1.本发明属于有机配体技术领域，特别涉及一种亚磷酰胺双膦配体及其制备和应用。
背景技术：2.膦配体是催化反应中最为常用的配体，因为p较软，能够很好地与过渡金属中心配位；同时p为富电子基团，可以为过渡金属提供电子，从而提高催化剂的活性。亚磷酰胺单齿配体因其结构简单、易于修饰、合成简便、原料低廉，在催化反应中有广泛的应用。特别是在氢化、还原胺化、氢甲酰化等反应领域，亚磷酰胺单齿配体展示了良好的活性。如今双齿配体是配体设计的主流。配体的可调节性在配体在反应中的适用性方面起着重要的作用，然而目前尚无较为合适的相关产品。
技术实现要素：3.为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种亚磷酰胺双膦配体，其结构与电子性质可调，与过渡金属络合后可被应用于多种催化反应，且具有较高的催化效率。
4.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
5.一种亚磷酰胺双膦配体，其具有以下l1、l2和l3三种结构中的一种：
[0006][0007]
本发明还提供了一种催化剂，为所述的亚磷酰胺双膦配体与过渡金属前体络合所得的配合物，可应用于各种催化反应。
[0008]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0009]
本发明所涉及的手性亚磷酰胺双膦配体高度模块化，结构与电子性质可调，合成简便。该类配体络合所得催化剂的催化效率高，可以降低至十万分之五的催化剂用量。此外，本发明成功地将该类配体应用于不对称氢化和不对称还原胺化反应中。同时利用该配体制得的催化剂空气稳定，反应可以在有氧环境中操作。因此该类配体具有重要的潜在应用价值。
附图说明
[0010]
图1是本发明配体l1结构式。
[0011]
图2是本发明配体l2结构式。
[0012]
图3是本发明配体l3结构式。
具体实施方式
[0013]
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
[0014]
参考图1、图2和图3，本发明的手性亚磷酰胺双膦配体，具有以下三种结构(l1～l3)中的一种：
[0015][0016]
本发明提供的此类配体高度模块化，由二酚基和膦胺基通过亚磷酰基结合在一起，两部分的结构都高度可调，从而可以有效适应于不同的催化反应体系和底物。同时所用配体和催化剂空气稳定，反应可以在有氧环境中操作，大大简化了生产操作。
[0017]
上述结构式中，n＝0、1、2或3。r1可以为氢原子、烷基、烯基、炔基、烃氧基、卤素、硝基、氰基、三氟甲基、二芳基膦、杂环取代基或者芳香取代基。r2、r3则分别独立地为芳基、杂芳基、烯基、炔基或者烷基。ar为芳基或者杂芳基，尤其是可以为c5～c
30
芳香基。
[0018]
其中，各芳基、杂芳基、烯基、炔基或烷基分别任选地被一个或多个独立选自d、f、cl、br、i、cn、no2、cf3、cooh、co2r的基团所取代。
[0019]
示例地，r2、r3分别为含c1～c
10
烷基，c3～c
12
环烷基，c5～c
30
芳香基，或c1～c
30
并含有n、s、o、p中一种或一种以上官能团的烃基。
[0020]
当r1为芳香取代基时，芳香取代基包括但不局限于苯基、4-甲基苯基、4-甲氧基苯基、4-氯苯基、4-氟苯基、4-溴苯基、4-已基苯基、4-叔丁基苯基、4-异丙基苯基、4-三氟甲基苯基、3，5-二甲基苯基、3，5-二甲氧基苯基、3，5-二氟苯基、3，5-二氯苯基、3，5-二三氟甲基苯基、3，5-二溴苯基、3，5-二叔丁基苯基、3，5-二异丙基苯基、3，5-二叔丁基-4-甲氧基苯基、邻甲苯基、邻氯苯基、邻氟苯基、邻溴苯基、邻二甲苯基、邻二氯苯基、邻二溴苯基、邻二氟苯基、全氟苯基。
