一種三價鈷Salen催化劑、合成方法及其在末端環氧化物拆分中的應用
【專利說明】一種三價鈷Salen催化劑、合成方法及其在末端環氧化物 拆分中的應用
[0001] 技術鄰域
[0002] 本發明屬于有機化學技術領域，具體涉及一類三價鈷Salen催化劑及其合成方法 與在末端環氧化物拆分中的應用。
【背景技術】
[0003] Salen是N, Ν' -亞乙基雙（水楊基亞胺）類化合物的統稱，手性Salen配合物是一 種重要的手性催化劑，在不對稱催化反應中應用廣泛，其中包括烯烴的環氧化和環丙烷化、 對映選擇性環氧開環、水解動力學拆分、不對稱雜原子Diel s-Alder反應、不對稱羥基化、 選擇性加氫、亞胺加成等。手性末端環氧化物是一種重要的醫藥中間體，近年來手性藥物行 業迅速發展，手性末端環氧化物的合成和拆分也逐漸成為研宄熱點。
[0004] Jacobsen 在文獻 Science 1997, 277, 936 和美國專利 US 6693206 中公開了 Salen 催化劑1在各種不同的末端環氧化物水解動力學拆分中的應用，在拆分環氧氯丙烷時，催 化劑用量與底物摩爾比為1 :300,手性環氧氯丙烷ee值98%，產率44 %。該催化劑在應用 過程中雖然可以獲得光學純度較高的產品，但用量較大，回收過程中易失活。
[0005]
【主權項】
1. 一類三價鈷Salen催化劑，其特征在于化學結構式如下式（I)所示： 式中：
-0-A-0-為鄰苯二酚、間苯二酚或對苯二酚醚鍵結構，同時也包括二酚的一取代或多取 代衍生物，取代基為硝基、烷基磺酰基、烷基亞磺酰基、氰基、鹵素或的烷氧基、直鏈或 支鏈的烷基、環烷基或芳烷基； X為醋酸根離子、磺酸根離子、三氟甲磺酸根離子、對甲基苯磺酸根離子、對三氟甲基苯 磺酸根離子、六氟化磷離子、四氟化硼離子、六氟化銻離子或鹵素離子。
2. 如權利要求1所述的三價鈷Salen催化劑的合成方法，其特征在于具體步驟為： (一) 由結構式（II)的化合物在無機強堿的存在下與結構式（III)的化合物于有機溶 劑中發生親核取代反應，得到結構式（IV)的化合物；其反應式為：
(二） 化合物（IV)與（疋功-1,2-環己二胺于有機溶劑中發生親核加成反應，得到含二 亞胺結構的環狀化合物（V);其反應式為：
(三） 環狀化合物（V)與二價鈷鹽于有機溶劑中反應得到二價鈷Salen配體，經空氣氧 化后與相應的酸HX或金屬鹽MX發生絡合反應，得到目標化合物（I);其反應式為：
步驟(一）反應中，所用的無機強堿為堿金屬或堿土金屬的氫化物、氫氧化物、碳酸鹽、 磷酸鹽或(^-(;烷氧鹽；所使用的有機溶劑為鹵代或多鹵代烷烴，單取代或多取代芳烴，對 稱、非對稱醚或環醚，乙腈，或上述溶劑組成的混合溶劑； 步驟(二）反應中，所使用的有機溶劑為鹵代或多鹵代烷烴，單取代或多取代芳烴，對 稱、非對稱醚或環醚，乙腈，或上述溶劑組成的混合溶劑； 步驟(三）反應中，所使用的有機溶劑為鹵代或多鹵代烷烴，單取代或多取代芳烴，對 稱、非對稱醚或環醚，醇，乙腈，或上述溶劑組成的混合溶劑；所使用的二價鈷鹽為鈷的羧酸 鹽、碳酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、鹵代物，或上述二價鈷鹽的水合物；所使用的酸HX為 醋酸、三氟甲磺酸、對甲基苯磺酸、對三氟甲基苯磺酸、六氟磷酸、四氟硼酸、氯化氫、溴化氫 或氫氟酸。
3. 根據權利要求2所述的合成方法，其特征在于：步驟為(一）中，化合物（II)、化合物 (III)和無機堿和的摩爾比為2 :1 :(4~6)，反應溫度為10~40°C，反應時間為10~30小時。
