DE10036328B4

DE10036328B4 - Polymervergrößerte Liganden, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung

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Publication number: DE10036328B4
Application number: DE10036328A
Authority: DE
Inventors: Jens Dr. Wöltinger; Hans Dr. Henniges; Carsten Prof. Bolm; Astrid Dr. Maischak; Olaf Dr. Burkhardt; Dietmar Dr. Reichert; Andreas Karau; Jean-Louis Dr. Philippe; Andreas Prof. Bommarius; Karlheinz Drauz; Hans-Peter Dr. Krimmer
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 2000-06-15
Filing date: 2000-07-26
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2020-07-27
Also published as: DE10036328A1

Abstract

Optisch aktive homogen lösliche polymervergrößerte Liganden aufweisend als aktive die chirale Induktion bedingende Einheit eine oder mehrere Strukturen der allgemeinen Formel (I) oder (II)

worin
R¹, R² unabhängig voneinander stehen für H, (C₁-C₈)-Alkyl, (C₁-C₈)-Acyl, (C₃-C₈)-Cycloalkyl, (C₆-C₁₈)-Aryl, (C₇-C₁₉)-Aralkyl, (C₃-C₁₈)-Heteroaryl, (C₄-C₁₉)-Heteroaralkyl, ((C₁-C₈)-Alkyl)_1-3-(C₃-C₈) -Cycloalkyl, ((C₁-C₈)-Alkyl)_1-3-(C₆-C₁₈)-Aryl, ((C₁-C₈)-Alkyl)_1-3-(C₃-C₁₈)-Heteroaryl,
R³ ist H,
oder R¹, R² oder R³ ist die Anbindung an die Polymervergrößerung,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Polymervergrößerung ausgewählt wird aus der Gruppe der Polyacrylate, Polyvinylpyrrolidinone, Polysiloxane, Polybutadiene, Polyisoprene, Polyalkane, Polystyrole, oder Polyoxazoline oder Mischungen derselben.

Description

Die vorliegende Erfindung ist auf optisch aktive homogen lösliche polymervergrößerte Liganden gerichtet. Insbesondere befaßt die Erfindung sich mit polymervergrößerten Liganden aufweisend als aktive die chirale Induktion bedingende Einheit eine oder mehrere Strukturen der allgemeinen Formel (I) bzw. (II).
Weiterhin umfaßt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der polymervergrößerten Liganden sowie deren Verwendungen.
Homogen lösliche polymervergrößerte Katalysatoren sind wichtige Hilfsmittel zur Synthese enantiomerenangereicherter organischer Verbindungen gerade auch im technischen Maßstab, helfen sie doch aufgrund der katalytischen Aktivität einerseits und der Fähigkeit zur Recyclierung und Wiederbenutzung andererseits die Herstellung der gewünschten Produkte in äußerst kostengünstiger Weise bewerkstelligen zu können. Darüber hinaus weisen sie nicht die für heterogen lösliche polymervergrößerte Katalysatoren immanenten die Reaktion beeinflussenden Phasenwechsel des Substrats und Produkts auf.
Zur Erzielung enantiomer angereicherter Produkte werden die eigentlichen katalytisch aktiven Metalle in eine chirale Umgebung eingebettet. Dies kann durch die Koordination von chiralen Liganden am katalytisch aktiven Metallatom/ion geschehen. In diesem Fall wird die eigentliche Stereodifferenzierung, sprich die chirale Induktion, durch diese Liganden gesteuert. Es besteht daher ein Bedarf an weiteren Liganden für den Einsatz in der organischen katalytischen Synthese chiraler Verbindungen.
Janda und Bolm et al. berichteten über die in letzter Zeit synthetisierten Vertreter der Chinin/Chinidin-Liganden (Chem. Commun. 1999, 1917–1924; Eur. J. Org. Chem. 1988, 21–27).
Auf dem Gebiet der enantioselektiven Dihydroxylierungsreaktion nach Sharpless sind bereits homogen lösliche polymervergrößerte Liganden bekannt (J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 7632; Tetrahedron Lett. 1997, 38, 1527; Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1997, 36, 773).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war deshalb die Angabe von weiteren homogen löslichen Liganden des Chinin/Chinidin-Typs für die asymmetrische Synthese organischer Verbindungen, welche die oben genannten Vorteile aufweisen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch Liganden mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie 3. Ansprüche 2 und 4 bis 6 stellen besondere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Liganden unter Schutz. Anspruch 7 ist auf ein besonderes Verfahren für deren Herstellung gerichtet. Die Ansprüche 8 bis 15 befassen sich mit bevorzugten Verwendungen derselben.
Dadurch, daß man optisch aktive homogen lösliche polymervergrößerte Liganden bereitstellt, welche als aktive die chirale Induktion bedingende Einheit eine oder mehrere Strukturen der allgemeinen Formel (I) oder (II) aufweisen
worin
R¹, R² unabhängig voneinander stehen für H, (C₁-C₈) -Alkyl, (C₁-C₈)-Acyl, (C₃-C₈)-Cycloalkyl, (C₆-C₁₈)-Aryl, (C₇-C₁₉)-Aralkyl, (C₃-C₁₈)-Heteroaryl, (C₄-C₁₉)-Heteroaralkyl, ((C₁-C₈)-Alkyl)_1–3- (C₃-C₈)-Cycloalkyl, ((C₁-C₈)-Alkyl)_1-3-(C₆-C₁₈)-Aryl, ((C₁-C₈)-Alkyl)_1-3-(C₃-C₁₈)-Heteroaryl,
R³ ist H,
oder R¹, R² oder R³ ist die Anbindung an die Polymervergrößerung, wobei die Polymervergrößerung ausgewählt wird aus der Gruppe der Polyacrylate, Polyvinylpyrrolidinone, Polysiloxane, Polybutadiene, Polyisoprene, Polyalkane, Polystyrole, oder Polyoxazoline oder Mischungen derselben, gelangt man in überraschender Weise zu stereodifferenzierenden Liganden, z.B. für die Dihydroxylierung von C=C-Doppelbindungen, welche aufgrund ihrer Größe nach der Reaktion leicht wiedergewonnen und wiederverwendet werden können, die jedoch die Nachteile, welche mit einer Heterogenisierung verbunden sind, umgehen helfen. Darüber hinaus sind diese Liganden in einem Membranreaktor einsetzbar. Dadurch kann selbst im technischen Maßstab die Reaktion ggf, kontinuierliche durchgeführt werde, was im Hinblick auf die Pro zeßkosten als äußerst vorteilhaft erscheint.
Bevorzugt ist die Ausführungsform, in der die Polymervergrößerung aus Polyacrylaten aufgebaut ist.
In einer weiteren Ausgestaltung befaßt sich die vorliegende Erfindung mit optisch aktiven homogen löslichen polymervergrößerte Liganden aufweisend als aktive die chirale Induktion bedingende Einheit eine oder mehrere Strukturen der allgemeinen Formel (III)
worin R⁴ das erfindungsgemäße DHQ (I) oder DHQD (II) darstellt sowie R⁵ H oder die Anbindung an die Polymervergrößerung ist. Die Anthrachinon-Einheit der Formel (III) nimmt dabei in den Verbindungen der allgemeinen Formeln (I) und (II) jeweils die Bedeutung der R¹-Reste wahr.
Es gelten auch für diese Liganden die gleichen Vorteile, welche oben für die Verbindungen der Formel (I) und (II) angesprochen wurden.
Bezüglich der Verbindungen der allgemeinen Formeln (III) kann die Polymervergrößerung durch Polymere ausgewählt aus der Gruppe der Polyacrylate, Polyvinylpyrrolidinone, Polysiloxane, Polybutadiene, Polyisoprene, Polyalkane, Polystyrole, Polyether (Polyethylenglykol, Polypropylenglykol), oder Polyoxazoline oder Mischungen derselben gebildet werden. Besonders bevorzugt sind die Polyether in diesem Zusammenhang zu nennen.
Der erfindungsgemäßen Liganden der Formeln (I) bis (III) können wie folgt aus Molekulargewichtsvergrößerung (Poly mervergrößerung), ggf. Linker und aktivem Zentrum (aktive Einheit) aufgebaut sein (1).
Molekulargewichtsvergrößerung:
Die Molekulargewichtsvergrößerung kann im Rahmen der Erfindung frei gewählt werden. Sie wird einerseits durch Praktikabilitäts- und Kostenerwägungen, andererseits durch technische Rahmenbedingungen (Rückhaltevermögen, Löslichkeit etc.) begrenzt. Aus dem Stand der Technik sind einige Polymervergrößerungen für Katalysatoren bekannt (Reetz et al., Angew. Chem. 1997, 109, 1559f.; Seebach et al., Helv. Chim Acta 1996, 79, 1710f.; Kragl et al., Angew. Chem. 1996, 108, 684f.; Schurig et al., Chem. Ber./Recueil 1997, 130, 879f.; Bolm et al., Angew. Chem. 1997, 109, 773f.; Bolm et al. Eur. J. Org. Chem. 1998, 21f.; Baystone et al. in Speciality Chemicals 224f.; Salvadori et al., Tetrahedron: Asymmetry 1998, 9, 1479; Wandrey et al., Tetrahedron: Asymmetry 1997, 8, 1529f.; ibid. 1997, 8, 1975f.; Togni et al. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 10274f., Salvadori et al., Tetrahedron Lett. 1996, 37, 3375f; WO 98/22415; insbesondere DE 199106916 .; Janda et al., J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 9481f.; Andersson et al., Chem. Commun. 1996, 1135f.; Janda et al., Soluble Polymers 1999, 1, 1; Janda et al., Chem. Rev. 1997, 97, 489; Geckler et al., Adv. Polym. Sci. 1995, 121, 31; White et al., in „The Chemistry of Organic Silicon Conpounds" Wiley, Chichester, 1989, 1289; Schuberth et al., Macromol. Rapid Commun. 1998, 19, 309; Sharma et al., Synthesis 1997, 1217; „Functional Polymers" Ed.: R. Arshady, ASC, Washington, 1996; „Praktikum der Makromolekularen Stoffe", D. Braun et al., VCH-Wiley, Weinheim 1999).
Linker:
Zwischen eigentlicher aktiver Einheit und der Polymervergrößerung kann ein Linker eingebaut sein. Der Linker dient dazu, einen Abstand zwischen aktiver Einheit und Polymer aufzubauen, um gegenseitige für die Reaktion nachteilige Wechselwirkungen abzumildern bzw. auszuschalten.
Die Linker können durch den Fachmann im Prinzip frei gewählt werden. Sie sind nach den Gesichtspunkten auszuwählen, wie gut sie einerseits an das Polymer/Monomer, andererseits an das aktive Zentrum anzukoppeln sind. Geeignete Linker sind unter anderem den oben unter der Rubrik Molekulargewichtsvergrößerung erwähnten Literaturstellen zu entnehmen.
Im Rahmen der Erfindung sind diese aktiven Einheiten der Formeln (I) bis (III) vorteilhafterweise also direkt oder bevorzugt über einen Linker ausgewählt aus der Gruppe
wobei
R bedeutet H, (C₁-C₈)-Alkyl, (C₆-C₁₈)-Aryl, (C₇-C₁₉)-Aralkyl, ((C₁-C₈)-Alkyl)_1-3-(C₆-C₁₈)-Aryl,
X bedeutet (C₆-C₁₈)-Arylen, (C₁-C₈)-Alkylen, (C₁-C₈)-Alkenylen, ((C₁-C₈) -Alkyl)_1-3-(C₆-C₁₈)-Arylen, (C₇-C₁₉)-Aralkylen,
Z, W bedeuten unabhängig voneinander -C(=O)O-, -C(=O)NH-, -C(=O)-, NR, O, CHR, CH₂, C=S, S, PR, an die Polymervergrößerung gebunden.
Weitere bevorzugte Verbindungen, die als Linker eingesetzt werden können, sind in folgendem Schema dargestellt:
Ganz besonders bevorzugt sind jedoch Linker wie z. B. 1,4'-Biphenyl, 1,2-Ethylen, 1,3-Propylen, PEG-(2-10), α,ω-Siloxanylen oder 1,4-Phenylen sowie α,ω-1,4-Bisethylenbenzol oder Linker, welche ausgehend von Siloxanen der allgemeinen Formel IV
erhältlich sind. Diese lassen sich unter Hydrosilylierungsbedingungen (Übersicht über die Hydrosilylierungsreaktion von Ojima in The Chemistry of Organic Silicon Compounds, 1989 John Wiley & Sons Ltd., 1480 – 1526) leicht an evt. vorhandene Doppelbindungen in den Polymeren und geeignete funktionelle Gruppen der aktiven Zentren binden.
Die molekulargewichtsvergrößerten Liganden können ein mittleres Molekulargewicht im Bereich von 1.000–1.000.000, vorzugsweise 5.000–500.000, besonders bevorzugt 5.000 -300.000, g/mol aufweisen.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß nach Maßgabe des Wissens eines Fachmanns die oben genannten Bestandteile der molekulargewichtsvergrößerten Liganden (I) bis (III) (Molekularvergrößerung, Linker, aktives Zentrum/Einheit) im Hinblick auf eine optimale Reaktionsführung beliebig kombiniert werden können.
Kombination von Molekulargewichtsvergrößerung zu Linker/aktive Einheit:
Im Prinzip gibt es zwei Vorgehensweisen, wie die Linker/aktive Einheit an die Molekulargewichtsvergrößerung angehängt werden können:

