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双膦配体是一种常用的手性催化剂配体,因其催化活性高和立体选择性好,在不对称催化反应中有着很重要的作用。其中,手性二茂铁双膦配体(R)-(S)-Xyliphos,与铱配合物[Ir(cod)Cl]2组成的Ir-Xyliphos催化体系,具有很高催化活性,已被成功应用于除草剂(S)-异丙甲草胺工业化生产中。 本文主要设计合成了手性配体(R)-(S)-Xyliphos,并研究了该配体在苯乙酮与氨及胺类化合物不对称还原胺化反应中的催化活性。 (1)以二茂铁为原料,通过傅克酰基化、还原、酯化、胺解等四步反应合成得到外消旋N,N-二甲基-1-二茂铁基乙胺,总收率为66%;其在L-(+)-酒石酸的作用下,进行动力学拆分得到了(R)-N,N-二甲基-1-二茂铁基乙胺e.e.值为96%,收率为39.2%,以及另一个对映体(S)-N,N-二甲基-1-二茂铁基乙胺,e.e.值为92%,收率为40.0%。 (2)对无用的中间体(S)-N,N-二甲基-1-二茂铁基乙胺进行外消旋化反应,得到的外消旋化合物再次进行动力学拆分,同样得到了光学纯度较高的(R)-N,N-二甲基-1-二茂铁基乙胺,e.e.值为94%,收率为33.0%。 (3)在(S)-N,N-二甲基-1-二茂铁基乙胺的外消旋化反应中,首先考察了小分子硫醇催化剂以及温度、溶剂、引发剂种类、反应物摩尔比和引发剂加料方式等条件对外消旋化效果的影响。研究结果表明,当反应物摩尔比n((S)-N,N-二甲基-1-二茂铁基乙胺)∶n(苄硫醇)∶n(AIBN)=1∶1.2∶0.6,AIBN滴加时间为18h,甲苯为溶剂,在110℃下反应时,(S)-N,N-二甲基-1-二茂铁基乙胺能够完全外消旋化,外消旋化合物的收率为72.0%。在此基础上,进一步考察合成得到的固载化树脂型硫醇代替小分子硫醇的催化效果,当以6-巯己氧基甲基化聚苯乙烯树脂为催化剂时,(S)-N,N-二甲基-1-二茂铁基乙胺可外消旋化至e.e.为12%。 (4)以(R)-N,N-二甲基-1-二茂铁基乙胺为原料,在正丁基锂的作用下,与二苯基氯化膦反应,生成(R)-N,N-二甲基-1-[(S)-2-(二苯基膦基)二茂铁基]乙胺,收率为54.2%;以3,5-二甲基溴苯为原料,在碘的催化作用下,与镁反应生成格氏试剂,再与亚磷酸二乙酯反应,得到二(3,5-二甲基苯基)氧化膦,收率为53.4%;再经氢化铝锂还原,得到二(3,5-二甲基苯基)膦化氢,然后直接与(R)-N,N-二甲基-1-[(S)-2-(二苯基膦基)二茂铁基]乙胺发生亲电取代反应,得到手性双膦配体(R)-(S)-Xyliphos,收率为71.4%。 (5)手性二茂铁双膦配体(R)-(S)-Xyliphos、铱配合物[Ir(cod)Cl]2、四丁基碘化铵和乙酸以摩尔比为2∶1∶8∶3.5组成催化体系;在此催化体系作用下,苯乙酮与甲胺、氢气发生不对称还原胺化,得到(R)-N-甲基-1-苯乙胺,产品经核磁表征和手性HPLC分析,e.e.值最高可达97%,收率为60%。此外,将该催化体系应用到苯乙酮与氨气、氢气的不对称还原胺化制备(R)-1-苯乙胺,但目前为止没有得到目标产物,合适的实验方法和条件还有待进一步深入研究。