Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Хиральные лиганды в асимметрическом катализе. Монография
.pdf
N
R
'
O
2
P
R
t-
R'
N
R
NH t-Bu
R2P
R
H
R
Fe
PPh
R
H
(141)
FERRIPHOS (142)
R = Ar, Alk
R’ = NR2, Me, i-Pr
Ph2P
Fe
TANIAPHOS (143)
2
PR
2
R
H
Fe
WALPHOS (144)
PR
2
CH
3
H
R = H, NR2, Alk, Ar, OR
Интересными по своим каталитическим свойствам оказались
трансхелатизирующие бифосфиновые лиганды TRAP (140), разработанные в начале 90-х годов японской группой Ито [212214]. В частности, эти лиганды оказались чрезвычайно эффективны при получении оптически активных амидов 2пиперазинкарбоновых кислот (141) [214].
Кнохель разработал С2-симметричные бифосфиновые лиганды, названные впоследствии FERRIPHOS (142) [215, 216], которые также показали великолепную энантиоселективность при
асимметрическом гидрировании α−дегидроаминокислот (17)
[216]. Другой класс лигандов, основанный на ферроцене и не
обладающий С2-симметрий, TANIAPHOS (143), также был разработан группой Кнохеля [217-219] для асимметрического гидрирования. Лиганды этого класса оказались очень эффективны-
91
ми в катализируемом рутением гидрировании β−кетокислот,
C
O2H
C
O2H
что, в общем, оказалось неожиданным фактом [218, 219].
Одной из последних разработок ферроценильных лигандов с
планарной хиральностью является WALPHOS (144) [220-222].
Например, при гидрировании производных 2изопропилкоричной кислоты (145) с использованием родиевого
катализатора на основе этого лиганда получены величины 95%
ee и ton > 5 000 [221, 222]:
H
2
i-Pr
i-Pr
Схема 60. Реакция асимметрического гидрирования
2-изопропилкоричной кислоты (145)
3.2.6. Р,Р-бидентатные фосфиты.
Одно из перспективных и быстроразвивающихся направлений исследования хиральных лигандов для катализируемых
асимметрических реакций - это синтез и исследование хиральных лигандов, обладающих Р-О-связями. Данные лиганды можно легко и с высоким выходом получить из распространенных и
дешевых исходных соединений. Кроме того, эти лиганды устойчивы относительно окислительного воздействия из-за наличия
Р-О-связей. Таким образом, новое семейство хиральных фосфитных лигандов для асимметрического синтеза будет дополнять традиционные фосфиновые лиганды, к тому же донорноакцепторные свойства лиганда при ведении Р-О- или Р-N-связей
можно менять в более широких пределах, чем в фосфиновых
лигандах при изменении заместителей при атоме фосфора.
92
связывающий
мостик
R
P
1
R
2
O
P O
O
R
R
3
4
Схема 61. Структура фосфинофосфитных лигандов
Бидентатные Р,Р-хиральные лиганды, обладающие Р-Освязями, можно поделить на несколько классов в зависимости
от присутствия в них различных фосфорных групп с дополнительными связами P-N, P-C в различной комбинации. Так, заменив в структуре дифосфинового лиганда, например типа BINAP (110), одну фосфиновую группу на фосфитную, получим
новый класс фосфинофосфитных лигандов, в которых уже два
донорных атома фосфора будут находиться не в равных положениях из-за наличия у одного атома фосфора в окружении трех
Р-О-связей. Классическими примерами таких лигандов являются, например, лиганды BINAPHOS (146) и BIPHEMPHOS (147),
предложенные в цикле работ Такайо с соавторами [223, 224].
Cl
PPh
2
O
P
O
O
Cl
PPh
O
2
P
O
O
(R,S) - BINAPHOS (146) BIPHEMPHOS (147 )
93
CHO
n
[Rh(acac)(CO)2]/L
CHO
l
S
R
R
S
*
n
Схема 62. Реакция асимметрического гидроформилирова-
ния винил- и аллилсульфидов.