a) die aktive die chirale Induktion bedingende Einheit wird mit angebundenem Linker oder direkt an ein Monomer gebunden und dieses mit weiteren nicht modifizierten Monomeren copolymerisiert, oder
b) die aktive die chirale Induktion bedingende Einheit wird über einen Linker oder direkt an das fertige Polymer gebunden.

Ggf. können Polymere nach a) oder b) erstellt und diese mit anderen Polymeren blockcopolymerisiert werden, welche ebenfalls die aktiven die chirale Induktion bedingenden Einheiten aufweisen oder welche diese nicht aufweisen.
Weiterhin gilt prinzipiell für die Anzahl der Linker/aktiven Einheiten pro Monomer im Polymer, daß möglichst viele derartige katalytisch aktiver Einheiten auf einem Polymer Platz finden sollten, so daß der Umsatz pro Polymer dadurch gesteigert ist. Auf der anderen Seite sollten die Einheiten jedoch einen solchen Abstand voneinander einnehmen, daß eine gegenseitige negative Beeinflussung der Reaktivität (TOF, Selektivität) minimiert wird bzw. gar nicht erst stattfindet. Vorzugsweise sollte daher der Abstand der Linker/aktiven Zentren im Polymer voneinander im Bereich von 1–200 Monomereinheit, vorzugsweise 5–25 Monomereinheiten, liegen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden dabei solche Stellen im Polymer oder zu polymerisierendem Monomer zur Anbindung des Linkers/aktiver Einheit herangezogen, welche sich leicht funktionalisieren lassen bzw. es erlauben, schon eine vorhandene Funktionalität zur Anbindung zu benutzen. So eignen sich bevorzugt Heteroatome oder ungesättigte Kohlenstoffatome zum Aufbau der Anbindung.
Z.B. können im Falle von Styrol/Polystyrol die vorhanden Aromaten als Verbindungspunkte zu den Linkern/aktiven Zentren herangezogen werden. An diese Aromaten können, vorzugsweise in 3-, 4-, 5-Stellung, besonders bevorzugt ist die 4-Stellung, über die normale Aromatenchemie Funktionalitäten gut angeknüpft werden. Vorteilhaft ist aber auch, der zu polymerisierenden Mischung z.B. bereits funktionalisiertes Monomer zuzumischen und nach der Polymerisation an die im Polystyrol vorhandenen Funktionalitäten den Linker zu binden. Vorteilhaft für diesen Zweck sind z.B. para-Hydroxy-, para-Chlormethyl- oder para-Aminostyrolderivate geeignet.
Im Falle der Polyacrylate ist im Monomerbestandteil jeweils eine Säuregruppe oder Estergruppe vorhanden, an der vor oder nach der Polymerisation der Linker oder die aktive Einheit vorzugsweise über eine Ester- oder Amidbindung angebunden werden kann.
Polysiloxane als Molekulargewichtsvergrößerung (Polymervergrößerung) werden vorzugsweise gleich so aufgebaut, daß neben Dimethylsilaneinheiten auch Hydromethylsilaneinheiten vorliegen. An diesen Stellen können dann weiterhin die Linker/aktiven Einheiten über eine Hydrosilylierung angekoppelt werden. Vorzugsweise lassen sich diese unter Hydrosilylierungsbedingungen (Übersicht über die Hydrosilylierungsreaktion von Ojima in The Chemistry of Organic Silicon Compounds, 1989 John Wiley & Sons Ltd., 1480 – 1526) an die ins Auge gefaßten Funktionalitäten im Polymer anbinden. Geeignete derart modifizierte Polysiloxane sind in der Literatur bekannt („Siloxane polymers and copolymers„ White et al., in Ed. S. Patai „The Chemistry of Organic Silicon Compounds" Wiley, Chichester, 1989, 46, 2954; C. Wandrey et al. TH: Asymmetry 1997, 8, 1975).
Kombination von Linker zu aktiver Einheit:
Was für die Verbindung von Polymer zu Linker/aktiver Einheit gilt, ist synonym für die Anbindung des aktiven Zentrums (aktive Einheit) an den Linker anzuwenden.
So kann die Linkeranbindung an die aktiven Einheiten bevorzugt über Heteroatome oder bestimmte Funktionalitäten wie C=O, CH₂, O, N, S, P, Si, B erfolgen, wobei bevorzugt Ether-/Thioetherbindungen, Aminbindungen, Amidbindungen geknüpft oder Veresterungen, Alkylierungen, Silylierungen sowie Additionen an Doppelbindungen durchgeführt werden.
Besonders bevorzugt sind solche Anbindungsmöglichkeiten, welche im Stand der Technik für die Polymervergrößerung der monomeren aktiven Einheiten schon beschrieben sind (WO98/35927; Chem. Commun. 1999, 1917; Angew. Chem. 1997, 16, 1835; J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 7632; Tetrahedron Lett. 1997, 38, 1527; Eur. J. Org. Chem. 1998, 21; Angew. Chem. 1997, 109, 773; Chem. Commun. 1997, 2353; Tetrahedron: Asymmetry 1995, 6, 2687; ibid 1993, 4, 2351; Tetrahedron Lett. 1995, 36, 1549; Synlett 1999, 8, 1181; Tetrahedron: Asymmetry 1996, 7, 645; Tetrahedron Lett. 1992, 33, 5453; ibid 1994, 35, 6559; Tetrahedron 1994, 50, 11321; Chirality 1999, 11, 745; Tetrahedron Lett. 1991, 32, 5175; Tetrahedron Lett. 1990, 31, 3003; Chem. Commun. 1998, 2435; Tetrahedron Lett. 1997, 38, 2577).
In einer weiteren Ausgestaltung befaßt sich die Erfindung mit der Verwendung der erfindungsgemäßen Liganden (I), (II) und (III) zur Herstellung von enantiomer angereicherten organischen Verbindungen, vorzugsweise durch enantioselektive Dihydroxylierung von C=C-Doppelbindungen. Von den monomeren Liganden sind diese Reaktionen wohl bekannt (WO 92/20677).
Die dort und anderswo im Stand der Technik angegebenen Reaktionsbedingungen können synonym für die erfindungsgemäßen Verbindungen herangezogen werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung von optisch aktiven homogen löslichen polymervergrößerten Liganden aufweisend als aktive die chirale Induktion bedingende Einheit eine oder mehrere Strukturen der allgemeinen Formel (I), (II) oder (III)
worin
R¹, R² unabhängig voneinander stehen für H, (C₁-C₈)-Alkyl, (C₁-C₈)-Acyl, (C₃-C₈)-Cycloalkyl, (C₆-C₁₈)-Aryl, (C₇-C₁₉)-Aralkyl, (C₃-C₁₈) -Heteroaryl, (C₄-C₁₉)-Heteroaralkyl, ((C₁-C₈) -Alkyl)_1-3-(C₃-C₈)-Cycloalkyl, ((C₁-C₈)-Alkyl)_1-3-(C₆-C₁₈)-Aryl, ((C₁-C₈)-Alkyl)_1-3-(C₃-C₁₈)-Heteroaryl,
R³ ist H,
oder R¹, R² oder R³ ist die Anbindung an die Polymervergrö ßerung, R⁴ = erfindungsgemäßes DHQ (I) oder DHQD (II) darstellt, wobei die Anthrachinon-Einheit im Rest R⁴ den Rest R¹ ausmacht, und R⁵ = H oder die Anbindung an die Polymervergrößerung ist, in einem Verfahren zur asymmetrischen Aminohydroxylierung von C=C-Doppelbindungen. Von den monomeren und heterogenisierten Liganden sind diese Reaktionen wohl bekannt (WO 97/44316; Tetrahedreon Lett. 1997, 38, 2577; Chem. Commun. 1998, 2435; Indian J. Chem. 1999, 287; Transition Metals for Organic Synthesis Ed.: M. Beller, C. Bolm, Wiley-VCH, Vol. 2, 249–258). Die Reaktionsbedingungen können synonym angewandt werden.
Dabei kann die aktive die chirale Induktion bedingende Einheit über einen Linker ausgewählt aus der Gruppe
wobei
R bedeutet H, (C₁-C₈)-Alkyl, (C₆-C₁₈)-Aryl, (C₇-C₁₉) -Aralkyl, ((C₁-C₈)-Alkyl)_1-3-(C₆-C₁₈)-Aryl,
X bedeutet (C₆-C₁₈)-Arylen, (C₁-C₈)-Alkylen, (C₁-C₈)-Alkenylen, ((C₁-C₈)-Alkyl)_1-3-(C₆-C₁₈)-Arylen, (C₇-C₁₉)-Aralkylen,
Z, W bedeuten unabhängig voneinander -C(=O)O-, -C(=O)NH-, -C(=O)-, NR, O, CHR, CH₂, C=S, S, PR, an das Polymer gebunden sein.
Als Polymervergrößerung kommen bevorzugt Polyacrylate, Polyvinylpyrrolidinone, Polysiloxane, Polybutadiene, Polyisoprene, Polyalkane, Polystyrole, Polyoxazoline oder Polyether (Polyethylenglykol, Polypropylenglykol) oder Mischungen derselben in Frage.
Das mittlere Molekulargewicht der erfindungsgemäßen Ligan den liegt für die Aminohydroxylierung ebenfalls im Bereich von 1.000 – 1.000.000, vorzugsweise 5.000 – 500.000, besonders bevorzugt 5.000 – 300.000, g/mol.
Für beide Anwendungen sind bevorzugte Reaktionsvarianten in der Doktorarbeit von A. Maischak vorgelegt bei der Technischen Hochschule Aachen im Juli 2000 beschrieben. Diese gelten von der vorliegenden Erfindung als miterfaßt. Besonders bevorzugt ist es für beide Anwendungen jedoch, wenn die betrachtete Reaktion in einem Membranreaktor durchführt wird.
Die in dieser Apparatur neben der batch und semikontinuierlichen Fahrweise mögliche kontinuierliche Fahrweise kann dabei wie gewünscht im Cross-Flow-Filtrationsmodus (3) oder als Dead-End-Filtration (2) durchgeführt werden. Im Dead-End-Betrieb wird Katalysator (aus erfindungsgemäßem Liganden und Zentralmetall) und Lösungsmittel im Reaktor vorgelegt und anschließend das gelöste Substrat zudosiert, wobei im Falle der Dihydroxylierung gleichzeitig ein Oxidationsmittel, wie z.B. Kaliumhexacyanoferrat, Kaliumhexacyanoferrat und Natriumperoxodisulfat, NMO, NaOCl, PhIO, 4-Phenylpyrridin-N-oxid, Isochinolin-N-oxid, Cumolhydroperoxid, anwesend sein muß. Das Substrat wird über den Katalysator enantioselektiv dihydroxyliert und anschließend über die Filtrationsmembran mit dem Lösungsmittelstrom aus dem Membranreaktor ausgetragen. Für die Aminohydroxylierung gilt diese Vorgehensweise entsprechend. Die jeweils anzuwendenden Bedingungen sind dem Fachmann bekannt oder können dem Stand der Technik entnommen werden, s.o.
In der Cross-Flow-Fahrweise wird die Reaktionslösung, beinhaltend Lösungsmittel Substrat, Produkt und Katalysator sowie ggf. Oxidationsmittel, an einer Membran an der eine Druckdifferenz anliegt, vorbeigeführt.
Für beide Fälle erfolgt das Zudosieren des gelösten Substrats in einer solchen Geschwindigkeit, daß die permeierte Lösung überwiegend enantiomer angereichertes Produkt enthält.
Beide Verfahrensvarianten sind prinzipiell im Stand der Technik beschrieben (Engineering Processes for Bioseparations, Ed.: L.R. Weatherley, Heinemann, 1994, 135–165).
Die Herstellung eines erfindungsgemäßen Liganden kann nach folgendem Schema erfolgen: Schema 1
Die einzelnen Synthesestufen erfolgen jeweils nach literaturbekannten Verfahrensvarianten.
Die Herstellung des Anthrachinonspacers kann ausgehend von 4-Bromxylol durch Oxidation mit Kaliumpermanganat zur bromsubstituierten Phthalsäure und anschließender Umsetzung des entstehenden Anhydrids mit 1,4-Difluorbenzol nach Friedel-Crafts-bedingungen erfolgen.
Schema 2:
Die Polymeranbindung kann wahlweise über den Anthrachinonspacer (III) oder über die DHQ (I)- oder DHQD (II)-Liganden erfolgen.
Schema 3:
Man kann so ausgehend von einem bestimmten Anthrachinongrundgerüst verschiedene polymervergrößerte Katalysatoren herstellen.
Schema 4:
Schema 4:
Für die Dihydroxylierung von Inden und Allyliodid wurden die Liganden 75 bis 81 eingesetzt:
Ebenfalls untersucht wurde die Rezyklierung und der erneute Einsatz der Liganden 1 und 5 in der Dihydroxylierung von Allyliodid:
Weiterhin wurde die Aminohydroxylierung mit Ligand 78 untersucht:
Die Aminohydroxylierte Verbindung konnte in 29% Ausbeute und mit einem ee-Wert von 90% gewonnen werden.
