Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Хиральные лиганды в асимметрическом катализе. Монография
.pdf
57
e
O
P
h
101,
102
Продолжение табл. 3.2
57-6 98
57-7 ee. - 93.9 % 99
57
OM
57-8 ee – 95.2 % для (S,L)
ее - 90.5% для (R,L)
O
57
O
57
O
O
57-9
O
Заместители для (57) Условия реакции и
ee в реакции гидриро-
вания по схеме 27
57
RO
O
O
O
57-
h
10
57-
11
57-
P
12
R = Al
R = Bn
R = CHPh
2
ee – 98.5 %
100
Ссылки
Перспективным направлением модификации лигандов (57)
стала замена бинафтильной основы на другие биарильные фраг-
51
менты без потери атропоизомерии. Так были синтезированы
R3R
2R3
1
R1 =
R2 = Me
R3 = H R = Ph
1
3
лиганды (58) (Н8 – BINOL), которые показали очень хорошие
результаты в тех же реакциях гидрирования диметилового эфира итаконовой кислоты (56) (схема 28). При использовании родиевого комплекса [Rh(cod)2] [BF4] в качестве прекурсора при
соотношении субстрат/катализатор – 40 000 и при давлении водорода в 20 бар в течение 20 минут достигается 95 % конверсии
и 97% ee енантиомерного избытка в продукте гидрирования
[98].
1 R = i Pr
O
P O R
O
(59)
Другой набор модифицированных фосфитных лигандов можно представить в следующем виде:
2
2 R =CH(Me)Ph
R
1
R
1
R
O
P O R
O
(60)
2 R1 = R2 = Me R3 = H R = menthyl
3 R1 = R2 = Me R3 = H R = 2-napthyl
4 R1 = R2 = Me R3 = tBu R = Ph
5 R1 = R2 = Me R3 = tBu R = menthyl
6 R1 = R2 = Me R3 = tBu R = 2-napthyl
7 R1 = R2 = R3 = H R = L-menthyl
8 R1 = R2 = R3 = tBu R = L-menthyl
9 R1 = MeO R2 = Cl R3 = H R= iPr
10 R1 = MeO R2 = Cl R3 = H R = Ph
11 R1 = MeO R2 = Cl R3 = H R = (R)-CH(Me)Ph
12 R
= MeO R2 = Cl R3 = H R = 2,6-Me2C6H
52
Наиболее высокое значение энантиомерного избытка 99% ее
RNHAc
COO
R
RNHAc
COO
R
= H, Me
NHA
c
A
r
NHA
c
A
r
среди этих лигандов было получено при использовании (60-11) в
реакции гидрирования диметилового эфира итаконовой кислоты
(схема 28) при температуре 0 0С, давлении 1.3 бар, времени реакции 2 часа и соотношении субстрат/катализатор = 400 [103]:.
1
H
2
*
1
R = H, Ph, PhCH2, 4-NO2-C6H4, 4-MeO-C6H4 ; R1
Схема 29. Реакция гидрирования производных
N-ацетилдигидроаминокислот (61)
H
2
*
Ar = Ph, 4-MeO-C6H4, 4-CF3-C6H4
Схема 30. Реакции гидрирования N-ацетиленамидов (62)
Группа Феринга еще в 1994 году впервые сообщила о синтезе
MonoPHOS (64) - первого представителя класса монодентатных
амидофосфитных лигандов (63), а также об использовании амидофосфитов в качестве монодентатного лиганда в стереоселективном гидрировании с высокой степенью асимметрической
индукции. В реакции гидрирования итаконовой кислоты (43)
(схема 25) в присутствии родиевого комплекса с лигандом
MonoPHOS (64) были получены значения ee 96,6% при полной
конверсии после 20 часов при давлении в 1 бар, температуре 25
0
С и отношении субстрата к катализатору 30:1 в дихлорметане и
ee 97% этилацетате ([Rh(cod)2] [BF4]) [104].
53
O
P X
O
O
P NMe
O
2
(63) (64) MonoPHOS
Некоторые результаты реакций асимметрического синтеза
для других представители этого класса лигандов сведены в табл.
3.3.
