手性二茂铁PNN锰配合物及其制备方法、催化剂组合物及应用

本发明涉及一种锰配合物，具体涉及一种手性二茂铁pnn锰配合物及其制备方法，以及以该配合物为活性成分的催化剂组合物及其催化前手性酮的不对称还原来制备光学活性醇的应用。

背景技术：

1、芳香酮不对称氢化产物——光学活性芳香醇在医药、农药、香料等精细化工领域有着广泛应用。可用作治疗神经系统、心脑血管疾病等手性药物的重要中间体。近几年来光学活性醇的市场迅速增长，因此一种对环境污染小的制备手性醇的方法便成为工业界和学术界研究人员不断为之努力追求的目标。而过渡金属催化前手性酮的不对称还原是制备光学活性醇安全、简便的化学方法之一。在不对称转移氢化反应中，使用醇，hcooh/et3n，硼烷或氢硅烷等还原剂作为氢源，由于容氢源易得、操作简单，转移氢化反应已成为一个吸引人的和安全的方法。当今使用最多的手性金属催化剂大多基于钌、铑或铱等贵金属，然而由于贵金属成本高、土壤丰度低和毒性大等缺陷，逐渐被廉价的铁、钴、镍或锰等金属所取代。其中，手性锰配合物由于天然丰度高、催化性和选择性好以及生物相容性的特点而备受关注。

2、2017年，beller等人(chemsuschem 2017,10,83–86)开发了分子定义明确的nnn型锰配合物i用作酮的选择性转移氢化。开启了锰催化酮的转移氢化反应的新篇章。同年，kirchner组(chemcatchem 2017,9,1744–1748)报道了一个锰基对映体选择性转移氢化反应催化剂，他开发了含有手性二茂铁骨架的pnp型配合物ii用作酮的ath。同时以t-buok为碱助剂，在室温下该体系能有效催化芳香族、脂肪族酮转化为相应手性醇，但对于乙酰二茂铁和四氢萘酮的选择性较低(ee<46％)。2018年，morris等人(organometallics2018,37,4608-4618)开发了基于dpen的pnn型锰配合物iii用于酮的不对称转移氢化。该体系在80℃时才能将酮完全转化，且手性醇的ee值仅为53％；在低温时，产物的对映选择性可获得提高。2020年，sortais组(catalysis communications,2020,142:106040)通过设计合成np型双齿配体iv与mn(co)5br反应，同时以t-buok为碱助剂，i-proh为氢供体，成功催化20例酮不对称转移氢化为对应醇，其ee高达99％，并获得高产率，极大拓展了底物的适用范围。2021年，孙伟课题组(acs catalysis,2021,11:8033-8041)基于手性双齿苯并咪唑骨架开发出nn型手性锰配合物v。以t-buok为碱助催化剂，i-proh为氢供体，成功催化31例酮转移氢化为手性醇并且该催化体系在反应过程中表现出高对映选择性。2023年，河北师范大学刘庆彬等人设计出一种基于5,6,7,8-四氢喹啉-8-胺基的手性pnn三齿配体并应用于mn催化多种酮底物的不对称转移氢化和不对称氢化中(journal of catalysis,2023,418,40-50.,cn 110590859 a)。在20℃下，以t-buok为助催化剂，i-proh为氢供体，pnn钳形锰复合物vi在2h内高效催化39例芳香酮氢化为相对应手性醇，ee值高达99％。三齿配体锰催化酮的不对称氢化取得了一定成功，初步证明了廉价金属锰催化剂在不对称催化领域具有潜在的工业应用性。但寻找更为高效和高选择性的锰基催化剂合成对映体纯醇仍然是一项具有重要意义和挑战性的工作。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种手性二茂铁pnn锰配合物，该配合物在催化酮发生加氢还原反应制备醇类化合物过程中，表现出催化剂活性高、底物适用范围宽、反应条件温和、催化性能优良等特点。

