在锌催化剂存在下通过硅烷进行的还原的制作方法

1.本发明涉及有机合成领域。更具体而言，本发明涉及一种在硅烷和至少一种锌配合物(complex)形式的催化剂或预催化剂存在下，将含有一个或多个羰基或羧基官能团的c
3-c
70
底物有选择地还原成相应的醇、二醇或多元醇的方法。式(i)或式(ii)的锌配合物也是本发明的一部分。


背景技术：

2.将醛、酮、羧酸或酯官能团等羰基官能团有选择地还原成相应的醇是有机化学中的基本反应之一，并用于大量化学工艺中。通常，已知有两种主要类型的工艺可以实现这种转变。此种类型的工艺如下：
3.a)氢化物工艺，其中使用甲硅烷基或金属氢化物盐，例如lialh4；
4.b)氢化工艺，其中使用分子氢。
5.氢化物工艺是最通用的工艺，其可以将反应性最强的醛还原为反应性较低的羧酸，但选择性也较低。此外，金属氢化物盐由于安全问题更难以在大规模生产中实施，从而是一种昂贵的解决方案。
6.因此，需要开发一种无需金属氢化物盐即可有选择地还原所有类型羰基官能团同时限制甚至避免双键等过度官能团还原的方法。
7.本发明通过使用硅烷和至少一种式(i)或式(ii)的锌配合物形式的催化剂或预催化剂提供了上述问题的解决方案。wo99/50211中报道了使用硅烷和锌配合物(其中l为1或2)将羰基化合物有选择地还原为相应的醇。然而，示例的条件不允许酸的还原。


技术实现要素：

8.令人惊讶的是，现在已经发现本发明的方法(工艺)允许还原大范围的底物，同时与双键的存在相容。
9.因此，本发明的第一个目的是将含有一个或多个羰基或羧基官能团的c
3-c
70
底物还原成相应的醇、二醇或多元醇，包括：
10.a)含有一个或多个羰基或羧基官能团的c
3-c
70
底物与硅烷和至少一种锌配合物形式的催化剂或预催化剂的反应：
[0011][0012]
其中x为阴离子，l为氨基醇或硫醇，其中所有配体x相同或不同，并且所有配体l相同或不同；而l’满足下式：
[0013][0014]
其中m代表0至1000的一个整数，n代表0至1000的一个整数，g代表c
1-6
烃基团，可选地包含一个或两个氧原子和/或一个或两个氮原子，z代表氮或硫原子，r1和r2彼此独立地为氢原子或c
1-3
烷基，并且当z为硫原子时o为0，或者当z为氮原子时o为1；以及
[0015]
b)将所得到的硅氧烷用碱性试剂水解以形成醇、二醇或多元醇。
[0016]
本发明的第二个目的是下式的锌配合物：
[0017][0018]
其中x为阴离子，l为氨基醇或硫醇，其中所有配体x相同或不同，并且所有配体l相同或不同；而l’满足下式：
[0019][0020]
其中m代表0至1000的一个整数，n代表0至1000的一个整数，g代表c
1-6
烃基团，可选地包含一个或两个氧原子和/或一个或两个氮原子，z代表氮或硫原子，r1和r2彼此独立地为氢原子或c
1-3
烷基，并且当z为硫原子时o为0，或者当z为氮原子时o为1。
附图说明
[0021]
图1：使用不同的催化剂随时间变化3a,6,6,9a-四甲基十氢萘并[2,1-b]呋喃-2(1h)-酮至1-(2-羟基乙基)-2,5,5,8a-四甲基十氢萘-2-醇的以百分比表示的转化率。
具体实施方式
[0022]
本发明涉及一种使用硅烷和锌催化剂的新型还原方法，其还可以有效地还原反应性较低的酸或受阻酮。同时，本发明的方法是非常有选择性的并且不还原底物中存在的除羰基或羧基官能团之外的其他双键，例如c＝c或c＝n。
[0023]
因此，本发明的第一个目的是将包含一个或多个羰基或羧基官能团的c
3-c
70
底物
还原成相应的醇、二醇或多元醇的方法，包括：
[0024]
a)含有一个或多个羰基或羧基官能团的c
3-c
70
底物与硅烷和至少一种锌配合物形式的催化剂或预催化剂的反应：
[0025][0026]
其中x为阴离子，l为氨基醇或硫醇，其中所有配体x相同或不同，并且所有配体l相同或不同；而l’满足下式：
[0027][0028]
其中m代表0至1000的一个整数，n代表0至1000的一个整数，g代表c
1-6
烃基团，可选地包含一个或两个氧原子和/或一个或两个氮原子，z代表氮或硫原子，r1和r2彼此独立地为氢原子或c
1-3
烷基，并且当z为硫原子时o为0，或者当z为氮原子时o为1；以及
[0029]
b)将所得到的硅氧烷用碱性试剂水解以形成醇、二醇或多元醇。
[0030]
应当理解，通过
“…
烃基
…”
