（无机化学专业论文）新型四膦配体及p、n双齿配体的合成研究.pdf

吴巍四川大学硕士毕业论文 声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得四川大学或其他教育机 构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡 献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 本学位论文成果是本人在四川大学读书期间在导师指导下取得的，论文成 果归四川大学所有，特此声明。 四川大学硕士毕业论文 新型四膦配体及p 、n 双齿配体的合成 专业无机化学 学生昊巍指导教师李瑞祥 摘要：自1 9 8 0 年n o y o r i 发现b i n a p 以来，在不对称催化领域中，以b i n a p 骨架的膦配体催化剂应用最广泛和最有有效。而且b i n a p 还是一种很少见的能 够实现工业量产，并应用于好几类大规模不对称合成生产的的配体。大量的研 究表明，多膦配体使得许多低氧化态的金属配合物得以稳定和被分离，尤其以 s t a n l e y 研发的四膦配体e l t t p 为代表，其骨架中含有的桥链基团具有良好的 柔变性而产生双金属协同效应，使得在氯甲酰化反应中取得了非常好的结果， 从中得到启发，我们希望合成出一类偶联的联萘酚为骨架的四膦配体，同时具 有b i n a p 的转阻异构性和类似于e l t t p 的柔变性。 使用r h ，r u 等金属与大量的膦配体形成的配合物在对含有官能团的烯烃 进行不对称催化加氢时，其结果较为理想；然而这些配合物对不含有官能团的 烯烃加氢时，并没有得到所期望的具有高e e 值的催化加氢产物。近来， a n d r e a sp f a l t z 等发现的一系列p ，n 配合物实现了其它催化体系不能完成的 对简单烯烃的不对称催化加氢反应。在不对称催化中，不仅仅空间因素可以诱 导不对称性，还可以构建另一种手性诱导作用在这一类的配体中p ，n 两种 不同的供电原子对于中心金属形成的电子不等同性，更加稳定了在催化循环中 中间体的氧化态或者立体构型的稳定性。利用先前四膦配体开发过程中的中间 体，与多种胺反应生成一系列席夫碱，从而制备出p 、n 双齿配体。 关键词：偶联联萘酚，四膦配体，p ，n 配体，氢甲酰化反应 4 四川大学硕士毕业论文 p r e p a r a t i o no f n o v e l t e t r a p h o s p h o n i t e a n dp nh e t e r o b i d e n a t el i g a n d a b s t a c t ：s i n c et h ed i s c o v e r yo fb i n a pb yn o y o ni n 1 9 8 0 s ，t h i sl i g a n d s u c c e s s f u l l ya p p l i e di nav a r i e t ya s y m m e t r i ch y d r o g e n e t a t i o n ，a n ds e v e r a ll a r g es c a l e a s y m m e t r i cs y n t h e s e sa r en o wc a r r i e do u tw i t l ib i n a p t h ed e v e l o p m e n to f t e t r a p h o s p h i n el i g a n d sa n dt h eb i m e t a l l i ce o o r p e r a t i v i t yh a v eb e e ns u m m a r i z e di n t h i st h e s i s t e t r a p h o s p h i n el i g a n d ( e l t t p ) d e s i n g e db ys t a n l e yc a l ls i m u l t a n e o u s l y b r i d g ea n dc h e l a t e t w om e t a lc e n t e r st oc r e a t eb i m e t a l l i c c o m p l e x e sw i t h c o n s i d e r a b l ec o n f o r m a t i n n a lf l e x i b i l i t y t h er a c e m i cb i m e t a l l i cr hc o m p l e xi sa l l e x c e l l e n th y d r o f o r m y l a f i o nc a t a l y s tf o r1 - a l k e n e s ，百v i l l gb o t ha h i g hr a t eo f r e a c t i o n a