DD289533A5 - Verfahren zur herstellung metallacyclischer carboxylate des nickels - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von metallacyclischer Carboxylate des Nickels, die als Ausgangsstoffe zur Synthese hochveredelter Carbonsaeuren im Wirkstoff- und Pharmazeutikabereich sowie zur Herstellung von Zwischenprodukten dienen. Ziel der Erfindung ist ein verbessertes Herstellungsverfahren, das als Eintopfreaktion hohe Verfahrensoekonomie mit guter Produktqualitaet verbindet. Die Erfindung soll die Aufgabe loesen, die Synthese der metallacyclischen Carboxylate des Nickel in hoher Ausbeute und groszer Reinheit ohne Verwendung von Hilfsliganden durchzufuehren. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, indem diese Verbindungen durch Umsetzung von * vorzugsweise mit 1,3-Diketonaten, mit 2,2-Bipyridyl, nachfolgender Reaktion mit Aluminiumorganoverbindungen R3Al oder R2Al-X und anschlieszender Umsetzung mit cyclischen Carbonsaeureanhydriden in aprotischen Loesungsmitteln, wie z. B. Tetrahydrofuran, hergestellt werden. Beispiele fuer eingesetzte Nickelverbindungen: * Bis-pyridin-bis(acetylacetonato)-nickel(II){Nickelkomplexe; metallacyclische Carboxylate; Metallacyclen; Carbonsaeuresynthone; Nickelorganoverbindungen; cyclische Carbonsaeureanhydride; 2,2-Bipyridin; Aluminiumorganoverbindungen; metallorganische Synthesen; 1,3-Diketonato-nickelverbindungen}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung metallacyclischer Carboxylate des Nickels, die als Synthone zur Synthese hochveredelter organischer Carbonsäuren, sowie von Wirkstoffen und Pharmazeutika verwendet werden können.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Metallacyclische Carboxylate des Nickels werden eingesetzt, um spezielle hochveredolte Carbonsäuren durch Umsetzung mit Alky- oder Arylhalogeniden herzustellen.

Ihre Herstellung erfolgt nach 3 Methoden:

1. Durch oxidative Kopplung von CO₂ mit einem ungesättigten Substrat (Olefin, Diolefin, Alkin, Azomethin, Aldehyd) gemäß der allgemeinen Reaktionsgleichung:

L_nML'_m + CO₂ + R₂C=CR₂ -* L_nM-CH₂CR₂-COO + 2 L'

(L: Neutralliganden oder einfach geladene anionische Liganden, z. B. Cyclopentadienyl-, L': Hilfsliganden; anstelle der in der Gleichung angegebenen Olefine können auch die oben angegebenen anderen ungesättigten Verbindungen eingesetzt werden; M: Ni, Fe, V, Mo, Ti, Pt). Die Literatur dazu wurde vor kurzem zusammengefaßt (Coord. Chem. Rev. 79 (1987) 135). Eine 2. Methode zur Herstellung eines d³-Propionsäuresynthons ist die Umsetzung von Acrylsäure mit Nickel(0)-Komplexen:

bipyNi(COD) + CH₂=CH-COOH -> bipyNi-CHj-CHj-COO + COD

(bipy: 2,2'-Bipyridin, COD: Cycloocta(1,5)-dien) (J. Amer. Chem. Soc. 102,7448 [1980])

Die 3. Methode zur Herstellung metallacyclischer Carboxylate des Nickels ist die Reaktion von bipyNiCOD mit cyclischen Carbonsäureanhydriden (Z. anorg. allg. Chem. 465 [1980] 151, Bull. Chem. Soc. Jap. 57 [1984] 2741). Dabei entsteht aus Bernsteinsäureanhydrid das d³-Propionsäuresynthon in etwa 65%iger Ausbeute. Das entstehende Synthon kann jedoch bis zu 10% einer unerwünschten, in der Reaktionsfolge primär entstehenden Nickelasechsring-Verbindung enthalten. Allen drei Verfahren haftet der Mangel an, daß sie von in den meisten Fällen aufwendig herzustellenden Metallkomplexen mit niedrigen Oxidationsstufen des Zentralatoms ausgehen müssen, die häufig noch gleichermaßen aufwendig herzustellende Neutralliganden enthalten. So muß bei Verwendung des Zentralatoms Molybdän das teure und extrem giftige Trimethylphosphin verwendet werden, wenn Titanium oder Vanadium verwendet wird, dient als Ligand das sehr teure Pentamethylcyclopentadien, das in einer Mehrstufensynthese darzustellen ist (J. Amer. Chem. Soc. 107 [1985] 5529; Organometallics 4 [1985] 1006). Ein weiterer Mangei ist es, daß zusätzliche Hilfsliganden verwendet werden müssen, die nach beendeter Synthese entweder aufwendig zurückgewonnen oder umweltbelastend abgegeben werden müssen. Das macht die Herstellung metallacyclischer Carboxylate zusätzlich teuer. Hinzu kommt, daß vielfach die Ausbeuten niedrig sind (die Gesamtausbeute an nickelacyclischem Carboxylat liegt, bezogen auf eingesetztes Nickel, unter 50%). Diese Mängel limitieren den breiten Einsatz metallacyclischer Carboxylate in der organischen Synthese.