4. 根據權利要求2所述的合成方法，其特征在于：步驟為（二）中，化合物（IV)和 沉矽-1，2-環己二胺摩爾比為1 : (1. 1~1. 5)，反應溫度為15~35°C，反應時間為5~20小時。
5. 根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于：步驟為(三)中，化合物（V)和二價鈷 鹽的摩爾比為1 : (2~4)，化合物（V)和酸HX的摩爾比為1 : (1~1. 1)，反應溫度為20~40°C， 反應時間為15~30小時。
6. 根據權利要求2或3所述的的合成方法，其特征在于：步驟為(一）中，化合物（II)、 化合物（III)和無機堿和的摩爾比為2:1 :(4~4.8)，反應溫度為20~30°C，反應時間為 15~20小時，所使用的無機堿為氫化鈉，所使用的溶劑為四氫呋喃。
7. 根據權利要求2或4所述的的合成方法，其特征在于：步驟為(二）中，化合物（IV) 和沉矽-1,2-環己二胺摩爾比為1 :(1. 1~1.2)，反應溫度為15~25°C，反應時間為10~20小 時，所使用的溶劑為四氫呋喃。
8. 根據權利要求2或5所述的的制備方法，其特征在于：步驟為(三沖，化合物（V)和 二價鈷鹽的摩爾比為1 :(2~3)，化合物（V)和酸HX的摩爾比為1 :(1~1.05)，反應溫度為 20~30°C，反應時間為15~20小時，所使用的二價鈷鹽為四水合醋酸鈷，溶劑為甲苯和甲醇 的混合溶劑。
9. 如權利要求1所述的三價鈷Salen催化劑在末端環氧化物拆分中的應用，其特征在 于具體步驟為：外消旋末端環氧化物在催化劑作用下水解得到手性的末端環氧化物和相應 的手性二醇；其反應式為： CN104801343A _權利要求書_ _3/3頁
式中，R為鹵素、CfQ的直鏈或支鏈烷烴、C3~C7的環烷烴、C廣(：7的烷氧基、C廣(：7的烷 氧甲酰基、酚氧基、苯基、醛基或酯基； 三價鈷Salen催化劑與催化對象的摩爾比為（0. 00008~0. 0002) :1，水與催化對象的的 摩爾比為（0. 5~0. 6) :1，該催化反應溫度為15~30°C，反應時間為6~30小時。
10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于三價鈷Salen催化劑與催化對象的摩爾 比為（0. 00008~0. 0016 ) : 1，水與催化對象的的摩爾比為（0. 5~0. 55 ) : 1，催化反應溫度為 15~20°C，反應時間為6~20小時。
【專利摘要】本發明屬于有機化學技術領域，具體為一種三價鈷Salen催化劑及其合成方法與在末端環氧化物拆分中的應用。本發明提供的三價鈷Salen催化劑，由廉價易得的原料經簡單反應制備得到，是一種雙核大環催化劑；用于催化末端環氧化物的水解動力學拆分，催化劑使用溫度為15~30oC，催化劑用量為外消旋環氧化物的0.008~0.02mol%，反應產率可達48%以上，所得拆分產物ee值達99%以上。本發明催化劑反應條件溫和，用量少，拆分效率高，可用于多種末端環氧化物的水解動力學拆分，有很好的工業應用價值。
【IPC分類】C07F15-06, C07C31-42, C07C29-10, C07D301-32, C07C31-20, C07D303-40, C07C69-675, C07D303-08, C07D303-04, B01J31-22, C07C67-31
【公開號】CN104801343
【申請號】CN201510093650
【發明人】陳芬兒, 姚進, 熊方均, 吳妍, 陶媛, 萬正勇
【申請人】復旦大學
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年3月3日