及新型过渡金属催化剂(c)，该新型过渡金属催化剂是下式的有机金属催化剂：
5.[m(iii)qx(y)n]
ꢀꢀ
(i)，
[0006]
其中
[0007]
m是选自ru、rh和ir的列表，优选ir的过渡金属
[0008]
q是配体l或配体l的阴离子，其中
[0009]
配体l具有下式(ii)
[0010][0011]
其中
[0012]
r1是h、ch3或oh，
[0013]
r2是h、ch3或oh，
[0014]
r3是h或ch3[0015]
r4是c
2-c4烷基基团，其被至少一个oh基团取代并且任选地被进一步取代，
[0016]
前提条件是
[0017]
当r1是oh或ch3时，则r2是h，并且
[0018]
当r2是oh或ch3时，则r1是h，并且
[0019]
x是环戊二烯基，或取代的环戊二烯基，优选茚基或五甲基环戊二烯基，并且
[0020]
y是阴离子并且n是1或2，前提条件是n的值经选择为使得整个金属络合物是中性物质。
[0021]
根据本发明的新催化剂可用于各种化学反应中。
[0022]
如上所述，q是中性配体l或配体l的阴离子。配体l的阴离子可以通过在与过渡金属原子m络合以形成络合物c之前配体l的去质子化来制备；或者配体l的阴离子可以在与过
渡金属原子m络合以形成络合物c期间形成。
[0023]
因此，本发明涉及新型过渡金属催化剂(c1)，其是催化剂(c)，其中m是ir。
[0024]
式(ii)的配体具有以下两种对映体形式。这些是以下式(iia)和(iib)的配体：
[0025][0026]
其中
[0027]
取代基具有与针对式(i)化合物相同的含义。
[0028]
因此，本发明涉及新型催化剂(c2)，其是过渡金属催化剂(c)或(c1)，其中l是式(iia)的配体
[0029]
并且
[0030]
其中取代基具有与针对式(i)化合物相同的含义。
[0031]
因此，本发明涉及新型催化剂(c2
′
)，其是过渡金属催化剂(c)或(c1)，其中l是式(iib)的配体
[0032]
并且
[0033]
其中取代基具有与针对式(i)化合物相同的含义。
[0034]
因此，本发明涉及新型催化剂(c2
″
)，其是过渡金属催化剂(c)或(c1)，其中l是式(iia)的配体和式(iib)的配体的混合物：
[0035][0036]
并且
[0037]
其中取代基具有与针对式(i)化合物相同的含义。
[0038]
更优选的是式(i)的催化剂，其中配体l是下式(ii
′
a)至(ii
″″′
a)或(ii
′
b)至(ii
″″′
b)中的一者：
[0039]
[0040][0041]
因此，本发明涉及新型催化剂(c2
″′
)，其是过渡金属催化剂(c)或(c1)，其中l是式(ii
′
a)至(ii
″″′
a)或(ii
′
b)至(ii
″″′
b)的配体：
[0042]
[0043][0044]
最优选的是式(ii
′
a)和(ii
′
b)的配体
[0045][0046]
因此，本发明涉及新型催化剂(c2
″″
)，其是过渡金属催化剂(c)或(c1)，其中l是式(ii
′
a)或(ii
′
b)的配体：b)的配体：
[0047]
式(i)化合物中的抗衡阴离子y可为任何常用的阴离子。合适的阴离子包括卤离子、羧酸根、甲酸根(hcoo-)、氢离子(h-)、硼氢根(bh
4-)、硼酸根(br
4-)和氟化阴离子(诸如但不限于：bf
4-、pf
6-、sbf
6-、bar
f4-(其是四[3,5-双(三氟甲基)苯基]硼酸根))，优选的阴离子y是氢离子或卤离子，特别优选的是cl-。
[0048]
因此，本发明涉及新型催化剂(c3)，其为过渡金属催化剂(c1)、(c2)、(c2
′
)、(c2
″
)、(c2
″′
)或(c2
″″
)，其中y选自由以下组成的组：卤离子、羧酸根、甲酸根、氢离子、硼氢根、硼酸根、bf
4-、pf
6-、sbf
6-及bar
f4-。
[0049]
因此，本发明涉及新型催化剂(c3
′
)，其是过渡金属催化剂(c1)、(c2)、(c2
′
)、(c2
″
)、(c2
″′
)或(c2
″″
)，其中y选自由氢离子和卤离子组成的组。
[0050]
因此，本发明涉及新型催化剂(c
′3′
)，其是过渡金属催化剂(c1)、(c2)、(c2
′
)、(c2
″
)、(c2
″′
)或(c2
″″
)，其中y是cl-。根据本发明的催化剂([m(iii)qx(y)n])可通过将相
关组分混合在一起，例如通过使q与金属前体在合适的溶剂中反应来生产。q可以是中性配体l或配体l的阴离子。如果q是配体l的阴离子，则该阴离子可以在加入金属前体之前形成，或者在与金属前体络合时形成。阴离子通常是通过加入碱形成的。
[0051]
催化剂溶液可以在生产时使用，或者催化剂可以被分离并在以后使用。根据本发明的催化剂可用于各种化学过程，例如还原反应和异构化，特别是转移氢化和外消旋化中。由根据本发明的催化剂催化的非常优选的反应是转移氢化。
