不对称催化反应中的阴离子效应

Yield (%) 52 68 79 89 89 76 60 71 83 90
Ee (%) 6 0 2 8 48 65 18 37 76 97
NHSO2Mes
H SO2Mes N 97% yield,96% ee H SO2Mes N 88% yield,98% ee 5mol%Ph(CH3)2PAuCl 5mol%Ag-(R)-6 H SO2Mes N 84% yield,99% ee H SO2Mes N 73% yield,98% ee
A. Lightfoot, P. Schnider, A. Pfaltz, Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 2897 -2899.
N
H2(1 atm) Ir complex (0.5 mol %) CH2 Cl2, RT, 1.5 h
HN
entry 1
Ir complex [IrCl(cod)]2/(S)-BINAP
Seminar Ⅱ
不对称催化反应中的阴离子效应
报告人：王道永 导 师：郑 卓 研究员 2008.05
主要内容



引言 离子型金属配合物催化剂中阴离子对催化剂活 性的影响 手性阴离子诱导的不对称催化反应 总结与展望
引言
L L L M L L L
anion
在过度金属络合物催化剂体系中，与中心金属紧密 结合的配体对催化剂的活性和立体选择性起着关键性作 用。在这种思维的引导下，长期以来人们更多关注的是 手性配体的设计合成，而对阴离子研究很少。最近 Toste等在Au(1)催化的分子内氢烷氧化反应中所取得 的突破性进展将使我们重新认识阴离子的价值。
1~3 mol % Cu+XPhINTs 1~3 mol % L, C6 H6
Ts N Ph
O B O X-
O O
t-Bu N N L1 N N L2 N N L3 N t-Bu L4 N t-Bu
t-Bu
L none none L1 L2 L3 L4
X (R)-X (S)-X (R)-X (R)-X (R)-X (R)-X
2a X=C(CO2Et)2 2b X=N-Ts
Ni 3 CF3 Al O CF3 CF3 3a
Y H P CF3 Al O Ph CF3 3b N H N P
Y=
4
4
BARF 3c
all-(R)-4
Entry 1 2 3 4 5 6
precursor 3a 3b 3c 3a 3b 3c
ligand 4 4 4 4 4 4
Sub. 1a 1a 1a 1b 1b 1b
t[min] 60 60 60 60 60 60
Cv. (%) 79 55 72 11 34 64
TOF[h-1] 158 110 144 22 68 128
Sel. (%) 97 91 91 99 99 95
ee. (%) 73 73 72 54 48 33
X (mol%) BF4-(3) BF4-(3) BF4-(3) 4-NO2-C6H4-CO2-(3) (R)-6(5) (R)-6(5) (R)-6(5) (R)-6(5) (R)-6(5) (R)-6(5)
Solvent CH2Cl2 CH2Cl2 CH2Cl2 CH2Cl2 CH2Cl2 CH2Cl2 CH3NO2 acetone THF benzene
参考文献
1 A. Lightfoot, P. Schnider, A. Pfaltz, Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 2897 -2899. 2 T. Imamoto, N. Iwadate, K. Yoshida, Org. Lett. 2006, 8, 2289-2292. 3 C. Boing, G. Francio, W. Leitner, Adv. Synth. Catal., 2005, 347, 1537-1541 4 S. P. Smidt, N. Zimmermann, M. Studer, A. Pfaltz, Chem. Eur. J. 2004, 10, 4685 –4693. 5 K. Kallstrom, I. Munslow, P. G. Andersson, Chem. Eur. J. 2006, 12, 3194-3200 4 6 D. B. Llewellyn, D. Adamson, B. A. Arndtsen, Org. Lett., 2000, 2, 4165-4168
7 G. L. Hamilton, E. J. Kang, M. Mba, F. D. Toste, Science. 317, 496 (2007).
Yield (%) 0
Ee (%)
2
3 4 5 6
[Ir((S)-binap)(cod)][BF4]
[Ir((S)-binap)(cod)][OTf] [Ir((S)-binap)(cod)][PF6] [Ir((S)-binap)(cod)][BARF] [Ir((R)-i-Pr-PHOX)(cod)][BARF]
NHSO2Mes
NHSO2Mes
benzene, 23℃, 48h
NHSO2Mes
OH 2.5mol%L(AuCl)2, 5mol%AgX O benzene, 23℃, 24h
H
O
O
L=(R)-3, X=4-NO2-C6H4-CO2L=dmmp, X=(R)-6 L=(R)-3, X=(R)-6 L=(S)-3, X=(R)-6
% ee 7(R) 7(S) 10(Rபைடு நூலகம் 10(R) 2(R) <1
Yield, % 86 88 43 41 90 78
D. B. Llewellyn, D. Adamson, B. A. Arndtsen, Org. Lett., 2000, 2, 4165-4168
OH 3mol%L(AuCl)2, 3mol%AgX 1
80% yield, 38% ee (R) 89% yield, 12% ee (S) 91% yield, 3% ee (R) 88% yield, 82% ee (S)
G. L. Hamilton, E. J. Kang, M. Mba, F. D. Toste, Science. 317, 496 (2007).
S. P. Smidt, N. Zimmermann, M. Studer, A. Pfaltz, Chem. Eur. J. 2004, 10, 4685 –4693. K. Kallstrom, I. Munslow, P. G. Andersson, Chem. Eur. J. 2006, 12, 3194-3200
动力学研究
Ⅰ阴离子对反应速率的影响
催化剂活性比较：3f>3d>3e>3a>>3b>3c
动力学研究
Ⅱ含不同阴离子的催化剂对水敏感度的比较
Ⅲ 催化剂用量对反应速率的影响
主要内容



