DD281129A5

DD281129A5 - Verfahren zur herstellung von optisch aktiven komplexkatalysatoren

Info

Publication number: DD281129A5
Application number: DD31421588A
Authority: DD
Inventors: Hans-Joern Kreuzfeld; Christian Doebler
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1988-03-30
Filing date: 1988-03-30
Publication date: 1990-08-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von optisch aktiven Metallkomplexen aus chiralen bicyclischen b-Aminoalkoholen ueber deren Phosphinigsaeurederivate. Die enantioselektiv katalytisch wirkenden, optisch aktiven Chelatkomplexe werden erfindungsgemaesz erhalten, indem b-Aminoalkohol in Gegenwart von Protonenakzeptoren mit Diorganylhalogenphosphin umgesetzt und das Reaktionsprodukt durch Umsetzung mit Metallhalogeniden der I. Nebengruppe des PSE in entsprechende Metallchelatkomplexe umgewandelt wird. Durch Umsetzung dieser Verbindungen mit loeslichen Komplexen der 0- bis 4wertigen Metalle der VIII. Nebengruppe des PSE, die leicht austauschbare Liganden enthalten, wird das Metall der I. Nebengruppe verdraengt. Die erhaltenen Komplexe haben als Katalysatoren zur enantioselektiven Synthese optisch aktiver Stoffe (z. B. Pharmaka) aus prochiralen Vorstufen bei Hydrierungs-, Hydrosilylierungs-, Isomerisierungs-, Carbonylierungs- und C-C-Knuepfungsreaktionen Bedeutung. Beispielsweise sind ausgehend von a-Acetylaminoacrylsaeure und * bzw. deren Ester * oder * bzw. * oder * oder deren Ester herstellbar.{Komplexkatalysator, optisch aktiv; b-Aminoalkohol; Phosphinigsaeurederivat; enantioselektive Synthese; Ligandenaustausch; Metall der I. Nebengruppe des PSE; Metall der VIII. Nebengruppe des PSE; N-Acetyl-b-phenylalanin, , Chelatkomplex}

Description

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Phosphormodifizierte chirale bicyclische ß-Aminoalkohole (Aminophosphin-phosphinite) wurden als Liganden fürchirale Komplexkatalysatoren bereits eingesetzt (DD-PS 253192).

Nachteilig bei diesem Verfahren ist, daß die Liganden als luftempfindliche, sirupöse, schlecht handhabbare Verbindungen anfallen, deren Einsatz beispielsweise für Hydrierungen prochiraler Aminosäurevorstufen in Form von luft- und feuchtigkeitsempfindlichen Komplexlösungen erfolgt. Darüber hinaus wird eine relativ hohe Katalysatorkonzentration für derartige Synthesen benötigt.

2IeI der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, ein technisch einfaches Verfahren zur Herstellung chiraler Komplexkatalysatoren mit enantioselektiven Wirkungen zu entwickeln, wobei der benötigte Komplexügand in Form luft- und feuchtigkeitsstabiler, gut handhabbarer fester Metallchelatverbindungen zum Einsatz kommt.

Darlegung des Watens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, aus dem Enantiomer eins optisch aktiven Ausgangsmaterials mehrere Komplexliganden mit unterschiedlichen Eigenschaften hinsichtlich der Enantioselektivität und der Aktivität zu gewinnen. Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung optisch aktiver Komplexkatalysatoren in Form enantioselektiv katalytisch wirkender, optisch aktiver Chelatkomplexe der allgemeinen Formel I,

^MVe

Inder η

Xbzw.2X

1 oder 2

R²

Aryl, substituiertes Aryl, Alkyl oder substituiertes Alkyl,

Alkyl, substituiertes Alkyl, Aryl, substituiertes Aryl, Cycloalkyl, Alkoxycarbonyl, Aryloxycarbonyl Metall der VIII. Nebengruppe des PSE