Mit den erfindungsgemäßen Liganden lassen sich unterschiedliche chemische Transformationen in zum Teil hohen Enantiomerenüberschüssen verwirklichen. Darüberhinaus können die Liganden leicht wiedergewonnen und erneut ohne Aktivitätsverlust in die Reaktion eingesetzt werden. Sie stellen somit ein für die technische Anwendung hervorragend geeignetes System zur ökonomisch und ökologisch vorteilhaften Gewinnung von enantiomeren angereicherten organsichen Verbindungen im technischen Maßstab dar.
Unter Mischungen von molekulargewichtsvergrößernden Polymeren wird im Rahmen der Erfindung die Tatsache verstanden, daß einzelne Polymere verschiedener Provenienz zu Blockpolymeren zusammenpolymerisiert werden. Auch statistische Mischungen der Monomere im Polymer sind möglich.
Unter Polymervergrößerung wird im Rahmen der Erfindung die Tatsache verstanden, daß ein oder mehrere aktive die chirale Induktion bedingende Einheiten in dazu geeigneter Form mit weiteren Monomeren copolymerisiert werden oder daß diese Einheit/en an ein schon vorhandenes Polymer nach dem fachmann bekannten Methoden angekoppelt werden. Zur Copolymerisation geeignete Formen der Einheiten sind dem Fachmann wohl bekannt und von ihm frei wählbar. Vorzugsweise geht man dabei so vor, daß man das betrachtete Molekül je nach Art der Copolymerisation mit zur Copolymerisation befähigten Gruppen derivatisiert z.B. bei der Copolymerisation mit (Meth)acrylaten durch Ankopplung an Acrylatmoleküle.
Als (C₁-C₈)-Alkyl sind anzusehen Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, Isobutyl, sec-Butyl, tert-Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl oder Octyl samt aller Bindungsisomeren.
Unter einem (C₆-C₁₈)-Arylrest wird ein aromatischer Rest mit 6 bis 18 C-Atomen verstanden. Insbesondere zählen hierzu Verbindungen wie Phenyl-, Naphthyl-, Anthryl-, Phenanthryl-, Biphenylreste. Diese können einfach oder mehrfach mit (C₁-C₈)-Alkoxy, (C₁-C₈)-Haloalkyl, OH, Cl, NH₂, NO₂ substituiert sein. Außerdem kann der Rest ein oder mehrere Heteroatome wie N, O, S aufweisen.
(C₁-C₈)-Alkoxy ist ein über ein Sauerstoffatom an das betrachtete Molekül gebundener (C₁-C₈)-Alkyl-Rest.
Ein (C₇-C₁₉)-Aralkylrest ist ein über einen (C₁-C₈)-Alkylrest an das Molekül gebundener (C₆-C₁₈)-Arylrest.
Unter dem Begriff Acrylat wird im Rahmen der Erfindung auch der Begriff Methacrylat verstanden.
(C₁-C₈)-Haloalkyl ist ein mit einem oder mehreren Halogenatomen substituierter (C₁-C₈)-Alkyl-Rest. Als Halogenatome kommen insbesondere Chlor und Fluor in Betracht.
Ein (C₃-C₁₈)-Heteroarylrest bezeichnet im Rahmen der Erfindung ein fünf-, sechs- oder siebengliedriges aromatisches Ringsystem aus 3 bis 18 C-Rtomen, welches Heteroatome wie z. B. Stickstoff, Sauerstoff oder Schwefel im Ring aufweist. Als solche Heteroaromaten werden insbesondere Rest angesehen, wie 1-, 2-, 3-Furyl, wie 1-, 2-, 3-Pyrrolyl, 1-,2-,3-Thienyl, 2-, 3-, 4-Pyridyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-Indolyl, 3-, 4-, 5-Pyrazolyl, 2-,4-, 5-Imidazolyl, Acridinyl, Chinolinyl, Phenanthridinyl, 2-, 4-, 5-, 6-Pyrimidinyl. Dieses kann einfach oder mehrfach mit (C₁-C₈)-Alkoxy, (C₁-C₈)-Haloalkyl, OH, Halogen, NH₂, NO₂, SH, S-(C₁-C₈)-Alkyl substituiert sein.
Unter einem (C₄-C₁₉)-Heteroaralkyl wird ein dem (C₇-C₁₉)-Aralkylrest entsprechendes heteroaromatisches System verstanden.
Unter dem Begriff (C₁-C₈)-Alkylen-Kette ist ein (C₁-C₈)-Alkylrest zu verstehen, der über zwei verschiedene C-Atome an das betreffende Molekül gebunden ist. Dieser kann einfach oder mehrfach mit (C₁-C₈)-Alkoxy, (C₁-C₈)-Haloalkyl, OH, Halogen, NH₂, NO₂, SH, S-(C₁-C₈)-Alkyl substituiert sein.
Unter (C₃-C₈)-Cycloalkyl versteht man Cyclopropyl, Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl bzw. Cycloheptyl oder Cyclooctylreste.
Halogen ist Fluor, Chlor, Brom, Iod.
Im Rahmen der Erfindung wird unter Membranreaktor jedwedes Reaktionsgefäß verstanden, bei dem der Katalysator in einem Reaktor eingeschlossen wird, während niedermolekulare Stoffe dem Reaktor zugeführt werden oder ihn verlassen können. Dabei kann die Membran direkt in den Reaktionsraum integ riert werden oder außerhalb in einem separaten Filtrationsmodul eingebaut sein, bei der die Reaktionslösung kontinuierlich oder intermittierend durch das Filtrationsmodul strömt und das Retentat in den Reaktor zurückgeführt wird. Geeignete Ausführungsformen sind u.a. in der WO98/22415 und in Wandrey et al. in Jahrbuch 1998, Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen, VDI S. 151ff.; Wandrey et al. in Applied Homogeneous Catalysis with Organometallic Compounds, Vol. 2, VCH 1996, 5.832 ff.; Kragl et al., Angew. Chem. 1996, 6, 684f. beschrieben.
Die dargestellten chemischen Strukuren beziehen sich auf alle möglichen Stereoisomeren, die durch Abänderung der Konfiguration der einzelnen chiralen Zentren, Achsen oder Ebenen erreicht werden können, also alle möglichen Diastereomere, sowie alle darunter fallenden optische Isomere (Enantiomere). Es sei jedoch klargestellt, daß innerhalb eines polymervergrößerten Katalysators alle vorhandenen aktiven Einheiten gemäß der Erfindung von gleicher Chiralität sein sollten.
Beispiele:
1. Herstellung des Anthrachinon-Liganden 68
1.1. Synthese von 4-Bromphthalsäureanhydrid (65)
Zu einer Mischung aus 16.96 g (120.00 mmol) Natriumcarbonat, gelöst in 300 mL Wasser, und 4 mL Aliquat 336^® wurden 22.44 g (120.00 mmol) 4-Brom-o-xylol (64) und 126.44 g (800.00 mmol) Kaliumpermanganat gegeben. Anschließend erhitzte man die Lösung so lange unter Rückfluss, bis eine Entfärbung des Kaliumpermanganats eingetreten war (45 Minuten). Die Mischung wurde noch heiß vom entstandenen Braunstein abfiltriert. Nach zweimaligem Waschen des Braunsteins mit jeweils 80 mL heißem Wasser wurde die Wasserphase mit halbkonzentrierter Schwefelsäure angesäuert. Im nächsten Schritt extrahierte man die wässrige Lösung dreimal mit je 150 mL Diethylether, trocknete die gesammelten organischen Phasen über Magnesiumsulfat und engte sie im Vakuum ein. Die so erhaltene 4-Bromphthalsäure wurde nach Zugabe von 20.0 mL Essigsäureanhydrid 4 h unter Rückfluss erhitzt. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur filtrierte man die ausgefallenen Nadeln ab und kristallisierte den Feststoff aus einem Lösungsmittelgemisch bestehend aus Petrolether und DCM (95:5) um. Das Produkt 65 konnte als farbloser Feststoff in einer Ausbeute von 49% isoliert werden.
Schmelzbereich: 106–108°C
¹H-NMR (300 MHz, CDCl₃): δ = 7.88 (dd, J = 8.1, 0.6 Hz, 1H, C-H_arom), 8.04 (dd, J = 8.1, 1.6 Hz, 1H, C-H_arom), 8.15 (dd, J = 1.6, 0.6 Hz, 1H, C-H_arom) ppm.
¹³C-NMR (75 MHz, CDCl₃): δ = 126.9, 128.9, 129.9, 131.5, 132.9, 139.3 (C_arom.), 161.3 (C=O), 161.8 (C=O) ppm.
Die weiteren analytischen Daten sind literaturbekannt.
1.2. Synthese von 1,4-Difluor-9-brom-anthrachinon (66)
Eine Mischung aus 10.42 g (45.92 mmol) 4-Bromphthalsäureanhydrid (65), 24.25 g (182.00 mmol) Aluminiumtrichlorid und 47 mL 1,4-Difluorbenzol wurden 48 h unter Rückfluss erhitzt. Das überschüssige 1,4-Difluorbenzol destillierte man bei Normaldruck ab und fügte anschließend langsam 270 mL einer 1M Salzsäure hinzu. Die wässrige Phase wurde einmal mit 400 mL und dreimal mit je 150 mL DCM ausgeschüttelt. Die vereinigten organischen Phasen wurden zur Trocknung über Baumwolle filtriert und danach im HV eingeengt. Den zurückgebliebenen Rückstand nahm man in 30 mL Chloroform auf, fügte 70 mL n-Hexan hinzu und kühlte die Lösung zunächst auf 0°C und dann auf –20°C ab. Nach Filtration des entstandenen Niederschlages wurde dieser im HV getrocknet. Im nächsten Schritt wurde der Feststoff mit 34 mL Polyphosphorsäure versetzt und 2 h bei einer Temperatur von 130–140°C erhitzt. Die entstandene schwarze Mischung wurde auf 270 g Eis gegossen und langsam unter Rühren auf Raumtemperatur erwärmt. Nach Neutralisation der Lösung mit festem Kaliumcarbonat extrahierte man die Wasserphase dreimal mit jeweils 30 mL DCM, trocknete die vereinigten organischen Phasen durch Filtration über Baumwolle und engte diese im Vakuum ein. Das Rohprodukt wurde im Anschluss mit DCM als Eluent durch eine 5×10 cm große Fläche basischen Aluminiumoxids filtriert und abschließend mittels Säulenchromatographie (Kieselgel, Eluent: n-Hexan/EE 2:1) gereinigt. Das Produkte 66 wurde in einer Ausbeute von 35 als hell-oranger Feststoff erhalten.
Schmelzbereich: 176–178°C
¹H-NMR 300 MHz, CDCl₃): δ = 7.49 (m, 2H, C-H_arom), 7.92 (dd, J = 8.3, 1.9 Hz, 1H, C-H_arom), 8.08 (d, J = 8.2 Hz, 1H, C-H_arom), 8.34 (d, J = 1.9 Hz, 1H, C-H_arom) ppm.
¹³C-NMR (75 MHz, CDCl₃): δ = 121.4, 125.0, 128.9, 130.0, 131.9, 134.3, 137.5, 156.4, 159.1 (Carom.), 179.4 (C=O), 179.8 (C=O) ppm.
IR (KBr): υ = 1678 (97), 1579 (93), 1417 (81), 1343 (85), 1249 (96), 837 (76) cm^–1.
1.3. Synthese von 1,4-Bis-(9-O-dihydrochinidinyl)-9-bromanthrachinon (67)
Eine Lösung von 4.82 g (14.80 mmol) Dihydrochinidin in 100 mL THF abs. wurde auf –50°C gekühlt und langsam mit 9.2 mL (14.80 mmol) n-BuLi (1.6 M in n-Hexan) versetzt. Gegen Ende der Zugabe konnte eine Rotfärbung der Lösung beobachtet werden. Nach einer Nachrührzeit von 15 Minuten erwärmte man die Lösung auf 0°C und gab dann 1.90 g (5.90 mmol) festes 1,4-Difluor-9-brom-anthrachinon (66) hinzu. Man erwärmte die Lösung auf Raumtemperatur, rührte 18 h bei dieser Temperatur und anschließend 2 h bei 40°C. Im nächsten Schritt wurden 300 mL EE und 150 mL einer gesättigten, wässrigen Natriumhydrogencarbonatlösung zu der Reaktionsmischung gegeben. Die wässrige Phase wurde zweimal mit jeweils 150 mL EE extrahiert und die gesammelten organischen Phasen über Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und im Vakuum eingeengt. Nach einer säulenchromatographischen Reinigung (Kieselgel, Eluent: CHCl₃ + 5% MeOH + 0.5% NH₄OH) wurde das Produkt 67 in einer Ausbeute von 84% als rötlicher Feststoff isoliert.
Schmelzbereich: 165–169°C
¹H-NMR (300 MHz, CDCl₃): δ = 0.86 (t, J = 7.4 Hz, 6H), 1.2-1.8 (m, 18H), 2.44 (s, br, 2H), 2.6–3.0 (m, 8H), 3.24 (s, br, 2H), 3.92 (s, 6H), 6.00 (s, 2H), 6.76 (s, 2H), 7.28 (m, 2H), 7.36 (m, 2H), 7.47 (m, 2H), 7.91 (dd, J = 8.5, 1.9 Hz, 1H), 8.02 (d, J = 9.3 Hz, 2H), 8.1 (d, J = 8.2 Hz, 1H), 8.37 (d, J = 1.9 Hz, 1H), 8.64 (d, 4.4 Hz, 2H) ppm.
¹³C-NMR (75 MHz, CDCl3) : δ = 12.1, 24.6, 26.6, 27.1, 37.7, 50.2, 51.0, 55.5, 60.4, 80.1 (br), 100.9 (br), 119.3 (br), 121.2, 122.2, 126.5, 128.3, 129.4, 132.1, 132.9, 135.4, 136.5, 142.7, 144.7, 147.7, 151.5, 158.3, 181.6, 182.1 ppm.
IR (KBr): υ = 2932 (77), 1670 (88), 1621 (80), 1583 (79), 1566 (75), 1508 (77), 1462 (82), 1258 (92), 1238 (97) cm^–1.