，是指所述基团由氢和碳原子组成，并且可以是脂族烃的形式，即直链或支链饱和烃(例如烷基)、直链或支链不饱和烃(例如链烯基或炔基)、饱和环烃(例如环烷基)或不饱和环烃(例如环烯基或环炔基)，或可以是芳烃的形式，即芳基，或者也可以是所述类型基团的混合物的形式，例如，除非具体限制为仅为所提及的一种类型，否则特定基团可包含直链烷基、支链烯基(例如具有一个或多个碳-碳双键)、(多)环烷基和芳基部分。类似地，在本发明的所有实施方案中，当提及基团为多于一种类型的拓扑(例如直链、环状或支链)和/或饱和或不饱和度(例如烷基、芳族或烯基)形式时，它还意指可包含如上所解释的具有任何一种所述拓扑或饱和或不饱和度的部分的基团。类似地，在本发明的所有实施方案中，当提及基团以饱和或不饱和的一种形式(例如烷基)时，意指所述基团可以是任何类型的拓扑(例如直链、环状或支链)或具有几种带有各种拓扑结构的部分。
[0031]
应当理解，术语
“…
烃基，可选地包含
…”
是指所述烃基可选地包含醇、酮、醛、醚、酯、羧酸、胺、酰胺、氨基甲酸酯或腈。这些基团可以取代烃基的氢原子并因此侧接至所述烃，或取代烃基的碳原子(如果化学上可能的话)并因此插入到烃链中。例如，-ch
2-ch
2-choh-ch
2-基团代表包含醇基(氢原子的取代)的c4烃基，类似地，-ch
2-ch
2-o-ch
2-ch
2-o-ch
2-ch
2-基团代表包含两个醚基(碳原子的取代/插入烃链)的c6烃基。
[0032]
根据本发明的任何实施方案，不包括使用从由硼或铝的氢化物、锂或烷基铝以及格利雅化合物构成的群组中选出的还原剂。
[0033]
根据本发明的任何实施方案，硅烷可以从由芳基硅烷、二芳基硅烷、三烷基硅烷、二烷基硅烷或三烷氧基硅烷构成的群组中选出。硅烷的非限制性例子可包括苯基硅烷、二
苯基硅烷、二甲基硅烷、二乙基硅烷、三甲氧基硅烷和三乙氧基硅烷。特别地，硅烷可以是聚甲基氢硅氧烷(pmhs)、苯基硅烷或二苯基硅烷。甚至更具体而言，硅烷可以是聚甲基氢硅氧烷(pmhs)。
[0034]
根据本发明的任何实施方案，底物可以是式(i)化合物：
[0035][0036]
其中p为0或1，ra代表可选地具有取代基的直链、支链或环状的c
1-c
30
的芳族、烷基或烯基基团，rb代表氢原子，可选地具有取代基的直链、支链或环状的c
1-c
30
的芳族、烷基或烯基基团；或者
[0037]
ra和rb键合在一起形成可选地具有取代基的c
4-c
20
的饱和或不饱和基团；并且
[0038]
其中ra和rb的取代基为一个、两个或三个卤素、orc、nr
c2
或rc基团，其中rc为氢原子、卤代c
1-c2基团或c
1-c
10
的环状、直链或支链的烷基或烯基基团。
[0039]
当p为1时，由底物(iv)还原得到相应的醇(即(v-a)和(v-b))，或相应的二醇(v’)，它们满足下式：
[0040][0041]
其中ra和rb定义同式(iv)。
[0042]
ra和rb不键合在一起时得到式(v)(即v-a或v-b)化合物，ra和rb键合在一起时得到式(v’)化合物。
[0043]
当p为0时，由底物(iv)还原得到的相应醇类满足下式：
[0044][0045]
其中ra和rb定义同式(i)。
[0046]
应当理解，通过“直链、支链或环状的c
1-c
30
芳基、烷基或烯基”，是指所述ra和rb可以是例如直链烷基的形式，也可以是所述类型基团的混合物的形式，例如，除非具体限制为仅为所提及的一种类型，否则特定ra可以包含直链烷基、支链烯基、(多)环烷基和芳基部分。类似地，在本发明的所有以下实施方案中，当提及基团为多于一种类型的拓扑(例如直链、环状或支链)和/或不饱和度(例如烷基、芳基或烯基)形式时，它还意指可包含如上所解释的具有任何一种所述拓扑或饱和或不饱和度的部分的基团。
[0047]
根据本发明的另一种实施方案，底物是酮、醛、羧酸、酯或内酯，它们将提供醇或二醇，其可在制药、农业化学或香料工业中用作最终产品或作为中间体。特别优选的底物是酮、醛、羧酸、酯或内酯，它们将提供醇或二醇，其在香料工业中用作最终产品或中间体。甚
至更特别优选的底物是羧酸、酯或内酯，它们将提供醇或二醇，其在香料工业中用作最终产品或中间体。
[0048]
本发明方法的一种具体实施方案如反应路线1所示：
[0049][0050]
根据本发明上述任一实施方案，p为0或1。优选p为1。
[0051]
根据本发明上述任一实施方案，底物为式(iv)的c
5-c
30
