化学合成

DuPhos和BPE配体

介绍

不对称氢化反应是工业生产单对映体化合物的理想途径。因为其流程稳定,易于扩大化生产,而且不对称氢化反应产生的副产物少。最有效的氢化反应系统依赖于电子修饰和配体的空间特性。Burk和同事们成功地发明了一种高效的手性磷杂环戊烷系列配体DuPhos和BPE,含有2,5-双取代基团,能够实现金属周围空间环境的系统变化。1Sigma-Aldrich现与金田化工科技合作推出一系列DuPhos和BPE磷杂环戊烷配体,连接到金属配合物上后,可用作不对称氢化反应和其他创新转化反应的高效活性催化剂。2

这种可靠的催化剂在大量烯胺和酮类还原反应中展现了高效率(底物催化剂(S/C)比例高达50,000)和高活性(TOF>5,000h-1)),证明了它可用于大规模生产。在最适条件下,(R,R)-Me-BPE-Rh还原N-乙酰基α-芳基烯酰胺,生成的有效α-1-芳基烯酰胺ee值>95%标明(方案1)。3

必须注明的是Me-DuPhos-Rh配合物对于手性烯胺的不对称还原也是同样有效的。这些磷杂环戊烷配体在多种系列的多样性导向的手性化合物产品中都有广泛的用途(方案2)。

DuPhos和BPE配体优势

  • 在多样性导向催化转化反应中具有优越的对映体控制力
  • 少量催化剂即有高活性
  • 对于特定反应模式有出色的化学选择性
  • 可用于许多不饱和底物的不对称氢化反应
  • 有筛查试剂盒可用于协助调节选择性
  • 市场首发、独享的选择性组合配体  

 

 

代表应用:

下文内容涵盖了这些新型手性配体适用的反应类型,突出强调了所涉及的由各类组合产品介导的有效转化反应范围之广。在许多记录案例,比如特定配体在形成药物制造中杂原子功能性有机合成砌块的手性中心的反应中,展现出前所未有的高选择性。

C=N基团不对称氢化反应

Burk和他的同事们通过一个高效的胺化还原催化反应研究了Ethyl-DuPhos配体的高活性。4 这一反应过程适用于多种芳酰腙还原反应,对于大多数底物的对映体选择性>90%(方案3)。另外这一Et-DuPhos)-Rh催化系统展现出超强的化学选择性,在竞争实验中,几乎不发生或者很少非功能性烯属烃、炔烃、酮、醛、亚胺还原。将反应置于温和的环境温度并加入碘化亚钐有利于不对称腙还原反应综合利用,并且也不会损失光学纯度。

烯胺氢化反应催化

Burk也是多种烯胺烃不对称氢化反应的研究先驱,烯胺烃能提供高配体纯δ,γ-不饱和氨基酸产品。5  (S,S)-(Et-DuPhos)-Rh 催化系统调控偶联底物反应并且具有高区域选择性。在标准氢化反应条件下(S/C =500, H2压力范围 60 到 90 psi, 0.5-3 h),所有产品的产率都大于95%,过还原率小于2%。作者以天然(-)-bulgecinine产物的简单高选择合成为例,说明了催化剂优良的反应性。(-)-bulgecinine合成反应中,关键手性中间物的化学产率为99%,ee值为99.3% (方案4)

高不对称还原酰胺化

Burk和他同事们还阐释了一种快速三步法还原酰胺化反应,以高对映体选择性将多种酮类转化成分别对应的手性胺。6 转化反应包括了酮和羟胺的反应,以及之后的金属离子还原。这一方法的优势在于可在不对称催化反应中直接使用粗烯酰胺结晶固体而不需要事先纯化。1-金刚烷甲基酮转化为新的胺化合物的ee值>99% ,使用阳离子Rh(I) 催化剂1产率高(方案5

制备有C-O手性中心的手性有机物

Neil Boaz还使用 rhodium(I)-((R,R)-Me-DuPhos) 催化剂1,通过烯醇酯的不对称氢化反应生产手性酒精。烯丙醇衍生物是多样性导向合成中需要的有机合成砌块。当氢化反应中的立体化学确定后,烯烃能被进一步功能化修饰。在不对称氢化反应条件下,刚开始形成的丙炔酯进一步还原形成Z-烯丙基酯。在一般普通底物 2a-c类型中此反应的对映体选择性非常高。

Burk和他的同事们还设计了非常高效催化剂,用于氢化反应条件下C=O键的不对称还原。8 这一方法需要使用手性Ru(II)Br2-(i-Pr-BPE)配合物。该配合物是[(COD)Ru(2-methylallyl)2] 和BPE配体反应,然后经过甲醇HBr处理后的得到的。催化剂作用于羟基酯,使多种酯类被快速氢化。催化具有高对映体选择性,对于烷基取代底物,ee值>98%(方案7)。

制备有C-C手性中心的手性有机物

作为对C-O键形成不对称合成反应的补充,Burk和同事们还试验了特殊底物的高对映体选择性氢化反应,该底物是天然产物前体。这一方法的优势在于对映体选择性近100%和高效性(S/C>2500)。于是该研究团队终于解决了药物candoxitril的不对称合成问题(方案8)。9
新不对称 [4+1]环加成反应