[0052]
可以将催化剂原样加入到反应混合物中(加入的所有反应物的加入顺序可以变化)。催化剂也可以在反应混合物中原位形成。这意味着催化剂不是原样加入，而是在反应混合物中形成。
[0053]
以下实施例用于说明本发明。除非另有说明，否则温度以℃计给出。
实施例
[0054]
所用的配体是市售的，或者可以使用已知的方法制备。下面描述了一种制备一系列配体的方法。
[0055]
用于制备配体的一般工序
[0056]
向烘干的烧瓶中充入cbz-d-脯氨酸或cbz-l-脯氨酸(1.00当量)或脯氨酸衍生物和干二氯甲烷(0.20mol/l)。将溶液冷却至0℃并加入三乙胺(1.00当量)和氯甲酸异丁酯(1.00当量)。将混合物搅拌0.5h，并加入相关的胺(1.00当量)。将混合物加温至室温并搅拌直至完全转换(通过tlc监测)。将混合物用nh4cl饱和水溶液、nahco3饱和水溶液和盐水洗涤。将每个水层用二氯甲烷再萃取。将合并的有机层经na2so4干燥，过滤并真空浓缩。粗中间体可经纯化或不经进一步纯化就用于下一步骤中。将中间体(1.00当量)溶解在meoh(0.40mol/l)中，将烧瓶用氩气冲洗三次，并一次性加入pd/c(10.0重量％，5.00mol％)。将混合物抽空并用氢气冲洗五次。在氢气气氛下，在室温下搅拌黑色悬浮液，直到完全转换(通过tlc监测)。将反应混合物经硅藻土塞过滤，并用甲醇冲洗。
[0057]
实施例1-(r)-n-(2-羟乙基)吡咯烷-2-甲酰胺(配体ii
′
b)
[0058]
根据上面的工序：使cbz-d-脯氨酸(2.49g，10.0mmol，1.00当量)、三乙胺(1.41ml，10.0mmol，1.00当量)、氯甲酸异丁酯(1.30ml，10.0mmol，1.00当量)和乙醇胺(1.21ml，10.0mmol，1.00当量)反应以形成中间体(2.08g)。
[0059]
中间体(2.03g，6.94mmol，1.00当量)和pd/c(10.0重量％，368mg，347μmol，5.00mol％)产生呈无色液体的配体(ii
′
b)(1.10g，定量)。
[0060]
实施例2：(r)-2-羟基-3,3-二甲基-4-氧代丁酸乙酯的制备
[0061]
向(r)-n-(2-羟乙基)吡咯烷-2-甲酰胺(ii
′
b，79.1mg，500μmol，5.00mol％)在叔丁醇(10.0ml)中的溶液中加入异丁醛(910μl，10.0mmol，1.00当量)和乙醛酸乙酯(50.0％的甲苯溶液，1.98ml，10.0mmol，1.00当量)。将混合物在室温下搅拌24h。真空去除溶剂，并将残余物通过柱色谱法(环己烷/乙酸乙酯，4:1)纯化，得到呈无色油状物的(r)-2-羟基-3,3-二甲基-4-氧代丁酸乙酯(vi)(1.47g，84％，72％ee)。1h nmr(400mhz,cdcl3)δ＝9.57(1h,s),4.32(1h,s),4.30-4.18(2h,m),3.06(1h,br),1.27(3h,t),1.14(3h,s),1.05(3h,s)。分析数据与真实样本一致。
[0062]
实施例3：催化剂[ircl(cp*)(配体ii
′
b的阴离子)]的制备
[0063]
向(ircl2(cp*))2(19.9mg，25.0μmol，1.00当量)在无水甲苯中的溶液中加入(r)-n-(2-羟乙基)吡咯烷-2-甲酰胺(ii
′
b，7.91mg，50.0μmol，2.00当量)和三乙胺(11.0μl，75.0μmol，3.00当量)。将溶液在室温下搅拌4h。将溶剂用注射器倾析，以获得黄色沉淀物。催化剂可以从己烷/氯仿中重结晶。1h nmr(500mhz,cdcl3)δ＝5.63(1h,br),4.33(1h,br),3.98(1h,m),3.79(2h,m),3.64(1h,m),3.58(1h,br),3.44(1h,m),3.13(1h,m),2.14(1h,m),2.02(1h,m),1.85(1h,m),1.78(1h,m),1.67(15h,s)；13c nmr(126mhz,cdcl3)δ＝181.5,85.5,65.1,64.0,54.3,52.4,29.8,26.7,9.5。
[0064]
用于转移氢化(r)-2-羟基-3,3-二甲基-4-氧代丁酸乙酯以产生(r)-2-羟基-3,3-二甲基-γ-丁内酯的一般工序
[0065]
将预形成的过渡金属催化剂或过渡金属盐和配体加入到(r)-2-羟基-3,3-二甲基-4-氧代丁酸乙酯(来自实施例2)在水:叔丁醇(2:1)中的溶液中。将混合物脱气，加入甲酸钠(5当量)并在所需温度下将混合物搅拌达规定的时间。用mtbe或二氯甲烷萃取反应混合物，并将合并的有机相干燥，过滤并真空浓缩。
[0066][0067]
实施例3b至3f是本专利权利要求书要求保护的实施例，而3a是比较例。