化合物，尤其可列举这样的化合物，其中ra和rb同时或独立为可选地具有取代基的直链c
1-c
30
烷基基团，可选地具有取代基的支链或环状的c
3-c
30
烷基或烯基基团，或者可选地具有取代基的c
5-c
30
芳族基团；或者ra和rb键合在一起形成可选地具有取代基的c
4-c
20
的饱和或不饱和的直链、支链、单环、二环或三环基团。
[0052]
根据本发明的另一种实施方案，底物是式(iv)的c
5-c
20
化合物，其中ra和rb同时或独立地代表可选地具有取代基的直链、支链或环状的c
5-c
18
芳族或烷基基团，或者可选地具有取代基的环状c
5-c
18
烯基基团；或者ra和rb键合在一起形成可选地具有取代基的c
4-c
20
饱和或不饱和的直链、支链、单环、二环或三环基团。
[0053]
ra和rb的可能取代基为一个、两个或三个卤素、orc、nr
c2
或rc基团，其中rc为氢原子、卤代c
1-c2基团或c
1-c
10
的环状、直链或支链的烷基或烯基基团，优选c1至c4的直链或支链的烷基或烯基基团。作为其他可能的取代基，还可以列举coorc基团，根据所用硅烷的摩尔量，其在本发明的方法中也可以被还原成相应的醇，这也是本领域技术人员所熟知的。
[0054]
醛和酮的非限制性例子可包括从由如下构成的群组中选出的直链或支链的、脂族或环状的、饱和或不饱和的酮或醛：丁醛、戊醛、己醛、反式-己-2-烯-1-醛、庚醛、辛醛、癸醛、十二醛、丙烯醛、甲基丙烯醛、巴豆醛、异戊烯醛(prenal)、柠檬醛、视黄醛、龙脑烯醛、肉桂醛、己基肉桂醛、甲酰基蒎烷(formylpinane)、胭脂仙人掌(nopal)、苯甲醛、枯茗醛、香草醛、水杨醛、己-2-酮、辛-2-酮、壬-4-酮、十二烷-2-酮、甲基乙烯基酮、异亚丙基丙酮、苯乙酮、环戊酮、环己酮、环十二酮、环己-1-烯-3-酮、异佛尔酮、4-氧代异佛尔酮(oxophorone)、香芹酮、樟脑、β-香堇酮(β-紫罗兰酮)、香叶基丙酮、3-甲基-环戊-1,5-二酮、3,3-二甲基-5-(2,2,3-三甲基-环戊-3-烯-1-基)-戊-4-烯-2-酮和2-戊基环戊-2-酮。
[0055]
酯或内酯的非限制性例子可包括烷基和芳基的乙酸酯、丙酸酯、丁酸酯、异丁酸酯、苯甲酸酯、丙烯酸酯、巴豆酸酯、肉桂酸酯、顺式-3-己烯酸酯、山梨酸酯、水杨酸酯、10-十一碳烯酸酯、油酸酯和亚油酸酯、天然或合成来源的脂肪酸酯、己内酯、丁内酯、十二内酯、双烯酮(diketene)、香紫苏内酯、螺内酯、烯丙基酯、二烷基二酯、(未)取代的苯甲酸酯和不饱和酯如b-g不饱和酯。特别地，底物可从由香紫苏内酯、c
9-c
15
螺内酯和4-甲基-6-(2,6,6-三甲基-1-环己烯-1-基)-3-己烯酸的c
1-c4烷基酯构成的群组中选出。还可以提及1,4-二羧酸-环己烷的二烷基酯、c
2-10
烷二基-二羧酸的二c
1-5
烷基酯、环丙烷羧酸c
1-5
烷基酯、单-、二-或三-甲氧基苯甲酸酯。
[0056]
羧酸的非限制性例子可包括4-甲基-6-(2,6,6-三甲基环己-1-烯-1-基)己-3-烯酸、苯甲酸、丁酸、戊酸、c
1-30
烷基酸、芳基酸。
[0057]
根据本发明的另一种实施方案，底物是动物或植物脂肪。底物是下式脂肪酸的甘油三酯：
[0058][0059]
其中rd、re和rf为相同或不同的、直链或支链的、饱和或不饱和的烃基团，并且其可包含1至20个碳原子。所述甘油三酯可以是植物油。植物油的非限制性例子可包括从由如下构成的群组中选出的油：三油酸甘油酯、花生油、葵花籽油、大豆油、橄榄油、菜籽油、芝麻油、葡萄籽油、亚麻籽油、可可脂、棉籽油、椰子核油(copra oil)、椰子油、棕榈油、荷荷巴油和棕榈仁油。动物脂肪的非限制性例子可从由鲸油(whale sperm)、猪肉、牛肉、羊肉和鸡肉脂肪构成的群组中选出。
[0060]
根据本发明的任何实施方案，x可以是从由如下构成的群组中选出的阴离子：羧酸根、β-二酮酸根(β-diketonate)、烯醇阴离子(enolate)、酰胺、甲硅烷基酰胺，具有1至20个碳原子的烷基、环烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、烷氧基烷基、烷氧基芳基、芳烷氧基、芳烷酰基(aralcoyl)和烷基芳基，卤离子、碳酸根和氰根离子(cyanide)。特别地，x可以从由如下构成的群组中选出：乙酸根、丙酸根、丁酸根、异丁酸根、戊酸根、异戊酸根、二乙基乙酸根(即2-乙基丁酸根)、苯甲酸根、2-乙基己酸根、环烷酸根(naphthenate)、硬脂酸根、甲氧根(methoxide)、乙氧根(ethoxide)、异丙氧根(isopropoxide)、叔丁氧根(tert-butoxide)、叔戊氧根(tert-pentoxide)、8-羟基喹啉根、取代和未取代的乙酰丙酮酸根、环庚三烯酚酮酸根(tropolonate)、甲基、乙基、丙基、丁基和芳基。
