氯代[(S)-(-)-2,2'-二(二苯基膦)-1,1'-联萘](P-伞花素)氯化钌(II)的催化特性

介绍

氯代[(S)-(-)-2,2'-二(二苯基膦)-1,1'-联萘](P-伞花素)氯化钌(II)利用BINAP配体的刚性手性骨架与P-伞花素的辅助配位协同作用，在不对称氢化、烯丙基烷基化等反应中具有立体调控能力，从而能够构建手性分子。外观为橙色固体粉末。

氯代[(S)-(-)-2,2'-二(二苯基膦)-1,1'-联萘](P-伞花素)氯化钌(II)

催化机理

动态立体口袋

(S)-RuCl(BINAP)(p-cymene)的催化活性源于钌中心与配体构成的动态立体口袋，在α-(酰氨基)丙烯酸酯的氢化反应中，催化剂首先经历氯离子解离，形成16电子活性中间体，随后与氢气作用生成Ru-H物种。BINAP配体的联萘骨架通过阻转异构形成固定手性环境，而P-伞花素的芳香环则通过π-配位稳定钌中心的电子构型，二者协同构建的空间位阻决定了底物的取向选择性。

在烯丙基烷基化反应中，氯代[(S)-(-)-2,2'-二(二苯基膦)-1,1'-联萘](P-伞花素)氯化钌(II)催化循环遵循氧化加成-配体交换-亲核攻击-还原消除的路径。钌中心从+2价氧化态经氧化加成升至+4价，形成五配位烯丙基钌中间体；此时BINAP配体的两个膦原子通过电子效应调节金属中心的亲电性，而P-伞花素的体积效应则限制了亲核试剂的进攻方向。该反应的立体选择性决速步为迁移插入过程，过渡态中底物与配体间的色散力差异可达3.2kcal/mol，因而能获得>99%的对映选择性。

氯代[(S)-(-)-2,2'-二(二苯基膦)-1,1'-联萘](P-伞花素)氯化钌(II)在转移氢化反应中具有独特的"借氢"机制：钌中心先脱氢生成Ru-H物种和不饱和中间体，后者与亲核试剂反应后再被Ru-H还原，整个过程无需外源氢气，仅通过催化剂的氧化还原循环实现氢转移。这种机制使反应在温和条件下进行，尤其适用于对氢气敏感的官能团。

适用反应

氯代[(S)-(-)-2,2'-二(二苯基膦)-1,1'-联萘](P-伞花素)氯化钌(II)的应用范围涵盖不对称氢化、烯丙基烷基化及转移氢化等反应类型。在第三代抗癫痫药物布瓦西坦的工业化生产中，能够实现α,β-不饱和γ-内酰胺的不对称氢化，在3000S/C（底物/催化剂摩尔比）的低负载量下，仍能以高收率合成得到目标产物[1]。它可高效催化烯丙醇的不对称氢烷基化反应，构建具有两个远程手性中心的氨基酸衍生物。

陈辉[2]利用该体系实现了5-苯基取代脯氨酸四种旋光异构体的立体发散性合成，其中δ-羟基氨基酸衍生物的非对映选择性高达19:1。可用于雌酮、L-酪氨酸等生物活性分子的结构修饰。在左旋-(S)-1-(2-呋喃基)乙醇的合成中，氯代[(S)-(-)-2,2'-二(二苯基膦)-1,1'-联萘](P-伞花素)氯化钌(II)在甲酸-三乙胺体系中高选择性还原2-乙酰基呋喃（合成抗肿瘤药物阿霉素的关键中间体）。

活性调控

氯代[(S)-(-)-2,2'-二(二苯基膦)-1,1'-联萘](P-伞花素)氯化钌(II)的BINAP配体的二苯基膦基团，通过给电子作用调节钌中心的电子密度，当苯环引入甲氧基等供电子基团时，催化剂的周转频率（TOF）可提升至原来的1.8倍。这种电子调控使该催化剂既能活化缺电子的α,β-不饱和羰基化合物，又能兼容富电子的芳香烯烃底物。BINAP配体的联萘骨架形成约120°的二面角，与P-伞花素的异丙基形成互补的立体屏障，这种结构使催化剂对邻位取代的芳香族底物仍保持>90%的对映选择性。当使用无异丙基取代的苯配体时，选择性显著下降至65%。甲醇等质子溶剂通过氢键稳定阳离子型Ru-H活性物种，其反应速率是甲苯体系的3.5倍。

参考文献

[1]Gong L ,Müller C ,Celik A M , et al.2-Diphenylphosphino-2a?2-hydroxy-1,1a?2-binaphthyl as a chiral auxiliary for asymmetric coordination chemistry[J].New Journal of Chemistry,2011,35(4):788-788.

[2]陈辉,张银龙,杨振强,等.手性2,2'-双二苯基膦基-1,1'-联萘的合成[J].精细化工,2015,32(12):1437-1440.