Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Хиральные лиганды в асимметрическом катализе. Монография
.pdf
рования и давших стимул к поиску новых лигандов. В их число
входят и вышеперечисленные лиганды. Каждый из них стал родоначальником целого класса лигандов. Тем самым первоначальная классификация вновь полученных лигандов происходила путем их отнесения к тому или иному типу привилегированных лигандов DIOP, DIPAMP, BINAP и т.д.
Среди бидентатных лигандов различают Р, Р- и P, Nбидентатные лиганды, а также рассматривают различные типы
Р, Р-бидентатных лигандов с различным окружением фосфора,
выделяя связи Р-С, Р-О, Р-N в этих лигандах. Начнем описание
различных классов лигандов с Р,Р-бидентатных лигандов с Р-Ссвязями у трехкоординированных атомов фосфора. Каждый
класс хиральных бидентатных лигандов из привилегированного
списка характеризуется определенным набором хиральных элементов, и мы будем рассматривать все лиганды исходя из этой
классификации. Тогда структурный тип лиганда будет привязан
к лигандам из этого списка, которые будут выступать в качестве
родоначальника класса.
3.2.1. Лиганды структурного типа DIOP
Лиганды структурного типа DIOP изначально обладали двумя
центрами хиральности, и все модификации этого лиганда сохраняли наличие подобных центров. Кроме того, этот тип лигандов
обладает осью поворотной симметрии С2. У других модификации добавляется некоторое количество хиральных центров, но
ось симметрии поворота на 1800 сохраняется. Отметим, что наличие оси C2 характерно и для других дифосфиновых лигандов,
таких как BINAP и DuPHOS.
Разработка хирального бисфосфинового лиганда DIOP (73)
значительно продвинула вперед технологию асимметрического
гидрирования, хотя по энантиоселективности этот лиганд значительно уступает многим другим лигандам асимметрического
гидрирования.
61
O
O
2
PAr
2
C
2
PAr
O
(R,R) – DIOP (73)
Одной из причин низкой энантиоселективности является отсутствие конформационной жесткости хелатного цикла, образующегося при его координировании атомом переходного металла. Дальнейшая модификация этого типа лигандов шла по
пути повышения конформационной жесткости хелатного цикла
[120, 121]. Так, энантиоселективность реакции восстановления
итаконовой кислоты (43) (схема 25) при использовании комплекса Rh(I) с немодифицированным DIOP не превысила 58%
ee. Замена фенильных групп при атомах фосфора лиганда на
группу 4-MeO-3,5-Me2C6H2 или на группу 4-Me2NC6H4 привела
к увеличению энантиоселективности в этой реакции до 96% ee
[122, 123].
O
O
PPh
PPh
2
2
PPh
NN
PPh
MeMe
2
(R,S,S,R) – DIOP (74) (S,S) – BDPMI (76)
В работах [124-127] сообщили, что модифицированный лиганд (R,S,S,R)-DIOP* (74) с двумя новыми хиральными центрами показал в реакциях асимметрического гидрирования
α−
фениленамидов (75) величину энантиомерного избытка 98%
ee. Ли разработал тип 1,4-дифосфинового лиганда BDPMI с
62
имидазолидин-2-оновым основанием (75), показавшего при
R
R
NHA
c
асимметрическом гидрировании енамида (77) 99% ee [128, 129].
H
2
NHAc
R = H, CH
3
NHAc
Схема 35. Реакция асимметрического гидрирования
1−Ν−ацетиламино-2,2-диметилстирола (75)
Серия 1,4-дифосфиновых лигандов с конформационно жесткой 1,4-диоксановой основой, например T-PHOS (77), была разработана Беренсом [130] и впоследствии модифицирована Цангом (SK-PHOS (78) [131, 132]).