2、为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

3、手性二茂铁pnn锰配合物，结构如式i、式ii或式iii所示：

4、

5、其中，r1＝h，ch3，ph(即苯基)；r2＝h，ph；n＝0，1，2，3。

6、优选的，所述的手性pnn锰配合物，结构如下式之一所示：

7、

8、本发明的另一个目的是提供三齿氮锰配合物的制备方法，包括如下步骤：

9、步骤s1：将式iv所示化合物与式v所示化合物混合，加入nabh(oac)3、醋酸和1,2-二氯乙烷(dce)，在20-40℃下反应至生成式vi所示化合物；

10、步骤s2：将式vi所示化合物与等摩尔的mnbr(co)5在甲苯或异丙醇溶剂中80-

11、100℃下反应得到式i、式ii或式iii所示化合物；

12、

13、其中，r1为氢，甲基或苯基；r2为氢或苯基，n为0，1，2或3。

14、本发明的第三个目的是提供一种催化剂组合物，包括活性成分和助剂，所述活性成分为上述的手性二茂铁pnn锰配合物，或者所述活性组分为上述制备方法中的式vi所示化合物与mnbr(co)5反应所得产物；所述助剂为碱。

15、优选的，所述助剂为t-buok、t-buona、i-prona、etona、meona、koh、naoh、lioh·h2o、k2co3、khdms、nahdms、lihdms、csco3、k3po4、k2hpo4中的一种。

16、本发明的另一个目的是提供上述催化剂组合物的应用，所述应用为催化前手性酮发生加氢还原反应来制备醇类化合物。

17、优选的，上述应用是将取代苯乙酮、长链烷基芳基酮和杂芳基酮及所述催化剂组合物加入到异丙醇溶剂中，在惰性气氛围下16-50℃进行反应6～48h，得到所述相应的醇类化合物。

18、优选的，上述应用中所述催化剂组合物为所述活性成分与lioh·h2o的组合，活性成分的摩尔用量为酮的摩尔用量的2％。

19、以上化学式中，me代表甲基，et代表乙基，i-pr代表异丙基，t-bu代表叔丁基，hdms代表双(三甲基硅烷基)氨基。

20、本发明提供的手性二茂铁pnn锰配合物将四氢喹啉基骨架和环庚基吡啶骨架环引入配体骨架中，通过调控环烷基环的环张力和空间位阻，可有效调节锰金属中心的反应性和稳定性，显著提高锰金属体系的催化活性。以该锰配合物为活性成分的催化剂组合物在催化前手性酮发生加氢还原反应制备醇类化合物过程中，具有催化剂活性高、底物适用范围宽、反应条件温和等优点，显示出成本低廉、性能稳定的合成优势，同时操作简单，收率高。在催化前手性酮发生加氢还原反应制备醇类化合物过程中，三齿磷氮锰配合物与碱搭配使用，合适的碱具有对催化剂的活化作用，被活化的催化剂从作为溶剂的异丙醇处得到氢并转移给酮底物，并最终得到酮还原产物，即相应的醇。

技术特征：

1.一种手性二茂铁pnn锰配合物，结构如式i、式ii或式iii所示：

2.如权利要求1所述的手性pnn锰配合物，结构如下式之一所示：

3.如权利要求1或2所述的手性二茂铁pnn锰配合物的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

4.一种催化剂组合物，其特征在于包括活性成分和助剂，所述活性成分为如权利要求1或2所述的手性二茂铁pnn锰配合物，或者所述活性组分为将权利要求3中的式vi所示化合物与mnbr(co)5反应所得产物；所述助剂为碱。

5.如权利要求4所述的催化剂组合物，其特征在于，所述助剂为t-buok、t-buona、i-prona、etona、meona、koh、naoh、lioh·h2o、k2co3、khdms、nahdms、lihdms、csco3、k3po4、k2hpo4中的一种。

6.如权利要求4、或5所述的催化剂组合物的应用，其特征在于所述应用为催化前手性酮发生加氢还原反应来制备醇类化合物。

7.如权利要求6所述的应用，其特征在于将取代苯乙酮、长链烷基芳基酮和杂芳基酮及所述催化剂组合物加入到异丙醇溶剂中，在惰性气氛围下16-50℃进行反应6～48h，得到所述相应的醇类化合物。

8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述催化剂组合物为所述活性成分与lioh·h2o的组合，活性成分的摩尔用量为酮的摩尔用量的2％。

技术总结本发明公开了一种手性二茂铁PNN锰配合物及其制备方法、相应的催化剂组合物及应用，该配合物在催化酮发生加氢还原反应制备醇类化合物过程中，表现出催化剂活性高、底物适用范围宽、反应条件温和、催化性能优良等特点。技术研发人员：苏艺,王征,王园园,吕全明,李立斌,李雨磊,韩鹏,李慧亮,刘学,马宁受保护的技术使用者：河北农业大学技术研发日：技术公布日：2024/9/26