申永存，徐維赟

(武漢理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院制藥工程系，湖北 武漢 430070)

0 引 言

自上世紀(jì)70年代以來，不對稱催化氫化一直是國內(nèi)外科學(xué)工作者關(guān)注的焦點(diǎn)和研究的熱點(diǎn)[1-4].在不對稱催化中，雙膦配體是一種常用的催化劑配體，大多數(shù)雙膦配體易被氧化，而二茂鐵類雙膦配體則相對穩(wěn)定，已被廣泛應(yīng)用于大規(guī)模不對稱催化氫化反應(yīng)中[5-6].1-S-二苯基膦-2-R-二(3，5-二甲基苯基)膦二茂鐵((R)-(S)-PPF-Pxyl2)(1)是其代表之一，瑞士先正達(dá)公司已成功用于除草劑的規(guī)?；a(chǎn)中[7].為了推動我國除草劑的發(fā)展，筆者開展該產(chǎn)品的工藝研究.

關(guān)于雙膦配體(1)的合成，文獻(xiàn)報道[6]以二茂鐵為原料經(jīng)多步合成，但是路線中采用了多次柱層析分離純化的方法，不適用于工業(yè)化生產(chǎn).為此筆者在現(xiàn)有文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上[6-9]對手性二茂鐵類雙膦配體的合成方法進(jìn)行改進(jìn)，采用“一鍋燴”的方法完成還原、酯化、胺解等反應(yīng)，得到的混合物經(jīng)減壓蒸餾得到高純度的N,N-二甲基胺乙基二茂鐵(6)，化合物(6)經(jīng)拆分、二苯基膦化、膦代等步驟合成1-S-二苯基膦-2-R-二(3，5-二甲基苯基)膦二茂鐵(1)，實(shí)現(xiàn)了一種方法簡單、產(chǎn)率高、成本低、可產(chǎn)業(yè)化的手性二茂鐵類雙膦配體1的合成方法.

本實(shí)驗(yàn)的技術(shù)路線是：以二茂鐵(2)為原料經(jīng)乙?；⑦€原、酯化生成化合物乙酰氧乙基二茂鐵(5)，化合物(5)與二甲胺置換反應(yīng)生成N,N-二甲胺乙基二茂鐵(6)，(6)通過手性酸拆分得2-R-N,N-二甲胺乙基二茂鐵(6)和2-S-二甲胺乙基二茂鐵(6), 2-R-N,N-二甲胺乙基二茂鐵(6)與丁基鋰反應(yīng)得二茂鐵的鋰鹽，再與二苯基氯化膦(8)反應(yīng)生成占絕對優(yōu)勢構(gòu)型的1-S-二苯基膦-2-R-N,N-二甲胺基乙基二茂鐵(7)，(7)與二(3，5-二甲基苯基)膦(9)反應(yīng)，生成雙膦配體1-S-二苯基膦-2-R-二(3，5-二甲基苯基)膦二茂鐵(1).合成路線如圖1所示.

圖1 1-S-二苯基膦-2-R-二(3，5-二甲基苯基)膦二茂鐵的合成路線

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與藥品

Bruker Avance 500 DMX 核磁共振儀(TMS為內(nèi)標(biāo)，CDCl3為溶劑)； Agilent 1100 Series 液相色譜儀；Agilent 6890 Series 氣相色譜儀；日本分光株式會社Jasco P1010旋光儀；北京泰克有限公司 X-4型數(shù)字顯示熔點(diǎn)儀.

二苯基氯化膦(8)與二(3，5-二甲基苯基)膦(9)均從北京百靈威化學(xué)試劑有限公司購得，其他藥品及試劑均為市售化學(xué)純或工業(yè)級藥品.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 2-N,N-二甲胺乙基二茂鐵(6)的合成 向裝有機(jī)械攪拌、回流冷凝管、滴液漏斗的250 mL的三口瓶中加入18.6 g(0.1 mol)二茂鐵(2)、10 g(0.12 mol)氧化鋅、60 mL二氯甲烷，開始緩慢滴加7.8 mL(0.11 mol)乙酰氯，加畢，室溫下反應(yīng)2 h后將反應(yīng)液水洗，水層用50 mL二氯甲烷萃取兩次，有機(jī)層，干燥、濃縮，向殘留物中加入5.4 g(0.1 mol硼氫化鉀， 25 mL甲醇，升溫至60 ℃反應(yīng)，TLC 跟蹤反應(yīng)原料消失即畢，減壓回收甲醇，向殘留物中加入14 mL(0.1 mol)醋酐、16 mL吡啶，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)，TLC跟蹤反應(yīng)原料消失即畢，減壓回收醋酐及吡啶， 向剩余物中再加入40 mL甲醇和41 mL33%(0.3 mol)的二甲胺水溶液，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)4 h，反應(yīng)體系用乙酸乙酯和水萃取，濃縮回收溶劑，殘留物減壓蒸餾收集110 ℃(0.07 kPa)餾分約20.5 g (6)，收率80%，GC分析含量約不低于99%.1H NMR(CDCl3)：δ4.08～4.03(m，9H), 3.54(q， J=6.9Hz，1H), 2.02(s，6H), 1.38(d，J=7.2 Hz，3H);13C NMR(CDCl3)：δ87.5，69.8，69.0，67.8，67.6，67.3，59.1，41.0，16.5.

