DE10156688A1 - Polymer-extended optically active homogeneous soluble catalyst for the enantioselective cyanohydrin and/or Strecker reaction, is useful for the synthesis of bioactive compounds - Google Patents
Polymer-extended optically active homogeneous soluble catalyst for the enantioselective cyanohydrin and/or Strecker reaction, is useful for the synthesis of bioactive compoundsInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung ist auf einen Katalysator für die
enantioselektive Cyanhydrin- bzw. Strecker-Reaktion, also
die Addition von CN--Ionen an C=O- bzw. C=N-Bindungen
gerichtet. Insbesondere betrifft die Erfindung
Katalysatoren, welche zum einen durch Anbindung an ein
Polymer molekulargewichtsvergrößert sind und zum anderen
als aktive die Cyanhydrin- bzw. Strecker-Reaktion
enantioselektiv katalysierende Einheit eine oder mehrere
Strukturen der folgenden allgemeinen Formel (I) aufweisen.
The present invention is directed to a catalyst for the enantioselective cyanohydrin or Strecker reaction, ie the addition of CN - ions to C = O or C = N bonds. In particular, the invention relates to catalysts which, on the one hand, have a molecular weight increase due to attachment to a polymer and, on the other hand, have one or more structures of the following general formula (I) as active unit which catalyzes the cyanohydrin or Strecker reaction enantioselectively.
Polymervergrößerte chirale 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. Polymer-enlarged chiral catalysts are important Aid for the synthesis of enantiomerically enriched organic compounds, especially in technical Scale, they help because of the catalytic Activity on the one hand and the ability to recycle and Reuse on the other hand the manufacture of the desired products in an extremely cost-effective manner to be able to accomplish.
Metallfreie Katalysatoren für die enantioselektive Cyanhydrinreaktion sind gemeinhin bekannt (u. a. Inoue et al., J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1981, 229-230); Auch über die Anwendung von metallfreien "Organokatalysatoren" in der asymmetrischen Addition von HCN an Imine (Strecker- Reaktion) wurde berichtet (K. Tanaka et al., J. Org. Chem. 1990, 55, 181; M.S. Iyer et al., J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 4910; M. S. Sigman et al., J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 4901; Corey et al., Organic Letters 1999, 1, 157-160; M.S. Sigman et al., J. Am. Chem. Soc. 2000, 112, 1336). Nicht zur Gänze geklärt ist allerdings der Mechanismus der Katalyse, gerade auch bei den auf cyclischen Dipeptiden basierenden Katalysatoren. Hier spielt offensichtlich der amorphe Charakter und der Aggregatzustand der eingesetzten Katalysatoren eine entscheidende Rolle. Metal-free catalysts for enantioselective Cyanohydrin reactions are commonly known (including Inoue et al., J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1981, 229-230); Also about the use of metal-free "organocatalysts" in the asymmetric addition of HCN to imines (stretch Reaction) has been reported (K. Tanaka et al., J. Org. Chem. 1990, 55, 181; M.S. Iyer et al., J. Am. Chem. Soc. 1996 118, 4910; M. S. Sigman et al., J. Am. Chem. Soc. 1998 120, 4901; Corey et al., Organic Letters 1999, 1, 157-160; M.S. Sigman et al., J. Am. Chem. Soc. 2000, 112, 1336). However, the mechanism of the is not fully understood Catalysis, especially in the case of cyclic dipeptides based catalysts. This obviously plays here amorphous character and the physical state of the used Catalysts play a crucial role.
Weiterhin sind polymervergrößerte Spezies dieser Katalysatoren schon in Veröffentlichungen vorgestellt worden (GIT Labor-Fachzeitschrift 2000, 10, 1195; Tetrahedron Asymmetry 1992, 3, 1421-1430). Es zeigt sich jedoch, daß die Anbindung an ein unlösliches Polymer jeweils zu einer mitunter drastisch erniedrigten Enantioselektivität im Vergleich zu den gelösten nativen Katalysatoren bei der Reaktion führt. Polymer-enlarged species are also these Catalysts already presented in publications (GIT Labor-Fachzeitschrift 2000, 10, 1195; Tetrahedron Asymmetry 1992, 3, 1421-1430). It appears however, that binding to an insoluble polymer each to a drastically lowered one Enantioselectivity compared to the resolved native Catalysts in the reaction leads.
Es besteht daher weiterhin ein Bedarf an löslichen, effektiven und hochselektiven polymervergrößerten Katalysatoren für den Einsatz in der enantioselektiven asymmetrischen Addition von Blausäure an C=O- und C=N- Doppelbindungen (Cyanhydrin- bzw. Strecker-Reaktion). There is therefore still a need for soluble, effective and highly selective polymer enlarged Catalysts for use in enantioselective asymmetric addition of hydrocyanic acid to C = O- and C = N- Double bonds (cyanohydrin or Strecker reaction).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war deshalb die Angabe weiterer polymervergrößerter Katalysatoren, welche im Stande sind, die betrachtete Reaktion in für technische Maßstäbe ausreichendem Maße zu katalysieren. Insbesondere sollten die ee-Werte der Produkte durch Anbindung der aktiven Einheiten an das Polymer nicht negativ beeinflußt werden, und die Polymeren sollten sich einfach durch Ultra- oder Nonofiltration vom Reaktionsgemisch abtrennen lassen. The object of the present invention was therefore to provide further polymer-enlarged catalysts, which in Are able to consider the reaction considered for technical To catalyze standards sufficient. In particular the ee values of the products should be linked to the active units on the polymer are not adversely affected and the polymers should simply or have nonofiltration separated from the reaction mixture.
Diese und nicht näher ausgeführte weitere Aufgaben, die sich jedoch in naheliegender Weise aus dem Stand der Technik ergeben, werden durch Katalysatoren gemäß geltendem Anspruch 1 gelöst. Ansprüche 2 bis 9 sind auf bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Katalysatoren gerichtet. Anspruch 10 schützt ein Verfahren zur Herstellung der betrachteten Katalysatoren und Ansprüche 11 bis 13 deren bevorzugte Verwendungen. These and other tasks that are not described in more detail but in an obvious way from the state of the Technology result, are applied by catalysts in accordance with Claim 1 solved. Claims 2 to 9 are preferred Embodiments of the catalysts of the invention directed. Claim 10 protects a method for Production of the considered catalysts and claims 11 to 13 of their preferred uses.