n dh i 曲r e g i o s e l e c t i v i t yf o rl i n e a ra l d e h y d e s e l i g h t e n e db ye l t t p , w eh o p et o p r e p a r e as e r i e so ft e t r a p h o s p h o n i t eo fl i n k e d - b i n o lf l a m e ，w h i c hc o m b i n e a t r o p i s o m e r ya n dc o n f o r m a t i o n a lf l e x i b i l i t y a ne n o i t l l o u sv a r i e t yo fc h i r a lp h o s p h i n el i g a n d sh a sb e e nd e v e l o p e d ，m a n yo f t h e s e l i g a n d s e n d u c e v e r yh i g h e n a n t i o s e l e c t i v i t y i nr h o d i u ma n d r u t h e n i u m - c a t a l y z e dh y d r o g e n a t i o n s b u tb o t ho ft h e mr e q u i r et h ep r e s e n c eo fa p o l a rf u n c t i o n a lg r o u pn e x tt ot h ec = cb o n a , w h i c hc a nc o o r d i n a t et ot h em e t a l c e n t e r w i t hu n f u n c t i o n a l i z e do l e f i n s ，t h e s ec a t a l y s t sg e n e r a l l ys h o wl o wr e a c t i v i t y a n du n s a t i s f a c t o r ye n a n t i o s e l e e t i v i t y s o m ey e a r sa g o s o m ei r i d i u mc o m p l e x e sw i m c h i r a l p , nl i g a n d st h a to v e r c o m et h e s el i m i t a t i o n s v a r i o u su n f u n c t i o n a l i z e d a r y l - s u b s t i t u t e do l e f m sc a l lb eh y d r o g e n a t e dw i t hh i g he n a n t i o s e l e c t i v i t ya n dh i g h c a t a l y t i ce f f i c i e n c yu s i n gt h i st y p eo fc a t a l y s t s i na s y m m e t r i cc a t a l y s i sl i g a n d st h e a s y m m e t r yi n d u c e db yl i g a n d si nar e a c t i o n , i sc a u s e dn o tj u s tt h r o u g ht h es t e r i c f a c t o r s ，b u ta l s ob yt h ee l e c t r o n i ca s y m m e t r yo nt h em e t a le e n t r ef r o mt h ep r e s e n c e o f d i f f e r e n td o n o ra t o m s t h e 耳- a c c e p t o rc h a r a c t e ro f t h ep h o s p h o r u sc a ns t a b i l i s e am e t a lc e n t r ei nal o wo x i d a t i o ns t a t e ，w h i l e6 - d o n o ra b i l i t yo f n i t r o g e nm a k e st h e 5 吴巍四川大学硕士毕业论文 m e t a lb em o r es u s c e p t i b l et oo x i d a t i v ea d d i t i o nr e a c t i o n s t h i sc o m b i n a t i o nc a n h e l p t os t a b i l i s ei n t e r m e d i a t eo