[0021]
当r1为杂芳香取代基时，杂芳香取代基包括但不局限于呋喃基、吡咯基、噻吩基、吡啶基、苯并呋喃基、吲哚基、苯并噻吩基、喹啉基、异喹啉基、喹喔啉基、嘧啶基、吡嗪基、咪唑基、噻唑基、吡唑基、嘌呤基。
[0022]
本发明采用如下路线之一制备上述的亚磷酰胺双膦配体。
[0023]
第一种路线：
[0024][0025][0026]
其具体工艺：在反应器皿中，加入二酚和pcl3，加热至50～120℃并搅拌2小时后减压下除去多余的pcl3得粘稠的无色液体；向该液体中加入与pcl3等物质的量的n-烃基-邻(二烃基膦基)芳基甲胺和适量碱以中和生成的盐酸，搅拌过滤除去固体杂质，滤液浓缩后经柱色谱纯化得到最终的配体产物。
[0027]
在本发明的一个实施例中，反应器皿采用5ml反应瓶，加入286mg(1mmol)的binol和3ml pcl3，加热选择90℃。
[0028]
第二种路线：
[0029][0030][0031]
其具体工艺：在反应器皿中，零度下依次加入溶剂，n-烃基-邻(二烃基膦基)芳基甲胺、pcl3和适量碱，在零度下搅拌后升至室温，继续搅拌，然后冷却至零度；将二酚溶于合适溶剂，然后滴加至反应体系中；在零度下搅拌后升至室温继续搅拌，根据tlc点板情况确定是否提高反应温度，待反应完全后过滤除去固体杂质，滤液浓缩后经柱色谱纯化得到最终的产物。
[0032]
在本发明的一个实施例中，反应器皿为25ml反应瓶，溶剂选择5ml甲苯，pcl3用量为1.1mmol，n-烃基-邻(二烃基膦基)芳基甲胺用量为1mmol，并可以1-(2-(二苯基磷基))苯基-氮-甲基甲胺替代，还可酌情加入3mmol三乙胺。二酚采用binol，用量为1mmol，其溶于5ml四氢呋喃使用。当tlc点板显示无原料剩余时，表面反应完全。
[0033]
以下是采用上述方法合成的几种l1、l2配体的产率、颜色、物态、核磁数据和质谱数据。
[0034]
l1a:
[0035][0036]
两步产率75％；白色粉末；1h nmr(400mhz,chloroform-d)δ8.80(d,j＝8.1hz,2h),8.16(d,j＝8.1hz,2h),7.05
–
7.85(m,20h),6.80(t,j＝7.3hz,2h),6.90(d,j＝7.8hz,2h),3.90(d,j＝8.2,2h)，2.52(d,j＝8.0,3h).
31
p nmr(162mhz,chloroform-d)δ140.10(d,j＝20.5hz),-16.50.esi-ms m/z:620.18[m+1]
+
。
[0037]
l1b:
[0038][0039]
两步产率70％；白色粉末；1h nmr(400mhz,chloroform-d)δ7.98(dd,j＝7.8,4.4hz,1h),7.73(d,j＝8.0hz,1h),7.69(s,1h),7.66
–
7.59(m,2h),7.55(d,j＝8.1hz,1h),7.39(dd,j＝8.1,6.5hz,2h),7.36
–
7.05(m,17h),7.05
–
6.93(m,6h),6.80(t,j＝7.3hz,2h),6.54(ddd,j＝7.8,4.1,1.2hz,1h),5.17(d,j＝20.8hz,1h),4.18(ddd,j＝15.1,7.7,1.8hz,1h),3.66(d,j＝15.1hz,1h),3.13
–
2.94(m,1h),2.85(dq,j＝14.9,7.4hz,1h),2.18(dq,j＝15.0,7.4hz,1h),1.79(dq,j＝15.1,7.5hz,1h),1.42(t,j＝7.5hz,3h),0.88(t,j＝7.4hz,3h).