Dadurch, daß man einen polymervergrößerten optisch aktiven
homogen löslichen Katalysator für die enantioselektive
Cyanhydrin- bzw. Strecker-Reaktion bereitstellt, der als
aktive die chirale Induktion bedingende Einheit eine oder
mehrere Strukturen der folgenden allgemeinen Formel (I)
aufweist, worin
X N oder O sein kann, wobei R3 im Falle von X = O nicht
existent ist,
Y N oder O sein kann, wobei R4 im Falle von X = O nicht
existent ist
A ist R1 oder ein chirales optisch aktives natürliches oder
unnatürliche α-Aminosäurederivat oder ein aus diesen
Aminosäuren gebildetes cyclisches Dipeptid, über welches
die Einheit an die Polymervergrößerung angebunden ist,
R1, R2, R3 und R4 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,
oder die Reste R3 und R2 und/oder R4 und R1 und/oder R2 und
R4 bilden zusammen eine (C1-C8)-Alkylenbrücke, wobei diese
mit einer oder mehreren (C1-C8)-Alkyl, (C3-C8)-Cycloalkyl,
(C6-C18)-Aryl, (C7-C19)-Aralkyl, (C3-C18)-Heteroaryl, (C4-C19)-
Heteroaralkyl-Resten unter Ausbildung von
Chiralitätszentren substituiert sein können, wobei im
Falle, daß die Einheit nicht über A an die
Polymervergrößerung angebunden ist, die Anbindung über
einen der eben genannten Reste R1 bis R4 oder seine
Substituenten erfolgt, erlangt man die Möglichkeit, diese
in katalytisch arbeitende Verfahren einzusetzen, wobei die
gewünschten Produkte in ganz ausgezeichneten Ausbeuten und
mit hohen Enantiomerenüberschüssen von z. T. > 80%ee,
bevorzugt > 85%ee, weiter bevorzugt > 90%ee und ganz
besonders bevorzugt > 95%ee erhalten werden können. Die
Katalysatoren sind dabei trotz Reaktion in homogener Phase
durch die Polymeranbindung z. B. durch Ultra- oder
Nanofiltration sehr gut von den niedermolekularen
Verbindungen zu trennen und so der überaus einfachen damit
aber nicht minder vorteilhaften erfindungsseits jedoch
erwünschten Recyclierung zugänglich.
By providing a polymer-enlarged, optically active, homogeneously soluble catalyst for the enantioselective cyanohydrin or Strecker reaction which, as the active unit which is responsible for the chiral induction, has one or more structures of the following general formula (I)
has, wherein
Can be XN or O, where R 3 does not exist in the case of X = O,
Y can be N or O, where R 4 does not exist in the case of X = O
A is R 1 or a chiral optically active natural or unnatural α-amino acid derivative or a cyclic dipeptide formed from these amino acids, via which the unit is linked to the polymer enlargement,
R 1, R 2, R 3 and R 4 are independently H, (C 1-8 C) alkyl, (C 1 -C 8) -acyl, (C 3 -C 8) -cycloalkyl, (C 6 -C 18 ) aryl, (C 7 -C 19 ) aralkyl, (C 3 -C 18 ) heteroaryl, (C 4 -C 19 ) heteroaralkyl, ((C 1 -C 8 ) alkyl) 1- 3 - (C 3 -C 8 ) cycloalkyl, ((C 1 -C 8 ) alkyl) 1-3 - (C 6 - C 18 ) aryl, ((C 1 -C 8 ) alkyl) 1- 3 - (C 3 -C 18 ) heteroaryl, or the radicals R 3 and R 2 and / or R 4 and R 1 and / or R 2 and R 4 together form a (C 1 -C 8 ) alkylene bridge, where these with one or more (C 1 -C 8 ) alkyl, (C 3 -C 8 ) cycloalkyl, (C 6 -C 18 ) aryl, (C 7 -C 19 ) aralkyl, (C 3 -C 18 ) -Heteroaryl, (C 4 -C 19 ) -heteroaralkyl radicals can be substituted to form chiral centers, and in the event that the unit is not linked via A to the polymer enlargement, the linkage via one of the radicals R 1 just mentioned until R 4 or its substituents take place, one has the opportunity to use them in catalytically operating processes n, the desired products in very excellent yields and with high enantiomeric excesses of z. T.> 80% ee, preferably> 85% ee, more preferably> 90% ee and very particularly preferably> 95% ee. The catalysts are in spite of reaction in a homogeneous phase due to the polymer connection z. B. by ultrafiltration or nanofiltration to separate very well from the low molecular weight compounds and thus accessible to the extremely simple, but no less advantageous recycling desired according to the invention.
Bevorzugt sind in diesem Zusammenhang erfindungsgemäße
Katalysatoren, die als chirale Einheiten Strukturen der
folgenden allgemeinen Formeln (II)
worin
R1, R3, R5, R6, R7 unabhängig voneinander die Bedeutung von
R1 annehmen,
oder R5 und R1 oder R5 und R6 bilden zusammen eine (C1-C8)-
Alkylenbrücke, wobei diese mit einer oder mehreren (C1-C8)-
Alkyl, (C3-C8)-Cycloalkyl, (C6-C18)-Aryl, (C7-C19)-Aralkyl,
(C3-C18)-Heteroaryl, (C4-C19)-Heteroaralkyl-Resten unter
Ausbildung von Chiralitätszentren substituiert sein kann,
oder R5, R6, R7 sind unabhängig voneinander (C1-C8)-Alkoxy,
oder die Reste R6 und R3 bilden zusammen eine (C1-C8)-
Alkylenbrücke, wobei diese mit einer oder mehreren (C1-C8)-
Alkyl, (C3-C8)-Cycloalkyl, (C6-C18)-Aryl, (C7-C19)-Aralkyl,
(C3-C18)-Heteroaryl, (C4-C19)-Heteroaralkyl-Resten unter
Ausbildung von Chiralitätszentren substituiert sein kann,
aufweisen. Insbesondere sind dies Strukturen, die in
folgendem Schema dargestellt sind.
Schema 1
In this context, preference is given to catalysts according to the invention which, as chiral units, have structures of the following general formulas (II)
wherein
R 1 , R 3 , R 5 , R 6 , R 7 independently of one another assume the meaning of R 1 ,
or R 5 and R 1 or R 5 and R 6 together form a (C 1 -C 8 ) alkylene bridge, this with one or more (C 1 -C 8 ) alkyl, (C 3 -C 8 ) cycloalkyl , (C 6 -C 18 ) aryl, (C 7 -C 19 ) aralkyl, (C 3 -C 18 ) heteroaryl, (C 4 -C 19 ) heteroaralkyl radicals can be substituted to form centers of chirality, or R 5 , R 6 , R 7 are independently of one another (C 1 -C 8 ) alkoxy, or the radicals R 6 and R 3 together form a (C 1 -C 8 ) alkylene bridge, these being combined with one or more ( C 1 -C 8 ) alkyl, (C 3 -C 8 ) cycloalkyl, (C 6 -C 18 ) aryl, (C 7 -C 19 ) aralkyl, (C 3 -C 18 ) heteroaryl, ( C 4 -C 19 ) heteroaralkyl radicals can be substituted to form chiral centers. In particular, these are structures that are shown in the following scheme. Scheme 1
Weiterhin bevorzugt sind erfindungsgemäße Katalysatoren,
die als chirale Einheit Strukturen der folgenden
allgemeinen Formel (III),
aufweist, worin
R1, R3, R5, R6, R7, R8 unabhängig voneinander die Bedeutung
von R1 annehmen,
oder R5 und R1 oder R5 und R6 und/oder R7 und R8 bilden
zusammen eine (C1-C8)-Alkylenbrücke, wobei diese mit einer
oder mehreren (C1-C8)-Alkyl, (C3-C8)-Cycloalkyl, (C6-C18)-
Aryl, (C7-C19)-Aralkyl, (C3-C18)-Heteroaryl, (C4-C19)-
Heteroaralkyl-Resten unter Ausbildung von
Chiralitätszentren substituiert sein kann,
oder R5, R6, R7, R8 ind unabhängig voneinander (C1-C8)-
Alkoxy,
oder die Reste R6 und R3 bilden zusammen eine (C1-C8)-
Alkylenbrücke, wobei diese mit einer oder mehreren (C1-C8)-
Alkyl, (C3-C8)-Cycloalkyl, (C6-C18)-Aryl, (C7-C19)-Aralkyl,
(C3-C18)-Heteroaryl, (C4-C19)-Heteroaralkyl-Resten unter
Ausbildung von Chiralitätszentren substituiert sein kann.