x i d a t i o ns t a t e so rg e o m e t r i e sw h i c hf o r md u r i n ga c a t a l y t i c c y c l e w es y n t h e s i z e das e r i e so fs c h i f fb a s ef r o ma ni n t e r m e d i a t ep r e p a r e di nt h e t e t r a p h o s p h o n i t es e c t i o na n dd i f f e r e n ts u b s t i t u t e da m i n e s ，a n dt h e nt u r nt h e mt op n h e t e r o b i d e n a t el i g a n d s k e yw o r d s ：l i n k e d - b i n o l ，t e t r a p h o s p h o n i t e ，h y d r o f o r m y l a t i o n ，p n h e t e r o b i d e n a t el i g a n d 6 四川大学硕士毕业论文 第一部分四膦配体的合成研究 引言 七十年代起，人们利用一些由过渡金属离子和有机配体形成的配合物作催 化剂，实现了一些具有高度选择性的催化反应“1 。其中含膦配体的过渡金属配 合物可以作为各种重要反应的催化剂或催化剂前体“1 ，它们的催化性能引起了 人们的浓厚兴趣。它的发展无论对配位化学还是催化化学都起着重要的作用。 早期合成的膦配合物，多半都含有单齿膦或含有取代基的三苯基膦。研究表明， 多膦配体使得许多低氧化态的金属配合物得以稳定和被分离0 1 。由于它们在不 对称合成中的重要应用和巨大的经济效益，双膦与手性双膦配合物的研究十分 活跃。其中，尤为值得称道的是n o y o r i 所合成的著名的手性双膦配体b i n a p “1 ， 其结构式如图所示： e q 嗍：凹，吼 丁 萝即k ( r ) ( s f 该分子并没有手性中心，而是依赖于c - - - c 单键旋转受阻，从而使整个分子具 有旋光性。这类具有阻转异构现象的手性联芳环类化合物在过渡金属催化的不 对称反应中是最好的配体之一”，它与过渡金属形成的配合物在催化烯烃、羰 基化合物的均相不对称氢化方面，取得了很大的进展。只需少量的催化剂就能 够实现由手性底物到手性产物的转化，很多反应的产率接近定量，产物的e e 值也接近1 0 0 ，这在有机合成中具有重要的理论和实际意义。 目前对双膦化合物的研究已经比较深入，但对于多膦，尤其是四膦化合物 的研究报道却很少，较双膦配体来说，四膦配体有四个可以参与配位的磷原子， 并具有独特的空间结构，与金属配位催化的活性有可能增加锄。四膦配体还有 9 四川大学硕士毕业论文 很大的研究空间，有待我们继续研究。 1 1 四膦配体及其配合物 1 1 1 线型四膦配体及其配合物 这一类型配体的通式为r 2 p ( c h ：) z _ 一p r ( c h 2 ) - - p r ( c l i o ：p r ：。 k i n g 和他的合作者们合成出第一个线型四膦配体p 4 ( 2 ，r = p h ) ，它存在 两种可能的非对映异构体阢”。 唧伽删 h 2 一、“ 啦 美国的s t a n l e y 和他的合作者们采用e l t t p 及其衍生物作配体，对双核的 r h 配合物进行了许多研究。s t a n l e y 等将两当量的 r h ( n b d ) 。 b f 。与r a c - 或者 m e s o e l t t p 反应，其中生成的r a c - r h 2 ( n b d ) 2 ( e l t t p ) ( b f 4 ) ：是一种端 位烯烃氢甲酰化反应高活性和高区域选择性催化剂的前体。这一部分在接下来 的一节中将会做详细的介绍。 1 1 2 三足四膦配体及其配合物 三足四膦配体由一个中心的磷原子和三个外围磷原子组成。常用的三足四 膦配体有：p p 。、t p m 、q p 。 c h 2 c i - 1 2 p p h 2j c h 2 c h 2 c h 2 p m e 2 联一c h 2 c h 2 p p h 2 _ h z c h 2 c h 2 p m 0 2 c h 2 c h 2 p f i l 2 、( m ，c h ，c h 2 p m e 4 p p 3 对三足膦配体形成的配合物进行) 【- 射线衍射分析，结果显示这些五或六 配位的配合物呈现三种几何构型：三角双锥型、四方锥型、八面体型“”。 鲻凹 四川大学硕士毕业论文 l g l g o c t a h e d r a l 1 1 3 其他的四配位基膦配体 过去十年中一些新型四膦配体被合成出来，以研究它们与过渡金属可能的 配位方式。这些配体多以丁烷、环丁烷或者苯环作为骨架。有趣的是这些配体 在形成相同的双金属配合物时，好象两个独立的双膦配体一样，生成非常稳定 的双螯合环化合物。 