Cl, Br, J, 1,3-Dionat, Carboxylat, Carbonat

Mono- oder Diolefin, Aren, CO, H₂O, Alkohol, Amin,

Amino einer starken Säure aus der Gruppe BFi, PFe. CIOi > HSOi und F₃C-COO^- oder Anion einer zweibasischen Säure wie SOj-,

a O bis 3,

b O bis 3,

c O bis 4 und

d 1 oder 2

bedeuten, durch Synthese von Phosphinigsäurederivaten optisch aktiver bicyclischer ß-Aminoalkohole und nachfolgende

Komplexbildung, indem erfindungsgemäß ein chiraler bicyclischer ß-(prim., sek. oder tert. Amino)-alkohol in Gegenwart von Protonenakzeptoren bei -50 bis +100"C mit 3 ο ar 2 Mol Diorganylhalogenphosphin umgesetzt und das rohe oder gereinigte Reaktionsprodukt nachfolgend mit Metallhalogeniden der I. Nebengruppe des PSE, vorzugsweise mit CuCI, in Reaktion gebracht

wird und danach durch Umsetzung der so erhaltenen Chelatkomplexe der Metalle der I. Nebengruppe des PSE mit löslichen

Komplexen der 0- bis 4wertigen Metalle der VIII. Nebengruppe des PSE, die leicht austauschbare Liganden enthalten, das Reaktionsprodukt als Ligand auf die Metalle der VIII. Nebengruppe des PSE Obertragen wird. Die chiralen Ausgangsmaterialien für die Ligandensyntheso werden in an sich bekannter Weise durch aminolytische Oxiran- Ringöffnung der entsprechenden Acyclischen Epoxide mit Ammoniak, primären oder sekundären Aminen gewonnen, deren Racemate sich mit chiralen Säuren in die Enantiomere spalten lassen. Aus ersteren kann man auch Ausgangsmaterialien mit

tertiärer Aminogruppe nach üblichen Verfahren darstellen.

Für die Katalysatorsynthese können als Metallverbindungen mit verdrängbaren Liganden entweder kationische Metallkomplexe

mit Neutralliganden wie Olefin, Diolefin, Aren, CO, Amin, Alkohol u.a. und nicht komplexierenden Anionen wie BFi, PFg, CIOi,

SO*~ oder aber elektrisch neutrale Halogeno-, ß-Diketonato-, Carboxylate- und Carbonato-Komplexe mit den gleichen Neutralliganden eingesetzt werden, wobei der anionische Ligand im Komplex erharten bleibt oder durch nachträgliche Behandlung mit elektrophilen Ionen wie Ag⁺ oder H⁺ entfernt werden kann. In manchen Fällen, vorzugsweise bei den Metallen der Nickeltriade, sind auch labile Komplexe mit nullwertigem Zentralatom als Ausgangsmaterial geeignet. Erfindungsgemäß können die Komplexe der Phosphinigsäurederivate mit Metallen der I. Nebengruppe des PSE im molaren Verhältnis 1:1 bis 1:2 mit kationischen Metallkomplexen, vorzugsweise Rhodium(l)-olefin-komplexen, unter Bildung der optisch

aktiven Chelatkomplexe zur Reaktion gebraucht werden oder auch mit elektrisch neutralen Metallkomplexen, vorzugsweise

Chlororhodium-komplexen, umgesetzt werden. Erhaltene Neutralkomplexe der Phosphinigsäurederivate von chiralen ß-Aminoalkoholen lassen sich durch nachträgliche Einwirkung von Ag⁺-Ionen, vorzugsweise in Form von AgBF₄, in kationische Komplexe umwandeln. Die entstandenen optisch aktiven Chelatkomplexe können entweder direkt nach ihrer Bildung in Lösung als Katalysatoren

eingesetzt oder zuvor in kristalliner Form isoliert werden. Als Lösungsmittel für die Anwendung der Katalysatoren eignen sich

z. B. aromatische und aliphatische Kohlenwasserstoffe, cyclische und acyclische Ether und Ester, Alkohole und gegebenenfallsauch die umzusetzenden Substrate, sofern diese flüssig sind.

