手性二茂鐵雙膦配體的命名規(guī)則

杜成堂莊東青 施波

(蘇州飛翔新材料研究院有限公司，江蘇蘇州215026)

手性二茂鐵雙膦配體的命名規(guī)則

杜成堂*莊東青 施波

(蘇州飛翔新材料研究院有限公司，江蘇蘇州215026)

介紹了手性二茂鐵雙膦配體中常見的3種手性形式以及相應的命名規(guī)則，指出并糾正了一些文獻在對精異丙甲草胺合成工藝中采用的手性二茂鐵雙膦配體命名時存在的錯誤，最后通過一些典型實例對命名規(guī)則加以鞏固。

手性二茂鐵雙膦配體；命名規(guī)則；糾正錯誤

近年來，手性二茂鐵雙膦配體由于較高的催化活性和較好的選擇性得到了眾多化學合成人員的青睞，人們對其參與的不對稱氫化還原反應及其催化機理都進行了廣泛而深入的研究，在工業(yè)產(chǎn)業(yè)化方面也取得了可喜的成績[1]。然而，人們卻忽視了基本的命名規(guī)則，以至于初學者甚至于從業(yè)多年的科研人員犯一些不必要的基礎(chǔ)性錯誤，例如：不能夠正確書寫或辨別手性二茂鐵雙膦配體中的各種手性形式，不能徹底理解不對稱催化反應的機理。為此，本文將系統(tǒng)介紹手性二茂鐵雙膦配體的命名規(guī)則。

1 手性二茂鐵雙膦配體的手性形式

手性二茂鐵雙膦配體的結(jié)構(gòu)中通常同時包含多種手性形式，從而給命名增加了一定難度，因此，我們首先需要了解手性二茂鐵雙膦配體結(jié)構(gòu)中通常出現(xiàn)的3種手性形式：中心手性、面手性和軸手性。

1.1 中心手性

由特定原子產(chǎn)生的手性稱為中心手性，相應的原子即手性原子。例如，具有不同取代基的碳原子可以形成碳手性中心。帶有3個不同取代基的胺也具有手性，然而，由于兩個對映異構(gòu)體在常溫下快速互變導致無法分離。與胺相比，與磷相連的鍵在室溫下翻轉(zhuǎn)較慢，使得兩個對映異構(gòu)體能夠加以分離。

1.2 面手性

由于不同取代基的引入，環(huán)戊二烯平面則失去對稱性，從而產(chǎn)生手性，這種由于對稱平面的失對稱作用而產(chǎn)生的手性稱為面手性[2]。

相對于1,3-二取代物，1,2-二取代二茂鐵衍生物更加常見。1,2-二取代二茂鐵的面手性判斷方法是(圖1)：從二茂鐵的中軸線一端觀察，如果兩個取代基的優(yōu)先順序為順時針，手性面為Rp；如果為逆時針，手性面則為Sp。在系統(tǒng)命名中一般以“p”表示面手性，以“P”表示的是膦手性。有時，為了避免造成混淆，當二茂鐵中同時含有面手性和膦手性中心時，我們以“Fc”表示面手性。

圖1 二茂鐵衍生物面手性的命名規(guī)則

1.3 軸手性

對于4個基團分兩對圍繞一個軸排列在平面之外所構(gòu)成的體系，當兩對基團不同時，該體系是不對稱的，體系稱為軸手性，用Ra或Sa進行表述[3]。

具有軸手性的化合物種類較多，筆者這里僅介紹聯(lián)萘類化合物軸手性的判斷方法[4]。以手性配體BINAP為例(圖2)，以C1、C2形成的鍵所確定的直線為手性軸，這時與C1、C2相連的基團分別記為CP和CC。假如選擇與C2相連的兩個基團為優(yōu)先基團，那么，基團a、b的順序大于c、d，再根據(jù)次序規(guī)則CP＞CC，因此，總次序為a＞b＞c＞d，站在最小的基團d的反方向觀察，a、b、c的順序為逆時針，因此判斷為Sa構(gòu)型。如果選擇與C1相連的兩個基團為優(yōu)先基團，結(jié)果相同。

圖2 聯(lián)萘類手性化合物的手性判斷

2 命名規(guī)則中的優(yōu)先順序

當二茂鐵雙膦配體結(jié)構(gòu)中同時存在多個手性形式時，命名時手性表述的先后順序通常為：碳手性＞面手性＞軸手性＞膦手性。

3 糾正手性二茂鐵雙膦配體的命名錯誤

精異丙甲草胺(S-metolachlor)被稱為理想的綠色農(nóng)藥，關(guān)鍵工藝就是手性二茂鐵雙膦配體的銥絡合物催化底物亞胺的不對稱氫化還原(圖3)，手性二茂鐵雙膦配體1a不僅表現(xiàn)出較高的立體誘導效應(80%ee)，而且具有非常高的催化活性，底物亞胺和手性二茂鐵雙膦配體1a的物質(zhì)的量比(S/C)為106。