v e r k a d e 与合作者们合成出配体d p m d p b ，并与p d 和n i 的二氯化物盐反应 生成 p d ：c 1 ( d p m d p b ) 与 n i ：c 1 。( d p m d p b ) 1 8 o m t 耄鳆 麓心b + ” 水 h a 乒， 洲 删 曰c l 吴巍四川大学硕士毕业论文 传统的单金属r h p p h 3 催化剂做一个比较。 1 9 9 3 年，s t a n l e y 等人合成出一种四瞵配体e l t t p ，它能够同时桥连与螯合 两个金属中心，并且它的骨架的柔变性很好。这种四瞵配体存在r a c - ( 1 r ) 与 m e s o - ( 1 m ) 两种非对映异构体。 e r 0 吼 m e s o - e l m 1 m r r o 鼢： r l c - e u r r p 1 r 1 r 或者l m 与两当量的 r h ( d b d ) 2 】( b f 4 ) 反应，生成双金属的配合物 【r h ( d b d ) 2 ( e l t t p ) 】( b f 4 h ( 2 r 或2 m ) ，产率很高【捌。对2 r 做x 一射线晶体结构检 测，结果显示，e l t t p 配体桥连同时螯合两个平面四边形r h 中心，配合物中 没有r h - r h 键存在。 对于端位烯烃的的氢甲酰化反应，化合物2 r 是一种活泼的高区域选择性的 双金属催化剂r 砌2 h ( c o ) 2 ( c i 丁r p ) ( 3 r ) 的前体【2 】。 冷 2 + 髻 u - r h z ( u b d ) 2 e l t r p l 2 + 2 r 比较2 r 与传统的r h p p h 3 催化剂，结果显示2 r 的催化速率要快4 0 ，并 且产物线性醛与支链醛的区域选择性也较高。与此同时，2 m 作为前提生成的 1 6 四川大学硕士毕业论文 3 m 却是一个不良的氢甲酰化反应催化剂。r 觚构型四膦配体的配合物的反应速 率是m e s o - 构型的1 2 倍，并且产物的选择性相当高1 2 4 1 。 与r l l p p h 3 配合物不同，3 r 不需要加入过量的配体来保持选择性和稳定性 【2 4 1 。单金属的r h 配合物种础l p p h 3 键相对较弱，为了获得高的区域选择性， 要加入过量的p p h 3 ，生成h r h ( c o ) ( p p h 3 ) 2 。但是在3 r 中螫合作用和富电性使 得e l t t p 配体与r h 原子强烈的结合，所以不需要加入多余的膦配体。 1 2 2 双金属协同作用的提出与证明 s t a n l e y 等提出在均相催化过程中，两个或者更多金属之间存在相互作用， 相比单金属催化剂有更好的催化性能。因为晶体结构显示2 r 中不存在r h r h 键，所以s t a n l e y 等采用【r h ( d b d ) 2 】( b f 4 ) 与四种双膦配体制备出四种单金属的配 合物，看起来就像2 r 的“一半”，来研究每一个金属中心是否与常规的单金属 催化剂一样的作用。这四种双膦配体带有不同的供电能力的取代基，它们是： e t z p c h z c h 2 p e t z ( d e p e ) 、e t 2 p c h 2 c h 2 p m e p h ( d e p m p e ) 、e t 2 p c h z c h 2 p p h z ( d p d p p e ) 、p h z p c h z c h z p p h 2 ( d p p e ) 。采用这四种配合物催化1 己烯的氢甲酰 化反应，结果显示他们的催化性能都很差。反应3 h 以后，只得到了不到2 的 转化率，线性与支链醛的比最大也只有3 ：1 ，并且大量的烯烃发生异构化甚至 氢化反应【3 1 。与此结果相反，采用3 r 作催化剂时得到了很高的反应活性和区域 选择性。这可以证明在3 r 中存在着某种双金属之间的协同作用。 s t a n l e y 等又用实验进一步证明了这种说法。如果两个金属中心彼此之间不 能靠的足够近，那么它们之间的协同效应将会消失，催化作用将会很慢。根据 这一基本思路，s t a n l e y 制备了两个新型的四膦配体，原有e l t t p 配体中的亚甲 基桥被二甲苯基和更具柔韧性的1 ，3 丙烯基这两个体积更大的基团所取代。 这些新型的四膦配体本质上与e l t t p 配体一样，都是供电的物质，但是它 们使得金属中心彼此分离。对于1 己烯的氢甲酰化反应，它们的催化性能非常 差。反应速率与区域选择性都类似于单金属催化剂【州。 1 7 四川大学硕士毕业论文 e t 2 p _ 、，, p r h ， 卢喝 舻 1 2 3 双金属催化反应机理 要讨论双金属的催化反应机理就应该考虑先前对c o 催化氢甲酰化反应机 理的研究。对于e o 和r h 配合物，单金属催化机理已经被普遍接受。其中包括 从h c o ( c 0 ) 。到c o ( r c o ) ( c o ) 。分子间发生氢转移，脱掉产物醛，然后得到c o ：( c 0 ) 。