[0061]
根据本发明的一种特定的实施方案，x可以是具有1至20个碳原子的羧酸根基团。特别地，x可以是rgcoo-基团，其中rg可以代表c
1-18
烷基或苯基基团。合适的x可从由如下构成的群组中选出：乙酸根、丙酸根、丁酸根、异丁酸根、戊酸根、异戊酸根、二乙基乙酸根(即2-乙基丁酸根)、苯甲酸根、2-乙基己酸根、环烷酸根和硬脂酸根。甚至更特别地，x可以是二乙基乙酸根。
[0062]
根据本发明的任何实施方案，l可以是包含一种或多种伯胺、仲胺或叔胺官能团和一种或多种伯醇、仲醇或叔醇官能团的氨基醇，或者l可以是包含一种或多种硫醇官能团和一种或多种伯醇、仲醇或叔醇官能团的硫醇。特别地，l可以是包含一个或两个伯胺、仲胺或叔胺官能团和一个、两个或三个伯醇或仲醇官能团的氨基醇，或者l可以是包含一个硫醇官能团和一个伯醇官能团的硫醇。合适的氨基醇或硫醇的非限制性例子可从由如下构成的群组中选出：乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基氨基乙醇、二乙基氨基乙醇、二甲基氨基甲醇、二乙基氨基甲醇、2-氨基丁醇、麻黄碱、脯氨醇、缬氨醇、2-(二异丙基氨基)乙醇、2-{[2-(二甲基氨基)乙基]甲基氨基}乙醇、1,3-双(二甲基氨基)-2-丙醇、2-[2-(二甲基氨基)乙氧基]乙醇、1-二甲基氨基-2-丙醇、2-(甲基硫代)乙醇、辛可尼丁(cinchonidine)、奎宁和奎尼丁。特别地，l可以是乙醇胺、二乙醇胺、二甲基氨基乙醇、2-{[2-(二甲基氨基)乙基]甲基氨基}乙醇、2-[2-(二甲基氨基)乙氧基]乙醇。特别地，l可以是乙醇胺、二乙醇胺、二甲基氨基乙醇。甚至更特别地，l可以是二甲基氨基乙醇。
[0063]
根据本发明的任何实施方案，g代表c
1-6
烃基团，可选地包含一个氧原子。特别地，g
可以代表c
1-6
烷二基或(ch2)
q-y-(ch2)
q’基团，其中q和q’彼此独立地为1至4的一个整数且y为氧原子或nh或nch3基团。特别地，g可以代表直链c
1-6
烷二基、(ch2)
2-o-(ch2)2基团或(ch2)
2-n(ch3)-(ch2)2基团。特别地，g可以代表c
1-3
烷二基。甚至更特别地，g可以是乙二基或丙二基基团。
[0064]
根据本发明的任何实施方案，z可以是氮原子。
[0065]
根据本发明的任何实施方案，o可以是1。
[0066]
根据本发明的任何实施方案，l’可以满足下式：
[0067][0068]
其中m、n、g、r1和r2具有与如上相同的定义。
[0069]
根据本发明的任何实施方案，r1和r2可以彼此独立地为氢原子或c
1-3
烷基。特别地，r1和r2可以彼此独立地为氢原子或甲基或乙基。甚至更特别地，r1和r2可以是甲基。
[0070]
根据本发明的任何实施方案，m可以是0至500的一个整数。
[0071]
根据本发明的任何实施方案，n可以是0至500的一个整数。
[0072]
根据本发明的任何实施方案，式(ii)的锌配合物通过pmhs与式(i)的锌配合物之间的反应原位形成。
[0073]
一般而言，式(i)和式(ii)的配合物可以在它们用于根据文献例如j.am.chem.soc.1999,121,6158-6166中描述的一般方法之前制备和分离。实施例中描述了一种方法。式(i)的配合物可以通过使氧化锌、zncl2、zn(oh)2、zn(so4)2或znco3与至少2当量的羧酸和至少3当量的氨基醇或硫醇反应来制备。
[0074]
此外，该配合物可以在使用前通过几种方法在反应介质中原位制备，而无需分离或纯化。
[0075]
根据本发明的一种特定的实施方案，锌配合物满足式(ii)。
[0076]