31
p nmr(162mhz,chloroform-d)δ140.40(d,j＝20.5hz),-14.53.esi-ms m/z:828.31[m+1]
+
。
[0040]
l1c:
[0041][0042]
两步产率46％；白色粉末；1h nmr(400mhz,chloroform-d)δ8.86(d,j＝8.1hz,2h),8.12(d,j＝8.1hz,2h),7.05
–
7.85(m,20h),6.92(t,j＝7.3hz,2h),6.80(d,j＝7.8hz,2h),2.84(d,j＝8.0,3h).
31
p nmr(162mhz,chloroform-d)δ138.1(d,j＝20.5hz),-10.5.esi-ms m/z:606.16[m+1]
+
。
[0043]
l2a:
[0044][0045]
两步产率61％；白色粉末；1h nmr(400mhz,chloroform-d)δ7.57(dd,j＝7.8,4.5hz,1h),7.46
–
7.14(m,14h),7.11
–
6.93(m,5h),6.70(dd,j＝7.6,4.3hz,1h),6.66(d,j＝8.3hz,1h),5.90(d,j＝8.2hz,1h),3.91(dq,j＝17.1,7.3hz,1h),3.71(t,j＝2.4hz,2h),2.92
–
2.42(m,6h),2.28
–
2.07(m,2h),1.86
–
1.56(m,9h).
31
p nmr(162mhz,chloroform-d)δ139.18(d,j＝16.7hz),-18.00.esi-ms m/z:780.31[m+1]
+
.
[0046]
l2b:
[0047][0048]
两步产率55％；白色粉末；1h nmr(400mhz,chloroform-d)δ7.52(d,j＝7.6hz,2h),7.27(dtd,j＝19.0,13.3,12.7,6.9hz,10h),7.18
–
7.03(m,9h),7.03
–
6.89(m,3h),6.54(dd,j＝7.7,4.6hz,1h),3.59(dd,j＝15.9,4.8hz,1h),3.43
–
3.22(m,1h),2.88
–
2.70(m,4h),2.60(ddq,j＝16.6,8.9,4.6,4.1hz,2h),2.43
–
2.20(m,2h),1.85
–
1.66(m,6h),1.55(t,j＝11.6hz,5h).
31
p nmr(162mhz,chloroform-d)δ137.35,-15.19,-74.07.esi-ms m/z:718.29[m+1]
+
.
[0049]
l2c：
[0050][0051]
两步产率51％；白色粉末；1h nmr(400mhz,chloroform-d)δ7.98(dd,j＝7.9,4.4hz,2h),7.78
–
7.67(m,4h),7.63(d,j＝7.1hz,4h),7.55(d,j＝8.1hz,2h),7.39(dd,j＝8.1,6.4hz,4h),7.34(d,j＝7.2hz,2h),7.31
–
7.22(m,16h),7.19(td,j＝7.5,5.3hz,6h),7.14(d,j＝2.3hz,2h),7.14
–
6.92(m,20h),6.80(t,j＝7.3hz,4h),6.57
–
6.50(m,2h),5.19(s,1h),5.14(s,1h),4.18(ddd,j＝15.1,7.7,1.9hz,2h),3.66(d,j＝15.1hz,2h),3.10
–
2.96(m,2h),2.85(dq,j＝14.9,7.4hz,2h),2.18(dq,j＝15.0,7.5hz,2h),1.79(dq,j＝15.1,7.5hz,2h),1.42(t,j＝7.5hz,6h),0.88(t,j＝7.4hz,6h).31p nmr(162mhz,
chloroform-d)δ140.46,-14.54.esi-ms m/z:685.31[m+1]
+
.