， 它和h ：反应断裂c o - c o 键，生成两个h c o ( c o ) 。p s 。这显示对于我们所研究的催 化剂可能存在一个有趣的机理。 四川大学硕士毕业论文 3 r 中，e l t t p 配体骨架良好的柔变性和两个金属中心间比较近的距离都增 加了分子间氢转移的可能性。于是，s t a n l e y 等提出如下机理嘲1 ： 双金属的协同作用中，通过分子间的氢转移，促进了醛分子从酰基中间体 上消除。 开始的几步反应本质上同已经确定的单金属r h p p h 。催化机理是一样的。 向2 r 中加入h z 和c o 生成3 r ，具有活性的催化剂。3 r 和烯烃配合生成4 r ，然 1 9 四川大学硕士毕业论文 后烯烃插入到r h - - h 键中间，得到线型( 或者带有支链) 的烷基产物5 r 。加入 c 0 ，插入到r h 烷基中间，生成酰基配合物6 r 。在单金属体系中，接下来一步 是加入h 。生成r h ( ) 双氢产物，然后脱掉产物醛分子。这一步通常被看作决 定速率步骤，特别在膦配体富电的时候往往很慢，这是因为r h ( i ) 相比也 更倾向于束缚另一个c o 分子。而化合物3 r 则避免了这种潜在的问题。因为 r h i 之间的距离最近，氢在分子间转移促进了产物醛的脱离。 下面解释3 r 与3 m 反应活性的不同：双金属的酰基中间体6 r ，能很容易地 围绕中心的亚甲基桥旋转，形成一种双桥式结构的中间体7 r 。氢原子去桥连带 有酰基的r h 原予，同时酰基r h 上的c 0 配体去桥连含氢的r h 原子。但是7 m 就只能形成一个氢原子到带有酰基的r h 原子中心的单桥键，它的c o 配体并不 能够适当地转向去桥连上面的r h 原子。s t a n l e y 认为在r a c - 配合物中，第二种 桥连作用通过稳定r h h 键的断裂步骤而使得分子间的氢转移过程更加容易。 化合物7 r 中c 0 桥上n 电子的给出降低了所形成的三配位体的能量，并且在氢 配体转移到带有酰基的r h 原子上以后r h 中心仍然能够保持高能量。 化合物7 r 中第二种桥连作用在后来的消去步骤中发挥着更加重要的作用。 一个金属中心生成能量很高的r h ( 1 ) 氧化态，另一个氧化态为+ 1 的r h 原 子靠近有利于电子转 j r l c 。r ：b、。一 c o 彳“一 打 r c 弋 7 m 移，形成两个0 价的r h 中心，r h m 键能量降低，生成8 r 。向这个富电体系 中加入h 2 ，r h r h 键断裂，生成起始的催化剂3 r 。虽然3 也存在双金属的协 同效应，但是由于f a c 一与m e s o e l t t p 配体之间立体化学的不同，3 m 要通过一 四川大学硕士毕业论文 条能量更高的途径。所以相比3 r ，催化速率较慢，但是相比单金属与被分离的 双金属催化剂性能依然优越很多。 s t a n l e y 等认为高的线型醛选择性要归因于3 r 的形状嘲1 。当烯烃与3 r 反 应时，倾向于加到r h 原子配位平面之外，其它的配体会发生弯曲，形成三角双 锥或者四方锥的结构。这是一种最不拥挤的几何构型。但是化合物3 r 并不能完 全呈现这种理想的构型，因为这种面对面的双金属配合物的另一半限制了配体 远离正在配位的烯烃，向三角双锥构型运动。这种几何构型的重组使得e l t t p 配体的空间效应达到最佳，烯烃插入到金属i h 键中形成线型烷基，继续反应 生成线型醛。 1 3 课题的提出 联萘酚及其衍生物具有的c 2 对称轴的骨架，通过对中心金属原子反应环境 的影响，使得其成为几乎是万能的手性诱导体删。 m a s a k a t s us h i b a s a k i 及其研究小组在研究其镓锂配合物催化环氧化合物 的开环反应中发现，其结果总 r r器警：嚣 r r 是不令人满意的，特别是在收率上最高只能达到7 5 ，而且催化剂的用量要大 于2 0 的摩尔比。这是因为在催化循环中，金属中心原子总是存在配位一解离 一配位的过程，所以真正有效的催化单体是非常有限的。在这个基础上，研究 小组提出并合成了一系列以联萘酚为骨架的新型四羟基化合物。“1 。 2 1 四川大学硕士毕业论文 听r ) 羽 的洲物 r = c h 2 c h 2 c h 2 c h 2 c h 2 c h 2 c h 2 0 c h 2 这些新型的四羟基配体应用于催化反应中发现，如果中间的桥链只是烷基的时 候，其结果和联萘酚时候是没有大的区别的，但是如果桥链中包含了一个氧原 子的时候，催化结果得到了很大的提高。其原因是：氧原子上的孤对电子与中 心金属形成了弱的配位作用，从而固定了中心金属，几乎消除了解离配位的过 程，大大增加了其有效活性，催化剂用量在l0 9 6 摩尔比的时候，产率最高达到 了9 6 ，这一结果完全达到了s h i b a s a k i 研究小组的设计预想。“。 在综合考虑了四膦配体和此四羟基化合物以后，我们希望把这两者的优点 整合在一起，合成出一类高效的多用途的四齿膦配体。合成过程如下： i c e b a s e n a h 一 1h n - b u u1 m e d t h f - 7 8 。