Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Хиральные лиганды в асимметрическом катализе. Монография
.pdf
+
_
2
BARF
R
O
2
R
2
P
1
N
Ir
(cod)
(149)
Многообразие лигандов достигается за счет комбинации различных заместителей R1 и R2. В табл. 3.9 показаны комбинации,
которые были использованы при асимметрическом гидрировании транс-α-метилстильбена и пара-метоксиметил-стильбена.
Результаты тестирования сведены в эту же таблицу.
Таблица 3. 9
№ R1 R
2
1 Ph t-Bu Н 10 25 31 98
2 Ph t-Bu Н 50 25 64 98
3 Ph t-Bu Н 90 25 94 97
4 Ph t-Bu Н 50 50 98 98
5 Ph CHPh
6 Ph 3,5-di(t-Bu)Ph Н 50 25 68 97
7 Ph Adamantyl Н 50 25 98 97
8 Cy t-Bu Н 50 25 > 99 99
9 Cy t-Bu Н 100 25 > 99 98
10 Ph t-Bu ОМе 100 25 > 99 97
11 Ph Adamantyl ОМе 100 25 > 99 97
12 Cy t-Bu ОМе 100 25 > 99 90
R H2,
бар
T,
0
С
Степень
конвер-
ее,
%
сии,%
Н 50 25 77 83
111
Для такой структуры лигандов с оксазолиновым фрагментом
показатели конверсии и энантиоселективности оказались выше,
чем для первоначальной структуры для таких же тестовых реакций гидрирования. Так, наивысшая энантиоселективность при
гидрировании транс-α-метилстильбена, равная 99% ее, достигается при использовании лиганда (R1= Cy; R2 = t-Bu), но уменьшается при гидрировании пара-метоксиметилстильбена до 90%
ее в присутствии иридиевого комлекса с этим же лигандом.
Аналогичная тестовая реакция гидрирования
транс- α -метилстильбена в присутствии иридиевого комлекса с
лигандом (R1= 2-EtPh; R2 = t-Bu) структуры I дает значение 96%
ее, а с пара-метоксиметилстильбеном – 97% ее.
Лиганды с оксазолиновым фрагментом, имеющие структуру
II, синтезируют из недорогого и оптически чистого фенилглицинола по схеме 76. На первой стадии гидроксильную группу
фенилглицинола защищают с помощью TBSCl (третбутилдиметилсилилхлорид). После металирования промежуточного соединения с помощью n-BuLi вводится фосфиновая группа, которая переводит это соединеие в тиофосфин с целью защиты от кислорода воздуха. Снятие защиты с гидроксильной
группы и последующую циклизацию проводят по уже разработанной методике. И на последнем этапе осуществляют десульфурузацию атома фосфора с помощью никелевого катализатора
Ренея.
Успешной в асимметрическом гидрировании олефинов оказалась и замена в P,N-хиральном лиганде бензольного фрагмента оксазолиновым гетероциклом. Приведем несколько примером.
Первым примером являются пролин-оксазолиновые (амино-
фосфин-оксазолин) лиганды, в которых диарилфосфиновая
группа присоединена через атом азота. Синтез таких лигандов
показан на схеме 77. На первой стадии синтеза формируется
связь фосфиновой группы с пролиновым фрагментом, затем
фосфин защищают присоединением серы.
