DK158583B - Chirale organoborankomplekser - Google Patents

Description

1 DK 158583B

Den foreliggende opfindelse angår hidtil ukendte optisk aktive organoborankomplekser, der er nyttige ved reaktioner til asymmetrisk hydroborering og reduktion.

De fleste af de kendte midler til chiral hydroborering og <9 reduktion har de ulemper, at det er nødvendigt at c fremstille dem in situ, at de er forholdsvis ustabile, og at de ikke er faste stoffer. Disse ulemper virker hæmmende på deres kommercialisering og håndtering. Organoboran-komplekserne ifølge opfindelsen er faste, stabile stoffer, og de kan oplagres i adskillige måneder ved lav tem-10 peratur.

Opfindelsen angår chirale organoborankomplekser kendetegnet ved at de har den almene formel (I): 15 (0)pf—>s—\ / ,x m A-/ 2° / \

* A V

-----BH2

kV

X

25 hvori X betegner en methylengruppe eller et svovlatom, og hvori n og p er 0 eller 1.

Disse chirale organoborankomplekser er opløselige i eller ΟΛ blandbare med forskellige organiske opløsningsmidler, såsom methylenchlorid, benzen, diethylether, n-pentan, tetrahydrofuran og diglym. Forbindelserne er ved stuetemperatur faste stoffer, og smeltepunkterne for nogle af forbindelserne er anført.

35

DK 158583 B

2

Deres evne til asymmetrisk induktion ved hydroborering er ækvivalent med evnen udvist af kendte hydroboreringsmid- ler, såsom mono- og di-isopinocamphenylboran eller diion-% gi folyboran.

5

Disse kendte forbindelser frembyder imidlertid den ulempe, at de enten kræver en fremstilling in si tu umiddelbart før omsætningen (mono- og di-isopinocamphenylboran) eller, for dilongifolyborans vedkommende, som er en fast 10 dialkylboran, at den opnås ud fra en forbindelse, longi-folen, som er vanskelig at fremstille.

De chirale organoborankomplekser ifølge opfindelsen er derimod optisk aktive monoalkylboraner, der let lader sig 15 fremstille ud fra kommercielt tilgængelige udgangsmaterialer; de er faste stoffer og som følge deraf lettere at håndtere.

Forbindelserne ifølge opfindelsen lader sig fremstille 20 ved en fremgangsmåde, som er afledt af den metode, der er beskrevet af H.C. Brown ("Organic Synthesis via Boranes",

Wiley Interscience, New York, N.Y. 1975), idet man anvender tilsvarende apparatur. De kan fremstilles ved, at man i et aprotisk opløsningsmiddel ved en temperatur 25 på mellem -20 °C og +4Ό °C under en inert atmosfære igennem fra 15 minutter til 2 timer omsætter en bicyclisk substitueret di- eller tri-thian med den almene formel (II): 30 (0) « S —\

VX

(CH2) s—/ (TI) 2. n * XX,.

35 IX

-36- 3

DK 158583B

hvori n, p og X har den ovenfor anførte betydning, med en boran såsom 02H6 el^-er borankompleks BH^: Lewis base.

Forbindelserne, hvori n = 1, X = CI^ eller S og p = 0 5 eller 1, kan opnås ud fra kommercielt (-) myrtenol ved halogenering i overensstemmelse med metoden angivet af G. Osloff, F. Farnow og G. Schade, Chem. Ber., 1956, 89, 1549, efterfulgt af metal-halogenudveksling mellem or-ganolithiumforbindelsen af 1,3-dithian eller 1,3,5-tri-10 thian og halogenderivatet i overensstemmelse med D. See-bach og E.J. Corey, J. Org. Chem., 1975, 40, 231, om ønsket efterfulgt af oxidering under anvendelse af natriummet aper iodat i overensstemmelse med O.M. Carlson og P.M. Helguist, J. Org. Chem., 1969, 33, 2596.

15

Forbindelserne, hvori η = 0, X = CH^ og p = 0 eller 1, kan opnås ved kondensation af (-) myrtenal og kommercielt propan-1,3-dithiol i overensstemmelse med P. Stutz og P.A. Stadier, Org. Synth., 1977, 56, 8. Cycliseringsreak-20 tionsproduktet kan oxideres under anvendelse af natrium-metaperiodat.