c9 0 m i n d m f - 7 8 c 0 c6 0 r a i n 2 洲删 洲伽 孕孕 四川大学硕士毕业论文 m o m ! ! ! ! ! 竺! 坠 m o mt h f - 7 8 。cg o m i n n - b u l l0 c i e t 2 0 c i p p h 2 h o h 。= 仞 c h o 业k 瞩竺 一u b r 哪叶0 m 了叫扩洲一0 分洲伽蝴” 扩m 坚 l i a i h 帕u l i b 2 0 晖( ) 晖哪 匆俐渊切0 了洲飞匀0 四川大学硕士毕业论文 u a i 心 ! ! 型型! 坠， t h f 7 8 。c h o m o m 兰! ! ! ! 竺 m o mt h f - 7 8 c ! 墅竺生 e t 2 0 四川大学硕士毕业论文 四川大学硕士毕业论文 1 4 实验部分 1 4 1 仪器及试剂 熔点用x r c i 型显微熔点测定仪( 四川大学科仪厂) 测定，温度计未校正。 n m r 由b r u k e r a v a r i c e4 0 0 m h z 6 0 0 m h z 核磁共振仪记录。 硼氢化钠：含量6 0 ，n - b u l l ( 1 6 m ，a c r o s ) ，t m e d a ( 加入金属钠回 流，然后加入丁基锂除去杂质，通入氮气蒸馏) ，其它所有药品均为分析纯，且 经过除水除氧处理。 1 4 2 化合物的合成 1 4 2 1 氯甲醚( 化合物1 ) 的合成 在一个l l 的圆底烧瓶中加入2 5 0 9 氯化铵和3 5 0 m l 浓盐酸，恒压滴液漏斗 中装2 0 0 m l 浓硫酸，缓慢滴加，产生的氯化氢气体经过一个安全瓶，通入到一 个装有1 5 0 9 多聚甲醛和2 0 0 m l 甲醇的5 0 0 m l 圆底烧瓶中，大约经过3 5 个小 时，溶液分层，取上层液体，经过浓盐酸洗涤后加入无水氯化钙干燥，蒸馏， 提取5 5 6 0 馏分，加入无水氯化钙，低温保存，收率3 0 。 1 4 2 2 2 , 2 - b i s ( m e t h o x y m e t h y l o x y ) - l ，l - b i n a p h t h a l e n e ( 化合物2 ) 的合成 在1 l 装有恒压滴液漏斗的圆底烧瓶中加入5 矩氢化钠，加入1 7 5 m l d m f 和2 0 0 m lt i - i f ，搅拌均匀，冰浴，缓慢滴加溶解在2 0 0 m lt h f 的2 0 9 联萘酚 溶液，滴加完毕后反应1 h ，滴加氯甲醚1 4 m l ，室温下反应2 h 。缓慢加入水淬 灭反应，乙酸乙酯萃取，浓缩溶剂，加入1 5 0 m l 甲醇，放入冰箱重结晶，得到 产物无色透明晶体2 4 9 ，收率9 1 。 1 4 2 3 2 , 2 - b i s ( m e t h o x y m e t h y l o x y ) - 1 1 - b i n a p h t h a l e n e - 3 - e a r b o x a l d e h y d e ( 化 合物3 ) 的合成 在5 0 0 m l 圆底烧瓶中加入m o m - p r o t e e t e d - b i n a p h t h o l ( 1 4 吕3 7 4r e t 0 0 1 ) ，置 换氮5 次，加入1 7 0 r a lt i - i f 溶解，冷却到7 8 c ，滴加入( 6 7 7 m l ，4 5 r e t 0 0 1 ) 2 6 四川大学硕士毕业论文 t m e d a ，然后在2 0 3 0 分钟之内滴加完( 2 6 6 m l ，4 2 2 r e t 0 0 1 ) 1 1 b u l i 。溶液升 温至0 * c 搅拌反应3 0 分钟后冷却到7 8 ，3 0 分钟滴完d m f ( 3 3 l m l ，4 5m m 0 1 ) 的t h f 溶液1 5m l ，反应3 0 分钟后升温至0 * c 继续反应1 小时。溶液呈橙黄 色，用2 0 m l 饱和氯化铵淬灭反应，加入l n 盐酸调节p h 至中性，用乙醚萃取 ( 5 0 m l x 5 ) ，合并有机层，经饱和碳酸氢钠( 2 5 m l ) ，饱和食盐水洗涤后用无 水硫酸镁干燥，浓缩溶剂后过柱分离( 展开剂为：石油醚：乙酸乙酯= 1 0 ：1 ) ， 得到产物6 5 5 9 ，产率4 4 。 1 4 2 4 3 - h y d r o x y m e t h y l - 2 ，2 - b i s ( m e t h o x y m e t h y l o x y ) - 1 ，1 - b i n a p h t h a l e n e ( 化合 物4 ) 的合成 化合物3 ( 6 5 5 9 ，1 6 3m m 0 1 ) 溶解在1 0 0 m l t h f 和1 0 0 m l 甲醇中，快速 搅拌，冰浴下分批加入n a b h 4 ( 0 7 6 9 ，2 0 n u n 0 1 ) ，t l c 监测，约3 0 m i n 反应完 成，加入5 0 m l 水，浓缩溶剂，乙酸乙酯萃取( 5 0 m l x5 ) ，无水硫酸镁干燥后 蒸干溶剂，得到无色糖浆状产物6 5 9 ，无需纯化，收率9 9 。 