Hierunter fallende Strukturen sind insbesondere die in
folgendem Schema dargestellten.
Schema 2
Also preferred are catalysts according to the invention which, as chiral unit, have structures of the following general formula (III),
has, wherein
R 1 , R 3 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 independently of one another assume the meaning of R 1 ,
or R 5 and R 1 or R 5 and R 6 and / or R 7 and R 8 together form a (C 1 -C 8 ) alkylene bridge, this with one or more (C 1 -C 8 ) alkyl, ( C 3 -C 8 ) cycloalkyl, (C 6 -C 18 ) aryl, (C 7 -C 19 ) aralkyl, (C 3 -C 18 ) heteroaryl, (C 4 -C 19 ) heteroaralkyl radicals can be substituted with the formation of chirality centers,
or R 5 , R 6 , R 7 , R 8 and independently of one another (C 1 -C 8 ) alkoxy,
or the radicals R 6 and R 3 together form a (C 1 -C 8 ) alkylene bridge, these being linked to one or more (C 1 -C 8 ) alkyl, (C 3 -C 8 ) cycloalkyl, (C 6 -C 18 ) aryl, (C 7 -C 19 ) aralkyl, (C 3 -C 18 ) heteroaryl, (C 4 -C 19 ) heteroaralkyl radicals can be substituted to form chiral centers. Structures that fall under these are in particular those shown in the following diagram. Scheme 2
Weiterhin bevorzugte erfindungsgemäße Katalysatoren sind dadurch gekennzeichnet, daß bei ihnen in Formel (I) X, Y = N ist und A = H ist, wobei R4 und R1 und R3 und R2 zusammen eine C2-Alkylenbrücken bilden und wobei diese jeweils durch einen Phenylrest in β-Stellung zum tertiären Amin- Stickstoffatom chiral substituiert sind und die Polymeranbindung über einen der Phenylreste erfolgt. Eine diesbezüglich besonders bevorzugte Variante als aktive Einheit findet sich in Organic Letters 1999, 1, 157-160. Further preferred catalysts according to the invention are characterized in that in formula (I) X, Y = N and A = H, where R 4 and R 1 and R 3 and R 2 together form a C 2 alkylene bridge and these are each chirally substituted by a phenyl radical in the β-position relative to the tertiary amine nitrogen atom and the polymer is bound via one of the phenyl radicals. A particularly preferred variant in this regard as an active unit can be found in Organic Letters 1999, 1, 157-160.
Weiters bevorzugte Katalysatoren sind solche, bei denen in Formel (I) A eine chirale optisch aktive natürliche oder unnatürliche Aminosäure ist, über welche die Einheit an die Polymervergrößerung angebunden ist, X = O und Y = N ist, R1 und R2 = H sind, R4 ein 2-Benzylidenaminocyclohexylrest ist. Ganz besonders bevorzugt eignet sich in dieser Hinsicht eine aktive Einheit, welche in der GIT Labor- Fachzeitschrift 2000, 10, 1195 beschrieben ist. Further preferred catalysts are those in which in formula (I) A is a chiral optically active natural or unnatural amino acid, via which the unit is linked to the polymer enlargement, X = O and Y = N, R 1 and R 2 = H R 4 is a 2-benzylidene aminocyclohexyl radical. An active unit, which is described in the GIT Labor-Fachzeitschrift 2000, 10, 1195, is particularly preferred in this regard.
Darüber hinaus erfindungsgemäß einzusetzende Katalysatoren sind solche, welche in Formel (I) als A ein aus chiralen optisch aktiven natürlichen oder unnatürlichen Aminosäuren gebildetes cyclisches Dipeptid besitzen, über welches die Einheit an die Polymervergrößerung angebunden ist, und bei denen X und Y = N und R1, R2, R3, R4 = H s ind. Hierunter sind als aktive Einheiten im Prinzip die von Inoue et al. gefundenen cyclischen Dipeptide subsumierbar, wobei das ursprünglich durch ein Histidin im Dipeptid bedingte Vorhandensein eines Imidazolidinrings in der aktiven Einheit durch die Guanidingruppe ersetzt ist. Ein besonders bevorzugtes Exemplar dieser Gattung ist in der J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 4910-4911 gezeigt. Die cis-Stellung der beiden Substituenten am DKP-Ring ist bevorzugt. In addition, catalysts to be used according to the invention are those which in formula (I) have as A a cyclic dipeptide formed from chiral optically active natural or unnatural amino acids, via which the unit is linked to the polymer enlargement, and in which X and Y = N and R 1 , R 2 , R 3 , R 4 = H s ind. In principle, these include the active units described by Inoue et al. found cyclic dipeptides can be subsumed, the presence of an imidazolidine ring in the active unit originally caused by a histidine in the dipeptide being replaced by the guanidine group. A particularly preferred example of this genus is in J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 4910-4911. The cis position of the two substituents on the DKP ring is preferred.
Die Polymervergrößerung 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 199 10 691.6; 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). The polymer enlargement can be freely within the scope of the invention to get voted. On the one hand, it is and cost considerations, on the other hand through technical Framework conditions (retention, solubility, etc.) limited. Some are from the prior art Polymer enlargements for catalysts known (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 Specialty 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; WHERE 98/22415; in particular DE 199 10 691.6; 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 Compounds "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; "Internship of Macromolecular Substances", D. Braun et al., VCH-Wiley, Weinheim 1999).
Bevorzugt wird die Polymervergrößerung durch Polyacrylate, Polyacrylamide, Polyvinylpyrrolidinone, Polysiloxane, Polybutadiene, Polyisoprene, Polyalkane, Polystyrole, Polyoxazoline oder Polyether oder Mischungen derselben gebildet. In einer ganz besonders bevorzugten Ausgestaltung benutzt man Polystyrole zum Aufbau der Polymervergrößerung. Polymer enlargement by polyacrylates is preferred, Polyacrylamides, polyvinylpyrrolidinones, polysiloxanes, Polybutadienes, polyisoprenes, polyalkanes, polystyrenes, Polyoxazolines or polyethers or mixtures thereof educated. In a very particularly preferred embodiment one uses polystyrenes to build up the polymer enlargement.