Новый класс монодентатных фосфитных и диамидофосфитных лигандов, имеющих структуру, подобную структуре хиральных монофосфиновых лигандов (МОР) (70), описанных в
работе Хаяши [114, 115], был представлен впервые в работе
группы Гаврилова [116, 117].
54
(65)
R
суб/кат=20; Р=1 бар; Т=
25
R
кат/суб.=100; Р=20 бар;
Т= 25
99,6%
[
суб/кат=20; Р=1 бар; Т=
25
R = Ph, R
[Rh(cod)
суб/кат=20; Р=1 бар; Т=
25
[
суб/кат=20; Р=1 бар; Т=
25
R = H, R
[BF4]
суб/кат=20; Р=1 бар; Т=
25
R = Ph, R
[Rh(cod)
суб/кат=20; Р=1 бар; Т=
25
O
O
(66)
O
O
(67)
Хиральные амидофосфиты
Реакции
гидрирования
31
=Ph; [Rh(cod)2] [BF4];
O
O
P N
P NEt
H
OMe
32
2
30
31
0
С; t = 4 час; ее 99,9%
=Ph; [Rh(cod)2] [BF4]
Rh(cod)2] [BF4];
0
С; t = 20 час; ее 91%
0
С; t = 20 ч; ее 82%
P N
30
H
Rh(cod)2] [BF4];
0
С; t = 20 ч; ее 76%
0
С; t = 20 ч; ее 73%
31
Таблица 3.3
Условия реакции и
ee
0
С; t = 4 ч; ее
= Me;
1
] [BF4]
2
= H; [Rh(cod)2]
1
= H;
1
] [BF4]
2
Ссылки
105107
108
108
0
С; t = 20 ч; ее 84%
55
суб/кат=100; Р=20 бар;
Т=
96,2%
N
R
[
суб/кат=20; Р=1 бар; Т=
25
[
суб/кат=100; Р=1 бар; Т=
25
R = H, R
[BF4]
суб/кат=20; Р=1 бар; Т=
25
суб/кат=100; Р=50 бар;
Т= 0
O
O
P NMe
Окончание табл. 3.3
Условия реакции и
ee
Ссылки
Реакции
гидрирования
32
2
32
R = Ph; [Rh(cod)2] [BF4]
суб/кат=100; Р=20 бар;
Т= 0 0С; t = 3 ч; ее
91,2%
109
R = Ph; [Rh(cod)2] [BF4]
(68) (R) – H8 - Mo-
noPHOS
-10 0С; t = 8 ч; ее
2
P
O
(69) S-SIPHOS
O
26
30
31
32
Rh(cod)2] [BF4]
0
С; ее 94,7%
Rh(cod)2] [BF4]
0
С; ее 94%
= H; [Rh(cod)2]
1
0
С; t = 20 ч; ее 73%
R = Ph; [Rh(cod)2] [BF4]
0
С; t = 24 ч; ее 98%
110
111,
112
Эти исследования привели к синтезу большого количества
новых хиральных соединений, не только монодентатных фосфитных и диамидофосфитных, но и бидентатных P, P- и P, Nлигандов на основе BINOL [118]. На них мы остановимся в следующей главе нашей работы. Здесь же отметим, что наиболее
56
успешно такие лиганды проявили себя в асимметрических реак-
P
h
циях аллильного замещения.
O
PPh
2
(Sa или Ra) (70)
O
O
O
P
O
O
O
N
P
N
(Ra, Sa) или (Sa,Ra) (71) (R, S, Sa) или (R,S,Ra) (72)
Так, в реакции аллильного сульфонилирования (схема 31)
максимальное значение конверсии и ее показали диамидофосфитные лиганды (R,S,Sa) и (R,S,Ra) (72) [71% и ее 65%] и [95% и
ее 99%] соответственно. Изменение симметрии BINOL-основы
лиганда существенно меняет энантиоселективность реакции.
Также меняет значение ее и изменение соотношения лиганд/Pd,
причем в обратном направлении. К примеру, для (R, S, Sa) в
комплексе [Pd(allyl)Cl]2/(R, S, Sa) значение конверсии уменьшается с 71% для соотношения 1/1 до 63% для соотношения 2/1, а
энантиоселективность увеличивается с 65 (S)% ее до 73% ее.