Drehwert: [α]_D = –262.6 (c = 1.0, CHCl₃)
1.4. Synthese von 1,4-Bis-(9-O-dihydrochinidinyl)-9-(4-hydroxyphenyl)-anthrachinon (68)
Man legte 3.76 g (4.00 mmol) des Arylbromids 67 in 120 mL Toluol vor und versetzte die Lösung mit 40 mL einer wässrigen 2M Natriumcarbonatlösung. Nach Entgasen der Reaktionslösung fügte man 0.35 g (0.30 mmol) Tetrakis(triphenylphosphin)-palladium hinzu. Zu dieser Mischung wurde eine entgaste Lösung von 1.27 g (50.0 mmol) Phenylboronsäure in 55 mL Methanol getropft. Anschließend erhitzte man die Lösung 24 h unter Rückfluss, wobei sich diese rot verfärbte. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur wurde der während der Reaktion entstandene Niederschlag durch Zugabe von jeweils 70 mL Wasser und Diethylether in Lösung gebracht. Im folgenden Schritt wurde die wässrige Phase abgetrennt und dreimal mit je 30 mL DCM extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden über Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und im Vakuum eingeengt. Das isolierte Rohprodukt wurde zwecks Abtrennung der überschüssigen Boronsäure an Kieselgel mit MTBE als Eluent chromatographiert und im HV getrocknet.
Der rötliche Feststoff wurde in 100 mL THF aufgenommen, auf 0°C gekühlt und tropfenweise mit 8.3 mL (8.30 mmol) TBAF (1M in THF) versetzt. Nach einer Nachrührzeit von 15 Minuten bei 0°C und 50 Minuten bei Raumtemperatur hydrolysierte man die Reaktionsmischung durch Zugabe von Wasser und entfernte im Anschluss daran destillativ das THF. Die verbleibende wässrige Phase wurde mit 100 mL DCM versetzt, abgetrennt und dreimal mit je 50 mL DCM extrahiert. Die gesammelten organischen Phasen wurden über Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und im Vakuum eingeengt. Nach einer abschließenden Säulenchromatographie (Kieselgel, Eluent; CHCl₃ + 5% McOH + 0.5% NH₄OH) konnte das Produkt 68 in einer Ausbeute von 84% als Feststoff mit einer rötlichen Farbe isoliert werden.
Schmelzbereich: 195–200°C
¹H-NMR (300 MHz, CDCl₃): δ = 0.87 (t, J = 7.4 Hz, 6H), 1.25–1.95 (m, 14H), 2.40–3.05 (m, 10 H), 3.25 (s, br, 2H), 3.94 (s, 6H), 6.20 (s, br, 2H), 6.80 (m, 4H), 7.30–7.60 (m, 8H), 7.92 (d, J = 8.5 Hz, 1H), 8.05 (d, J = 9.3 Hz, 2H), 8.27 (d, J = 8.2 Hz, 1H), 8.40 (m, 1H), 8.64 (d, J = 4.4 Hz, 2H) ppm.
¹³C-NMR (75 MHz, CDCl₃): δ = 12.2, 24.5, 26.7, 26.9, 37.7, 50.1, 50.9, 56.1, 60.1, 79.0 (br), 100.8 (br), 116.6, 119.0 (br), 122.4, 123.9, 126.6, 128.6, 129.9. 131.1, 131.9, 132.2, 134.8, 142.8, 144.5, 146.2, 147.6, 151.2, 158.5, 159.0, 182.9, 183.3 ppm.
IR (KBr): ν = 2932 (83), 2869 (77), 1668 (88), 1620 (81), 1594 (88), 1567 (76), 1509 (83), 1461 (85), 1325 (84), 1259 (95), 1230 (97), 1176 (80), 1029 (75), 831 (77) cm^–1.