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. Between the actual active unit and the Polymer enlargement can have a linker built in. The Linker is used to keep a distance between active unit and polymer to build up mutual for reaction mitigate adverse interactions or off.
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 die aktive Einheit anzukoppeln sind. The linker can in principle be free by the expert to get voted. You are on the point of view select how well they adhere to the polymer / monomer, on the other hand, to be coupled to the active unit.
Geeignete Linker sind unter anderem den oben unter der Rubrik Polymervergrößerung erwähnten Literaturstellen zu entnehmen. Suitable linkers include the above under the References to polymer enlargement mentioned remove.
Im Rahmen der Erfindung sind diese aktiven Einheiten der
Formeln (I) bzw. (II) vorteilhafterweise also direkt oder
bevorzugt über einen Linker ausgewählt aus der Gruppe
a) -Si(R2)-
b) -(SiR2-O)n-; n = 1-10 000
c) -(CHR-CHR-O)n-; n = 1-10 000
d) -(X)n-; n = 1-20
e) Z-(X)n-; n = 0-20
f) -(X)n-W; n = 0-20
g) Z-(X)n-W; n = 0-20
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.
In the context of the invention, these active units of the formulas (I) and (II) are therefore advantageously selected directly or preferably via a linker from the group
a) -Si (R 2 ) -
b) - (SiR 2 -O) n -; n = 1-10,000
c) - (CHR-CHR-O) n -; n = 1-10,000
d) - (X) n -; n = 1-20
e) Z- (X) n -; n = 0-20
f) - (X) n -W; n = 0-20
g) Z- (X) n -W; n = 0-20
in which
R represents H, (C 1 -C 8 ) alkyl, (C 6 -C 18 ) aryl, (C 7 -C 19 ) aralkyl, ((C 1 -C 8 ) alkyl) 1-3 - ( C 6 -C 18 ) aryl,
X represents (C 6 -C 18 ) arylene, (C 1 -C 8 ) alkylene, (C 1 -C 8 ) alkenylene, ((C 1 -C 8 ) alkyl) 1-3 - (C 6 -C 18 ) arylene, (C 7 -C 19 ) aralkylene,
Z, W independently of one another mean -C (= O) O-, -C (= O) NH-, -C (= O) -, NR, O, CHR, CH 2 , C = S, S, PR the polymer enlargement bound.
Weitere bevorzugte Verbindungen, die als Linker eingesetzt
werden können, sind in folgendem Schema dargestellt:
Further preferred compounds that can be used as linkers are shown in the following scheme:
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.
However, linkers such as e.g. B. 1,4'-biphenyl, 1,2-ethylene, 1,3-propylene, PEG- (2-10) α, ω-siloxanylene or 1,4-phenylene and α, ω, -1,4-bisethylene benzene or linkers which, starting from siloxanes of the general formula IV
are available. Under hydrosilylation conditions (overview of the hydrosilylation reaction by Ojima in The Chemistry of Organic Silicon Compounds, 1989 John Wiley & Sons Ltd., 1480-1526) they can easily be bound to any double bonds present in the polymers and suitable functional groups of the active centers.
Die Größe der Polymervergrößerung sollte so bemessen sein, daß der Katalysator sich in dem zu verwendenden Lösungsmittel löst, man also in homogener Phase arbeiten kann. Es handelt sich bei dem erfindungsgemäßen Katalysator also um einen homogen löslichen. Dadurch lassen sich negative Effekte, die durch die ansonsten bei Einsatz von heterogenen Katalysatoren notwendigen Phasenwechsel der Substrate und Produkte auftreten, vermeiden. The size of the polymer enlargement should be such that that the catalyst is in the one to be used Solvents dissolve, so you work in a homogeneous phase can. It is the catalyst according to the invention in other words, a homogeneously soluble one. This allows negative effects caused by the otherwise when using heterogeneous catalysts necessary phase change Avoid substrates and products.
Die polymervergrößerten Katalysatoren können ein mittleres Molekulargewicht im Bereich von 1000-1 000 000, vorzugsweise 5000-500 000, besonders bevorzugt 5000-300 000, g/mol aufweisen, sie sollte jedoch mindestens so groß sein, daß sie durch geeignete Ultra- oder Nanofiltrationsmembranen in Ausbeuten von > 99,8% aufgefangen werden können. The polymer enlarged catalysts can be a medium one Molecular weight in the range of 1000-1,000,000, preferably 5000-500,000, particularly preferably 5000-300,000, g / mol, but it should be at least so be great that by appropriate ultra or Nanofiltration membranes in yields of> 99.8% can be caught.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß nach Maßgabe des Wissens eines Fachmanns die oben genannten Bestandteile der polymervergrößerten Katalysatoren (I) (Polymer, Linker, aktives Zentrum/Einheit) im Hinblick auf eine optimale Reaktionsführung beliebig kombiniert werden können. It is within the scope of the invention that according to the Knowledge of a person skilled in the above components of polymer-enlarged catalysts (I) (polymer, linker, active center / unit) with a view to optimal Reaction control can be combined as desired.
Kombination von Polymervergrößerung zu Linker/aktiver
Einheit:
Im Prinzip gibt es zwei Vorgehensweisen, wie die
Linker/aktive Einheit an die Polymervergrößerung 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.
In principle there are two approaches how the linker / active unit can be attached to the polymer enlargement:
- a) the active chiral induction unit is bound to a monomer with attached linker or directly and this is copolymerized with other unmodified monomers, or
- b) the active chiral induction unit is bound via a linker or directly to the finished polymer.
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. Possibly. can create polymers according to a) or b) and these with other polymers are block copolymerized, which also the active ones that cause chiral induction Have units or which do not have them.
Weiterhin gilt prinzipiell für die Anzahl der Linker/aktiven Einheiten pro Monomer im Polymer, daß möglichst viele derartige katalytisch aktive 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. The principle also applies to the number of Linker / active units per monomer in the polymer that as many such catalytically active units as possible a polymer should find space so that the sales per Polymer is thereby increased. On the other hand however, the units should be such a distance assume from each other that a mutual negative Influencing the reactivity (TOF, selectivity) minimized will or will not take place at all. Preferably should hence the distance of the linker / active centers in the polymer from each other in the range of 1-200 monomer units, preferably 5-25 monomer units.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden dabei solche Stellen im Polymer oder zu polymerisierendem Monomer zur Anbindung des Linkers/aktiven 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. In an advantageous embodiment, such Provide in the polymer or monomer to be polymerized Connection of the linker / active unit used, which can be easily functionalized or allow already existing functionality to connect to to use. For example, heteroatoms or unsaturated carbon atoms to build the bond.
Z. B. können im Falle von Styrol/Polystyrol die vorhandenen Aromaten als Verbindungspunkte zu den Linkem/aktiven Einheiten 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. For example, in the case of styrene / polystyrene, the existing ones Aromatics as connection points to the left / active Units are used. These aromatics can preferably in the 3-, 4-, 5-position, is particularly preferred the 4-position, via normal aromatic chemistry Functionalities are well connected. It is advantageous but also, the mixture to be polymerized z. B. already add functionalized monomer and after Polymerization to those present in the polystyrene Functionalities to bind the linker. Beneficial for this purpose are e.g. B. para-hydroxy, para-chloromethyl or para-aminostyrene derivatives.