作为该方法基本参数的式(i)或式(ii)的锌配合物可以以大范围的浓度添加到反应介质中。作为非限制性例子，作为配合物浓度值，可以列举相对于底物的量在0.1mol％至50mol％或甚至更大范围内的值。优选地，配合物浓度为0.2mol％至30mol％。优选地，配合物浓度为0.5mol％至20mol％。优选地，配合物浓度为1mol％至10mol％。甚至更优选地，配合物浓度为1.5mol％至5mol％。不言而喻，如本领域技术人员所知，配合物的最佳浓度将取决于后者的性质、底物的性质和方法中的温度，以及反应所需的时间。
[0077]
硅烷可以以大范围的浓度添加到反应介质中。作为非限制性例子，作为硅烷浓度值，可以列举相对于底物的量在1至10当量范围内的值。优选地，硅烷为1.1至5当量。不言而喻，如本领域技术人员所知，硅烷的最佳浓度将取决于后者的性质、锌配合物的性质、底物的性质和方法中的温度，以及反应所需的时间。
[0078]
根据本发明的任何实施方案，用于水解的碱性试剂是氢氧化钠或氢氧化钾、石灰
或碳酸钠。
[0079]
碱性试剂可以大范围的浓度添加到反应介质中。作为非限制性例子，作为碱性试剂浓度值，可以列举相对于底物的量在1至10当量范围内的值。优选地，碱性试剂浓度为2至7当量。甚至更优选地，碱性试剂浓度为2至4当量。不言而喻，如本领域技术人员所知，碱性试剂的最佳浓度将取决于锌配合物的性质、底物的性质和方法中的温度，以及反应所需的时间。
[0080]
还原反应可在溶剂存在或不存在下进行。当出于实际原因需要或使用溶剂时，还原反应中的任何溶剂流都可用于本发明的目的。非限制性例子包括：腈类溶剂如乙腈，芳香族溶剂如苯、甲苯、氯苯、二异丙基苯、均三甲苯或二甲苯，烃类溶剂如己烷、庚烷、辛烷、石油醚或环己烷，醚类如四氢呋喃、甲基四氢呋喃、mtbe、1,4-二氧杂环己烷或二异丙醚，硫溶剂如去甲基亚砜，含氮原子的溶剂如n,n-二甲基甲酰胺、环己胺、吡啶或它们的混合物。溶剂的选择取决于配合物的性质，并且本领域技术人员能够很好地选择在每种情况下最方便的溶剂以优化还原反应。
[0081]
可以进行还原的温度在0℃至210℃，更优选为50℃至110℃的范围内。当然，本领域技术人员也能够根据起始产物和最终产物的熔点和沸点以及反应或转化所需的时间来选择优选的温度。
[0082]
本发明的方法适用于各种可能含有除羰基以外的不饱和官能团的底物，例如烯烃、乙炔、腈或硝基，它们不受还原反应影响；即，没有观察到该官能团的异构化或还原。
[0083]
本发明的催化剂或预催化剂也是新颖的。因此，本发明的最后一个目的是如上所定义的式(i)或式(ii)的锌配合物。
[0084]
本发明的另一个目的是一种还原系统，其包含：
[0085]
a)如上定义的硅烷，优选pmhs，和
[0086]
b)下式的锌配合物：
[0087][0088]
其中x、l和l’具有与如上相同的定义。
[0089]
本发明的另一个目的是在通过水解回收醇之前通过硅烷将羰基或羧基底物催化还原成聚甲硅烷基醚而产生的反应产物，其由如下构成：
[0090]
a)下式的锌配合物
[0091][0092]
其中x、l和l’具有与如上相同的定义。
[0093]
b)羰基或羧基底物与硅烷的反应产物。
[0094]
实施例
[0095]
现在将通过以下实施例更详细地描述本发明，其中缩写具有本领域的通常含义，温度以摄氏度(℃)表示。使用在500mhz(1h)和125mhz(
13
c)下操作的bruker avance iii 500获得nmr光谱。光谱相对于0.0ppm的四甲基硅烷做内部参考。1h nmr信号位移以δppm表
示，耦合常数(j)以hz表示，具有以下多重性：s，单峰；d，双峰；t，三重峰；q，四重峰；m，多重峰；b，宽峰(表示未解的耦合)，并使用bruker topspin软件进行解释。
13
c nmr数据以化学位移δppm表示。使用perkin elmer uatr spectrum two ir光谱仪测量ir光谱。使用配备了agilent j&w db1色谱柱(10m
×
0.1mm
×
0.1mm)的agilent 6580色谱仪获取gc色谱图。
[0096]
实施例1
[0097]
本发明式(ii)催化剂的制备
[0098]
向6.1g氧化锌在71ml甲苯中的悬浮液中加入17.2g二乙基乙酸。将反应混合物回流并通过共沸蒸馏除去水。当不再形成水时，通过蒸馏除去41ml甲苯，将反应混合物冷却至60℃并用1h00缓慢加入20.0g的n,n-二甲基氨基乙醇并将反应混合物搅拌30分钟。在60℃下用3小时添加15.3g的pmhs，得到78.2g的催化剂溶液(4.5重量％的zn)。ir(cm-1