112
TBS
TBS
1
R
R
III
I
OH
n-BuLi, ТГФ
OTBSH
TBSCl
NH
2
HN
II
OTBSH
(R)
n-BuLi, R
S, вода
HN
1. R2COOH, EDC, HOBT
OTBSH
(R)
1
R
P
2
NH
S
2
2H HCl
2. MsCl, TEA, DIPEA
2
PCl
OTBSH
(R)
1
R
P
2
R
NH
S
1
P
2
2
O
N
S
2
IV
1
R
P
2
N
S
Ni-Ренея, CH3CN
O
2
R
1
R
P
2
N
O
2
Схема 76. Синтез лигандов с оксазолиновым фрагментом струк-
туры II
113
2
I
2
I
I
R
O
1. Ar2PCl, Et3N, КТ
IV
S
III
2. S8 ,КТ, толуол
N
H
CO2Bn
N
S
PAr
CO2Bn
выход - 87 - 94%
1. LiI, пиридин
2. 145 - 150 0C
CO2H
O
O
NH
2
2. EMC\HOBT,
CH2Cl2, КТ
R
OH
OH
MsCl, Et3N
CH2Cl2,
от 0 0C до КТ
N
S
PAr
N
S
PAr
2
выход - 68-73%
S
выход - 81-85%
CO2H
выход - 86 - 90%
O
R
NH
N
PAr
N
2
OH
O
R
2
N
PAr
2
CO2Bn
2
NH
N
PAr
S
N
S
PAr
N
S
PAr
2
O
N
R
Ni - Ренея
CH3CN
N
PAr
2
выход - 84-89%
O
N
R
Схема 77. Синтез пролин-оксазолиновых лигандов
114
На второй стадии эфир гидролизуют до кислоты, используя
6
+
стандартый метод. Карбоксильная группа в последующем восстанавливается и циклизуется с образованием оксазолина. И на
последней стадии с помощью никеля Ренея снимают защиту с
атома фосфора [243].
Иридиевые каталитические комплексы с пролиноксазолиновыми лигандами и с различными противоионами Х
(табл. 3.10) были протестированы в реакциях асимметрического
гидрирования ароматических олефинов, алкилирования и аминирования [244-246]. В табл. 3.11 показаны результаты асимметрического гидрирования транс-α-метилстильбена и параметоксиметилстильбена (151) (схема 78).
Таблица 3.10
№
Ar R X
лиганда
1 Ph iPr PF
2 Ph iPr BARF
3 Ph t - Bu BARF
4 o-Tol t - Bu PF6
5 o-Tol t - Bu BARF
6 2-этилфенил t - Bu BARF
7 2,3-диметилфенил t - Bu BARF
8 2,3-диметилфенил t - Bu BARF
N
Ar2P
Ir
O
-
N
R
X
(150)
115
[Ir(cod) * L] + X
селективность,
*
0,3 - 4 моль%
-
*
R
50 бар Н
CH2Cl
2
КТ, 2 часа
2,
R
Схема 78. Асимметрическое гидрирование транс-α-
метилстильбена и пара-метоксиметилстильбена (151)
Таблица 3.11
№ R Катализатор
(моль %)
Степень кон-
версии, %
Энантио-
(R:S)
1 H 1 (4,0) 99 73:17
2 H 2 (0,3) 99 85:15
3 H 3 (0,3) 99 93:7
4 H 4 (4,0) 50 92:8
5 H 5 (0,3) 99 95:5
6 H 6 (0,3) 99 96:4
7 H 7 (0,3) 99 95:5
8 H 8 (0,3) 99 93:7
9 MeO 3 (0,3) 99 94:6
10 MeO 5 (0,3) 99 96:4
11 MeO 6 (0,3) 99 96:4
12
MeO 6 (0,2) 99 97:3
13 MeO 7 (0,3) 99 95:5
14 MeO 8 (0,3) 99 95:5
(12* давление Н2 снижено до 20 бар при Т = 0 0С)
Из табл. 3.11 видно, что наибольшую энантиоселективность в
реакции асимметрического гидрирования дает каталитический
комплекс с лигандом № 6 (табл. 3.10) и с противоанионом
BARF. Так, в реакции асимметрического гидрирования трансметилстильбена самый худший результат показал лиганд № 1 с
116
противоанионом PF6 (73:17). Замена на BARF немного улучшила
I
I
результат, но ненамного (85:15). С заменой в оксазолиновом
фрагменте изопропильной группы (лиганд № 2) на третбутильную (лиганд № 3) более существенно увеличилась энантиоселективность реакции (93:7). И еще более существенный
результат был получен, когда фенильный заместитель при атоме
фосфора заменили на 2-этилфенил (96:4) (лиганд № 6). Более высокое значение энантиоселективности при использовании
этого лиганда было получено при асимметрическом гидрировании метоксиметилстильбена (97:3), к тому же при более мягких
условиях (давление Н2 уменьшили с 50 до 20 бар и при температуре 0 0С).