Drehwert: [α]_D = –134.0 (c = 1.0, CHCl₃)
2. Herstellung des Anthrachinon-Liganden (72)
2.1. Synthese von 1,4-Difluoranthrachinon (70)
Eine Mischung aus 10.00 g (67.60 mmol) Phthalsäureanhydrid (69), 36.00 g (270.00 mmol) Aluminiumtrichlorid und 70 mL 1,4-Difluorbenzol wurden 48 h unter Rückfluss erhitzt. Im nächsten Schritt wurde überschüssiges 1,4-Difluorbenzol destillativ abgetrennt und der Rückstand vorsichtig mit 400 mL einer 1M Salzsäure versetzt. Anschließend extrahierte man die Reaktionsmischung einmal mit 600 mL DCM und dreimal mit jeweils 200 mL DCM. Die vereinigten organischen Phasen wurden mittels Filtration über Baumwolle getrocknet und die Lösung im Vakuum eingeengt. Den Rückstand nahm man in 40 mL Chloroform auf und versetzte diesen mit 100 mL n-Hexan. Nach Abkühlen der Lösung auf 0°C und anschließend auf –20°C wurde der gebildete Niederschlag abfiltriert und im Vakuum getrocknet. Im Anschluss daran wurde er mit 50 mL Polyphosphorsäure versetzt und zwei Stunden bei einer Temperatur von 130–140°C erwärmt. Die schwarze Mischung wurde auf 400 g Eis gegossen und langsam unter Rühren auf Raumtemperatur erwärmt. Nach Neutralisation mit festem Kaliumcarbonat, extrahierte man die Lösung viermal mit je 200 mL DCM. Die gesammelten organischen Phasen wurden durch Filtration über Baumwolle getrocknet und unter vermindertem Druck eingeengt. Das Rohprodukt wurde mit DCM als Eluent durch eine basische Aluminiumoxidschicht filtriert und zuletzt säulenchromatographisch (Kieselgel, Eluent: n-Hexan/EE 2:1) gereinigt. Das Produkt 70 konnte in einer Ausbeute von 35% als farbloser Feststoff isoliert werden.
Schmelzbereich: 220–223°C
¹H-NMR (300 MHz, CDCl₃): δ = 7.45–7.50 (m, 2H, C-H_arom), 7.80 (dd, J = 5.8, 3.3 Hz, 2H, C-H_arom), 8.24 (dd, J = 5.8, 3.3 Hz, 2H, C-H_arom) ppm.
¹³C-NMR (75 MHz, CDCl₃): δ = 121.6, 124.6, 127.0, 133.2, 134.3, 156.2 (C_arom.), 180.6 (C=O) ppm.
Die weiteren analytischen Daten sind literaturbekannt.⁸¹
2.2. Synthese von 1,4-Bis-(9-O-dichinidinyl)-anthrachinon (71)
Eine Lösung von 6.70 g (20.50 mmol) Chinidin in 100 mL THF abs. wurde auf –50°C gekühlt und tropfenweise mit 12.8 mL (20.50 mmol) n-BuLi (1.6 molar in n-Hexan) versetzt, wobei gegen Ende der Zugabe ein Rotfärbung der Lösung beobachtet werden konnte. Nach einer Nachrührzeit von 15 Minuten erwärmte man die Lösung auf 0°C, gab 2.00 g (8.20 mmol) festes 1,4-Difluoranthrachinon hinzu und rührte anschließend 18 h bei Raumtemperatur und weitere 2 h bei 40°C. Im nächsten Schritt fügte man 400 mL EE und 200 mL einer wässrigen, gesättigten Natriumhydrogencarbonatlösung hinzu. Die wässrige Phase wurde abgetrennt und zweimal mit jeweils 200 mL EE extrahiert. Man trocknete die gesammelten organischen Phasen über Magnesiumsulfat und engte die Lösung nach Filtration im Vakuum ein. Das isolierte Rohprodukt wurde mittels Säulenchromatographie (Kieselgel, Eluent: CHCl₃ + 5% McOH + 0.5% NH₄OH) gereinigt. Man erhielt das Produkt 71 in einer Ausbeute von 90% mit einer rötlichen Farbe.
Schmelzbereich: 134–138°C
¹H-NMR (300 MHz, CDCl₃): δ = 1.40–2.30 (m, 10H), 2.40–3.10 (m, 10H), 3.30 (s, br, 2H), 3.92 (s, 1H), 4.95 (m, 4H), 5.94 (s, br, 2H), 6.31 (m, 2H), 6.69 (s, br, 2H), 7.33–7.47 (m, 4H), 7.50 (d, J = 4.4 Hz, 2H), 7.80 (dd, J = 3.3, 5.7 Hz, 2H), 8.03 (d, J = 9.4 Hz, 2H), 8.25 (dd, J = 3.3, 5.7 Hz, 2H), 8.64 (d, J = 4.7 Hz, 2H) ppm.
¹³C-NMR (75 MHz, CDCl₃): δ = 22.2, 26.6, 28.7, 41.2, 50.1, 55.9, 60.5, 80.3, 100.9, 114.5, 119.3, 120.7, 122.1, 123.7, 126.6, 132.2, 133.5, 134.5, 141.0, 143.1, 144.8, 147.9, 151.3, 158.3, 183.1 ppm.
IR (KBr):ν = 2935 (75), 119 (91), 1620 (81), 1508 (80), 1462 (76), 1324 (77), 1242 (96) cm^–1.