Для (R, S, Ra) изменение соотношения с 1/1 к 2/1 приводит к
обратному – к снижению конверсии до 91% ее и энантиоселективность реакции - до 95% ее.
57
OAc
Pd - ca
t
Pd - ca
t
C
O2M
e
NaSO2pTol
S OO
Ph Ph
Ph Ph
*
Схема 31. Реакция аллильного сульфонилирования
1,3-дифенилаллилацетата (R = Ph) n-толуолсульфинатом
натрия
В другой асимметрической реакции аллильного алкилирования (схема 32) высокое значение конверсии и энантиоселективности 71% и 99% ее также характерно при использовании лиганда (R, S, Ra) (72). Однако энантиоселективность в этой реакции существенно изменяется только с лигандом (R, S, Sa) (72)
при замене растворителя с ТГФ на дихлорметан и не меняется
при изменении соотношения лиганд/катализатор, как это отмечалось в реакции аллильного сульфонилирования (табл. 3.4).
Заметим, что и в реакции аллильного сульфонилирования, и в
реакции аллильного алкилирования более успешными оказались
диамидофосфиты, чем просто фосфитовые монодентатные хиральные лиганды на основе BINOL, показавшие умеренную и
низкую энантиоселективность в реакциях аллильного замещения.
OAc
CH2(CO2Me)2, NaOAc
MeO2C
R R
R R
*
Схема 32. Реакция аллильного алкилирования
1,3-дифенилаллилацетата (R = Ph) диметилмалонатом.
58
Таблица 3.4
Pd Ca
t
Результаты реакции аллильного алкилирования с ис-
пользованием хиральных лигандов (72)
Соотношение
лиганд/Pd
(R,S,Ra)
(72)
1/1 ТГФ 71 99 (R)
Растворитель
Конверсия, % ее, %
1/1 CH2Cl2 76 85 (S)
2/1 ТГФ 66 95 (R)
2/1 CH2Cl2 76 91 (S)
(R,S,Sa)
(72)
1/1 ТГФ 75 94 (R)
1/1 CH2Cl2 49 15 (R)
2/1 ТГФ 77 95 (R)
2/1 CH2Cl2 54 13 (R)
В других асимметрических реакциях аллильного замещения
хиральный диамидофосфитный лиганд (R, S, Ra) (72) также показал высокое значение энантиоселективности. Так, в реакции
аллильного аминирования пирролидином (схема 33) энантиомерный избыток равен 97%, а в реакции аминирования ди-нпропиламином (схема 34) – 95%.
R R
OAc
(CH2)4NH
R R
Схема 33. Реакция аллильного аминирования
1,3-дифенилаллилацетата (R = Ph) пирролидином
59
N
*
OAc
Pd Ca
t
(C3H7)2NH
N
R R
R R
*
Схема 34. Реакция аллильного аминирования
1,3-дифенилаллилацетата (R = Ph) ди-н-пропиламином
Итак, монодентатные фосфитные и амидофосфитные лиганды показали в некоторых тестовых реакциях асимметрического
синтеза, особенно в реакциях аллильного замещения, великолепные результаты. К тому же синтез самих этих лигандов оказался достаточно прост и довольно дешев. Это позволяет включить их в портфель хиральных лигандов, имеющих перспективу
в конкретных промышленных процессах производства оптически чистых соединений. Однако в целом, несмотря на достигнутые успехи в использовании монодентатных лигандов в реакциях асимметрического синтеза, вопросы, связанные с энантиоселективностью, степенью конверсии, с каталитической активностью самих комплексов и стоимостью хиральных лигандов для
промышленного применения, все еще остаются открытыми.
3.2. Хиральные бидентатные Р,Р - лиганды
Хотя монодентатные лиганды были использованы первыми
для модификации координационной сферы в металлокомплексе,
но только использование хиральных бидентатных лигандов дало
возможность говорить об асимметрическом синтезе как о способе промышленного производства чистых энантиомеров. Интенсивные исследования в этой области в течение нескольких десятилетий привели к тому, что было синтезировано и протестировано более 2000 различных бидентатных хиральных лигандов
только для асимметрического гидрирования [119]. Тем не менее
такое многообразие лигандов основано на небольшом количестве так называемых привилегированных лигандов, показавших
исключительные качества в реакциях асимметрического гидри-
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]