1 4 2 5 3 - b r o m o m e t h y l 一2 ，2 - b i s ( m e t h o x y m e t h y l o x y ) 一l ，1 ，- b i n a p h t h a l e n e ( 化合 物5 ) 的合成 化合物4 ( 2 9 ，5 m m 0 1 ) 溶解在2 0 m l 甲苯和2 0 m l 乙醚中，冰浴下搅拌， 缓慢滴：j n - - 乙胺2 7 7 m l ，反应9 0 m i n ，过滤悬浊液除去季铵盐，1 0 0 m l 乙酸乙 酯洗涤，合并滤液，冷却至0 c ，然后加入溴化锂( 4 3 9 ，5 0 m m 0 1 ) 的无水d m f 溶液5 0 m l ，室温下反应3 0 m i n 。加入2 0 0 m l 乙醚稀释反应液，用水( 2 0 m l x 2 ) ，i n 盐酸( 2 0 m l x 2 ) ，饱和碳酸氢钠水溶液( 2 0 m l ) 和饱和食盐溶液( 2 0 m l ) 洗涤，无水硫酸镁干燥，得到无色固体1 5 5 9 ，无需纯化，产率6 6 。 1 4 2 6 3 ，3 ”- ( o x y d i m e t h y l e l l c ) d i 1 ，1 - b i - 2 - n a p h t h o l ( 化合物7 ) 的合成 化合物4 ( 1 3 3 9 ，3 3 r e t 0 0 1 ) 溶解于2 5 m l t i - i f 和2 0 i i l l 甲醇中，冰浴，分批 加, k n a h ( 1 6 0 m g ( 纯度为6 0 ) ，4 2 m m 0 1 ) ，反应6 0 m i n 后，加入化合物5 ( 1 5 5 9 ， 3 3 m m 0 1 ) 的d m f 溶液2 0 m l ，滴加完毕后，置于室温下反应6 4 h 。冷却至0 c 后， 用5 0 m l 水淬灭反应，加入2 0 0 m l 乙醚稀释反应液，用水( 5 0 m l ) 和饱和食盐 水( 5 0 m l ) 洗涤，无水硫酸镁干燥，浓缩溶剂后过柱分离( 展开剂为：石油醚： 四川大学硕士毕业论文 乙酸乙酯= 4 ：1 ) ，得到黄色糖浆状产物6o 9 8 9 ，产率3 7 ：hn m r ( c d c l 3 ) 莎 2 8 5 ( s ，6h ) ，3 1 5 ( s ，6t t ) ，4 6 0 ( d ，j = 5 6 ，2h ) ，4 6 9 ( d ，j = 5 2 ， 2h ) ，5 o l 一5 1 2 ( m ，8h ) ，7 1 7 8 2 0 ( m ，2 2h ) 。 将黄色糖浆状产物6 ( o 9 8 9 ，1 2 m m 0 1 ) 溶解于c h 2 c h ( 2 0m l ) 和c h 3 0 h 2 0m l ) ，加入对甲苯磺酸( 8 2 5 m g ，4 8 n u n 0 1 ) ，4 0 c 下反应3 6 h ，加入1 0 0 l l c h 2 c h 稀释反应液，用饱和碳酸氢钠水溶液( 2 0m l ) 和饱和食盐溶液( 2 0m l ) 洗涤，无水硫酸镁干燥，浓缩溶剂后过柱分离( 展开剂为：石油醚：乙酸乙酯 = 4 ：1 ) ，用乙醚和石油醚重结晶得到白色固体3 4 6 m g ，产率4 8 ：i r t r , a r ) v o h 3 5 2 3 ，3 0 5 2 ，1 5 0 2 ；1 h n m r ( c d c l 。) 4 9 9 5 0 8 ( m ，6 h ) ，6 3 0 ( d ，2h ) ，7 0 6 7 9 8 ( m ，2 2h ) 。 四川大学硕士毕业论文 1 5 结果与讨论 1 5 1 化合物3 在化合物3 的合成过程中，始终无法达到文献所报道的7 3 的产率。其中 的副产物( 如下图左) 瓤：m啤 嗽：m啦 可以被利用于制备席夫碱( 如上图右) 的原料。 r 1 5 2 化合物5 化合物5 在反应刚完成的时候，从t l c 检测上看只有一个产物点，但是在 必要的用水处理以后，出现了其他难分离的杂质，比较严重的影响了下一步的 反应。 1 5 3 化合物6 合成化合物6 是一个很慢的反应，经过文献值6 4 小时以后，t l c 检测， 产物点很小，本文的采用反应时间是1 2 0 小时，但是产率还是很低，只有文献 值的一半。 1 5 4 膦配体的合成 制备膦配体的反应很容易产生副反应，t l c 检测发现有多个产物点的存在， 这给提纯所需产物带来了极大的困难，而且c - o p 类型的膦配体相比c - p 类型 的膦配体，前者更容易被氧化，在活泼氢的存在下o p 键就会被裂解。文献报 道可以利用碱性a 1 2 0 3 过柱分离提纯，但是本人经过多次实验以后，总是无法 避免膦配体的氧化。 