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. In the case of the polyacrylates, the monomer component contains an acid group or ester group is present on the front or after the polymerization of the linker or the active Unit preferably via an ester or amide bond can be connected.
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. Polysiloxanes as an increase in molecular weight (Polymer enlargement) are preferably the same built up that in addition to dimethylsilane units Hydromethylsilane units are present. At these points can then continue using the linker / active units a hydrosilylation can be coupled. Preferably this can be done under hydrosilylation conditions (Overview of the hydrosilylation reaction of Ojima in The Chemistry of Organic Silicon Compounds, 1989 John Wiley & Sons Ltd., 1480-1526) to those envisaged Connect functionalities in the polymer.
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). Suitable modified polysiloxanes are in the Literature known ("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 aktiver Einheit zu Linker/Polymer:
Im vorliegenden Fall hängt die Anbindung der aktive Einheit
an die Polymervergrößerung (Polymer/Linker) von der
Ausgestaltung der letzteren ab. Sie kann vom Fachmann
anhand seines allgemeinen Fachwissens jedoch beliebig
ausgebildet werden.
Combination of active unit to linker / polymer:
In the present case, the connection of the active unit to the polymer enlargement (polymer / linker) depends on the configuration of the latter. However, the person skilled in the art can develop it as desired on the basis of his general specialist knowledge.
Im Falle des Vorliegens einer bicyclischen Struktur, wie in Organics Letters 1999, 1, 157-160 gezeigt, erfolgt die Anbindung wie schon angedeutet über den am Triazabicyclus anhängigen Phenylring. Dabei ist die Stellung der Anbindung am Phenylring (o, m, p) dem Fachmann zu überlassen. Sie sollte vorzugsweise so gewählt werden, daß der Einfluß der Anbindung auf die Reaktion nicht negativ berührt wird, also z. B. der ee-Wert abfällt. Die Anbindung kann nach dem Fachmann geläufigen Verfahren über normale Aromatenchemie (Fiedel-Crafts-Alkylierung und -Acylierung, Suzuki-Kopplung etc.) erfolgen. In the presence of a bicyclic structure, as in Organics Letters 1999, 1, 157-160 Connection as already indicated via the triazabicyclus pending phenyl ring. Here is the position of the connection left to the expert on the phenyl ring (o, m, p). she should preferably be chosen so that the influence of the Connection to the reaction is not negatively affected, so z. B. the ee value drops. The connection can be made after Processes familiar to a person skilled in the art via normal aromatic chemistry (Fiedel-Crafts alkylation and acylation, Suzuki coupling etc.).
Sofern es sich bei den aktiven Einheiten um eine solche gemäß GIT Labor-Fachzeitschrift 2000, 10, 1195 handelt, kann die Polymeranbindung wie dort gezeigt vorteilhaftüber das α-Stickstoffatom der Aminosäure erfolgen. Eine entsprechende Anbindung an den Cyclohexyl- oder den Phenylring ist aber ebenfalls denkbar. Dieser kann gleichfalls nach dem Fachmann geläufigen Methoden durchgeführt werden. If the active units are one acts in accordance with GIT Labor-Fachzeitschrift 2000, 10, 1195, the polymer attachment can be advantageous as shown there the α-nitrogen atom of the amino acid. A appropriate connection to the cyclohexyl or Phenyl ring is also conceivable. This can likewise by methods familiar to the person skilled in the art be performed.
Beim Vorliegen eines cyclischen Dipeptids als aktiver Einheit gemäß Lipton et al. (JACS 1996, 118, 4910-11) bietet sich die Polymeranbindung über den der Guanidingruppe am DKP gegenüberliegenden Rest an. Vorzugsweise ist dies ein Benzylrest. Hier kann die Polymeranbindung also bevorzugt wieder über Aromatenchemie (s. o.) erfolgen. Dem Fachmann sind die zur Anbindung benötigten Kenntnisse geläufig. When a cyclic dipeptide is active Unit according to Lipton et al. (JACS 1996, 118, 4910-11) offers the polymer connection over the Guanidine group at the DKP opposite rest. This is preferably a benzyl radical. Here you can Polymer connection therefore again preferably via aromatic chemistry (see above). The specialist are those for connection knowledge required.
In einer nächsten Ausgestaltung richtet sich die Erfindung auf die Verwendung des erfindungsgemäßen Katalysators zur enantioselektiven Cyanhydrin- bzw. Strecker-Reaktion in homogener Phase. Dazu werden die in der Literatur vorhandenen Vorschriften angewandt. In a next embodiment, the invention is directed on the use of the catalyst according to the invention enantioselective cyanohydrin or Strecker reaction in homogeneous phase. This will be done in the literature existing regulations applied.
Vorzugsweise führt man die erfindungsgemäße Reaktion in einem Membranreaktor durch. Die in dieser Apparatur neben der batch- und semikontinuierlichen Fahrweise mögliche kontinuierliche Fahrweise kann dabei wie gewünscht im Cross-Flow-Filtrationsmodus (Fig. 2) oder als Dead-End- Filtration (Fig. 1) durchgeführt werden. Durch beide Verfahren kommt es zu einer in-situ-Recyclierung des Katalysators, so daß eine wirtschaftliche Fahrweise trotz u. U. hohem Katalysatorbedarf möglich gemacht wird. The reaction according to the invention is preferably carried out in a membrane reactor. The continuous mode of operation which is possible in this apparatus in addition to the batch and semi-continuous mode of operation can be carried out as desired in the cross-flow filtration mode ( FIG. 2) or as dead-end filtration ( FIG. 1). Both processes lead to in-situ recycling of the catalyst, so that an economical driving style despite u. U. high catalyst demand is made possible.
Beide Verfahrensvarianten sind prinzipiell im Stand der Technik beschrieben (Engineering Processes for Bioseparations, Ed.: L. R. Weatherley, Heinemann, 1994, 135-165; Wandrey et al., Tetrahedron Asymmetry 1999, 10, 923-928). In principle, both process variants are in the state of the Technology described (Engineering Processes for Bioseparations, Ed .: L.R. Weatherley, Heinemann, 1994, 135-165; Wandrey et al., Tetrahedron Asymmetry 1999, 10, 923-928).
Der Katalysator dient besonders bevorzugt zur Herstellung von bioaktiven Wirkstoffen oder deren Vorstufen. The catalyst is particularly preferably used for production of bioactive substances or their precursors.
