手性铁茂基膦胺酸配体:合成、表征、电化学性质及其与钌(II)配合物的配位作用

《Journal of Oral Biosciences》:Chiral Ferrocenylphosphine-amino acid Ligands: Synthesis, Characterization, Electrochemistry, and Coordination to Ruthenium (II) complexes.

【字体: 时间:2025年08月22日 来源:Journal of Oral Biosciences 2.3

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  本文提出一种新型合成方法,合成了四种五元环铁电化学配位体((S)-(η5-C5H4-PR2)Fe(η5-C5H4-AA)),并系统表征了其电子和碱性质。通过合成磷硒化物及与p-异丙基联苯二氯钌的配位,获得了四种中性配合物和三种阳离子配合物,均通过NMR、质谱及循环伏安法确认。

  
安德烈斯·特兰(Andrés Terán)|洛雷托·埃尔南德斯(Loreto Hernández)|安德烈斯·维加(Andrés Vega)|迭戈·谢拉(Diego Sierra)
有机金属化学与催化实验室,化学与生物化学研究所,瓦尔帕莱索大学理学院,Gran Breta?a大街1111号,瓦尔帕莱索,智利

摘要

本文介绍了一种新的合成方法,用于制备四种铁茂基膦氨基酸配体(S)-(η5-C5H4-PR2)Fe(η5-C5H4-AA) [R= Ph, AA= L-Glu(OMe)2(5a’);R= Cy, AA= L-Glu(OMe)2(5b’);R= Ph, AA= L-Pro(OMe)(5a’’);R= Cy, AA= L-Pro(OMe)(5b’’)],并提供了相应的膦硒化物5a’’Se和5b’’Se的固态X射线晶体结构。通过合成这些膦硒化物,评估了配体的电子性质和碱性。研究了这些铁茂基膦氨基酸配体与对苯二氯钌二聚体的配位能力,得到了四种中性复合物RuCl26-C10H14){PR2-[(η5-C5H4)Fe(η5-C5H4-AA)] [R= Ph, AA= L-Glu(OMe)2(6a’);R= Cy, AA= L-Glu(OMe)2(6b’);R= Ph, AA= L-Pro(OMe)(6a’’);R= Cy, AA= L-Pro(OMe)(6b’’)],以及三种阳离子复合物?RuCl(NCMe)(η6-C10H14){PR2-[(η5-C5H4)Fe(η5-C5H4-AA)]}?SbF6 [R= Ph, AA= L-Glu(OMe)2(7a’);R= Ph, AA= L-Pro(OMe)(7a’’);R= Cy, AA= L-Pro(OMe)(7b’’)]。所有新配体和复合物均通过核磁共振光谱(NMR)、电喷雾离子化质谱进行了全面表征,其电化学性质通过在铂盘电极上进行循环伏安法测量得到。

