新型磷手性中心双膦配体的设计、合成及其在不对称催化氢化反应中的应用研究

P-stereogenic ligands are highly likely to be a superior class of ligands for asymmetric catalysis because of their abilities to bring the chiral environment to the closest proximity to the transition metal centers. However, the development of P-stereogenic ligands is still limited largely due to the synthetic difficulties in construction of stereogenic phosphorus centers.Therefore, the design and synthesis of P-stereogenic ligands and the application in asymmetric catalysis is of great interest. . Based on our previous research on the development of chiral ligand, in this program, we will design and synthesize two types of new P-stereogenic diphoshpine ligands, P-stereogenic phosphine-aminophosphine ligands and P-stereogenic phosphine-phosphoramidite ligands. By comparison of the reactivity and enantioselectivity of asymmetric catalytic reactions, the relationship between the structures and performance of the ligands will be studied, and the backbones and substitutents of the ligands weill be further adjusted. . These newly developed ligands will be applied to the asymmetric hydrogenation of C=C,C=O and C=N compounds. Firstly, we will examine the application of these ligands on the Rh-catalyzed asymmetric hydrogenation of functionalized olefins, such as enamides, α-(acylamino)acrylates, β-(acylamino)acrylates and dimethyl itaconate. Secondly, We will study the Rh-catalyzed asymmetric hydogenation of α-ketophosphonates. Lastly, we will also examine the application of these ligands on the Ir-catalyzed asymmetric hydrogenation of imines, especially highly challenging sterically hindered imines,which will be used in the preparation of chial pesticides such as (S)-metolachlor and (R)-metalaxyl.

具有磷手性中心的配体与金属配位后，手性中心离金属更近，有利于控制反应的立体选择性。然而，该类型配体合成困难，往往需要繁琐的拆分过程，这使得该类配体的种类与数量非常有限。因此，磷手性中心配体的设计、合成与应用，一直是不对称催化研究的热点与难点。. 本课题在前期基础上，发展了一种简便的合成磷手性中心双膦配体的方法，设计并合成两类新型的磷手性中心双膦配体：即磷手性中心膦-氨基膦配体和磷手性中心膦-亚膦酰胺酯配体。通过考察磷配位原子上取代基及配体骨架结构等对不对称催化氢化反应的影响，探索磷手性中心双膦配体的结构与不对称催化氢化反应性能间的关系，以指导新配体的设计与合成。. 在新配体的应用方面，首先研究其在官能化烯烃不对称氢化中的应用，其次研究其在α-羰基膦酸酯不对称氢化中的应用，然后重点研究其在亚胺（尤其是挑战性的高位阻亚胺）不对称氢化中的应用，最后探索该方法在手性农药合成中的实际应用

手性配体的设计、合成及应用一直是不对称催化研究的重点。本项目设计并合成了手性膦-亚磷酰胺酯配体以及手性P,N,N-配体，并研究了其在不对称催化氢化、不对称环加成等反应中的应用，主要包括以下内容：.（1）设计并合成了新型苯乙胺骨架的手性膦-亚磷酰胺酯配体，将其应用于Rh-催化α-羰基膦酸酯的不对称氢化反应，获得了最高87% ee的对映选择性，为手性α-羟基膦酸酯的不对称合成提供了一种新的方法；此外，将该类型配体应用于Ir-催化亚胺的不对称氢化反应，获得了最高98% ee的对映选择性，在此基础上，成功地将该方法应用于手性农药“精甲霜灵”的合成。.（2）设计并合成了新型二茂铁骨架的手性P,N,N-配体，将其应用于Ir-催化β-酮酸酯的不对称氢化，合成了手性β-羟基酯，获得了最高95% ee的对映选择性；在此基础上，将该催化体系应用于α-烷基-β-酮酸酯的氢化，通过动态动力学拆分策略，合成了anti-α-烷基-β-羟基酯，非对映选择性>95/5 dr，对映选择性>99% ee。.（3）合成了苯乙胺骨架的手性P,N,N-配体，将其应用于Cu-催化炔丙醇酯和β-羰基膦酸酯的不对称[3+2]环加成反应，制备了一系列手性2,3-二氢呋喃化合物，获得了最高92% ee的对映选择性。此外，通过P,N,N-配体促进的Cu-催化[3+2]环加成反应，成功合成了一系列高官能化吡咯化合物以及噁唑烷酮化合物。