吴巍四川大学硕士毕业论文 2 0 0 7 1 5 5 小结 1 合成化合物5 过程中产生的杂质，在今后的实验中加以分离、测定， 确定其产生的原因，然后加以消除； 2 膦配体制备过程需要在今后的实验中加以完善，以得到目标膦配体； 3 已经合成出来的化合物7 本身就是一个高效的配体，对它的研究现在 还不够充分，其利用价值需要在今后的工作中去开发。 四川大学硕士毕业论文 第二部分氦、膦双齿配体的合成研究 引言 催化不对称加氢反应是一个广泛用于构建不对称中心的方法】。在医药行 业嘲、农业以及生物活性化合物的制备方面发挥着巨大的作用。过去的几十年 中，自从w i k i n s o n 姗将 ( p e h a ) 水u c l 用于简单烯烃的催化氢化，很多的化学家 开展了大量关于不对称催化氢化的工作，得到了非常满意的结果。其中使用r h ， r u 等金属与大量的膦配体形成的配合物在对含有官能团的烯烃进行不对称催 化加氢时，其结果较为理想；然而这些配合物对不含有官能团的烯烃加氢时， 并没有得到所期望的具有高e e 值的产物。 近来，a n d r e a sp f a l t z 等啪1 成功的实现了维生素e 中重要片段的多手性中 心的同时构建。其发现的一系列p ，n 配合物在这个领域内作出了很大的贡献。 实现了其它催化体系不能完成的对简单烯烃的不对称催化加氢。 a n d r e a sp f a l t z 等p 】在c r a b t r e e 的结果基础上，发展了一类新型p ，n 配体 用于催化烯烃的不对称加氢。并且得到了相当好的催化活性高对映选择性， 低担载量，高转化率。大量p ，n 的新配体被合成出来o ”。不同的炭骨架所得 到的配合物催化性能不尽相同。在这些配体中，所包含的p 为c - p 和c 0 一p 两 类。同时，对于n 的提供，有咪唑，吡啶，吡咯等。 尽管很多的多相催化剂对于烯烃的不对称加氢都得到了一定的对映选择 性，但是这些结果离工业生产还相距甚远。 2 1 p ，n 配合物 目前已经报道的p ，n 配合物都是离子型，而且，其中阴离子对于催化反 应有相当大的影响1 。这类配合物在催化不对称加氢方面的机理并未得到阐明。 只有一些通过计算研究得到的结果，并据以提出了催化机理，但是没有任何直 接证据表面这样的机理是正确的“1 1 。另外，p e t e rc h e r t 等人通过质谱方法也 提出了一个催化机理，但是作者自己未能解释所观察到的现象。 吴巍 四川大学硕士毕业论文 2 1 1 恶唑类配合物 r 1r 2r arr 1 a b uo t o io - t o ia c y b u bf b u c yc y bp ha d ct b ut s u p r cp ht b u dc h 2 t b up hp h ei p rp h p h 溺r ；2 r 2 。3 k r 1 rr 1 r 1 ：p ha ao - t 。o lt b u 3 5 制e 2 c 6 h 3 b b 争t d 。窟 3 ”b c 6 h 3c cp hp r rr 1 ao - t o it b u bc y t b u | | c p r 2 r ：p h r = p h ；o - t o l ；3 5 _ m 8 2 c 6 h 3 r z = b n 。 r s = m e 。 k n 弋 ph 厂、 r 2 p r - n v o l r 1 r r 1 ap hm e bp ht b u co - t o lt b u 这类含有恶唑环的配体在催化简单烯烃不对称加氢都取得了较好的结果， 但是其应用范围总的而言是非常有限的”侧。 2 1 2 吡啶类配合物 如前所述，在对简单烯烃的不对称加氢反应中，c r a b t r e e 催化剂使用的n 源就是吡啶。开始这个领域的研究之后，人们也考虑到了在骨架中引入吡啶环。 但是，到目前为止，并没有太多的包含吡啶环的这类催化剂被合成。 四川大学硕士毕业论文 k 、， - r = s m 旧u m e 2 b r ：s i ( j p r b c r = s i ( t e u 舳 r 1 - m e 掣= p h ，( s ，7 1 br ；m e 影。o t 0 1 i s ，6 5 cr z 卧 = p h 6 7 dr - = 卧 掣= o t o l ，( s ) 7 0 r 1 p h 带= c y ( 观8 5 fr 1 = 卧群= 舢，( 甩 通过对h 配合物的计算，a p f a t z 等设计了使用含有吡啶环的配体o ”。以 l ，2 二苯基丙烯作为底物进行不对称催化加氢反应。前者表现不近人意，只有 9 0 左右的转化率和5 0 左右的e e 值。当含氮部分只包括一个吡啶时，随着 r 1 基团的增大，转化率上升，e e 值大幅降低。从x 射线衍射结果分析，认为 是由于基团的增大导致其往配合物中心靠近，从而影响了催化循环中底物与催 化剂的相互作用。 后者h 配合物在使用同样的底物测试时，几乎都是完全转化，且e e 值大 都在9 0 以上。随后也测试了不同的底物，大都有较好的对映选择性。其中有 意思的是，使用2 ( 对甲氧基苯基) 3 - 甲基2 丁烯这样一个四取代烯烃作为反 应底物，也得到了8 1 的e e 值。作者认为这些非常好的结果是由于