Drehwert: [α]_D = –434.7 (c = 1.0, CHCl₃)
2.3. Synthese von 1,4-Bis-[(9-O-dihydrochinidinyl)-11-(2-hydroxyethylthio)]-anthrachinon (72)
Zu einer Lösung aus 1.44 mL (20.00 mmol) 2-Mercaptoethanol und 0.09 g (0.05 mmol) AIBN in 10 mL Chloroform gab man unter Argonatmosphäre 2.21 g (2.59 mmol) 71 und erhitzte die Mischung 48 h unter Rückfluss. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurde die Lösung dreimal mit jeweils 10 mL einer 1M Salzsäure extrahiert. Die gesammelten wässrigen Phasen wurden abgetrennt und zweimal mit je 15 mL Diethylether ausgeschüttelt. Anschließend wurde die wässrige Phase durch Zugabe von festem Natriumhydroxid basisch eingestellt und zweimal mit je 10 mL Chloroform extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden über Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und unter vermindertem Druck eingeengt. Zuletzt wurde das Rohprodukt säulenchromatographisch (Kieselgel, Eluent: CHCl₃ + 5% McOH + 0.5 NH₄OH) gereinigt. Das Produkt 72 wurde mit einer Ausbeute von 30% als rötlicher Feststoff gewonnen.
Schmelzbereich: 180–185°C
¹H-NMR (300 MHz, CDCl₃): δ = 1.30–2.30 (m, 14H), 2.44–2.56 (m, 4H), 2.60–3.00 (m, 14H), 3.19 (s, 2H), 3.66 (t, J = 6.1 Hz, 4H), 3.90 (s, 6H), 6.15 (s, br, 2H), 6.69 (s, br, 2H), 7.28–7.41 (m, 4H), 7.46 (d, J = 4.5 Hz, 2H), 7.80 (dd, J = 3.4, 5.8 Hz, 2H), 8.02 (d, J = 9.2 Hz, 2H), 8.32 (d, J = 3.4, 5.8 Hz, 2H), 8.62 (d, J = 4.6 Hz, 2H) ppm.
¹³C-NMR 75 MHz, CDCl₃): δ = 25.8, 26.7, 30.2, 31.2, 34.4, 35.1, 56.3, 59.7, 61.1, 100.8, 119.1, 121.6, 123.0, 123.8, 126.6, 126.9, 131.5, 134.0, 134.2, 144.2, 147.2, 159.0, 183.3 ppm.
IR (KBr): υ = 3422 (89), 2931 (86), 2868 (73), 1664 (92), 1621 (89), 1592 (81), 1569 (76), 1509 (83), 1463 (78), 1261 (94), 1241 (97), 1027 (82) cm^–1.
Drehwert: [α]_D = –331.7 (c = 1.0, CHCl₃/MeOH 1:1)
3. Anbindung der Liganden an die Trägermaterialien
Die Kupplungen der Liganden mit den jeweiligen Polymeren erfolgten, falls nicht anders ausgewiesen, nach einer der folgenden Allgemeinen Arbeitsvorschriften:
AAV 1: Allgemeine Arbeitsvorschrift zur Anbindung eines Phenols über eine Etherbindung an ein unlösliches Polymer
In einem Zweihalskolben, ausgestattet mit KPG-Rührer, wurden 1.00 Äq. des Trägers und 1.00 Äq. des Liganden in Aceton abs. vorgelegt. Nach Zugabe von 1.00 Äq. Kaliumcarbonat und 0.20 Äq. 18-Krone-6 wurde die Reaktionsmischung drei Tage unter Rückfluss erhitzt, wobei nach 24 h eine rötliche Färbung der Lösung beobachtet werden konnte. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurde der immobilisierte Ligand durch Filtration abgetrennt und zwecks Entfernung von überschüssigem Liganden drei Tage in einer Soxhlet-Apparatur (Lösungsmittel: CHCl₃/EtOH: 9:1) extrahiert und abschließend im HV getrocknet.
AAV 2: Allgemeine Arbeitsvorschrift zur Anbindung eines Phenols an ein bromfunktionalisiertes Polyethylenglykol
1.00 Äq. des Phenols wurde in DMF gelöst und mit 2.00 Äq. Natriumhydrid zur Reaktion gebracht. Nach 40-minütigem Rühren fügte man 1.00 Äq des bromfunktionalisierten Polyethylenglykols und 0.50 Äq. 18-Krone-6 hinzu und erhitzte diese Mischung vier Tage bei einer Temperatur von 40°C. Die auf Raumtemperatur abgekühlte Lösung wurde zwecks Trocknung durch Baumwolle filtriert und im Vakuum eingeengt. Anschließend tropfte man langsam MTBE hinzu, um den immobilisierten Liganden auszufällen. Dieser wurde filtriert und durch Zugabe von DCM wieder in Lösung gebracht und erneut mit MTBE ausgefällt. Dieser Ausfällungs-Lösungszyklus wurde so lange wiederholt, bis mittels DC-Kontrolle keine Spuren an freiem Ligand beobachtet werden konnten. Zuletzt wurde das Produkt im Vakuum getrocknet.
AAV 3: Allgemeine Arbeitsvorschrift zur Anbindung eines Phenols an Polyethylenglykol mit zwei Säurefunktionen
1.00 Äq. des Trägermaterials wurde in DCM gelöst. Nach Zugabe von 3.00 Äq. des jeweiligen Liganden, 0.45 Äq. DMAP und 2.25 Äq. DCC wurde die Reaktionsmischung 24 h bei Raumtemperatur gerührt. Anschließend filtrierte man die Lösung zwecks Abtrennung des entstandenen Harnstoffes über Celite und engte das Filtrat unter vermindertem Druck ein. Zu dieser konzentrierten Lösung wurden langsam 150 mL MTBE getropft. Danach filtrierte man den so ausgefällten immobilisierten Liganden ab, löste ihn erneut in wenig DCM und fällte ihn wiederum durch Zugabe von MTBE aus. Diese Sequenz wurde so lange wiederholt, bis kein freier Ligand mehr im Filtrat mittels DC-Kontrolle detektiert werden konnte. Zuletzt erfolgte eine Trocknung im Vakuum.
AAV 4: Allgemeine Arbeitsvorschrift zur Anbindung eines Phenols an ein Polyethylenglykol mit zwei Bromfunktionen
Man legte 2.00 Äq. des Phenols in DMF vor, versetzte mit 4.00 Äq. Natriumhydrid und rührte diese Suspension 40 Minuten. Nach Zugabe von 1.00 Äq. des Trägermaterials und 1.00 Äq. 18-Krone-6 erhitzte man diese Lösung vier Tage bei 40°C, filtrierte anschließend über Baumwolle und konzentrierte sie im Vakuum auf. Zu diesem Gemisch wurde im nächsten Schritt MTBE zwecks Fällung des Polymers getropft. Im Anschluss daran filtrierte man den ausgefällten Liganden ab und fällte ihn ein weiteres Mal, um sicher zu gehen das kein freier Ligand am Trägermaterial verblieb. Zuletzt wurde das Produkt im Vakuum getrocknet.
AAV 5: Allgemeine Arbeitsvorschrift zur Anbindung des Anthrachinonliganden 68 an organische Polymere
Eine Lösung aus 2.50 Äq. des Phenols 68 in THF und N,N-Dimethylacetamid wurde mit 3.00 Äq. Natriumhydrid versetzt und 15 Minuten bei Raumtemperatur gerührt. Anschließend fügte man 1.00 Äq. des organischen Trägermaterials und 0.20 Äq. Natriumiodid hinzu und erhitzte die Reaktionsmischung zwei Tage unter Rückfluss. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur wurde der immobilisierte Ligand mittels Filtration abgetrennt und zur Entfernung des überschüssigen Liganden drei Tage einer Soxhletextraktion mit Chloroform/Methanol (9:1) als Lösungsmittel unterworfen. Im letzten Schritt wurde der polymervergrößerte Ligand im Vakuum getrocknet.
4. Anbindung der Anthrachinonliganden an lösliche Polymere
4.1. Anbindung an monofunktionalisierte Polyethylenglykole
Anbindung des Anthrachinonliganden 68 an ein säurefunktionalisiertes Polyethylenglykol (75)
In einem Kolben wurden 0.51 g (0.10 mmol) Monosuccinat 74 in 6 mL DCM gelöst und mit 0.14 g (0.15 mmol) des Phenols 68, 0.003 g (0.02 mmol) DMAP und 0.02 g (0.12 mmol) DCC versetzt. Anschließend wurde diese Reaktionsmischung 24 h bei Raumtemperatur gerührt. Danach filtrierte man den während der Reaktion gebildeten Harnstoff über Celite, engte das Filtrat im Vakuum ein und versetzte dieses tropfenweise mit MTBE. Der dabei ausgefällte Ligand wurde abfiltriert, in wenig DCM aufgenommen und erneut zur Fällung gebracht. Diese Reaktionsfolge wurde noch ein weiteres Mal durchgeführt, so dass im Filtrat mittels DC-Kontrolle kein freier Ligand mehr detektiert werden konnte. Nach Trocknung im Vakuum konnte der polymervergrößerte Ligand 75 als gelber Feststoff in einer Ausbeute von 68% isoliert werden.
¹H-NMR (300 MHz, CDCl₃): δ = 0.87 (6H), 1.30–3.20 (24H), 3.36 (3H), 3.40–3.90 (Polyethylenglykol-Protonen), 6.95 (2H), 7.10 (2H), 7.60–7.30 (6H), 7.80 (2H), 8.00–8.10 (3H), 8.30 (1H), 8.40 (1H), 8.60 (2H) ppm. (Einige Protonen des Liganden lagen unter denen des Polyethylenglykols. Eine genaue Bestimmung der Peakmultiplizität war nicht möglich, da alle NMR-Signale stark linienverbreitet waren.)
Anbindung des Anthrachinonliganden 72 an ein säurefunktionalisiertes Polyethylenglykol (76)
Man legte 1.52 g (0.30 mmol) des Succinats 74 in 15 mL DCM vor und fügte 0.15 g (0.15 mmol) des Phenols 72, 0.004 g (0.03 mmol) DMAP und 0.07 g (0.36 mmol) DCC hinzu. Nach einer Reaktionszeit von 24 h bei Raumtemperatur filtrierte man den entstandenen Harnstoff über Celite und engte das Filtrat unter vermindertem Druck ein. Anschließend fügte man tropfenweise MTBE zu der Lösung und trennte den dabei ausgefallenen polymervergrößerten Liganden mittels Filtration ab. Im nächsten Schritt nahm man den Feststoff in wenig DCM auf und brachte ihn erneut zur Fällung. Zuletzt wurde der Ligand 76 im Vakuum getrocknet und als gelber Feststoff in einer Ausbeute von 90% erhalten.
¹H-NMR 300 MHz, CDCl₃): δ = 1.20–3.00 (32H), 3.38 (6H), 3.40–3.90 (Polyethylen-glykol-Protonen), 7.35–7.46 (6H), 7.85 (2H), 8.02 (2H), 8.37 (2H), 8.60 (2H) ppm. (Einige Protonen des Liganden lagen unter denen des Polyethylengly kols. Eine genaue Bestimmung der Peakmultiplizität war nicht möglich, da alle NMR-Signale stark linienverbreitert waren.)
Anbindung des Anthrachinonliganden 68 an ein bromfunktionalisiertes Polyethylenglykol (78)
Nach AAV 2 wurden 0.19 g (0.2 mmol) des Phenols 68 mit 1.00 g (0.20 mmol) des Trägermaterials 77, 0.03 g (0.10 mmol) 18-Krone-6 und 0.01 g (0.40 mmol) Natriumhydrid zur Reaktion gebracht. Nach Aufarbeitung und Trocknung wurde der molekularvergrößerte Ligand 78 als gelber Feststoff in einer Ausbeute von 76% gewonnen.
¹H-NMR (300 MHz, CDCl₃): δ = 0.63 (6H), 1.20–3.20 (24H), 3.35 (3H), 3.40–3.90 (Polyethylenglykol-Protonen), 3.98 (6H), 6.90 (2H), 7.10 (2H), 7.30–7.60 (6H), 7.70 (2H), 7.90–8.05 (3H), 8.30 (1H), 8.40 (1H), 8.60 (2H) ppm. (Einige Protonen des Liganden lagen unter denen des Polyethylenglykols. Eine genaue Bestimmung der Peakmultiplizität war nicht möglich, da alle NMR-Signale stark linienverbreitert waren.)
Anbindung des Anthrachinonliganden 72 an ein bromfunktionalisiertes Polyethylenglykol (79)
Man löste 0.20 g (0.20 mmol) des Phenols 72 in 20 mL DMF und fügte 0.01 g (0.40 mmol) Natriumhydrid hinzu. Nach 40 Minuten versetzte man diese Suspension mit 2.00 g (0.40 mmol) des Polymers 77 und 0.03 g (0.10 mmol) 18-Krone-6 und rührte anschließend vier Tage bei einer Temperatur von 40°C. Die auf Raumtemperatur abgekühlte Lösung wurde über Watte filtriert und auf ein Volumen von 5 mL eingeengt. Man tropfte langsam MTBE zum Rückstand, so dass der immobilisierte Ligand selektiv aus dem Reaktionsgemisch ausgefällt wurde. Dieser wurde im Anschluss daran durch Filtration abgetrennt, in wenig DCM gelöst und durch eine erneute Zugabe von MTBE ein weiteres Mal ausgefällt. Im letzten Schritt trocknete man den Liganden 79 im Vakuum und konnte diesen als gelben Feststoff in einer Ausbeute von 85% isolieren.
¹H-NMR (300 MHz, CDCl₃): δ = 1.2–3.0 (32H), 3.28 (6H), 3.4-3.9 (Polyethylenglykol-Protonen), 6.50 (2H), 7.35–7.50 (6H), 7.85 (2H), 8.02 (2H), 8.37 (2H), 8.64 (2H) ppm. (Einige Protonen des Liganden lagen unter denen des Polyethy lenglykols. Eine genaue Bestimmung der Peakmultiplizität war nicht möglich, da alle NMR-Signale stark linienverbreitert waren.)
4.2. Anbindung an bifunktionalisierte Polyethylenglykole
Anbindung des Anthrachinonliganden 72 an ein Polyethylenglykol mit zwei Carbonsäurefunktionen (80)
In Analogie zu AAV 3 wurden 0.12 g (0.12 mmol) des Phenols 68 mit 0.24 g (0.04 mmol) des Trägers 49, 0.002 g (0.02 mmol) DMAP und 0.02 g (0.09 mmol) DCC umgesetzt. Der molekularvergrößerte Ligand 80 konnte nach Aufarbeitung und Trocknung als gelber Feststoff in einer Ausbeute von 68% gewonnen werden.
¹H-NMR (300 MHz, CDCl₃): δ = 0.85 (12H), 1.10–3.20 (48H), 3.40–3.90 (Polyethylen-glykol-Protonen), 3.97 (12H), 6.63 (2H), 6.85 (2H), 7.20–7.60 (6H), 7.75 (2H), 7.90–8.05 (3H), 8.30 (1H), 8.45 (1H), 8.64 (2H) ppm. (Einige Protonen des Liganden lagen unter denen des Polyethylenglykols. Eine genaue Bestimmung der Peakmultiplizität war nicht möglich, da alle NMR-Signale stark linienverbreitert waren.)
Anbindung des Anthrachinonliganden 68 an ein Polyethylenglykol mit zwei Bromsubstituenten (81)
In Anlehnung an AAV 4 wurden 0.21 g (0.22 mmol) des Phenols 68 mit 0.65 g (0.11 mmol) des Trägermaterials 51 unter Zugabe von 0.01 g (0.44 mmol) Natriumhydrid und 0.03 g (0.11 mmol) 18-Krone-6 zur Reaktion gebracht. Nach Aufarbeitung und Trocknung wurde der immobilisierte Ligand 81 als gelber Feststoff in einer Ausbeute von 87% isoliert.
¹H-NMR (300 MHz, CDCl₃): δ = 0.85 (12H), 1.10–3.10 (48H), 3.40–3.90 (Polyethylenglykol-Protonen), 3.95 (12H), 6.00 (4H), 6.71 (4H), 7.09 (4H), 7.20–7.60 (12H), 7.70 (4H), 8.01 (6H), 8.26 (2H), 8.42 (2H), 8.66 (4H) ppm. (Einige Protonen des Liganden lagen unter denen des Polyethylenglykols. Eine genaue Bestimmung der Peakmultiplizität war nicht möglich, da alle NMR-Signale stark linienverbreitert waren.)
5. Asymmetrische Dihydroxylierung
AAV 6: Allgemeine Arbeitsvorschrift zur Asymmetrischen Dihydroxylierung mit Hilfe von immobilisierten, nicht löslichen Liganden
In einem Zweihalskolben mit KPG-Rührer wurde eine Mischung aus 3.00 Äq. Kaliumhexacyanoferrat(III), 3.00 Äq. Kaliumcarbonat, 0.01 Äq. Kaliumosmat und 0.02 Äq. des polymervergrößerten Liganden in einem Lösungsmittelgemisch bestehend aus tert-Butanol und Wasser (1:1, 10 mL pro mmol Olefin) vorgelegt. Im Falle von 1,2-di- und trisubstituierten Olefinen wurde zusätzlich 1.0 Äq. Methansulfonsäureamid und bei allylisch-substituierten Substraten 3.00 Äq. Natriumhydrogencarbonat hinzugefügt. Bei der jeweiligen Reaktionstemperatur tropfte man 1.00 Äq. des entsprechenden Olefins zu. Nach zweitägigem Rühren bei dieser Temperatur wurde die Reaktionslösung mit 4.00 Äq. Natriumdisulfit versetzt, auf Raumtemperatur erwärmt und durch Zugabe von DCM verdünnt. Anschließend wurde der immobilisierte Ligand durch Filtration entfernt, die wässrige Phase abgetrennt und dreimal mit DCM extrahiert. Die gesammelten organischen Phasen wurden über Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und im Vakuum eingeengt. Die Reinigung der Rohprodukte erfolgte mittels Säulenchromatographie (Kieselgel, Eluent: MTBE).
AAV 7: Allgemeine Arbeitsvorschrift zur Asymmetrischen Dihydroxylierung mit Hilfe von immobilisierten, löslichen Liganden mit zwei Ligandeinheitens
In einem Rundkolben wurden 3.00 Äq. Kaliumhexacyanoferrat(III), 3.00 Äq. Kaliumcarbonat und 0.01 Äq. Kaliumosmat in einem Lösungsmittelgemisch aus tert-Butanol und Wasser (1:1, 10 mL pro mmol Olefin) gelöst. Bei der Umsetzung von 1,2-disubstituierten Olefinen fügte man zusätzlich 1.00 Äq. Methansulfonsäureamid und im Falle von allylischsubstituierten Substraten 3.00 Äq. Natriumhydrogencarbonat hinzu. Nach Zugabe von 0.01 Äq. des molekularvergrößerten Liganden wurde die Mischung auf 0°C gekühlt. Anschließend fügte man das Olefin hinzu und rührte 12 h. bei dieser Temperatur. Zur Aufarbeitung wurde die Lösung mit 4.00 Äq. Natriumdisulfit versetzt und durch Zugabe von DCM verdünnt. Nach Erwärmung auf Raumtemperatur trennte man die wässrige Phase ab und extrahierte diese dreimal mit DCM. Die vereinigten organischen Phasen wurden über Magnesiumsulfat getrocknet; filtriert und unter vermindertem Druck eingeengt. Der Rückstand wurde in wenig DCM aufgenommen und tropfenweise mit MTBE versetzt, wobei der immobilisierte Ligand zur Fällung gebracht wurde. Dieser wurde anschließend mittels Filtration abgetrennt und im Vakuum getrocknet. Das Filtrat engte man im Vakuum ein und reinigte das Rohprodukt mittels Säulenchromatographie an Kieselgel (Eluent: MTBE).
AAV 8: Allgemeine Arbeitsvorschrift zur Asymmetrischen Dihydroxylierung mit Hilfe von immobilisierten, löslichen Liganden mit einer Ligandeinheit
Man löste bei Raumtemperatur 3.00 Äq. Kaliumhexacyanoferrat(III), 3.00 Äq. Kaliumcarbonat, 0.01 Äq. Kaliumosmat und 0.02 Äq. des immobilisierten Liganden in einem Lösungsmittelgemisch aus tert-Butanol und Wasser (1:1, 10 mL pro mmol Olefin). Bei der Dihydroxylierung von 1,2-disubstituierten Olefinen fügte man zusätzlich 1.00 Äq. Methansulfonsäureamid und im Falle von allylisch-substituierten Substraten 3.00 Äq. Natriumhydrogencarbonat hinzu. Nach Abkühlung auf 0°C wurde 1.00 Äq. des Olefins zugetropft. Nach einer Reaktionszeit von 12 h versetzte man die Reaktionsmischung mit 4.00 Äq. Natriumdisulfit und erwärmte auf Raumtemperatur. Die Lösung wurde mit DCM verdünnt, die wässrige Phase abgetrennt und dreimal mit DCM extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden über Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und im Vakuum auf ein Volumen von 5 mL eingeengt. Anschließend tropfte man langsam MTBE hinzu, um den polymervergrößerten Liganden auszufällen. Dieser wurde mittels Filtration abgetrennt und getrocknet. Das Filtrat wurde unter vermindertem Druck eingeengt und das Rohprodukt mit Hilfe einer Säulen-chromatographie (Kieselgel, Eluent: MTBE) gereinigt.
5.1. Asymmetrische Dihydroxylierung mit immobilisierten Anthrachinonliganden
AD von Allyliodid zu (S)-1-Iod-2,3-propandiol (89)