引言 离子型金属配合物催化剂中阴离子对催化剂活 性的影响 手性阴离子诱导的不对称催化反应 总结与展望
Cl Cl 1) [Ir(COD)Cl]2, CH2Cl2, reflux R2 R1 2) CinchonidiniumΔ-TRISPHAT, H2 O Ph2HP Ir N Cl O R2 R1 Cl Cl Cl Cl 4 Cl Cl O O O P O O O Cl Cl
主要内容



引言 离子型金属配合物催化剂中阴离子对催化剂活 性的影响 手性阴离子诱导的不对称催化反应 总结与展望
总结与展望



最近的研究结果表明，在离子型过渡金属络合 物催化剂体系中，阴离子通过离子对间的弱相 互作用不仅显著影响催化剂的活性，甚至对产 物的立体构型起决定性的作用。 这一认识上的突破将为我们设计和优化催化剂 体系增加了一个强有力的手段。 然而不同过度金属的电子性质和配位方式各异， 阴离子对其影响力也会有很大差别，这需要我 们进一步加深对离子对作用的认识。
主要内容



引言 离子型金属配合物催化剂中阴离子对催化剂活 性的影响 手性阴离子诱导的不对称催化反应 总结与展望
阴离子对催化剂活性的影响
MeO 1a-1c 50 bar H2 CH2Cl2, rt MeO
X O Ar2P Ir N R
1
1a (Ar=Ph, R=i-Pr; X=PF6): 4 mol % cat., 75% ee, 78% conv. 1b (Ar=Ph, R=i-Pr; X=BARF): 0.3 mol % cat., 70% ee, >99% conv. 1c (Ar=o-Tol, R=t-Bu; X=BARF): 0.3 mol % cat., 98% ee, >99% conv.
0
0 0 93 94 16 84
7
[Ir((S,S)-t-Bu-BisP*)(cod)][BARF]
91
86
T. Imamoto, N. Iwadate, K. Yoshida, Org. Lett. 2006, 8, 2289-2292.
Ni* catalyst X X

1a X=C(CO2Et)2 1b X=N-Ts
O PPh2 N
Cl
4 H2, Solvent 1 2
4a( R1=R2=CH3): racemic 4b(R1=i-Pr, R2=H): same as 3d
The anion is quite remote from the coordination sphere of the iridium complex during the enantioSelective step, otherwise the chiral anion should exhibit at least a small effect.
O PR2 PR2 O O O 3, R=Ph 4, R=3,5-(CH3)2-C6H3 5, R=3,5-t-Bu2-4-(CH3O)-C6H2 PR2 PR2 R
H
O
2
O O P O OR 6, R=2,4,6-i-Pr3-C6H2
L (mol%) 3(3) 4(3) 5(3) 4(3) Ph3P(5) Dppm(2.5) Dppm(2.5) Dppm(2.5) Dppm(2.5) Dppm(2.5)
C. Boing, G. Francio, W. Leitner, Adv. Synth. Catal., 2005, 347, 1537-1541
动力学研究
5-50 bar H2, CH2Cl2, 4-25℃ 0.01-1 mol% 3 1 2
X- = PF 6- (3a), BF4- (3b), CF 3SO3- (3c), O Tol2P Ir F3C F3C 3 3d CF3 3e N XB CF 3 F5 F3C F3C CF3 CF 3 F5 B F5 F5 CF3 F3C CF3 CF3 O CF3 F3C O Al O CF3 CF3 O CF3 F3C CF3 CF3 3f