2 結(jié)果與討論

本實(shí)驗(yàn)以二茂鐵為原料經(jīng)付克酰化反應(yīng)得到乙酰二茂鐵，研究了氯化鋁、氯化鋅、三氟化硼的乙醚溶液等路易斯酸催化下的乙酰化反應(yīng)，結(jié)果表明氧化鋅最理想，付克?；磻?yīng)收率可達(dá)95%以上，而在其他路易斯酸催化下，容易產(chǎn)生二取代的雜質(zhì)，其收率也僅為35%～80%.

乙酰二茂鐵經(jīng)硼氫化鉀還原、醋酐酯化、二甲胺氨解等反應(yīng)合成化合物(6)，可在同一反應(yīng)器中完成，無需經(jīng)柱層析純化，減少了操作步驟、提高了反應(yīng)效率，收率達(dá)到80%左右.

3 結(jié) 語

本實(shí)驗(yàn)對手性雙膦配體1-S-二苯基膦-2-R-二(3，5-二甲基苯基)膦二茂鐵的合成工藝進(jìn)行改進(jìn)，簡化了操作，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，為工業(yè)化生產(chǎn)提供了切實(shí)可行的技術(shù)支持，為除草劑在我國的規(guī)模化生產(chǎn)提供了保證.

參考文獻(xiàn)：

[1]宋慶寶,東宇.二茂鐵手性膦配體研究的一些進(jìn)展[J].有機(jī)化學(xué),2007,27(1)：66-71.

[2]Arrayas R G, Adrio J, Carretero J C. Recent App-lications of Chiral Ferrocene Ligands in Asymmetric Catalysis[J]. Angew Chem Int Ed,2006,45(46):7674-7715.

[3]Manuel A F, Shen Q L, Hartwig J F. Highly Efficient and Functional Group Tolerant Catalysts for the Palladium-Catalyzed Coupling of Aryl Chlorides with Thiols[J].Chem Eur J，2006,12(30):7782-7796.

[4]Colacot T J. A Concise Update on the Applications of Chiral Ferrocenyl Phosphines in Homogeneous Catalysis Leading to Organic Synthesis[J].Chem Rev，2003,103(8):3101-3118.

[5]Feng X D, Pugin B, Blaser H U,et al. Josiphos Ligands with an Imidazolium Tag and their Application for the Enantioselective Hydrogenation in Ionic Liquids[J]. Adv Synth Catal，2007,349(10):1803-1807.

[6]Hayashi T, Mise T, Yamamoto K. Asymmetric Synthesis Catalyzed by Chiral Ferrocenylphosphine-Transition Metal Complexes. I. Preparation of Chiral Ferrocenylphosphines[J]. Bull Chem Soc Jpn，1980,53(4):1152-1156.

[7]Dorta R, Broggini D, Stoop R. Chiral Xyliphos Complexes for the Catalytic Imine Hydrogenation Leading to the Metolachlor Herbicid:Isolation of Catalyst Substrate Adducts[J]. Chem Eur J,2004,10(1):267-278.

[8]Togni A, Breutel C Schnyder A, A Novel Easily Accessible Chiral Ferrocenyldiphosphine for Highly Enantioselective Hydrogenation, Allylic Alkylation, and Hydroboration Reactions.[J].J Am Chem Soc，1994,116(9):4062-4066.

[9]Tappe K, Knochel P. New Efficient Synthesis of Taniaphos Ligands: Application in Ruthenium-and Rhodium-Catalyzed Enantioselective Hydrogenations.[J].Tetrahedron:Asymmetry，2004,15(1):91-102.

[10]Marquarding D, Klusacek H, George G, et al. Correlation of Central and Planar Chirality in Ferrocene Derivatives [J].J Am Chem Soc，1970,92(8)：5389-5393.

[11]Blaser H U, Brieden W, Pugin B, et al. Solvias Josiphos Ligands: from Discovery to Technical Applications[J]. Topics in Catalysis，2002,19(1)：3-16.