Fig. 1 zeigt einen Membranreaktor mit Dead-End-Filtration. Das Substrat 1 wird über eine Pumpe 2 in den Reaktorraum 3 überführt, der eine Membran 5 aufweist. Im rührerbetriebenen Reaktorraum befinden sich neben dem Lösungsmittel der Katalysator 4, das Produkt 6 und nicht umgesetztes Substrat 1. Über die Membran 5 wird hauptsächlich niedermolekulares 6 abfiltriert. Fig. 1 shows a membrane reactor with dead-end filtration. The substrate 1 is transferred via a pump 2 into the reactor space 3 , which has a membrane 5 . In addition to the solvent, the stirrer-operated reactor space contains the catalyst 4 , the product 6 and unreacted substrate 1 . Mainly low molecular weight 6 is filtered off through the membrane 5 .
Fig. 2 zeigt einen Membranreaktor mit Cross-Flow- Filtration. Das Substrat 7 wird hier über die Pumpe 8 in den gerührten Reaktorraum überführt, in dem sich auch Lösungsmittel, Katalysator 9 und Produkt 14 befindet. Über die Pumpe 16 wird ein Lösungsmittelfluß eingestellt, der über einen ggf. vorhandenen Wärmetauscher 12 in die Cross- Flow-Filtrationszelle 15 führt. Hier wird das niedermolekulare Produkt 14 über die Membran 13 abgetrennt. Hochmolekularer Katalysator 9 wird anschließend mit dem Lösungsmittelfluß ggf. wieder über einen Wärmetauscher 12 ggf. über das Ventil 11 zurück in den Reaktor 10 geleitet. Fig. 2 shows a membrane reactor with cross-flow filtration. The substrate 7 is transferred here via the pump 8 into the stirred reactor space, in which the solvent, catalyst 9 and product 14 are also located. A solvent flow is set via the pump 16 , which leads into the cross-flow filtration cell 15 via a heat exchanger 12 which may be present. Here the low molecular weight product 14 is separated off via the membrane 13 . High molecular weight catalyst 9 is then passed back into the reactor 10 with the solvent flow, if necessary again via a heat exchanger 12 and possibly via the valve 11 .
Unter Mischungen von polymervergrößerten 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. Mixtures of polymer-enlarged polymers are used in Understand the fact that individual Polymers of different origins to block polymers be polymerized together. Statistical mixtures too of the monomers in the polymer are possible.
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 Einheiten 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. Under polymer enlargement within the scope of the invention Understood the fact that one or more active the chiral induction related units in suitable ones Form be copolymerized with other monomers or that these units to an existing polymer after Methods known to those skilled in the art can be coupled. to Copolymerization suitable forms of the units are Well-known specialist and freely selectable by him.
Vorzugsweise geht man dabei so vor, daß man das betrachtete Molekül (aktive Einheit) je nach Art der Copolymerisation mit zur Copolymerisation befähigten Gruppen derivatisiert z. B. bei der Copolymerisation mit (Meth)acrylaten durch Ankopplung an Acrylatmoleküle. It is preferable to proceed in such a way that one considers this Molecule (active unit) depending on the type of copolymerization derivatized with groups capable of copolymerization z. B. in the copolymerization with (meth) acrylates Coupling to acrylate molecules.
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. The (C 1 -C 8 ) alkyl is methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, heptyl or octyl together with all binding isomers.
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. A (C 6 -C 18 ) aryl radical is understood to mean an aromatic radical with 6 to 18 C atoms. In particular, these include compounds such as phenyl, naphthyl, anthryl, phenanthryl, biphenyl radicals. These can be substituted one or more times with (C 1 -C 8 ) alkoxy, (C 1 -C 8 ) haloalkyl, OH, Cl, NH 2 , NO 2 . In addition, the rest can have one or more heteroatoms such as N, O, S.
(C1-C8)-Alkoxy ist ein über ein Sauerstoffatom an das betrachtete Molekül gebundener (C1-C8)-Alkyl-Rest. (C 1 -C 8 ) alkoxy is a (C 1 -C 8 ) alkyl radical bonded to the molecule under consideration via an oxygen atom.
Ein (C7-C19)-Aralkylrest ist ein über einen (C1-C8)- Alkylrest an das Molekül gebundener (C6-C18)-Arylrest. A (C 7 -C 19 ) aralkyl radical is a (C 6 -C 18 ) aryl radical bonded to the molecule via a (C 1 -C 8 ) alkyl radical.
Unter dem Begriff Acrylat wird im Rahmen der Erfindung auch der Begriff Methacrylat verstanden. The term acrylate is also used in the context of the invention understood the term methacrylate.
(C1-C8)-Haloalkyl ist ein mit einem oder mehreren Halogenatomen substituierter (C1-C8)-Alkyl-Rest. Als Halogenatome kommen insbesondere Chlor und Fluor in Betracht. (C 1 -C 8 ) haloalkyl is a (C 1 -C 8 ) alkyl radical substituted by one or more halogen atoms. Chlorine and fluorine are particularly suitable as halogen atoms.
Ein (C3-C18)-Heteroarylrest bezeichnet im Rahmen der Erfindung ein fünf-, sechs- oder siebengliedriges aromatisches Ringsystem aus 3 bis 18 C-Atomen, welches Heteroatome wie z. B. Stickstoff, Sauerstoff oder Schwefel im Ring aufweist. Als solche Heteroaromaten werden insbesondere Reste 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. Diese können einfach oder mehrfach mit (C1-C8)-Alkoxy, (C1-C8)-Haloalkyl, OH, Halogen, NW, NO2, SH, S-(C1-C8)-Alkyl substituiert sein. In the context of the invention, a (C 3 -C 18 ) heteroaryl radical denotes a five-, six- or seven-membered aromatic ring system composed of 3 to 18 carbon atoms, which heteroatoms such as, for. B. has nitrogen, oxygen or sulfur in the ring. Such heteroaromatics are, in particular, radicals such as 1-, 2-, 3-furyl, such as 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, quinolinyl, phenanthridinyl, 2-, 4- , 5-, 6-pyrimidinyl. These can be substituted one or more times with (C 1 -C 8 ) alkoxy, (C 1 -C 8 ) haloalkyl, OH, halogen, NW, NO 2 , SH, S- (C 1 -C 8 ) alkyl ,
Unter einem (C4-C19)-Heteroaralkyl wird ein dem (C7-C19)-Aralkylrest entsprechendes heteroaromatisches System verstanden. A (C 4 -C 19 ) heteroaralkyl is understood to mean a heteroaromatic system corresponding to the (C 7 -C 19 ) aralkyl radical.
Unter dem Begriff (C1-C8)-Alkylenbrücke 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, NW, NO2, SH, S-(C1-C8)-Alkyl, (C6-C18)-Arylrest substituiert sein. The term (C 1 -C 8 ) alkylene bridge is to be understood as a (C 1 -C 8 ) alkyl radical which is bonded to the molecule in question via two different C atoms. This can be repeated one or more times with (C 1 -C 8 ) alkoxy, (C 1 -C 8 ) haloalkyl, OH, halogen, NW, NO 2 , SH, S- (C 1 -C 8 ) alkyl, ( C 6 -C 18 ) aryl radical may be substituted.
Unter (C3-C8)-Cycloalkyl versteht man Cyclopropyl, Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl bzw. Cycloheptyl oder Cyclooctylreste. (C 3 -C 8 ) Cycloalkyl means cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl or cycloheptyl or cyclooctyl radicals.