NHAc
H
2
Схема 36. Реакция асимметрического гидрирования произ-
водных α−(арил)енамидов (79)
Эти лиганды показали высокую эффективность и энантиоселективность (свыше 99% ee) при асимметрическом гидрировании енамида (79) и замещенных в ароматическом ядре
1−Ν−ацетиламино-2-метоксиметиленоксистиролов (80) [132]. Та
же группа ученых разработала лиганд BICP (81) [133], впервые
показавший исключительно высокую энантиоселективность при
63
гидрировании метоксиметиленовых (МОМ) эфиров
OMO
M
R
H
H
2
P
h2P
β−гидроксиенамидов (80):
OMOM
H
2
NHAc
R = H, o,p-2F
p-F, o-Cl, OMe, Ph
R
NHAc
Схема 37. Реакция асимметрического гидрирования заши-
щенных МОМ-группой β−гидроксиенамидов (80)
OMe
Ph2P
Ph2P
O
O
OMe
(R,R,R,R)–T-PHOS
(59)
Ph2P
Ph2P
(R,R,R,R)-SK-PHOS
(60)
H
H
O
O
O
O
H
H
PPh
(R,R) – BICP
(63)
Отметим, что в дальнейшем концепция сохранения симметрии C2 была нарушена:
Rh
NH
*
P
CO2R
O
O
A R =Ph (DIOP)
B R = Cy
P*Ph
PR
2
2
P
O
Так, классический лиганд DIOP этого семейства был модифицирован, сменив заместители у атома фосфора. Основанием для
этого послужили следующие доводы. Разные заместители могли
64
по-разному взаимодействовать с переходным металлом и созда-
O
M
e
R
'
вать различные электронные и стерические условия для взаимодействия с субстратом. Группа Ашивы показала это в следующей реакции гидрирования с модифицированным лигандом
[134]:
[Rh/L], H2,
O
O
O
5 МПа, ТГФ
HO
Лиганд А: 45% выхода
и 37% ee.
O
Лиганд В: 100% выхода
и 72% ee
3.2.2. Лиганды структурного типа DIPAMP (Р-хиральные
дифосфиновые лиганды)
Модификация первоначального лиганда DIPAMP дала целый
класс Р-хиральных дифосфиновых лигандов. Этот класс определяется наличием двух стереогенных (хиральных) атомов фосфора. Изначально из-за трудностей синтеза Р-хиральных бифосфиновых лигандов появление новых лигандов такого класса затянулось почти на тридцать лет. И только прогресс в разработке
синтетических методов приготовления Р-хиральных соединений
[135, 136] дал толчок для синтеза новых лигандов этого класса:
Me
P P
R''
BISP R’ = R’’ = R (82)
a. R = t-Bu; b. R = 1-adamantyl
Me
P P
NIPHOS (83)
Me
MI-
c. R = 1-Me-cyclohexyl;
d. R = cyclopentyl
65
M
e
R
C
O2R
R
AcH
N
C
O2R
PP
Me
(84)
В 1998 году Имамото [137, 138] синтезировал серию
Р-хиральных бифосфиновых лигандов – BISP (82), которые продемонстировали великолепную каталитическую активность и
энантиоселективность при гидрировании производных
α−дегидроаминокислот (85), енамидов [139], (Е)- βациламиноакрилатов (86) [140], и
α−бензоилоксивинилфосфоната (87) [141]. Далее были синтезированы MINIPHOS (83) [142], 1,2бис(изопропилметилфосфино)-бензол (84) [143] и ряд несимметричных представителей BISP (82), где R’≠ R” [144, 145].
CO2R
1
H
2
1
NHAc
R1 = H, CH
3
Схема 38. Реакция асимметрического гидрирования
α−дегидроаминокислот (85)
R
CO2R
H
2
R = H, Ph
R
AcHN
Схема 39. Реакция асимметрического гидрирования
(Е)- β-ациламиноакрилатов (86)
66
NHAc
P(O)(OMe)
2
OBz
H
2
P(O)(OMe)
2
OBz
Схема 40. Реакция асимметрического гидрирования
α−бензоилоксивинилфосфоната (87)
В последнее время разработкой несимметричных Рхиральных дифосфиновых лигандов активно занимались в исследовательской лаборатории фармацевтической фирмы Pfizer.
Там был синтезирован широкоизвестный лиганд Three chicken
foot (88) [146].