[0052]
上述手性亚膦酰胺单齿配体可与过渡金属前体络合制得催化剂，该催化剂用于氢化反应、还原胺化反应、氢甲酰化反应、氢胺化反应、氢羟基化反应、转移氢化反应、硅氢化反应、烯丙基化反应、硼氢化反应、环异构化反应、碳-碳键偶联反应、碳-氧键偶联反应、碳-氮键偶联反应。示例地，过渡金属前体可以为ir(i)、ir(iii)、ru(ii)、ru(iii)、rh(i)、rh(ii)、rh(iii)、pd(ii)、fe(iii)、mn(ii)、co(ii)或ni(ii)的盐。
[0053]
本发明所得一种配体在亚胺不对称氢化中的应用如下：
[0054][0055]
实验方法：在5ml反应瓶中，加入29.0mg(0.2mmol)的5-苯基-3，4-二氢吡咯，分子碘(5mg，10mol％),甲苯2ml，铱金属前体与(r)-l2b络合得到的催化剂0.5mol％。将反应瓶置于高压反应釜，并用氢气置换2次后，将氢气加压至40大气压，加热40℃反应24小时，tlc显示反应完全。加入饱和碳酸氢钠水溶液，分离有机相。有机相减压蒸馏后得到粗产品2-苯基四氢吡咯。产品经手性高效液相色谱分析，其立体选择性为83％，产率为92％。
[0056]
本发明所得一种配体在喹啉化合物不对称氢化中的应用如下：
[0057][0058]
实验方法：在5ml反应瓶中，加入28.6mg(0.2mmol)的2-甲基喹啉，分子碘(5mg，10mol％),1，4-dioxane 2ml，铱金属前体与(r)-l2b络合得到的催化剂0.5mol％。将反应瓶置于高压反应釜，并用氢气置换2次后，将氢气加压至40大气压，加热40℃反应24小时，tlc显示反应完全。加入饱和碳酸氢钠水溶液，分离有机相。有机相减压蒸馏后得到粗产品2-甲基四氢喹啉。产品经手性高效液相色谱分析，其立体选择性为85％，产率为98％。
[0059]
本发明所得一种配体在喹啉化合物不对称还原胺化中的应用如下：
[0060][0061]
实验方法：在5ml反应瓶中，加入23.8mg(0.22mmol)的苯二胺，35.6mg(0.2mmol)2-氧代-2-苯基乙酸乙酯，38.4mg(0.4mmol)甲磺酸，8.9mg(0.01mmol)四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼酸钠，2ml四氢呋喃、乙腈混合溶剂(1：1)，铑金属前体与(r)-l2a络合得到的催化剂1mol％。将反应瓶置于高压反应釜，并用氢气置换2次后，将氢气加压至40大气压，加热70℃反应24小时，tlc显示反应完全。加入饱和碳酸氢钠水溶液，分离有机相。有机相减压蒸馏后得到粗产品3-苯基二氢喹喔啉酮。产品经手性高效液相色谱分析，其立体选择性为95％，产率为96％。
[0062]
3-苯基二氢喹喔啉酮：淡黄色固体。1h nmr(400mhz,dmso-d6)δ10.42(s,1h),7.42
–
7.21(m,5h),6.84
–
6.70(m,3h),6.67(d,j＝2.0hz,1h),6.59(ddd,j＝8.2,6.2,2.5hz,1h),
4.92(s,1h).esi-ms m/z:225.10[m+1]
+
.