Murkami研究团队实现了这一非常实用的对映体选择性反应,扩展了这些有效的手性配体的综合利用。10 乙烯二烯烃和一氧化碳的 [4+1] 环加成一步反应提供了复杂的环戊烯酮衍生物,对映体纯度高达95%(方案9)。


钯催化不对称亚磷化反应

Glueck和同事们成功研发了一种可用于P-手性磷生产的不对称催化亚磷化反应(方案10)。11 此反应具有转化快速、催化剂用量适中和对映体选择性的特点,使得富对映体磷化氢合成砌块的快速构建成为了可能。有效P-手性配体金属催化途径非常少,于是这一方法便是合成其他磷化氢配体的极具吸引力的有效途径。

N-联苯磷酰亚胺不对称烷化催化反应

最近,Charette公布了一种温和的不对称合成反应,可通过二烷基锌对N-磷酰亚胺不对称加成,生成多种a-手性胺。12 (R,R)-Me-DuPhos和Cu(OTf)2联合使用,所有芳香族底物的该反应的对映体过量值都超过90%(方案11)。反应条件温和,温度适中,使用多种二烷基锌试剂,这些特点使得此方法非常具有吸引力。

总结

这些配体的模块化特性使得络合金属周围的电子和空间具有可变性。这些双齿配体在氢化反应中有较高的对映体选择性,能够用来生产一系列多种多样的 含有C-C、C-O和C-N手性中心的化合物。Sigma-Aldrich致力于提供更广泛的合成砌块选择,作为合成复杂有机分子的基础起始材料。DuPhos/BPE系列产品是我们日益扩展的催化产品组合的重要增补,增强了Sigma-Aldrich已有的化学产品线,也同样会有益于您的研究。

 

  产品信息


货号 产品名称 结构 加入购物车
675563 (-)-1,2-双((2S,5S)-2,5-二甲基磷)苯(环辛二烯)铑(I)三氟甲磺酸
665258 (-)-1,2-双((2R,5R)-2,5-二甲基磷)苯
665266 (+)-1,2-双((2R,5R)-2,5-二异丙基磷)苯
668494 (−)-1,2-双((2R,5R)-2,5-二乙基磷)苯 96%
668486 (+)-1,2-双((2S,5S)-2,5-二乙基磷)苯 95%
668524 (+)-1,2-双((2R,5R)-2,5-二异丙基磷)苯
668176 (-)-1,2-双((2S,5S)-2,5-二异丙基磷)苯
665231 (+)-1,2-双((2R,5R)-2,5-二甲基磷)乙烷
665207 (-)-1,2-双((2S,5S)-2,5-二甲基磷)乙烷
668478 (+)-1,2-双((2R,5R)-2,5-二乙基磷)乙烷97%
668451 (-)-1,2-双((2S,5S)-2,5-二乙基磷)乙烷97%
668443 1,2-双((2R,5R)-2,5-二异丙基磷)乙烷96%
668435 (-)-1,2-双((2S,5S)-2,5-二乙基磷)乙烷97%
675601 1,1-双((2R,5R)-2,5-二甲基磷)二茂铁
675598 1,1-双((2S,5S)-2,5-二甲基磷)二茂铁
680990 1,1-双((2R,5R)-2,5-二乙基磷)二茂铁
681008 1,1-双((2S,5S)-2,5-二乙基磷)二茂铁
675520 1,2-双((2R,5R)-2,5-二甲基磷)苯(环辛二烯)铑(I)四氟硼酸
675539 1,2-双((2S,5S)-2,5-二甲基磷)苯(环辛二烯)铑(I)四氟硼酸
675571 1,2-双((2R,5R)-2,5-二甲基磷)苯(环辛二烯)铑(I)三氟甲磺酸酯
675555 1,2-双((2R,5R)-2,5-二甲基磷)乙烷(环辛二烯)铑(I)四氟硼酸
675547 1,2-双((2S,5S)-2,5-二甲基磷)乙烷(环辛二烯)铑(I)四氟硼酸

 

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参考文献
(1) Burk, M. J.. Acc. Chem. Res. 2000, 33, 363.
(2) DuPhos , BPE, and ferrocenyl phospholane ligands are sold in collaboration with Kanata Chemical Technologies Inc. for research purposes only.  These compounds were made and sold under license from E. I. Dupont De Nemours and Company; license does not include the right to use the Compounds in producing products  for sale in the pharmaceutical field.
(3) Burk, M. J. et al. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 5142.
(4) Burk, M. J. et al. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 6266.
(5) Burk, M. J. et al. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 657.
(6) Burk, M. J. et al. J. Org. Chem. 1998, 63, 6084.
(7) Boaz, N. W. Tet. Lett. 1998, 39, 5505.
(8) Burk, M. J. et al. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 4423.
(9) Burk, M. J. et al. J. Org. Chem. 1999, 64, 3290.
(10) Murakami, M. et al. J. Am. Chem. Soc. 1995, 121, 4130.
(11) Moncarz, J. R. et al. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 13356.
(12) Charette, A. B. et al. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 1692.