В асимметрической реакции гидроформилирования винил- и
аллилсульфидов энантиоселективность оказалась не столь высокой - от 60 до 89%. Однако в последующих экспериментах по
Rh-каталитической реакции гидроформилирования стирола были достигнуты достаточно высокие значения ее. Так, (S,R)BINAPHOS (146) показал значение 94% ее в реакции гидроформилирования стирола с конверсией >99% и региоселективностью 88:12 (b/l). Другие производные этого лиганда оказались не
столь успешными в этой реакции. Лиганд (S,R)-BIPHEMPHOS
(147) тоже показал аналогичный (S,R)-BINAPHOS (146) результат - 94% ее, конверсия > 99%, b/l=90:10.
+ CO + H
[Rh + SnCl2]/L
2
*
+
b
CHO
Схема 63. Реакция асимметрического гидроформилирования
стирола
Особо следует отметить те перспективные направления, которые развиваются с использованием этих лигандов. Это полимериммобилизованные катализаторы и использование этих лигандов в асимметрических реакциях гидроформилирования в
сверхкритических СО2 средах. Так, в сверхкритическом СО2
лиганд обеспечил ее до 74% при региоселективности 90:10 (отношение разветвленный : линейный – (b/l)) [225].
94
В Rh-катализируемой реакции асимметрического гидрирова-
B
u
P
h
B
u
B
u
C
O2M
e
C
O2M
e
ния (сложных эфиров – диметилового эфира итаконовой кислоты) высокую энантиоселективность показали фосфинфосфитные лиганды (> 99% ее) (148), (149). Причем было отмечено, что энантиселективность возрастает с появлением аксиальной хиральности фосфитной части. К примеру, для (148) > -
99% ее, а для (149) – не более 49% ее [226].
H
2
MeO2C
CO2Me
MeO2C
CO2Me*
Схема 64. Реакция асимметрического гидрирования димети-
лового эфира итаконовой кислоты (56)
Ph
Bu
t
t
PPh
Bu
2
Bu
t
O
OPP
O
t
O
O
P
O
t
t
P-OP (148 ) P-OP (149)
С этими лигандами были также проведены Rhкатализируемые реакции гидрирования метилового эфира Z-αацетамидкоричной кислоты (схема 65), в которых энантиоселективность достигает также 99% ее [227].
H
2
NHAc
[Rh(cod) (P-OP)] BF
4
NHAc
Схема 65. Реакция асимметрического гидрирования метилово-
го эфира Z-α-ацетамидкоричной кислоты
Другая структура хирального фосфитного лиганда представлена на схеме 66, на которой присутствуют две фосфитные
95
группы (дифосфиты). Как и в случае остальных рассматриваемых нами лигандов, многообразие этого типа лигандов также
определяется как комбинацией структуры связывающего мостика, так и хиральными заместителями у фосфитных групп. При
этом связывающий мостик может добавить дополнительную
хиральность в структуру лиганда.
связывающий
мостик
R
O
O
1
R
O
2
O
PPO
O
R
R
3
4
Схема 66. Структура дифосфитных лигандов
Одними из наиболее распространенных соединений этого типа лигандов являются соединения на основе BINAL. Отметим
здесь для примера только одну работу, в которой было показано
высокое значение энантиоселективности в Pt-катализируемой
реакции гидроформилирования стирола (схема 63) (до 91% ее) с
использованием лиганда (150) [228].
96
O
O
OOP
O
P
O
(150)
Наибольший эффект в данном случае достигается за счет комбинации центральной хиральности связывающего мостика
((2R,4R)-пентадиола) с аксиальной хиральностью (Rax) заместителей на основе BINOLа у двух атомов фосфора.
Интересное направление развития фосфитных лигандов составляют лиганды, имеющие амидофосфитные группы. Появление P-N-связей в окружении атома фосфора вместо одной или
даже двух Р-О-связей позволяет менять донорно-акцепторные
свойства лиганда, а приближение хирального фрагмента к донорному атому лиганда меняет также его стерические свойства.