Ziel der Erfindung Ist es, eine Synthese für metallacyclische Carboxylate des Nickels zu entwickeln, die unter milden Bedingungen und in hohen Ausbeuten Zielprodukte mit hoher Reinheit herzustellen gestattet und dabei auch auf den Einsatz zusätzlicher Hilfsliganden verzichtet werden kann.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Au i'gabe zugrunde, elno ökonomische Synthese für metallacyclische Carboxylate des Nickels zu entwickeln, die als Einstufensynthese unter milden Bedingungen und in hohen Ausbeuten die Zielprodukte herzustellen gestattet und dabei auch auf den Einsatz zusätzlicher Hilfsliganden verzichtet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in einer überraschenderweise möglichen Eintopfreaktion Nickol(ll)-Komplexe, vorzugsweise 1,3-Diketonate, in inerten aprotonischen Lösungsmitteln, insbesondere Tetrahydrofuran, Benzen, Toluen mit 2,2'-Bipyridin versetzt werden, die entstehende Suspension anschließend zunächst mit aluminiumorganischen Verbindungen R₃AI oder R₂AIX (R: primäres Alkyl-, X: Halogen oder Alkoxid) umgesetzt und danach mit cyclischen Carbonsäureanhydriden zur Reaktion gebracht wird. Die Zielprodukte fallen in Ausbeuten von ca. 75% in reiner Form aus und sind nach Filtration für organische Synthesen ohne weitere Operationen einsetzbar. Die Gesamtreaktion wird durch die folgende Gleichung beschrieben:

Ni(1,3-diketonat)₂ + bipy + R₃AI + COCH₂CH₂-C(O)-O -* MPyNi-CH₂-CH₂-COO + RAI(1,3-diketonat)₂ + CO + R-R.

Das entstehende RAI (1,3-diketonat)₂ (im Gleichgewicht mit anderen durch Disproportionierung entstehenden Aluminiumspezies), CO und R-R sind leicht löslich und verunreinigen daher das schwerlösliche Reaktionsprodukt nicht. Im Unterschied zu den bisher bekannten Verfahren zur Herstellung metallacyclischer Carboxylate erfolgt die Reaktion nicht am Nickel(0)-Komplexrumpf, also mit einem Zentralatom in einer niedrigen Oxidationsstufe, sondern als Ergebnis einer unerwarteten Reaktion zwischen der Nickel(ll)organylverbindung bipyNiR₂, die sich intermediär bildet und den Substraten. Hilfsliganden, wie COD, müssen nicht verwendet werden. Erfindungsgemäß werden die Umsetzungen bei Temperaturen zwischen -30°C und +5O⁰C durchgeführt, vorzugsweise wird bei Raumtemperatur gearbeitet.

Ausführungsbeispiele

1. Darstellung von {dipy)NiCH₂CH₂COO

7,71 g (31 mmol) Ni(acac)₂ werden in 200ml THF bei Raumtemperatur gelöst. Nach einer Filtration über Kieselgur werden 4,68g (30mmol) 2,2'-Bipyridyl unter Rühren zugegeben. Zu dieser Lösung gibt man innerhalb von 30 Minuten eine Lösung von 3,43g (27 mmol) AI(C₂Hs)₃ in 60ml THF. Es bildet sich eine tiefgrüne Lösung. Nach Zugabe von 4,5g (45mmol) Bernsteinsäureanhydrid wird noch 8 Stunden gerührt. Die Reaktion ist beendet, wenn die Mutterlauge eine dunkelrote Farbe angenommen hat. Der entstandene Niederschlag wird filtriert, mit THF und Ether gewaschen und getrocknet.

Man erhält 6,46g (22,5mmol = 75% d. Th.) (dipy)NiCH₂CH₂COO

Analysen:

Ni: 20,71 % (20,46%), C: 53,82% (54,42%), H: 4,24% (4,2%), N: 9,00% (9,76%); NiC₁₃H₁₂N₂O₂ IR(crrr\Nujol):1634(vC=0) Gehalt an Propionsäure (nach GC): 95%

2. Darstellung von (dipy)NiCH₂CH₂CH₂COO

Die Darstellung erfolgt analog der Synthese von (dipy)NiCH₂CH₂COO. Zu der tiefgrünen Lösung, hergestellt aus 2,57 g (lOmmol) Ni(acac)₂,1,56g (10mmol) 2,2'-Bipyridyl und 1,1 g (9mmol) AI(C₂H₆)₃ in 80ml THF, gibt man 1,7g (15mmol) Glutarsäureanhydrid. Nach einer Reaktionszeit von 25 Stunden wird der Niederschlag filtriert, mit THF und Ether gewaschen und getrocknet.

Man erhält 1,89g (6mmol = 60% d. Th.) (dipy)NiCH₂CH₂CH₂COO

Analysen:

IR (cm"¹, Nujol): 1620 (v C=O)

'H-NMR (ppm, CD₂CI₂): 0,75 (CH, α), 1,38 (CH₂, β), 2,08 (CH₂, γ), 7,85 (dipy)

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung metallacyclischer Carboxylate des Nickels, dadurch gekennzeichnet, daß (Ligand) Nickel(ll)-Komplexe in Gegenwart von 2,2'-Bipyridyl mit Aluminiumorganoverbindungen R₃AI oder R₂AI-X (R: primäres Alkyl-, X: Halogen oder Alkoxia) in inerten aprotonischen organischen Lösungsmitteln umgesetzt werden und anschließend die Reaktionsmischung mit cyclischen Carbonsäureanhydriden zur Reaktion gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als am Nickel befindliche Liganden 1,3-Diketonate, vorzugsweise das Acetylaceton fungieren, bei Temperaturen zwischen -3O⁰C und +50⁰C, vorzugsweise bei Raumtemperatur, gearbeitet wird und als aprotonische organische Lösungsmittel Ether oder aromatische Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise Tetrahydrofuran oder Toluen, verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach Umsetzung mit R₃AI oder R₂AI-X entstehenden Nickelorganoverbindungen zunächst isoliert und in einem nachfolgenden Reaktionsschritt mit cyclischen Carbonsäureanhydriden umgesetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beschleunigung der Umsetzung in einem Ultraschallbad gearbeitet wird.