Halogen ist Fluor, Chlor, Brom, Iod. Halogen is fluorine, chlorine, bromine, iodine.
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 integriert 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 WO 98/22415 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, S. 832 ff.; Kragl et al., Angew. Chem. 1996, 6, 684f. beschrieben. In the context of the invention, anything under membrane reactor Understanding reaction vessel in which the catalyst in one Reactor is trapped while low molecular weight Substances are fed to the reactor or leave it can. The membrane can go directly into the reaction chamber be integrated or outside in a separate Filtration module to be installed, in which the Reaction solution continuously or intermittently the filtration module flows and the retentate into the reactor is returned. Suitable embodiments are u. a. in WO 98/22415 and in Wandrey et al. in 1998 yearbook, Process engineering and chemical engineering, VDI p. 151ff .; Wandrey et al. in Applied Homogeneous Catalysis with Organometallic Compounds, Vol. 2, VCH 1996, p. 832 ff .; Kragl et al., Angew. Chem. 1996, 6, 684f. described.
Die dargestellten chemischen Strukturen 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 optischen Isomere (Enantiomere). Es sei jedoch klargestellt, daß innerhalb eines polymervergrößerten Katalysators alle vorhandenen aktiven Einheiten gemäß der Erfindung von gleicher Chiralität sein sollten. The chemical structures shown refer to all possible stereoisomers, by changing the Configuration of the individual chiral centers, axes or Levels can be reached, i.e. all possible Diastereomers, as well as all optical ones included Isomers (enantiomers). However, it should be clarified that all within a polymer enlarged catalyst existing active units according to the invention of should be the same chirality.
Unter natürlicher bzw. unnatürlicher Aminosäure wird im Rahmen der Erfindung eine α-Aminosäure verstanden, d. h. daß der am α-C-Atom der α-Aminosäure befindliche Rest sich von einer natürlichen Aminosäure, wie in Beyer-Walter, Lehrbuch der organischen Chemie, S. Hirzel Verlag Stuttgart, 22. Auflage, 1991, S. 822f. dargestellt, ableitet oder darüber hinaus auch von entsprechenden unnatürlichen Aminosäuren, welche z. B. in DE199 03 268.8 aufgeführt sind, stammen kann. Under natural or unnatural amino acid is in Understand an α-amino acid in the context of the invention, d. H. that the residue on the α-C atom of the α-amino acid is of a natural amino acid, as in Beyer-Walter, Textbook of organic chemistry, S. Hirzel Verlag Stuttgart, 22nd edition, 1991, pp. 822f. shown, derives or moreover from corresponding unnatural ones Amino acids which e.g. B. are listed in DE199 03 268.8, can originate.
Die Erfindung kann ansonsten analog der im Stand der Technik bekannten Verfahren und Vorschriften für polymervergrößerte Katalysatoren ausgeführt werden (z. B. DE 100 02 976). The invention can otherwise be analogous to that in the prior art Techniques and procedures known for polymer-enlarged catalysts are carried out (e.g. DE 100 02 976).
Die hier zitierten Schriften gelten als von der Offenbarung mitumfaßt. The scriptures cited here are considered to be of Revelation incorporated.
Claims (13)
worin
X N oder O sein kann, wobei R3 im Falle von X = O nicht existent ist,
Y N oder O sein kann, wobei R4 im Falle von X = O nicht existent ist,
A ist R1 oder ein chirales optisch aktives natürliches oder unnatürliche α-Aminosäurederivat oder ein aus diesen Aminosäuren gebildetes cyclisches Dipeptid, über welches die Einheit an die Polymervergrößerung angebunden ist,
R1, R2, R3 und R4 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,
oder die Reste R3 und R2 und/oder R4 und R1 und/oder R2 und R4 bilden zusammen eine (C1-C8)-Alkylenbrücke, wobei diese mit einer oder mehreren (C1-C8)-Alkyl, (C3- C8)-Cycloalkyl, (C6-C18)-Aryl, (C7-C19)-Aralkyl, (C3- C18)-Heteroaryl, (C4-C19)-Heteroaralkyl-Resten unter Ausbildung von Chiralitätszentren substituiert sein können, wobei im Falle, daß die Einheit nicht über A an die Polymervergrößerung angebunden ist, die Anbindung über einen der eben genannten Reste R1 bis R4 oder seine Substituenten erfolgt. 1. Polymer-enlarged, optically active, homogeneously soluble catalyst for the enantioselective cyanohydrin or Strecker reaction, having as active unit which determines the chiral induction, one or more structures of the following general formula (I)
wherein
Can be XN or O, where R 3 does not exist in the case of X = O,
Can be YN or O, where R 4 does not exist in the case of X = O,
A is R 1 or a chiral optically active natural or unnatural α-amino acid derivative or a cyclic dipeptide formed from these amino acids, via which the unit is linked to the polymer enlargement,
R 1 , R 2 , R 3 and R 4 independently of one another represent H, (C 1 -C 8 ) alkyl, (C 1 -C 8 ) acyl, (C 3 -C 8 ) cycloalkyl, (C 6 - C 18 ) aryl, (C 7 -C 19 ) aralkyl, (C 3 -C 18 ) heteroaryl, (C 4 - C 19 ) heteroaralkyl, ((C 1 -C 8 ) alkyl) 1- 3 - (C 3 -C 8 ) cycloalkyl, ((C 1 -C 8 ) alkyl) 1-3 - (C 6 -C 18 ) aryl, ((C 1 -C 8 ) alkyl) 1- 3 - (C 3 -C 18 ) heteroaryl,
or the radicals R 3 and R 2 and / or R 4 and R 1 and / or R 2 and R 4 together form a (C 1 -C 8 ) alkylene bridge, this with one or more (C 1 -C 8 ) Alkyl, (C 3 -C 8 ) cycloalkyl, (C 6 -C 18 ) aryl, (C 7 -C 19 ) aralkyl, (C 3 -C 18 ) heteroaryl, (C 4 -C 19 ) -Heteroaralkyl radicals can be substituted with the formation of chirality centers, whereby in the event that the unit is not linked to the polymer enlargement via A, the linkage takes place via one of the radicals R 1 to R 4 just mentioned or its substituents.