[0063]
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
技术特征：1.一种亚磷酰胺双膦配体，其特征在于，具有以下l1、l2和l3三种结构中的一种：其中：r1为氢原子、烷基、烯基、炔基、烃氧基、卤素、硝基、氰基、三氟甲基、二芳基膦、杂环取代基或者芳香取代基；r2、r3分别独立地为芳基、杂芳基、烯基、炔基或者烷基；其中各芳基、杂芳基、烯基、炔基或烷基分别任选地被一个或多个独立选自d、f、cl、br、i、cn、no2、cf3、cooh、co2r的基团所取代；ar为芳基或者杂芳基；n＝0、1、2或3。2.根据权利要求1所述亚磷酰胺双膦配体，其特征在于，r1为芳香取代基时，芳香取代基包括苯基、4-甲基苯基、4-甲氧基苯基、4-氯苯基、4-氟苯基、4-溴苯基、4-己基苯基、4-叔丁基苯基、4-异丙基苯基、4-三氟甲基苯基、3，5-二甲基苯基、3，5-二甲氧基苯基、3，5-二氟苯基、3，5-二氯苯基、3，5-二三氟甲基苯基、3，5-二溴苯基、3，5-二叔丁基苯基、3，5-二异丙基苯基、3，5-二叔丁基-4-甲氧基苯基、邻甲苯基、邻氯苯基、邻氟苯基、邻溴苯基、邻二甲苯基、邻二氯苯基、邻二溴苯基、邻二氟苯基、全氟苯基；r1为杂芳香取代基时，杂芳香取代基包括呋喃基、吡咯基、噻吩基、吡啶基、苯并呋喃基、吲哚基、苯并噻吩基、喹啉基、异喹啉基、喹喔啉基、嘧啶基、吡嗪基、咪唑基、噻唑基、吡唑基、嘌呤基。3.根据权利要求1所述亚磷酰胺双膦配体，其特征在于，r2、r3分别为含c1～c
10
烷基，c3～c
12
环烷基，c5～c
30
芳香基，或c1～c
30
并含有n、s、o、p中一种或一种以上官能团的烃基。4.根据权利要求1所述亚磷酰胺双膦配体，其特征在于，ar为c5～c
30
芳香基。5.权利要求1所述亚磷酰胺双膦配体的制备方法，其特征在于，采用以下两种合成路线之一：第一种路线：
第二种路线：
6.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，所述第一种路线，步骤为：在反应器皿中，加入二酚和pcl3，加热至50～120℃并搅拌2小时后减压下除去多余的pcl3得粘稠的无色液体；向该液体中加入与pcl3等物质的量的n-烃基-邻(二烃基膦基)芳基甲胺和适量碱以中和生成的盐酸，搅拌过滤除去固体杂质，滤液浓缩后经柱色谱纯化得到最终的配体产物；所述第二种路线，步骤为：在反应器皿中，零度下依次加入溶剂，n-烃基-邻(二烃基膦基)芳基甲胺、pcl3和适量碱，在零度下搅拌后升至室温，继续搅拌，然后冷却至零度；将二酚溶于合适溶剂，然后滴加至反应体系中；在零度下搅拌后升至室温继续搅拌，根据tlc点板情况确定是否提高反应温度，待反应完全后过滤除去固体杂质，滤液浓缩后经柱色谱纯化得到最终的产物。7.一种催化剂，为权利要求1所述的亚磷酰胺双膦配体与过渡金属前体络合所得的配合物。8.根据权利要求7所述催化剂，其特征在于，所述过渡金属前体为ir(i)、ir(iii)、ru(ii)、ru(iii)、rh(i)、rh(ii)、rh(iii)、pd(ii)、fe(iii)、mn(ii)、co(ii)或ni(ii)的盐。9.权利要求7所述催化剂在催化反应上的应用，所述催化反应包括氢化反应、还原胺化
反应、氢甲酰化反应、氢胺化反应、氢羟基化反应、转移氢化反应、硅氢化反应、烯丙基化反应、硼氢化反应、环异构化反应、碳-碳键偶联反应、碳-氧键偶联反应、碳-氮键偶联反应。
技术总结本发明涉及一种亚磷酰胺双膦配体及其应用。该类亚磷酰胺双膦配体可与过渡金属前体络合制得催化剂，该催化剂用于包括氢化、还原胺化、偶联反应在内的多种催化反应。本发明提供的此类配体高度模块化，由二酚基和膦胺基通过亚磷酰基结合在一起，两部分的结构都高度可调，从而可以有效适应于不同的催化反应体系和底物。同时所用配体和催化剂空气稳定，反应可以在有氧环境中操作，大大简化了生产操作。大大简化了生产操作。大大简化了生产操作。
技术研发人员：常明欣 谢蓉蓉 刘存港
受保护的技术使用者：西北农林科技大学
技术研发日：2022.07.22
技术公布日：2022/11/1