Gegenüber dem bekannten Verfahren des Einsatzes solcher Liganden in Form instabiler, sirupöser Produkte zeichnen sich die

erfindungsgemäß hergestellten chiralen Liganden in Form der Metallkomplexe von Metallen der I. Nebengruppe des PSE in ihrer

Anwendung dadurch aus, daß bei einfacherer Handhabung und Unempfindlichkeit gegen Luft und Feuchtigkeit größere Substratmengen mit wesentlich geringerem Katalysatoranteil bei hoher Enantioselektivität hydriert werden können. Vorzugsweise sind die erfindungsgemäß erhaltenen Katalysatoren zur enantioselektiven Hydrierung von

a-Acetylaminoacrylsäure und (Z)-a-Acetyl- bzw. (Z)-a-Benzoylaminozimtsäure bzw. deren Derivaten zur Herstellung von (R)-oder (S)-N-Acetyl-alanin bzw. (R)- oder (S)-N-Acetyl- bzw. N-Benzoyl-ß-phenyl-alanin oder deren Derivaten einsetzbar.

Ausführungsbeliplel Beispiel 1

1,1 g (2,15mmol) (+)-trans-2exc-0,3endo-N-Bis-(diphenyl-phosphino)-methylamino-norbornanol. (a)j⁶ + 6,5" (c = 1, CHCI₃),werden mit 0,194g (1,96mmol) CuCI in 6ml CH₂CI₂ bei Raumtemperatur unter Schutzgas bis zur vollständigen Auflösunggerührt. Nach Einengen im Vakuum erhält man ein farbloses öl, das mit absolutem Ether zur Kristallisation gebracht wird. Dasweiße Kristallisat wird inert abgesaugt, mit Ether gewaschen und im Vakuum getrocknet.

Ausbeute: 854 mg (72 %), Schmp. 141 bis 15O⁰C

[atö^s-ei,2^e (c = 0,3; CHCI₃)

ber.: C 63,16 H 5,46 N 2,30 P 10,18

gef.: C 62,40 H 5,48 N 2,32 P 10,50

Beispiel 2 Es wurde analog Beispiel 1 verfahren, jedoch wurde anstelle des (+l-Liganden das (-)-trans-2exo-0,3endo-N-Bis-(diphenyl-

phsophino)-methylamino-norborn«nol[a)J* - 6,2° (c = 1,CHCI₃) eingesellt und der entsprechende (+)-Cu-Komplex erhalten.

Beispiele 3 bis 10

Der nach Beispiel 1 bzw. Beispiel 2 dargestellte Cu-Komplox wird mit dem entsprechenden RhodiumlD-Komplex in Methanol zusammengegeben. Nach Zugabe des Substrates wird bei 25*C und 0,1 MPa H₂-Druck unter Rühren die enantioselektive Hydrierung vorgenommen.

Die unter diesen Bedingungen bei Einsatz verschiedener Rh-Komplexe bzw. unterschiedlicher Substrate erhaltenen Resultate sind in der folgenden Übersicht aufgeführt.

Beispiel Rh-Kompl.	(mmol)	Cu-Kompl.	MeOH	Substrat	Verh.	t/2	%ee
Nr.	A(O₁OU	(mmol)	(ml)	(mmol)	Substr./Kat.	(min)	(R/S)
3	A(O₁OD	X(O₁OD	15	I (D	100:1	2	77(R)
4	A(O₁OU	X(0,01)	15	Il (D	100:1	2	87(R)
5	B(0,01)	Y(O₁OD	15	M (D	100:1	2	86(S)
β	B(O₁OD	X(O₁OD	30	II (10)	1000:1	7	88(R)
7	B(0,005)	X(O₁OD	30	111(10)	1000:1	8,5	93(R)
8	B(0,005)	Y(O₁OOS)	30	111(10)	2000:1	15	84(S)
9	B(0,005)	X(0,005)	40	111(15)	3000:1	19	85(R)
10	(Rh(COD)₂I⁺BF₄- B	X(0,005)	40	IIK20)	4000:1	30	84(R)
A:	(-)-Komplex nach Beispiel 1	: Va(Rh(COD)CII₂
X:	(+!-Komplex nach Beispiel 2
Y:	(Z)-a-Acetaminozimtsäure
I:

(Z)-a-AcetaminozimtsSuremethylester (Z)-a-Benzoylaminozimtsäuremethylester

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von optisch aktiven Komplextotalysatoren in Form enantioselektiv katalytisch wirkender, optisch aktiver Chelatkomplexe der allgemeinen Formel I,

Inder
η

1oder2

N-PR] oder N=R³,,

Aryl, substituiertes Aryl, Alkyl, substituiertes Alkyl,

Alkyl, substituiertes Alkyl, Aryl, substituiertes Aryl, Cycloalkyl, Alkoxycarbonyl,

Aryloxycarbonyl, Metall der VIII. Nebsngruppe des PSE, Cl, Br, J, I.S-DionatjCarboxylatjCarbonat, Mono- oder Diolefin, Aren, CO, H2O, Alkohol, Amin,

X bzw. 2X Anion einer starken Säure aus der Gruppe BF4, PFe, CIO4, HSOi und F₃C-COO" oder

Anion einer zweibasischen Säure wie SO²T,
a O bis 3,

b O bis 3,

c 0bis4und

d 1oder2

bedeuten, durch Synthese von Phosphinigsäurederivaten optisch aktiver bicyclischer ß-Aminoalkohole und nachfolgende Komplexbildung, dadurch gekennzeichnet, daß ein chiraler bicyclischer ß-(prim., sek. und tert. Amino)-alkohol in Gegenwart von Protonenakzeptoren bei -50 bis +10O⁰C mit der drei- oder zweifachen molaren Menge Diorganylhalogenphosphin umgesetzt und das rohe oder gereinigte Reaktionsprodukt nachfolgend mit Metallhalogeniden der I. Nebengruppe des PSE in Reaktion gebracht wird und danach durch Umsetzung der so erhaltenen Chelatkomplexe der Metalle der I. Nebengruppe des PSE mit löslichen Komplexen der O- bis 4wertigen Metalle der VIII. Nebengruppe des PSE, die leicht austauschbare Liganden enthalten, das Reaktionsprodukt als Ligand auf die Metalle der VIII. Nebengruppe des PSE übertragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallhalogenid der I. Nebengruppe insbesondere CuCI verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Komplexe der Phosphinigsäurederivate mit Metallen der I. Nebengruppe des PSE im molaren Verhältnis 1:1 bis 1:2 mit kationischen Metallkomplexen, vorzugsweise Rhodium(l)-olefin-komplexen, unter Bildung der optisch aktiven Chelatkomplexe zur Reaktion gebracht werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichen Metallkomplexe mit elektrisch neutralen Metallkomplexen, vorzugsweise Chloro-rhodium-komplexen, umgesetzt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erhaltenen Neutralkomplexe der Phosphinigsäurederivate von chiralen ß-Aminoalkoholen durch nachträgliche Einwirkung von Ag⁺-Ionen, vorzugsweise in Form von AgBF₄, in kationische Komplexe gemäß Anspruch 3 umgewandelt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatoren nur durch Zusammengeben der Komponenten in Lösung synthetisiert und ohne Isolierung eingesetzt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatoren in Kohlenwasserstoffen, Ethern, Estern oder Alkoholen als Lösungsmittel angewendet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die optisch aktiven Chelatkomplexe fürenantioselekuve Synthesen eingesetzt werden.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von optisch aktiven Metallkomplexen aus chiralen Acyclischen ß-Aminoalkoholen Ober deren Phosphinigsäurederivate. Derartige Komplexe haben als Katalysatoren zur enantiosetektiven Synthese von optisch aktiven Stoffen (z. B. Pharmaka) aus prochiralen Vorstufen bei Hydrierungs-, Hydrosilylierungs-, Hydroformylierungs-, Isomerisierungs-, Carbonylierungs- und C-C-Knüpfungsreaktionen Bedeutung.