Boranen kan opnås ifølge en hvilken som helst af de velkendte konventionelle fremstillingsmetoder eller med ud-25 gangspunktet i et kompleks BH^: Lewis base. Borankomplek-set kan f.eks. opnås ved den metode, der er beskrevet af H.C. Brown og A.K. Mandal, Synthesis, 1980, 153, hvori boran-vektoren er komplekset BH^: THF eller ved den metode, der er beskrevet af M. Anez, G. Uribe, L. Mendoza og 30 R. Contreras, Synthesis 1981, (3), 214, hvori boran-vektoren er gasformig diboran.

Opfindelsen belyses af de følgende eksempler: 35 2-Myrtanyl-l,3-dithianboran

DK 158583 B

4 EKSEMPEL 1 n = 1, X = CH2, p = O 5 125 g (0,429 mol) 2-myrtenyl-l,3-dithian ([a]D/24 = 8,67 c = 5, benzen) opløst i 600 ml vandfrit tetrahydrofuran hældes i en reaktor på 1 liter under nitrogen-gennembob-ling. 0,256 mol diboran (B^Hg) indsprøjtes langsomt igen-10 nem 1 time og 30 minutter i reaktionsblandingen, der er nedkølet til -10 °C.

Diboranen opnås ved behandling af 14,2 g (0,375 mol) na-triumborhydrid (renhed 98%) opløst i 200 ml diglym, der 15 forinden er destilleret over aluminium-lithiumhydrid, ved dråbevis tilsætning af 61,5 ml (0,5 mol) bortrifluorid-etherat, der ligeledes forinden er blevet destilleret. Blandingen BH^Na - BF^: (¢^5)2° blev opvarmet til 60 °C i 15 minutter.

20

Efter at reaktionsblandingen havde opnået stuetemperatur, opbevares den under nitrogen under omrøring 26 timer. Afslutningen af hydroboreringsomsætningen bestemmes ved kontrol af fravær af ethylenisk proton ved ^HNMR.

25

Efter opkoncentrering under reduceret tryk opnår man en fast hvid forbindelse, smp. 90 °C (Kofler) med et udbytte på 93%; ([a]D/24 = 41,79, c = 5, benzen).

Identifikationen af denne forbindelse blev gennemført, idet man anvendte de analytiske metoder anført efter eksemplerne.

35 2-Myrtanyl-1,3-dithian-l-oxidboran 5 EKSEMPEL 2

DK 158583B

(n = 1, X = CH2, p - 1) 5

Den i overskriften nævnte forbindelse blev opnået med 95%'s udbytte, idet man fulgte den i eksempel 1 anførte fremgangsmåde, men under anvendelse af 2-myrtenyl-l,3-dithian-l-oxid ([a]D/20 = -8, c = 5,9, benzen) og methy-lendichlorid som opløsningsmiddel. Forbindelsen er en hvid, fast forbindelse, smp. 70 °C ([«]D/21 = +9,12, c = 5, benzen).

Forbindelsen blev identificeret under anvendelse af de efter eksemplerne angivne analysemetoder.

EKSEMPEL 3 2-Myrtanyl-l,3,5-trithianboran 2o - (n = 1, p = 0, X = S)

Den i overskriften nævnte forbindelse blev opnået med 94%’s udbytte, idet man fulgte fremgangsmåden beskrevet i eksempel 1; men idet man anvendte 2-myrtenyl-l,3,5-tri-25 thian ([a]D/21 = -12,16, c = 5, benzen).

Forbindelsen er en hvid, fast forbindelse, smp. 98-100 °C (Kofler) ([o]D/21 = 4,6, c = 5, benzen). Identifikation af forbindelsen blev gennemført under anvendelse af de efter eksemplerne angivne analysemetoder.

35 EKSEMPEL 4 2-[6,6-dimethyl-bicyclo-[3.1.1]-heptyl]-1,3-dithianboran

DK 158583 B

6 (n = O, p = O, X = CH2) 5

Den i overskriften nævnte forbindelse blev opnået med 96%'s udbytte, idet man fulgte den i eksempel 1 beskrevne fremgangsmåde; men idet man anvendte 2-[6,6-dimethyl-bicyclo- [3.1.1] -hept-2,3-en] -1,3 dithian ([a]D/24 10 = 38,48, c = 4,2, benzen).