引言

铁茂基膦由于其能够在铁茂骨架中引入多个极性官能团,已成为将基于过渡金属复合物的经典催化过程转移到水介质中的有前景的辅助配体[[1], [2], [3], [4]]。然而,文献中关于基于铁茂基膦配体的亲水性有机金属复合物的例子很少。在这方面,我们最近报道了新型铁茂基膦磺酸配体的合成、在水介质中的配位性能及其催化能力[5,6],取得了有希望的结果。此外,?těpni?ka及其同事也报道了铁茂基膦酰胺磺酸配体在水介质中用于氢甲酰化反应的合成及良好的催化转化效果[7]。
尽管如此,仍需要持续的研究来改进现有的配体结构并开发新的合成方法。最近的研究强调了携带非经典极性官能团的铁茂基膦配体在极性溶剂介质中的催化应用,例如胍基衍生物[8]和酰胺-磺酸基团[9],这些配体不仅具有良好的催化活性,还能因引入手性片段(如氨基-噁唑啉衍生物[10]、胺-磺酸盐[11,12]、氨基酸[13]、氨基-醇[14]和硫胺[15])而实现良好的对映体过量。将手性极性基团引入铁茂骨架是一种强大的合成策略,可用于制备具有手性性质且能在催化中起作用的新亲水性铁茂基膦配体。然而,这些化合物的合成存在一些缺点,例如需要使用昂贵的化学品以及分离对映体。
为此,氨基酸不仅作为一种廉价的基团,可以为铁茂骨架提供亲水性,而且作为一种对映体纯的手性部分,适用于制备手性铁茂配体。在这方面,?těpni?ka及其同事首次报道了将甘氨酸衍生物[16]以及氨基酸保护衍生物[17]连接到铁茂基膦上,制备了一系列铁茂基膦羧酰胺,并研究了它们在极性溶剂介质中的催化活性。这类铁茂基膦氨基酸配体还被用于不对称烯丙基取代[18]、仲醇的氧化[19]以及细胞毒性剂的制备[20,21]。
这些配体的合成方法使用了易于获得的1’-二苯基膦铁茂羧酸(Hdpf)[22]和标准的酰胺偶联工艺。这种方法证明了一种获得对映体纯配体的通用方法,避免了立体特异性合成过程或外消旋混合物的分离。然而,这些配体在有机金属化学中的应用尚未得到充分探索,仍有很大的研究空间。基于这些先例,本文报道了一组铁茂基膦氨基酸配体的合成方法,通过替代的酰胺偶联工艺(方案1、方案2、方案3、方案4)将两个手性氨基酸(脯氨酸和谷氨酸)的保护基团引入相应的1’-二苯基膦铁茂羧酸中,并对其结构进行了表征。同时,还研究了它们与钌(II)复合物的配位能力以及四种中性复合物和三种阳离子钌(II)复合物的表征。

部分摘录

一般信息

所有反应均在氩气氛围下使用标准Schlenk技术进行。所有化学品均从商业渠道购买,除非另有说明,否则按原样使用。1,1’-二溴铁茂(2)[23]、1-溴-1’-二苯基膦铁茂(3a)、1-溴-1’-二环己基膦铁茂(3b)[24]和二氯(对苯)钌(II)二聚体(I)[25]的合成方法如先前报道。无水THF和醚在钠金属/苯甲酮的存在下通过回流纯化。

配体5a’–b’’的合成与表征

新铁茂基膦氨基酸配体(s)-(η5-C5H4-PR2)Fe(η5-C5H4-AA) [R= Ph, Cy. AA= L-Glu(OMe)2, L-Pro(OMe)]的合成路线如图1所示。
合成过程从前体1,1’-二溴铁茂2与相应的氯二膦ClPR2 [R?=?Ph (3a); Cy (3b)]反应开始,具体方法参考Butler等人的研究[24]。随后化合物3a和3b与过量的丁基锂和二氧化碳(CO2)反应。

结论

总结来说,我们通过一种简单经济的合成路线制备了新的铁茂基膦氨基酸配体,该方法将二膦铁茂羧酸与甲基保护的氨基酸片段和TBTU偶联,获得了优异的产率。通过合成配体的膦硒化物5a’’Se和5b’’Se,首次证明了氨基酸部分对膦基团的电子效应,并对其进行了单晶表征。

CRediT作者贡献声明

安德烈斯·特兰(Andrés Terán):撰写——原始草稿,研究,形式分析。洛雷托·埃尔南德斯(Loreto Hernández):撰写——原始草稿,研究,形式分析。安德烈斯·维加(Andrés Vega):撰写——原始草稿,形式分析。迭戈·谢拉(Diego Sierra):撰写——审稿与编辑,撰写——原始草稿,监督,研究。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究工作。

致谢

A. Terán感谢国家研究与发展局ANID(国家博士奖学金(文件编号21210985)、化学博士项目瓦尔帕莱索大学-费德里科·圣玛丽亚技术大学以及费德里科·圣玛丽亚技术大学研究生院和项目办公室的支持。A. Terán和D. Sierra感谢可持续合成化学实验室QuimSinSos)的J. García-álvarez和A. Presa Soto在研究中的合作与支持。
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