Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Хиральные лиганды в асимметрическом катализе. Монография
.pdf
Еще одной модификацией структуры DIPAMP при получении
b R = OMe
P,N-лигандов можно назвать сульфинилиминовые Р,N-лиганды
(221). Эллман впервые получил лиганды этого типа путем кон-
денсации соответствующих орто-фосфиновых альдегидов (222)
с хиральными сульфинамидами (223) (схема 100) [283, 284]. Однако здесь есть и существенные отличия от дифосфиновых лигандов со структурой типа DIPAMP. Так, в лигандах (221) хиральным является исключительно атом серы, в то время как в
дифосфиновых лигандах хиральными центрами выступают сами
атомы фосфора.
Ir cat., H
2
*
R
Схема 101. Ir-катализируемое асимметрическое гидрирование
Эллман также синтезировал иридиевые комплексы (225а,d-i) в
два этапа, один из них с использованием тетракис-[3,5-
(трифлюрометил)фенил]бората (BARF) как противоиона (схема
99) [284]. Иридиевый комплекс (225j) не удалось изолировать,
наиболее вероятно, из-за экстремально высокого стерического
препятствия, вызванного о-изопропильными группами. Комплексы (225а, d-i) были протестированы в асимметрическом гидрировании транс-α-метилстильбена (226а) (схема 101). Оптимизация
условий реакции показывает, что метиленхлорид как растворитель и (BARF) как противоион наиболее эффективен в данной
реакции. Наибольшая энантиоселективность (94% ее) наблюдалась с использованием комплекса (225d).
a R = H
производных транс-α-метилстильбена (226)
R
151
3.3.4. P,N-
PPh
лиганды с планарной хиральностью
Первые планарные Р,N-лиганды - Р,N-ферроценил-лиганды
(S,R)-PPFA (227) и (R,S)-MPFA (228) - введены в обращение Ку-
мадой и Хайяшей в 1976 году [285], которые использовали пионерскую работу Уги по синтезу оптически чистых замещенных
ферроценов. В некотором смысле это была также и первая работа, в которой были синтезированы и использованы хиральные
P,N-лиганды. С тех пор несколько исследовательских групп, таких как группа Хайяши [286], Вайзенштайнера [287] и Йохансена
[288], синтезировали новые представители лигандов этого класса. Катализаторы на их основе являются исключительно активными и показывают высокую энантиоселективность в асимметрическом катализе.
2
Fe
(S,R) - PPFA
NMe
Fe
R,S) - MPFA
PPh
NMe
2
(227) (228)
Не так давно Чен сообщил о Р-хиральных фосфинах (233) на
основе ферроцена, который был синтезирован как отдельный
диастереомер с высоким выходом. Синтез проводили литированием Уги-амина (229) с BuLi и последующей реакцией с различными дихлорфосфинами R1PCl2. Полученные хлорфосфины (230)
превращаются в Р-хиральные фосфины (233) алкилированием
органометаллическими соединениями R2M (231) [289]. Стереохимия и высокая диастереоселективность этой реакции были
объяснены реакционным механизмом (схеме 102), где промежуточный хлорфосфин (230) вступает во внутримолекулярную циклизацию с образованием четвертичной аммониевой соли (232), в
152
которой атом фофсора алкилируется органометаллическим соединением R2M (231) с высокой степенью диастереоселективности с получением конечного продукта (233).
+
Fe
(229)
NMe
2
1. BuLi
2. R1PCl
2
Fe
(233)
(230)
P
Fe
NMe
R
1
R
NMe
P
1
R
Cl
2
Fe
P
(232)
NMe
1
R
-
Cl
R2M (231)
Схема 102. Стереоселективный синтез Р,N-хиральных фосфи-
новых лигандов (233) на основе ферроцена
Уги-амин (229) был использован для синтеза нескольких новых семейств лигандов на основе ферроцена: Р,N-хиральных
фосфин-аминофосфинов, фосфин-фосфорамидитов и 1,3бисфосфинов, которые показывают очень хорошую активность и
энантиоселективность (более 99% ее) в Rh-катализируемом гидрировании производных α-дегидроаминокислот (184) (схема 89).