):3024,2959,2931,2878,2823,2767,1721,1634,1606,1562,1495,1463,1418,1378,1321,1267,1038,951,885,839,806,768,728,695,648,553。
[0099]1h nmr(500.1mhz,cdcl3):δh:0.16(11h,m；si-ch3),0.90(12h,t,ch3),1.47(8h,m,ch2),1.58(h,m,ch2),2.18(2h,m,ch),2.19(13h,m,ch3),2.42(5h,s,ch3),2.52(5h,m,ch2),2.61(1h,t,ch2),3.77(1h,t,ch2),3.83(5h,m,ch2)
[0100]
13
c nmr(125.7mhz,cdcl3):-5.7,-4.6,-4.5,-4.2,1.6,12.2,25.6,45.7,45.8,50.5,57.9,60.3,60.4,60.9,61.0,61.6,184.4。
[0101]
实施例2
[0102]
使用式(ii)催化剂还原苯乙酮
[0103]
将2.42g(1.66mmol，0.02当量)实施例1中制备的锌催化剂溶液(4.5重量％的zn)添加到10.0g(83.23mmol，1当量)苯乙酮的20ml甲苯溶液中。将反应混合物在106℃下加热，并用3小时缓慢加入5.95g(91.55mmol，1.1当量)的pmhs。将所得反应混合物在95℃下缓慢添加到19ml氢氧化钾45水溶液中并再搅拌1小时。除去碱性水层后，用水洗涤有机层。在真空下除去溶剂并将粗产物闪蒸得到9.97g苯基乙醇，收率为98mol％。
[0104]
实施例3
[0105]
使用式(ii)催化剂还原3a,6,6,9a-四甲基十氢萘并[2,1-b]呋喃-2(1h)-酮
[0106]
将1.16g(0.80mmol，0.02当量)实施例1中制备的锌催化剂溶液(4.5重量％的zn)添加到10g(40.0mmol，1当量)的3a,6,6,9a-四甲基十氢萘并[2,1-b]呋喃-2(1h)-酮的20ml甲苯溶液中。将反应混合物加热至106℃，并用3小时缓慢加入5.45g(83.9mmol，2.1当量)的pmhs。将所得反应混合物在95℃下缓慢添加到17ml氢氧化钾45水溶液中并再搅拌1小时。除去碱性水层后，用水洗涤有机层。在真空下除去溶剂并将粗产物闪蒸得到9.75g的1-(2-羟基乙基)-2,5,5,8a-四甲基十氢萘-2-醇，收率为96mol％。
[0107]
实施例4
[0108]
使用式(ii)催化剂还原不同底物
[0109]
a)还原酮/醛的通用程序
[0110]
将实施例1中制备的锌催化剂溶液(4.5重量％的zn)添加到表1所示溶剂中的1当量表1中所报告的酮或醛中。将反应混合物在表1所示温度下加热并用3小时缓慢添加如表1所示1.1至2当量的pmhs。将所得反应混合物在95℃下缓慢添加到氢氧化钾45的水溶液中并再搅拌一小时。除去碱性水层后，用水洗涤有机层。在真空下除去溶剂并将粗产物闪蒸得到
如表中所报告的所需产物。
[0111]
b)还原酯/内酯/酸的通用程序
[0112]
将实施例1中制备的锌催化剂溶液(4.5重量％的zn)添加到表1所示溶剂中的1当量表1中所报告的酯、内酯或酸中。将反应混合物在表1所示温度下加热并用3小时缓慢添加如表1所示2.1至5当量的pmhs。将所得反应混合物在95℃下缓慢添加到氢氧化钾45的水溶液中并再搅拌一小时。除去碱性水层后，用水洗涤有机层。在真空下除去溶剂并将粗产物闪蒸得到如表1中所报告的所需产物。
[0113]
表1：使用式(ii)催化剂还原不同底物
[0114]
[0115][0116]
如表1所示，本发明的方法允许将还原从醛到酸的不同底物，以高收率提供所需的醇，同时具有很高的选择性；即没有存在于底物中的碳-碳双键的过度还原或异构化。
[0117]
实施例5
[0118]
对比例——使用式(i)催化剂或对比催化剂还原3a,6,6,9a-四甲基十氢萘并[2,1-b]呋喃-2(1h)-酮
[0119]
将2.5mol％式zn(二乙基乙酸根)2(二甲基氨基乙醇)
x
的锌催化剂，其中x为1(对比例——wo99/50211中报道的催化剂)、2(对比例——wo99/50211中报道的催化剂)、3(本发明式(i)的催化剂)或4(对比催化剂)加入到10g(40.0mmol，1当量)的3a,6,6,9a-四甲基十氢萘并[2,1-b]呋喃-2(1h)-酮的20ml甲苯溶液中。将反应混合物加热至108℃，并用2小时缓慢加入5.71g(88mmol，2.1当量)的pmhs。转化后进行gc，如图1所示。