H
P
P
H
P
P
H
P
P
H
Three chicken foot
TANGPHOS (89) DUANPHOS (90)
(88)
P
H
H
P
BINAPINE (91)
Другим успешным развитием этого направления стала разработка группой Цанга жестких Р-хиральных дифосфиновых ли-
67
гандов TANGPHOS (89) [147, 148], BINAPINE (91) [149] и DU-
R
NHAcA
r
AcO
R
C
O2M
e
NHAcA
r
ANPHOS (90) [150]. TANGPHOS показал себя как эффективный
лиганд для родийкатализируемого гидрирования различных
функционализированных олефинов, таких как
α−дегидроаминокислоты (85), α−(арил)енамиды (92),
β−ациламиноакрилаты (86), итаконовая кислота (43) и енолаце-
таты (93) [151]. Лиганд BINAPINE продемонстрировал великолепную энантиоселективность и активность с ton > 10 000 при
асимметрическом гидрировании (Z)-β−арил
β−ациламиноакрилатов (94).
H
2
NHAcAr
R
Схема 41. Реакция асимметрического гидрирования
α−(арил)енамидов (92)
H
2
AcO
R
Схема 42. Реакция асимметрического гидрирования енол-
ацетатов (93)
H
2
NHAcAr
CO2Me
Схема 43. Реакция асимметрического гидрирования
(Z)- β−арил β−ациламиноакрилатов (94).
68
Бифосфиновый лиганд BIPNOR (95), синтезированный груп-
M
e
P
h
M
e
пой Матэй, также оказался эффективным при энантиоселективном гидрировании α−ацетамидокоричной (96) и итаконовой (43)
кислот [152].
Me
Me
Ph
Ph
P
P
Ph
BIPNOR (95)
CO2H
NHAr
H
2
CO2H
NHAr
Схема 44. Реакция асимметрического гидрирования
α−ацетамидокоричной кислоты (96)
Отметим, что модификация лигандов этого структурного типа проводилась в основном по двум направлениям: а) менялось
основание лиганда [136, 153, 154]; б) изменялось окружение
атома фосфора с целью повышения на нем электронной плотности [137, 138]. Подобно DIPAMP, новые лиганды вполне успешны при гидрировании енамидов и производных итаконовой кислоты комплексами родия, показывают даже большую энантиоселективность, чем сам DIPAMP, в реакции получения L-
DOPA (95% ee), описанной выше. Так, два семейства лигандов
(82) и (83), разработанные группой Имамото, показали высокую
энантиоселективность (>99% ee) при гидрировании метилового
эфира α−ацетамидокоричной кислоты (BISP- 82a), метилового
эфира α−ацетамидоакриловой кислоты (BISP - 82b) [137] и ди-
метилового эфира итаконовой кислоты (BISP - 82c) [138]. Следует отметить, что лиганд Three Chicken foot (88) с еще более
простой структурой [146] в реакциях гидрирования тех же суб-
69
стратов показал высокое значение энантоселективности (>99%
MeO
OMe
R
R
R
ee) и даже лучшую каталитическую активность, чем катализато-
ры Имамото с лигандами (82) и (83).
Лиганды семейства BISP (82) оказались более эффективны
при гидрировании енамидов, производных итаконовой кислоты
и особенно тетразамещенных олефинов, превосходя по энантиоселективности все известные лиганды. Недостатком лигандов
(82), (83), (88) – (91) является повышенная чувствительность к
окислению кислородом воздуха, поэтому их необходимо хранить в виде уже готовых комплексов Rh, либо в виде BH3комплексов.
3.2.3. Лиганды структурного типа DuPHOS (циклофосфолановые лиганды)
Первый представитель лигандов этого типа (97) был синтезирован в конце 80-х годов группой Брунера [155]. Далее, в начале
90-х годов, группой Бёрка из фирмы DuPont были разработаны
DuPHOS (98) и BPE (99) [156].
MeO
P
P
OMe
P
P
(97) Me-DuPHOS (98)
R
PP
BPE (99)
Эти лиганды, также как и лиганд (97), имеют два пятичленных цикла, каждый из которых содержит по атому фосфора и
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]