采用的手性二茂鐵雙膦配體化學名為：(R)-(－)-1-[(S)-2-diphenylphosphino)ferrocenyl]ethylbis(3,5-dimethylphenyl)phosphine，CAS登記號為184095-69-0，然而，其對應的立體異構(gòu)體出現(xiàn)了兩種不同的表述1a和1b(圖4)。

化學試劑公司網(wǎng)站Strem chemicals、inno-Chem和Xiya Reagent提供的立體構(gòu)型是1a，J&K和Sigma-Aldrich提供的立體構(gòu)型是1b；國際化學領(lǐng)域一些權(quán)威數(shù)據(jù)庫通過CAS登記號檢索得到的結(jié)果也不完全一致，SciFinder提供的檢索結(jié)果是消旋體，沒有體現(xiàn)立體構(gòu)型，Reaxys提供的檢索結(jié)果是1b；不同的學術(shù)文獻、發(fā)明專利和教材在引用時對立體構(gòu)型的表述也不同，Dorta[5]、Blaser[6,7]、申永存[8]和聶慧芳[9]等引用的結(jié)構(gòu)式是1a，朱紅軍等[10]引用的結(jié)構(gòu)式是1b，教材《手性合成——不對稱反應及其應用》[3]中引用的結(jié)構(gòu)式是1b。

圖3 精異丙甲草胺的合成

圖4 手性二茂鐵雙膦配體立體構(gòu)型的兩種表述

從圖4可以看出，化合物1a和1b同時含有碳中心手性和面手性，且兩者面手性構(gòu)型相同，都是Sp，區(qū)別在于碳中心手性的表述不同，1a為RC，1b為SC。因此，化合物1a的立體構(gòu)型與系統(tǒng)命名規(guī)則和CAS登記號相吻合，正確反映了其手性特征，化合物1b的化學名稱應該是(SC)-(－)-1-[(Sp)-2-diphenylphosphino)ferrocenyl]ethylbis(3,5-dimethylphenyl)phosphine。

4 應用舉例

為加深大家對二茂鐵雙膦配體構(gòu)型中各種手性形式的理解，以及增強對各種手性中心的判斷能力，筆者列舉了文獻中引用頻率較高的一些手性二茂鐵雙膦配體，并標注出相應的手性構(gòu)型(圖5)。

圖5 文獻中引用頻率較高的手性二茂鐵雙膦配體

其中，化合物2、3、4、5結(jié)構(gòu)中同時有碳中心手性和面手性中心，且化合物2和3互為對映異構(gòu)體。化合物6結(jié)構(gòu)中同時含有碳中心手性、面手性中心、軸手性中心。化合物7結(jié)構(gòu)中同時含有4種手性形式：碳中心手性、面手性中心、軸手性中心、膦手性中心。

[1]Breuer,M.;Ditrich,K.;Habicher,T.;Hauer,B.;Kebeler,M.;Stürmer,R.;Zelinski,T.Angew.Chem.2004,116,806.

[2]麻生明.金屬參與的現(xiàn)代有機合成反應.第2版.廣州:廣東科技出版社,2003.

[3]林國強,陳耀全,李月明,陳新滋.手性合成——不對稱反應及其應用.第5版.北京:科學出版社,2013.

[4]李剛.安陽師范學院學報,2010,No.2,77.

[5]Dorta,R.Chem.Eur.J.2004,10,267.

[6]Blaser,H.U.Adv.Synth.Catal.2002,344,17.

[7]Blaser,H.U.;Spindler,F.Topics in Catalysis 1997,4,275.

[8]申永存,徐維赟.武漢工程大學學報,2010,32,22.

[9]聶慧芳.手性二茂鐵P,N、P,N,N和P,P配體的合成及其在不對稱催化氫化中的應用[D].西安:第四軍醫(yī)大學,2014.

[10]朱紅軍,李玉峰,陳巍,于國權(quán),杜剛,呂良忠,楚慶巖.一種合成(S)-異丙甲草胺的新方法:中國,CN 101367746[P].2009-02-18.

Nomenclature of Chiral Xyliphos

DU Cheng-Tang*ZHUANG Dong-QingSHI Bo
(Feixiang Institute of New Material,Suzhou 215026,Jiangsu Province,P.R.China)

This paper introduced three kinds of chiral xyliphos complexes and the according nomenclatures.Then inappropriate nomenclatures and expression of configuration on chiral xyliphos complexes in some literatures were pointed out and corrected.Finally,some typical examples were used to enhance the command of nomenclature of organics.

Chiral xyliphos complexes;Nomenclature;Mistake correction

G64；O6

*通訊作者，Email:duchengtang2008@163.com

10.3866/PKU.DXHX201603041

www.dxhx.pku.edu.cn