[0120]
如图1所示，使用本发明的催化剂获得了最高的转化率。此外，本发明的催化剂活性最高，1小时后转化率最高。x为4的对比催化剂在1小时后观察到类似的活性。然而，2小时
后用该催化剂获得最大转化率而没有任何进一步增加，表明催化剂失活。换句话说，本发明的催化剂允许在非常具有活性的同时获得最佳转化率。
[0121]
实施例6
[0122]
使用式(ii)催化剂和各种硅烷还原苯乙酮
[0123]
如表2所示，使用不同的硅烷(1.1当量)，如实施例2中所报告那样进行还原。
[0124]
表2：使用式(ii)催化剂和各种硅烷还原苯乙酮
[0125]
硅烷转化率[％]pmhs99.3苯基硅烷99.7二苯基硅烷99.5
[0126]
实施例7
[0127]
使用不同量的式(ii)催化剂还原苯乙酮
[0128]
通过如表3所示改变锌催化剂的量，如实施例2中所报告那样进行还原。
[0129]
表3：使用不同量的式(ii)催化剂还原苯乙酮
[0130]
[zn]的％mol转化率[％]00.00.289.20.599.01.099.42.099.25.099.210.0100.0
[0131]
实施例8
[0132]
在各种溶剂中使用式(ii)催化剂还原苯乙酮
[0133]
已在如表4所示的不同溶剂(2重量当量)中如实施例2中所报告那样进行还原。
[0134]
表4：在各种溶剂中使用式(ii)催化剂还原苯乙酮
[0135]
溶剂转化率[％]thf99.6methf99.5ipr2o99.5mecn99.2庚烷99.2phme99.1氯苯99.1dmso81.9dmf85.5环己胺96.1吡啶98.5
1,4-二氧杂环己烷99.1
[0136]
实施例9
[0137]
使用具有各种l配体的式(ii)催化剂还原苯乙酮
[0138]
已使用实施例1中所报告那样制备的具有表5中所示各种l配体的不同式(ii)锌催化剂如实施例2中所报告那样进行还原。
[0139]
表5：使用具有各种l配体的式(ii)催化剂还原苯乙酮
[0140]
配体转化率[％]2-二甲基氨基乙醇99.12-{[2-(二甲基氨基)乙基]甲基胺}乙醇94.22-[2-(二甲基氨基)乙氧基]乙醇93.4。

技术特征：
1.将含有一个或多个羰基或羧基官能团的c
3-c
70
底物还原成相应的醇、二醇或多元醇的方法，包括：a)含有一个或多个羰基或羧基官能团的c
3-c
70
底物与硅烷和至少一种锌配合物形式的催化剂或预催化剂的反应：其中x为阴离子，l为氨基醇或硫醇，其中所有配体x相同或不同，并且所有配体l相同或不同；而l’满足下式：其中m代表0至1000的一个整数，n代表0至1000的一个整数，g代表c
1-6
烃基团，可选地包含一个或两个氧原子和/或一个或两个氮原子，z代表氮或硫原子，r1和r2彼此独立地为氢原子或c
1-3
烷基，并且当z为硫原子时o为0，或者当z为氮原子时o为1；以及b)将所得到的硅氧烷用碱性试剂水解以形成醇、二醇或多元醇。2.根据权利要求1所述的方法，其中该硅烷是聚甲基氢硅氧烷(pmhs)。3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中式(ii)的锌配合物是通过pmhs与式(i)的锌配合物之间的反应原位形成的。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中x是从由如下构成的群组中选出的阴离子：羧酸根、β-二酮酸根、烯醇阴离子、酰胺、甲硅烷基酰胺，具有1至20个碳原子的烷基、环烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、烷氧基烷基、烷氧基芳基、芳烷氧基、芳烷酰基和烷基芳基，卤离子、碳酸根和氰根离子。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中x从由如下构成的群组中选出：乙酸根、丙酸根、丁酸根、异丁酸根、戊酸根、异戊酸根、二乙基乙酸根、苯甲酸根、2-乙基己酸根、环烷酸根和硬脂酸根。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述配体l从由如下构成的群组中选出：乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二甲基氨基乙醇、二乙基氨基乙醇、二甲基氨基甲醇、二乙基氨基甲醇、2-氨基丁醇、麻黄碱、脯氨醇、缬氨醇、2-(二异丙基氨基)乙醇、2-{[2-(二甲基氨基)乙基]甲基氨基}乙醇、1,3-双(二甲基氨基)-2-丙醇、2-[2-(二甲基氨基)乙氧基]乙醇、1-二甲基氨基-2-丙醇、辛可尼丁、奎宁和奎尼丁。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中该底物是式(i)化合物：