В направлении развития P,N-фосфитных лигандов, обладающих планарной хиральностью за счет феророценового заместителя при N-атоме, следует отметить ферроценилиминофосфиты
(234) – (238) [289-291]. В общем виде такие лиганды можно было
бы представить в следующем виде:
153
R
a
= H
P
h
R= Bu; R1 = R2
b
R = Bu; R1 = t-Bu;
R2 = OMe
c
R = t-Bu; R1 = t-Bu;
R2 = OMe
O
O
R
1
R
1
P
O N
R
Fe
2
R
2
(234)
R
O
R
R
O
P
O N
R
Fe
N
O N
P
N
R
(235) a R = Me ; b R = iPr (236) a R = Bu; b R = t-Bu
O
P O N
O
Fe
O
P O N
O
(Sa, Ra - 237) (Sa, Ra - 238)
MeO2C
CO2Me
AcHN
CO2Me
AcHN
(239) (240) (241)
Fe
Fe
CO2Me
154
Ферроценилиминофосфиты (Sa, Ra - 237) (Sa, Ra - 238) были
протестированы в гидрировании диметилитаконата (239), метил2-ацетамидоакрилата (240) и метил-(Z)-2-ацетамидо-3фенилакрилата (241). Результаты гидрирования представлены в
табл. 3.19.
Таблица 3. 19
Результаты Rh-катализируемого гидрирования (1,3 атм.-
Н2, 20 0С, 20 ч, CH2Cl2, [Rh(COD)2]BF4/L).
№
п/п
Ли-
ганд
Субстрат Степень кон-
версии, %
ее, %
(конф.)
1 (235 b) (239) 11 3 (R)
2 (235 b) (240) 5 5 (R)
3 (235 b) (241) 5 5 (R)
4 (Sa - 237) (239) 93 65 (S)
5 (Ra - 237) (239) 25 80 (R)
6 (Sa - 237) (240) 40 79 (R)
7 (Ra - 237) (240) 25
95 (S)
8 (Sa - 237) (241) - -
9 (Ra - 237) (241) 62 86 (S)
10 (Sa - 238) (239) 19 66 (S)
11 (Ra - 238) (239) 67 88 (R)
12 (Sa - 238) (240) 20 49 (R)
13 (Ra - 238) (240) 81
97 (S)
14 (Sa - 238) (241) 17 63 (R)
15 (Ra - 238) (241) 85
92 (S)
Отсутствие асимметрии у заместителей атома фосфора, как,
например, у лиганда (235), практически снижает энантиоселективность до минимальных, едва заметных значений при гидрировании всех трех субстратов. Отметим, что конфигурация BINOL в лигандах (237), (238) влияет на симметрию конечного
продукта реакции. Причем в субстратах, в которых присутствует аминогруппа, происходит смена конфигурации конечного
продукта относительно конфигурации BINOL. Кроме того, вы-
155
сокое значение энаниомерного избытка показывает лиганд (238),
у которого присутствует третбутильный заместитель. Так, в
опыте 13 с лигандом (Ra - 238) при гидрировании метил-2ацетамидоакрилата было показано значение энантиоселективности до 97 % ее [292].
Следует также отметить, что ферроценилиминофосфиты за
счет появления ферроценилиденового заместителя приобретают
структурную жесткость, но могут быть легко модифицированы.
Это, с одной стороны, позволяет надеяться, что можно идти по
пути модификации самих лигандов, но, с другой стороны, в результате подбора подходящего субстрата при проведении реакций асимметрического синтеза можно получить обнадеживающие результаты энантиоселективности не только в реакциях
гидрирования.
3.4. Хиральные лиганды на основе природных соединений
Проблема создания дешевых, устойчивых на воздухе и высокоэффективных хиральных лигандов для использования их в
промышленном производстве остается актуальной. Одним из
подходов при удешевлении производства лигандов является
разработка новых структур лигандов с хиральностью, которая
изначально присутствует в исходных соединениях. И в качестве
исходного соединения, обладающего хиральностью, можно
взять природное соединение, которое будет служить в качестве
связующего мостика, что позволит сочетать хиральность природного соединения с хиральностью, возникающей при конструировании новой структуры хирального лиганда. Хотя возможен и другой вариант, когда хиральность лиганда определяется
только хиральностью исходного природного соединения. Такими стартовыми материалами, на основе которых могут быть
синтезированы хиральные лиганды, могут быть гидрокси- и
аминокислоты, углеводы, терпеноиды и стероиды. Хотя и самые
первые дифосфиновые хиральные лиганды типа DIOP были
синтезированы на основе стереоспецифических трансформаций
156
широко распространенного природного соединения (+)-(2R,3R)-
P
h
R
h
винной кислоты.