Асимметрическое гидрирование связи C=N в качестве тестовой реакции для проверки эффективности катализатора не так
часто используют, хотя хиральные амины являются важным
промежуточным соединением при производстве биологически
активных веществ, например при производстве хирального пестицида Metolachlor. Одной из тестовых реакций является гидрирование функционализированных иминов (схема 79):
I
N
HN
*
N
HN
*
Схема 79. Асимметрическое гидрирование функционализиро-
ванных иминов (152)
117
Подобные тестовые реакции были проведены и с модифици-
C
Тестовая
6
рованными пролин-оксазолиновыми лигандами, в которых была
проведена модификация связывающего фрагмента [247].
N
Ph2P
O
N
A
N
Ph2P
B
O
N
N
Ph2P
O
N
Результаты тестовых реакций сведены в табл. 3.12. (Реакцию
проводили при давлении 50 бар и температуре 25 0С.)
Таблица 3.12
Лиганд Противоанион Степень кон-
реакция
I A PF
версии, %
98 80 (S)
ее, %
I B PF6 83 14 (R)
I C PF6 100 72 (S)
I PHOX PF6 36 68 (S)
I A BARF 91 83 (S)
II A PF6 100 81 (S)
II C PF6 100 62 (S)
II A BARF 100 82 (S)
Относительно фосфин-оксазолинового лиганда (PHOX) почти
все модифицированные аминофосфин-оксазолиновые лиганды в
этих реакциях асимметрического гидрирования иминов показали
лучшие результаты. Также подтверждается и то, что использование противоиона BARF, который меньше координирует с иридием, приводит к более высоким значениям енантиоселективности.
118
O
Ph2P
N
(153)
Однако также было показано, что при определенных условиях
асимметрическое гидрирование иминов с использованием
фосфин-оксазолинового лиганда приводит к лучшим результатам. Так, в работе [248] было исследовано гидрирование имина I
при давлении водорода 100 бар с использованием модифицированного лиганда с противоионом PF6. При температуре 5 0С, при
концентрации субстрата 0,035М и концентрации иридиевого
комплекса 0,1 моль% достигается 100% конверсия субстрата и
89% величины энантиоселективного избытка.
В другой работе В. Лейтнер (W. Leitner) и А. Пфальтц [249]
сообщили об использовании иммобилизованного Ir-PHOX- комплекса при гидрировании имина I, получив в большинстве случаев конверсию в 99% и величину энантиомерного избытка, варьирующуюся от 30 до 78% ее. Гидрирование проводили в смеси
СО2 в сверхкритическом состоянии при Т=40 0С и общем давлении – 200 бар (давление Н2 в 10 бар) с ионной жидкостью. В
качестве ионной жидкости использовали различные имидазолиевые соли с анионами PF6 и BARF. Наилучший результат был
получен с [EMIM]+BARF-, когда при конверсии 99% величина
энантиоселективности достигает 78% ее.
Еще одним примером аминофосфин-оксазолинового (фосфинопирролил-оксазолиновый) лиганда, в котором в качестве связывающего фрагмента служит пиролл, являются лиганды Pyr-
PHOX (154) [250]:
119
R2P
+
I
R
I
I
R
R
N
Ir
(COD)
O
BARF
N
1
R
_
(154)
Синтез этих лигандов показан на схеме 80. Здесь также исходным веществом, как и в синтезе PHOX, являются дешевые и
легкодоступные хиральные аминоспирты.
ZnCl
C6H5Cl
N
H
2
O
N
1
O
N
1
CN
N
H
(R2)2P
N
1
R
OH
NH
2
(R2)2PCl
N
H
O
Et3N, THF
N
1
a R1 = i-Pr R2 = Ph c R1 = t-Bu R2 = o-Tol
b R1 = t-Bu R2 = Ph d R1 = t-Bu R2 = Cy
Схема 80. Синтез лигандов PyrPHOX (154).
120
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]