其中p为0或1，r
a
代表可选地具有取代基的直链、支链或环状的c
1-c
30
的芳族、烷基或烯基基团，r
b
代表氢原子，可选地具有取代基的直链、支链或环状的c
1-c
30
的芳族、烷基或烯基基团；或者r
a
和r
b
键合在一起形成可选地具有取代基的c
4-c
20
的饱和或不饱和基团；并且其中r
a
和r
b
的取代基为一个、两个或三个卤素、or
c
、nr
c2
或r
c
基团，其中r
c
为氢原子、卤代c
1-c2基团或c
1-c
10
的环状、直链或支链的烷基或烯基基团。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述底物是从由如下构成的群组中选出的直链或支链的、脂族或环状的、饱和或不饱和的酮或醛：丁醛、戊醛、己醛、反式-己-2-烯-1-醛、庚醛、辛醛、癸醛、十二醛、丙烯醛、甲基丙烯醛、巴豆醛、异戊烯醛、柠檬醛、视黄醛、龙脑烯醛、肉桂醛、己基肉桂醛、甲酰基蒎烷、胭脂仙人掌、苯甲醛、枯茗醛、香草醛、水杨醛、己-2-酮、辛-2-酮、壬-4-酮、十二烷-2-酮、甲基乙烯基酮、异亚丙基丙酮、苯乙酮、环戊酮、环己酮、环十二酮、环己-1-烯-3-酮、异佛尔酮、4-氧代异佛尔酮、香芹酮、樟脑、β-香堇酮、香叶基丙酮、3-甲基-环戊-1,5-二酮、3,3-二甲基-5-(2,2,3-三甲基-环戊-3-烯-1-基)-戊-4-烯-2-酮和2-戊基环戊-2-酮。9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中该底物是从由如下构成的群组中选出的酯或内酯：烷基和芳基的乙酸酯、丙酸酯、丁酸酯、异丁酸酯、苯甲酸酯、丙烯酸酯、巴豆酸酯、肉桂酸酯、顺式-3-己烯酸酯、山梨酸酯、水杨酸酯、10-十一碳烯酸酯、油酸酯和亚油酸酯、天然或合成来源的脂肪酸酯、己内酯、丁内酯、十二内酯、双烯酮和香紫苏内酯。10.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述羰基底物是从由如下构成的群组中选出的羧酸：4-甲基-6-(2,6,6-三甲基环己-1-烯-1-基)己-3-烯酸、苯甲酸、丁酸、戊酸和c
1-30
烷基酸或芳基酸。11.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中该底物是动物或植物脂肪。12.根据权利要求11所述的方法，其中该底物是下式脂肪酸的甘油三酯：其中r
d
、r
e
和r
f
为相同或不同的、直链或支链的、饱和或不饱和的烃基团，并且其可包含1至20个碳原子。13.根据权利要求11至12所述的方法，其中所述油是从由如下构成的群组中选出的：三油酸甘油酯、花生油、葵花籽油、大豆油、橄榄油、菜籽油、芝麻油、葡萄籽油、亚麻籽油、可可脂、棉籽油、椰子核油、椰子油、棕榈油、荷荷巴油、棕榈仁油、鲸油和猪肉、牛肉、羊肉或鸡肉脂肪。14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中用于水解的碱性试剂是氢氧化钠或氢氧化钾、石灰或碳酸钠。15.下式的锌配合物：
其中x为阴离子，l为氨基醇或硫醇，其中所有配体x相同或不同，并且所有配体l相同或不同；而l’满足下式：其中m代表0至1000的一个整数，n代表0至1000的一个整数，g代表c
1-6
烃基团，可选地包含一个或两个氧原子和/或一个或两个氮原子，z代表氮或硫原子，r1和r2彼此独立地为氢原子或c
1-3
烷基，并且当z为硫原子时o为0，或者当z为氮原子时o为1。

技术总结
本发明涉及有机合成领域。更具体而言，本发明涉及一种在硅烷和至少一种锌配合物形式的催化剂或预催化剂存在下，将含有一个或多个羰基或羧基官能团的C


技术研发人员：T
受保护的技术使用者：弗门尼舍有限公司
技术研发日：2021.11.19
技术公布日：2023/7/7