3.4.1. Хиральные лиганды на основе углеводов
Одни из первых природных соединений, которые были использованы в начале 80-х годов при синтезе фосфиновых лигандов в качестве связывающих мостиков, - это углеводные соединения. Широкая доступность, оптическая чистота, наличие нескольких легко трансформируемых функциональных групп при
асимметрических центрах различной конфигурации делают
природные сахара и их производные привлекательными для
синтеза хиральных лигандов.
HO
HO
HO
O
OH
OH
O
R2PO
O
O
OPR
'
OR
2
(242)
Первые работы по асимметрическому гидрированию с использованием дифосфинитовых родиевых комплексов были осуществлены на основе α− и β− D -глюкопиранозидов [293-296]. Такие 2,3-дифенилфосфинитовые лиганды на основе α − D глюкопиранозидов использованы при асимметрическом гидрировании производных дигидроаминокислот. Наилучшая энантиоселективность достигнута в этих реакциях (< 96.6% ee) для
серии 2,3-дифосфинитовых лигандов (242) на основе глюкопиранозы R = Ph, R’=Ph, Me, полученных группой Зельке (R.
Selke) [297-302].
157
TMS
ee = 2%
R =
R =
R =
OMe
ee = 99%
R =
TMS
ee = 97,4%
R =
ee = 90,2%
ee = 93%
F
F
Группа РаджанБабу (T.V. RajanBabu) [303-305] провела дальнейшую модификацию этого типа лигандов, вводя различные
арильные группы у атома фосфора, чтобы изменить стерические
и электронные свойства лиганда. Наивысшее значение энантиоселективности (99% ее) достигается в реакции гидрирования
метилового эфира α-ацетамидокоричной кислоты. Такие системы с дифосфинитовым лигандом, разработанные группой РаджанБабу, нашли практическое применение при синтезе (S)- и
(R)- ароматических производных аланина. Растворимый в воде
родиевый комплекс с дифосфинитовым лигандом (243) оказался
достаточно эффективным при гидрировании производных дигидроаминовых кислот (> 90% ее) [306]:
Ph
O
O
O
+
NMe
2
O
R2P
+
Rh
(COD)
PR
O
2
O
-
2X
(243)
Группа Чена (Y. Chen) в 1999 году разработала дифосфинитовый лиганд на основе другого природного вещества – D-
158
маннита (244). При гидрировании α−ацетамидоакриловой ки-
H2COH
P
h2P
O
OPP
h
слоты в присутствии Rh-комплекса с этим лигандом была достигнута достаточно высокая асимметрическая индукция (>
96,7% ее) [307]:
HO H
HHO
OHH
H2C OH
O
O
OHH
Ph2PO
OPPh
O
O
2
(244)
Еще одним природным соединением, на основе которого были разработаны дифосфинитовые лиганды, стала D-ксилоза. В
реакции асимметрического гидрирования метилового эфира
α−ацетамидоакриловой кислоты с использованием Rh- и Irкомплексов [Rh(cod)(245)]BF4 и [Ir(cod)(246)]BF4 в качестве
катализаторов были получены значения энантиоселективности
выше 81% ее [308].
2
O
O
O
OPPh
Ph2PO
O
O
O
2
(245) (246)
Еще одним направлением модификации лигандов на основе
α− и β− D -глюкопиранозидов стало использование фосфитов
159
(247), (248)
O
O
P
h
2
O
в качестве хиральных лигандов в асимметрическом
гидрировании и гидроформилировании [309]:
R
O
O
R
O
O
P
O
O
O
P
O
R
(RO)2PO
R
O
O
O
OP(OR)
OPh
(247) (248)
Группой Реетца (M.T. Reetz) был сделан важный шаг в разработке лигандов на основе D-маннита. Синтезирована целая серия С2-симметричных фосфитов с различными биарильными
фрагментами (249) [310]. Комплексы на основе этих лигандов
показали высокую эффективность при гидрировании метиловых
эфиров итаконовой и N-ацетиламидакриловой кислот (> 94,5%
ee).
O
OP
O
H
O
O
H
O
O
P
1
R
2
R
O O R
1
2
R
O O
(249)
a. R1 = R2 = H; b. R1 = CH3, R2 = H; c. R1 = R2 = t-Bu
Группа Клавье (C. J. Claver) разработала серию высокоэффективных модульных С1-лигандов (250), (251) на основе фуранозы
160
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]