aufweist, worin
R1, R3, R5, R6, R7 unabhängig voneinander die Bedeutung von R1 annehmen,
oder R5 und R1 oder R5 und R6 bilden zusammen eine (C1- C8)-Alkylenbrücke, wobei diese mit einer oder mehreren (C1-C8)-Alkyl, (C3-C8)-Cycloalkyl, (C6-C18)-Aryl, (C7- C19)-Aralkyl, (C3-C18)-Heteroaryl, (C4-C19)- Heteroaralkyl-Resten unter Ausbildung von Chiralitätszentren substituiert sein kann,
oder R5, R6, R7 sind unabhängig voneinander (C1-C8)- Alkoxy,
oder die Reste R6 und R3 bilden zusammen eine (C1-C8)- Alkylenbrücke, wobei diese mit einer oder mehreren (C1-C8)-Alkyl, (C3-C8)-Cycloalkyl, (C6-C18)-Aryl, (C7- C19)-Aralkyl, (C3-C18)-Heteroaryl, (C4-C19)- Heteroaralkyl-Resten unter Ausbildung von Chiralitätszentren substituiert sein kann. 2. Catalyst according to claim 1, characterized in that it has units of structures of the following general formulas (II)
has, wherein
R 1 , R 3 , R 5 , R 6 , R 7 independently of one another assume the meaning of R 1 ,
or R 5 and R 1 or R 5 and R 6 together form a (C 1 - C 8 ) alkylene bridge, this with one or more (C 1 -C 8 ) alkyl, (C 3 -C 8 ) cycloalkyl , (C 6 -C 18 ) aryl, (C 7 -C 19 ) aralkyl, (C 3 -C 18 ) heteroaryl, (C 4 -C 19 ) heteroaralkyl radicals can be substituted to form chiral centers,
or R 5 , R 6 , R 7 are independently of one another (C 1 -C 8 ) alkoxy,
or the radicals R 6 and R 3 together form a (C 1 -C 8 ) alkylene bridge, this with one or more (C 1 -C 8 ) alkyl, (C 3 -C 8 ) cycloalkyl, (C 6 -C 18 ) aryl, (C 7 -C 19 ) aralkyl, (C 3 -C 18 ) heteroaryl, (C 4 -C 19 ) heteroaralkyl radicals can be substituted to form centers of chirality.
aufweist, worin
R1, R3, R5, R6, R7, R8 unabhängig voneinander die Bedeutung von R1 annehmen,
oder R5 und R1 oder R5 und R6 und/oder R7 und R8 bilden zusammen eine (C1-C8)-Alkylenbrücke, wobei diese mit einer oder mehreren (C1-C8)-Alkyl, (C3-C8)-Cycloalkyl, (C6-C18)-Aryl, (C7-C19)-Aralkyl, (C3-C18)-Heteroaryl, (C4-C19)-Heteroaralkyl-Resten unter Ausbildung von Chiralitätszentren substituiert sein kann,
oder R5, R6, R7, R8 sind unabhängig voneinander (C1-C8)- Alkoxy,
oder die Reste R6 und R3 bilden zusammen eine (C1-C8)- Alkylenbrücke, wobei diese mit einer oder mehreren (C1-C8)-Alkyl, (C3-C8)-Cycloalkyl, (C6-C18)-Aryl, (C7- C19)-Aralkyl, (C3-C18)-Heteroaryl, (C4-C19)- Heteroaralkyl-Resten unter Ausbildung von Chiralitätszentren substituiert sein kann. 3. Catalyst according to claim 1, characterized in that these as units structures of the following general formulas (III)
has, wherein
R 1 , R 3 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 independently of one another assume the meaning of R 1 ,
or R 5 and R 1 or R 5 and R 6 and / or R 7 and R 8 together form a (C 1 -C 8 ) alkylene bridge, this with one or more (C 1 -C 8 ) alkyl, ( C 3 -C 8 ) cycloalkyl, (C 6 -C 18 ) aryl, (C 7 -C 19 ) aralkyl, (C 3 -C 18 ) heteroaryl, (C 4 -C 19 ) heteroaralkyl radicals can be substituted with the formation of chirality centers,
or R 5 , R 6 , R 7 , R 8 are independently of one another (C 1 -C 8 ) alkoxy,
or the radicals R 6 and R 3 together form a (C 1 -C 8 ) alkylene bridge, this with one or more (C 1 -C 8 ) alkyl, (C 3 -C 8 ) cycloalkyl, (C 6 -C 18 ) aryl, (C 7 -C 19 ) aralkyl, (C 3 -C 18 ) heteroaryl, (C 4 -C 19 ) heteroaralkyl radicals can be substituted to form centers of chirality.
X, Y = N ist,
A = H ist,
R4 und R1 und R3 und R2 zusammen eine C2-Alkylenbrücken bilden, wobei diese jeweils durch einen Phenylrest in β-Stellung zum tertiären Amin-Stickstoffatom chiral substituiert sind und die Polymeranbindung über einen der Phenylreste erfolgt. 4. Catalyst according to claim 1, characterized in that
X, Y = N,
A = H,
R 4 and R 1 and R 3 and R 2 together form a C 2 alkylene bridge, each of which is chirally substituted by a phenyl radical in the β-position relative to the tertiary amine nitrogen atom and the polymer is bound via one of the phenyl radicals.
A eine chirale optisch aktive natürliche oder unnatürliche Aminosäure ist, über welche die Einheit an die Polymervergrößerung angebunden ist,
X = O ist
Y = N ist,
R1 und R2 = H sind,
R4 ein 2-Benzylidenaminocyclohexylrest ist. 5. A catalyst according to claim 1, characterized in that
A is a chiral optically active natural or unnatural amino acid via which the unit is linked to the polymer enlargement,
X = O
Y = N,
R 1 and R 2 = H,
R 4 is a 2-benzylidene aminocyclohexyl radical.
A ein aus chiralen optisch aktiven natürlichen oder unnatürlichen Aminosäuren gebildetes cyclisches Dipeptid ist, über welches die Einheit an die Polymervergrößerung angebunden ist,
X, Y = N,
R1, R2, R3, R4 sind H. 6. Catalyst according to claim 1, characterized in that
A is a cyclic dipeptide formed from chiral optically active natural or unnatural amino acids, via which the unit is linked to the polymer enlargement,
X, Y = N,
R 1 , R 2 , R 3 , R 4 are H.
a) -Si(R2)-
b) -(SiR2-O)n-; n = 1-10 000
c) -(CHR-CHR-O)n-; n = 1-10 000
d) -(X)n-; n = 1-20
e) Z-(X)n-; n = 0-20
f) -(X)n-W; n = 0-20
g) Z-(X)n-W; n = 0-20
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-Cla)-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. 8. Catalyst according to one or more of the preceding claims, characterized in that the active chiral induction unit selected via a linker selected from the group
a) -Si (R 2 ) -
b) - (SiR 2 -O) n -; n = 1-10,000
c) - (CHR-CHR-O) n -; n = 1-10,000
d) - (X) n -; n = 1-20
e) Z- (X) n -; n = 0-20
f) - (X) n -W; n = 0-20
g) Z- (X) n -W; n = 0-20
in which
R represents H, (C 1 -C 8 ) alkyl, (C 6 -C 18 ) aryl, (C 7 -C 19 ) aralkyl, ((C 1 -C 8 ) alkyl) 1-3 - ( C 6 -C 18 ) aryl,
X represents (C 6 -C 18 ) arylene, (C 1 -C 8 ) alkylene, (C 1 -C 8 ) alkenylene, ((C 1 -C 8 ) alkyl) 1-3 - (C 6 -Cla) arylene, (C 7 -C 19 ) aralkylene,
Z, W independently of one another mean -C (= O) O-, -C (= O) NH-, -C (= O) -, NR, O, CHR, CH 2 , C = S, S, PR the polymer is bound.
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