¹H-NMR (300 MHz, Methanol-d₄): δ = 3.17 (m, 1H, CH₂I), 3.30–3.36 (m, 1H, CH₂I), 3.51–3.56 (m, 3H, CH₂OH, CHOH), 4.83 (s, br, 2H, CH₂OH, CHOH) ppm. ¹³C-NMR (75 MHz, Methanol-d₄): δ = 8.5 (CH₂-I), 64.9 (CH₂-OH), 71.6 (CH-OH) ppm. HPLC (OD-H, n-Heptan/Isopropanol 97:3, 0.75 mL·min^–1, 254 nm): t_R = 31.6 min [(S)-Enantiomer], 37.3 min [(R)-Enantiomer].

Katalyse AD 13: AD mit Hilfe des immobilisierten Liganden 75
In Analogie zu AAV 8 wurden 0.25 g (1.50 mmol) des Olefins zu einer Mischung aus 1.49 g (4.50 mmol) Kaliumhexacyanoferrat(III), 0.63 g (4.50 mmol) Kaliumcarbonat, 5.60 mg (0.02 mmol) Kaliumosmat, 0.38 g (4.50 mmol) Natriumhydrogensulfat und 0.18 g (0.03 mmol) des polymervergrößerten Liganden 75 bei 0°C getropft. Nach Aufarbeitung wurde das Produkt 89 in einer Ausbeute von 65% und einem Enantiomerenüberschuss von 80% isoliert.
Der nach der Katalyse zurückgewonnene Ligand wurde wie in AAV 8 geschildert ein weiteres Mal in eine Dihydroxylierung von Allyliodid eingesetzt. In diesem Fall konnte ein Enantiomerenüberschuß von 80% mit einer Ausbeute von 66% erzielt werden.
Katalyse AD 14: AD mit Hilfe des immobilisierten Liganden 76
Die Dihydroxylierung von 0.17 g (1.00 mmol) Allyliodid erfolgte analog AAV 8 durch Zugabe des Olefins bei 0°C zu einer Mischung aus 0.99 g (3.00 mmol) Kaliumhexacyanoferrat(III), 0.42 g (3.00 mmol) Kaliumcarbonat, 3.70 mg (0.01 mmol) Kaliumosmat, 0.25 g (3.00 mmol) Natriumhydrogensulfat und 0.22 g (0.02 mmol) des Liganden 76. Das Diol 89 konnte mit einem Enantiomerenüberschuss von 84% und einer Ausbeute von 74% gewonnen werden.
Katalyse AD 15: AD mit Hilfe des immobilisierten Liganden 78
Die Umsetzung von 1.49 g (4.50 mmol) Kaliumhexacyanoferrat(III), 0.63 g (4.50 mmol)
Kaliumcarbonat, 5.60 mg (0.015 mmol) Kaliumosmat, und 0.38 g (4.50 mmol) Natriumhydrogensulfat unter Zugabe von 0.18 g (0.03 mmol) des molekularvergrößerten Liganden 78 und 0.25 g (1.50 mmol) Allyliodid bei einer Temperatur von 0°C führte zu Diol 89 in einer 55%-igen Ausbeute mit einem Enantiomerenüberschuss von 73%.
Katalyse AD 16: AD mit Hilfe des immobilisierten Liganden 79
In Anlehnung an AAV 8 fügte man bei 0°C 0.17 g (1.00 mmol) Allyliodid zu einer Mischung aus 0.99 g (3.00 mmol) Kaliumhexacyanoferrat(III), 0.42 g (3.00 mmol) Kaliumcarbonat, 3.70 mg (0.01 mmol) Kaliumosmat, 0.25 g (3.00 mmol) Natriumhydrogencarbonat und 0.22 g (0.02 mmol) des Liganden 79. Das Diol 89 konnte nach Aufarbeitung in einer Ausbeute von 53% mit einem ee-Wert von 82% erhalten werden.
Der nach der Reaktion isolierte Ligand wurde analog AAV 8 ein zweites Mal in einer Katalyse getestet. Dabei resultierte das entsprechenden Diol in einer Ausbeute von 54% mit einem Enantiomerenüberschuss von 84%.
Katalyse AD 17: AD mit Hilfe des immobilisierten Liganden 80
Wie in AAV 7 erläutert, wurden 0.74 g (2.25 mmol) Kaliumhexacyanoferrat(III), 0.32 g (2.25 mmol) Kaliumcarbonat, 2.80 mg (0.01 mmol) Kaliumosmat, 0.19 g (2.25 mmol) Natriumhydrogensulfat und 0.06 g (0.01 mmol) des immobilisierten Liganden 80 mit 0.13 g (0.75 mmol) Allyliodid versetzt. Nach Aufarbeitung konnte das Produkt 89 in 60%-iger Ausbeute und einem Enantiomerenüberschuss von 80% isoliert werden.
Katalyse AD 18: AD mit Hilfe des immobilisierten Liganden 81
Analog AAV 7 wurden 0.13 g (0.75 mmol) Allyliodid zu einer Mischung aus 0.74 g (2.25 mmol) Kaliumhexacyanoferrat(III), 0.32 g (2.25 mmol) Kaliumcarbonat, 2.80 mg (0.01 mmol) Kaliumosmat, 0.19 g (2.25 mmol) Natriumhydrogensulfat und 0.06 g (0.01 mmol) des immobilisierten Liganden 81 bei 0°C getropft. Das Diol 89 wurde nach Aufarbeitung in einer Ausbeute von 56% mit einem ee-Wert von 71% gewonnen.
5.2. AD von Inden zu (1R,2S)-1,2-Indandiol (87)

¹H-NMR (300 MHz, Aceton-d₆): δ = 2.82–3.09 (m, 2H, CH₂), 3.96 (s, 1H, OH), 4.35 (s, 1H, OH), 4.35–4.46 (m, 1H, CH-OH) 4.83–4.98 (m, 1H, CH-OH), 7.15–7.24 (m, 3H, C-H_arom) 7.32–7.40 (m, 1H, C-H_arom) ppm. ¹³C-NMR (75 MHz, Aceton-d₆): δ = 39.3 (CH₂), 73.8 (C-OH), 76.3 (C-OH), 125.8, 127.3, 128.7, 141.6, 144.4 (C_arom.) ppm. HPLC (OJ, n-Heptan/Isopropanol 9:1, 0.8 mL·min^–1, 210 nm): t_R = 11.7 min [(R,S)-Enantiomer], 14.7 min [(S,R)-Enantiomer].

Katalyse AD 20: AD mit Hilfe des immobilisierten Liganden 75
In Analogie zu AAV 8 wurden 0.16 g (1.00 mmol) Inden bei 0°C zu einer Mischung aus 0.99 g (3.00 mmol) Kaliumhexacyanoferrat(III), 0.42 g (3.00 mmol) Kaliumcarbonat, 3.70 mg (0.01 mmol) Kaliumosmat, 0.10 g (1.00 mmol) Methansulfon säureamid und 0.21 g (0.02 mmol) des Liganden 75 getropft. Nach Aufarbeitung wurde das Produkt 87 in einer Ausbeute von 72% mit einem Enantiomerenüberschuss von 57% erhalten.
Katalyse AD 21: AD mit Hilfe des immobilisierten Liganden 76
Wie in AAV 8 erläutert, wurden 0.50 g (1.50 mmol) Kaliumhexacyanoferrat(III), 0.21 g (3.00 mmol) Kaliumcarbonat, 1.90 mg (0.01 mmol) Kaliumosmat, 0.05 g (0.50 mmol) Methansulfonsäureamid und 0.11 g (0.01 mmol) des Liganden 76 bei 0°C mit 0.06 g (0.50 mmol) Inden versetzt. Nach Aufarbeitung konnte das Diol 87 mit einem Enantiomerenüberschuß von 54% und einer Ausbeute von 84% isoliert werden.
Katalyse AD 22: AD mit Hilfe des immobilisierten Liganden 78
Die Dihydroxylierung von 0.11 g (1.00 mmol) Inden mit Hilfe von 0.99 g (3.00 mmol)
Kaliumhexacyanoferrat(III), 0.42 g (3.00 mmol) Kaliumcarbonat, 3.70 mg (0.01 mmol)
Kaliumosmat und 0.10 g (1.0 mmol) Methansulfonsäureamid unter Zugabe von 0.12 g (0.02 mmol) des polymervergrößerten Liganden 78 analog AAV 8 lieferte das Produkt 87 in einer 73%-igen Ausbeute und einem ee-Wert von 56%.
Katalyse AD 23: AD mit Hilfe des immobilisierten Liganden 79
In Analogie zu AAV 8 führte die Umsetzung von 0.11 g (1.0 mmol) Inden in Anwesenheit von 0.99 g (3.0 mmol) Kali umhexacyanoferrat(III), 0.42 g (3.0 mmol) Kaliumcarbonat, 3.70 mg (0.01 mmol) Kaliumosmat, 0.10 g (1.0 mmol) Methansulfonsäureamid und 0.22 g (0.02 mmol) des chiralen Liganden 79 zu dem entsprechenden Diol 87 mit einem Enantiomerenüberschuss von 57% und einer Ausbeute von 72%.
Katalyse AD 24: AD mit Hilfe des immobilisierten Liganden 80
Die Umsetzung von 0.09 g (0.75 mmol) Inden analog AAV 7 mit 0.74 g (2.25 mmol)
Kaliumhexacyanoferrat(III), 0.31 g (2.25 mmol) Kaliumcarbonat, 2.80 mg (0.01 mmol)
Kaliumosmat, 0.71 g (0.75 mmol) Natriumhydrogencarbonat und 0.06 g (0.01 mmol) des immobilisierten Liganden 80 ergab das Produkt 87 in einer 77%-igen Ausbeute mit einem Enantiomerenüberschuss von 54%.
Katalyse AD 25: AD mit Hilfe des immobilisierten Liganden 81
Wie in AAV 7 beschrieben, wurden 0.74 g (2.25 mmol) Kaliumhexacyanoferrat(III), 0.31 g (2.25 mmol) Kaliumcarbonat, 2.80 mg (0.01 mmol) Kaliumosmat und 0.71 g (0.75 mmol) Natriumhydrogencarbonat unter Zugabe von 0.06 g (0.01 mmol) des immoblisierten Liganden 81 bei 0°C mit 0.09 g (0.75 mmol) Inden versetzt. Nach Aufarbeitung konnte das Diol 87 in einer Ausbeute von 71% mit einem ee-Wert von 53% isoliert werden.
Katalyse AD 29: AD mit Hilfe des mobilisierten Liganden 80
Wie in AAV 6 erläutert, wurden 0.74 g (2.25 mmol) Kaliumhexacyanoferrat(III), 0.31 g (2.25 mmol) Kaliumcarbonat, 2.80 mg (0.01 mmol) Kaliumosmat und 0.71 g (0.75 mmol) Natriumhydrogencarbonat unter Zugabe von 0.04 g (0.015 mmol) des Silicagels 80 bei 0°C mit 0.09 g (0.75 mmol) Inden versetzt. Das Diol 87 konnte nach Aufarbeitung mit einem Enantiomerenüberschuss von 47% und einer 47%-igen Ausbeute isoliert werden.
5.3. AA mit N-Bromacetamid als Stickstoffquelle
AA von Zimtsäurersopropylester zu (2S, 3R)-N-(Acyl)-3-amino-2-hydroxy-3-phenylpropionsäureisopropylester (97)