связывающий
мостик
R
O
R
P
N
2
N
1
O
N
P
N
R
3
R
4
Схема 67. Структура диамидофосфитных лигандов
97
В качестве примера такого лиганда можно рассматривать бидентатный диамидофосфитный лиганд (154). Кроме того, в тех
же работах группой Гаврилова [229, 230] были синтезированы и
исследованы и монодентатные амидофосфитные лиганды (151),
(152), (153), имеющие такой же хиральный фрагмент, присоединенный к атому фосфора и делающий этот атом асимметричным. Такой подход, оказался продуктивным. Так, в некоторых
реакциях аллильного замещения были достигнуты значения
энантиомерного избытка > 99% ее.
O
O
O
O
N
P
N
O
S
O
O
O
Ph
N
P
N
(Sa- 151, Ra- 151 ) (Sa- 152, Ra- 152)
O
O
N
Ph
N
P
N
N
P
N
O
O
Ph
Ph
N
P
N
(Sa- 153, Ra- 153) (Sa- 154, Ra- 154)
98
Таблица 3.6
Результаты реакции аллильного замещения с использо-
ванием хиральных лигандов
Схема 33 Схема 34 Схема 35
L/Pd 1/1 2/1 1/1 2/1 1/1 2/1
Лиганды
Конфигурация
151 Sa Выход,% 85 87 46 63 100 100
152 S
153 S
154 S
ее, % 95 (S) 95
(S)
R
Выход,% 96 85 - 23 44 46
a
ее, % 35 (S) 82
(S)
Выход,% 88 47 23 58 31 60
a
ее, % 86 (S) 77
(S)
R
Выход,% 49 58 91
a
ее, % 30 (S) 5
(S)
Выход,%
a
ее, %
R
Выход,% 62 90
a
ее, % 86
Выход,% 63 90
a
ее, % 55
R
Выход,% 40 53
a
ее, % 67
89 67
99
(S)
(S)
(S)
(S)
97
(S)
75
(S)
30
(S)
59
(S)
94
(S)
51
(S)
55
(S)
95
(S)
- 43
(R)
87
(S)
99
97
(S)
34 (R) 57
(R)
5 (R) 31
(R)
83 (R) 84
(R)
35 80
53 (R) 71
(R)
52 66 100 65
92
(S)
85
97
(S)
57
99
(S)
59
98
(S)
94
68 (R) 84
(S)
(R)
45 63 65
72
(S)
89
(R)
87
(R)
65 100 100
92
(S)
83
(S)
50
(S)
57 74 48
93
(S)
80
(R)
69
(R)
99
В табл. 3.6 представлены результаты реакций асимметрического аллильного замещения с участием этих лигандов. Бидентатный лиганд показал высокую энантиоселективность в реакции аллильного алкилирования 1,3-дифенилаллилацетата (R =
Ph) диметилмалонатом (схема 32) 99% ее.
3.3. Хиральные бидентатные P,N – лиганды
Наряду с моно- и бидентатными фосфорными лигандами в
асимметрическом катализе дальнейшее развитие получили и лиганды с двумя различными донорными атомами (обычно фосфор
и азот), координирующими с центральным атомом в молекуле
металлокомплекса. Такие P,N - лиганды обладают двумя качественно различными фрагментами, содержащими донорные центры с различными электронными и стерическими свойствами.
Структурная диссимметрия сопровождается и явной асимметрией электронных свойств этих фрагментов, которые возможно
изменить в ту или иную сторону за счет подбора соответствующих связывающих мостиков (остовов лиганда). Это очень важно
для асимметрического катализа, когда возникает необходимость
в более тонкой подстройке электронных и структурных факторов.
Заметим, что в отличие от бидентатных фосфорных лигандов,
в которых симметрию нарушали, вводя разные заместители у
атома фосфора, в P,N-лигандах замена одного атома фосфора на
атом азота позволила создать структуру, в которой лиганды обладают свойствами как мягкого, так и жесткого основания. Это
дает возможность менять течение процесса в каталитическом
цикле. Такие хиральные лиганды со структурой, включающей
«мягкий» и «жесткий» донорные атомы, называют хемилабильными лигандами [231].
Как обычно, классифицировать лиганды для последующего
изложения очень сложно ввиду большого их разнообразия. Не
являются исключением и P,N-лиганды. Чтобы сузить рамки
дальнейшего обсуждения структуры и свойств различных клас-
100
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]