¹H-NMR (300 MHz, CDCl₃): δ = 1.25 (dd, J = 16.9, 6.2 Hz, 6H, CH(CH₃)₂), 1.80 (s, 3H, CO₂-CH₃), 3.84 (s, br, 1H, OH), 4.43 (d, J = 2.5 Hz, 1H, CH-OH), 5.07 (septett, J = 6.3 Hz, 1H, CH(CH₃)₂), 5.53 (dd, J = 9.3, 2.2 Hz, 1H, CH-NH), 6.71 (d, J = 9.3 Hz, 1H, NH), 7.23–7.37 (m, 5H, C-H_arom) ppm. ¹³C-NMR 75 MHz, CDCl₃): δ = 21.4 (CH-(CH₃)₂, 22.9 (CH₃), 54.5 (C-N), 70.4 (CH(CH₃)₂, 73.3 (C-OH), 126.7, 127.5, 128.3, 138.7 (C_arom.), 169.4 (C=O), 172.1 (C=O) ppm. HPLC (OD-H, n-Heptan/Isopropanol 6:4, 0.5 mL·min^–1, 254 nm): t_R = 8.7 min [(S,R)-Enantiomer], 12.5 min [(R,S)-Enantiomer].

AAV 11: AA von Zimtsäureisopropylester mit polymergebundenen, löslichen Liganden
In einer Lösung aus 1.02 Äq. Lithiumhydroxid in 1.00 Lösungsmitteläquivalenten (1.0 Lösungsmitteläquivalent entspricht 3 mL pro mmol Olefin) Wasser wurden 0.04 Äq Kaliumosmat unter Rühren gelöst. Anschließend fügte man 6.00 Lösungsmitteläquivalente tert-Butanol und 0.05-0.10 Äq. des polymergebundenen Liganden hinzu. Nach einer Rührzeit von zehn Minuten, gab man weitere 2.00 Lösungsmitteläquivalente Wasser zur Reaktionsmischung und kühlte diese auf 4°C ab. Bei dieser Temperatur wurden 1.00 Äq. Zimtsäureisopropylester und im Anschluss daran 1.10 Äq. N-Bromacetamid zum Reaktionsgemisch gegeben, woraufhin sich die Lösung sofort grün verfärbte. Nach beendeter Reaktion (20 h) behandelte man das Gemisch mit 0.50 g Natriumsulfit und nach 30 Minuten mit 3.00 Lösungsmitteläquivalenten DCM. Im nächsten Schritt wurde die wässrige Phase abgetrennt und dreimal mit je 3.00 Lösungsmitteläquivalenten DCM extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden über Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und unter verminderten Druck auf ein Volumen von 5 mL eingeengt. Zu dieser Lösung tropfte man langsam MTBE und fällte so den immobilisierten Liganden aus. Dieser wurde mittels Filtration abgetrennt und im Vakuum getrocknet. Das Filtrat engte man im Vakuum ein und reinigte das Rohprodukt mittels einer Säulenchromatographie (Kieselgel, Eluent: EE/PE 1:2).
Katalyse AA 13: AA von Zimtsäureisopropylester mit Hilfe des immobilisierten Liganden 78
Die Umsetzung von 0.11 g (0.75 mmol) N-Bromacetamid, 0.03 g (0.77 mmol) Lithiumhydroxid, 11.0 mg (0.03 mmol) Kaliumosmat unter Zugabe von 0.45 g (0.08 mmol) des Liganden 78 und 0.14 g (0.75 mmol) Zimtsäureisopropylester analog AAV 11 führte zu Aminoalkohol 97 in einer Ausbeute von 20% mit einem Enantiomerenüberschuss von 92%.
Erläuterungen:

Claims

Optisch aktive homogen lösliche polymervergrößerte Liganden aufweisend als aktive die chirale Induktion bedingende Einheit eine oder mehrere Strukturen der allgemeinen Formel (I) oder (II)
worin R¹, R² unabhängig voneinander stehen für H, (C₁-C₈)-Alkyl, (C₁-C₈)-Acyl, (C₃-C₈)-Cycloalkyl, (C₆-C₁₈)-Aryl, (C₇-C₁₉)-Aralkyl, (C₃-C₁₈)-Heteroaryl, (C₄-C₁₉)-Heteroaralkyl, ((C₁-C₈)-Alkyl)_1-3-(C₃-C₈) -Cycloalkyl, ((C₁-C₈)-Alkyl)_1-3-(C₆-C₁₈)-Aryl, ((C₁-C₈)-Alkyl)_1-3-(C₃-C₁₈)-Heteroaryl, R³ ist H, oder R¹, R² oder R³ ist die Anbindung an die Polymervergrößerung, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymervergrößerung ausgewählt wird aus der Gruppe der Polyacrylate, Polyvinylpyrrolidinone, Polysiloxane, Polybutadiene, Polyisoprene, Polyalkane, Polystyrole, oder Polyoxazoline oder Mischungen derselben.
Ligand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymervergrößerung aus Polyacrylaten aufgebaut ist.
Optisch aktive homogen lösliche polymervergrößerte Liganden aufweisend als aktive die chirale Induktion bedingende Einheit eine oder mehrere Strukturen der allgemeinen Formel (III)
worin R⁴ DHQ (I) oder DHQD (II) gemäß Anspruch 1 darstellt und R⁵ H oder die Anbindung an eine Polymervergrößerung ist.
Ligand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymervergrößerung ausgewählt wird aus der Gruppe der Polyacrylate, Polyvinylpyrrolidinone, Polysiloxane, Polybutadiene, Polyisoprene, Polyalkane, Polystyrole, Polyether, oder Polyoxazoline oder Mischungen derselben.
Ligand nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive die chirale Induktion bedingende Einheit über einen Linker ausgewählt aus der Gruppe
wobei R bedeutet H, (C₁-C₈)-Alkyl, (C₆-C₁₈) -Aryl, (C₇-C₁₉)- Aralkyl, ((C₁-C₈)-Alkyl)_1-3-(C₆-C₁₈)-Aryl, X bedeutet (C₆-C₁₈)-Arylen, (C₁-C₈)-Alkylen, (C₁-C₈)-Alkenylen, ((C₁-C₈)-Alkyl)_1-3-(C₆-C₁₈)-Arylen, (C₇-C₁₉)-Aralkylen, Z, W bedeuten unabhängig voneinander -C(=O)O-, -C(=O)NH-, -C(=O)-, NR, O, CHR, CH₂, C=S, S, PR, an das Polymer gebunden ist.
Ligand nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dessen mittleres Molekulargewicht im Bereich von 5.000 – 300.000 g/mol liegt.
Verfahren zur Herstellung von Liganden nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man a) die aktive die chirale Induktion bedingende Einheit mit angebundenem Linker oder direkt an ein Monomer bindet und dieses mit weiteren nicht modifizierten Monomeren copolymerisiert, b) die aktive die chirale Induktion bedingende Einheit über einen Linker oder direkt an das fertige Polymer bindet, oder c) Polymere nach a) oder b) erstellt und diese mit anderen Polymeren blockcopolymerisiert, welche ebenfalls die aktiven die chirale Induktion bedingenden Einheiten aufweisen oder welche diese nicht aufweisen.
Verwendung der Liganden nach Anspruch 1 oder 3 zur Herstellung von enantiomer angereicherten organischen Verbindungen.
Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Liganden in der enantioselektiven Dihydroxylierung von C=C-Doppelbindungen einsetzt.
Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man in einem Membranreaktor arbeitet.
Verwendung von optisch aktiven homogen löslichen polymervergrößerten Liganden aufweisend als aktive die chirale Induktion bedingende Einheit eine oder mehrere Strukturen der allgemeinen Formel (I), (II) oder (III)
worin R¹, R² unabhängig voneinander stehen für H, (C₁-C₈)-Alkyl, (C₁-C₈)-Acyl, (C₃-C₈)-Cycloalkyl, (C₆-C₁₈)-Aryl, (C₇-C₁₉)-Aralkyl, (C₃-C₁₈)-Heteroaryl, (C₄-C₁₉)-Heteroaralkyl, ((C₁-C₈)-Alkyl)_1-3-(C₃-C₈)-Cycloalkyl, ((C₁-C₈)-Alkyl)_1-3-(C₆-C₁₈)-Aryl, ((C₁-C₈)-Alkyl)_1-3-(C₃-C₁₈)-Heteroaryl, R³ ist H, oder R¹, R² oder R³ ist die Anbindung an die Polymer vergrößerung, R⁴ = DHQ (I) oder DHQD (II) gemäß Anspruch 1 darstellt und R⁵ H oder die Anbindung an ein Polymer ist in einem Verfahren zur asymmetrischen Aminohydroxylierung von C=C-Doppelbindungen.
Verwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive die chirale Induktion bedingende Einheit über einen Linker ausgewählt aus der Gruppe
wobei R bedeutet H, (C₁-C₈)-Alkyl, (C₆-C₁₈)-Aryl, (C₇-C₁₉)-Aralkyl, ((C₁-C₈)-Alkyl)_1-3-(C₆-C₁₈)-Aryl, X bedeutet (C₆-C₁₈)-Arylen, (C₁-C₈)-Alkylen, (C₁-C₈)-Alkenylen, ((C₁-C₈)-Alkyl)_1-3-(C₆-C₁₈)-Arylen, (C₇-C₁₉)– Aralkylen, Z, W bedeuten unabhängig voneinander -C(=O)O-, -C(=O)NH-, -C(=O)-, NR, O, CHR, CH₂, C=S, S, PR, an das Polymer gebunden ist.
Verwendung nach Anspruch 11 und/oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymervergrößerung durch Polyacrylate, Polyvinylpyrrolidinone, Polysiloxane, Polybutadiene, Polyisoprene, Polyalkane, Polystyrole, Polyoxazoline oder Polyether oder Mischungen derselben gebildet wird.
Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das mittlere Molekulargewicht des Ligands im Bereich von 5.000–300.000 g/mol liegt.
Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß man die Aminohydroxylierung in einem Membranreaktor durchführt.