Forbindelsen er en hvid, fast forbindelse, smp. 64-67 °C (Kofler) ([a]D/24 = +14,02, c = 4,1, benzen). Identifikation af forbindelsen blev gennemført under anvendelse af 15 de efter eksemplerne anførte analysemetoder.

De i ovenstående eksempler opnåede kompleksforbindelsers støkiometri og renhed blev bestemt ved methanolyse i overensstemmelse med den teknik, der er omtalt af J.

20

Beres, A. Dodds, A.J. Morabito og R.M. Adams, Inorg.

Chem., 1971, 10, 2072, samt ved mikroanalyse.

Strukturen bekræftes ved IR analyse (2% opløsning i car-bontetrachlorid) af absorptionsbåndene mellem 2360 cm-1 pc «2 og 2400 cm *, som er karakteristiske for B-H bindinger (H.C. Brown, E. Negishi og J.J. Katz, J. Amer. Chem.

Soc., 1975, 97, 2791) samt ved ^HNMR, som indikerede såvel bortfaldet af ethylenisk proton som tilstedeværelsen af -OCEU i 30 OCH,

/ d -B

\ och3 35

7 DK 158583 B

ved kemisk fortrængning af methoxygrupper efter methano-lyse og ved 3,50 ppm (i 1 ml carbontetrachlorid og 0,45 ml benzen) i overensstemmelse med den metode, der er omtalt af A.K. Mandal og N.M. Yoon, J. Organometal. Chem., 1978, 156, 183.

5 Strukturen blev ligeledes bekræftet ved B^NMR, som indikerede et tykt bånd mellem 9 og 10 ppm (intern eller ekstern standard, BF^: diethylether).

Massespektroskopi indikerer molekylvægten af forbindel-10 serne med et fragment, som viser tab af en B-H gruppe. Stabiliteten af de således opnåede komplekser er blevet undersøgt igennem adskillige måneder og kontrolleret ved methanolyse og ved IR spektroskopi: forbindelserne oplagret under nitrogen atmosfære ved lav temperatur f.eks. mellem 0° og -4 °C har ikke udvist nogen ændringer. Aktiviteten og interessen knyttet til forbindelserne ifølge opfindelsen er blevet verificeret på følgende måde: A) Ved reaktioner til hydroborering ved en metode afledt ΡΠ af metoden angivet af A.K. Mandal og N.M. Yoon, J. Organometal. Chem., 1978, 156, 183 for 2-cis-buten; eller afledt af metoden angivet af P.K. Jadha og H.C. Brown, J.

Org. Chem., 1981, 46, 2988 for 2-methyl-2-buten; eller ved metoder afledt fra metoden angivet af H.C. Brown og 25 N.M. Yoon, J. Amer. Chem. Soc., 1977, 99, 5514 for 1-methyl cyclohexen .

F.eks. oxyderer man optisk aktive organoboranforbindelser opnået ved indvirkning af 2-myrtånyl-l,3-dithianboran 30 (MDB^) på sådanne alkener til alkoholer ved sædvanlige metoder til oxydering af organoboraner (H.C. Brown, USA patentskrift nr. 3 254 129). De således opnåede alkoholer blev renset ved gasfase præparativ chromatografi ("Carbo-vax"® 400, 20 M), for at bestemme deres rotation og sam-35 menligne dem med de fra litteraturen kendte værdier (se

DK 158583 B

s efterfølgende tabel I).

5 10 15 20 25 30 35

DK 158583 B

^ ^ 1 I ~ v (Q Hi ©0.0 0*0 7 "7 c 7 m ww i i a* 1 is

— w IQ w H

Κ>Η·Η·Η»ΰ503ΐΙ ~ 1 I H- 3 Hl ' · ' 1 O Ό ” O 2 H(Q & * > U S Q Μμ Kp mr-, a> o oiq pi to κ κ co 2 £. £ 2 ω^ΌΦοοωρ t° * ί}27 £ £ HødhjøtfØ© HO§'H, 03ø°(D!t;&WP^

?p.®S*?rtg.o MS

DPH^nff8®C mm HCDrt-2<!0liX ^ 2 2

0 (Du 3 CG ^HH HT

iq o o o oo c *o *2

IQ P) 3 COCQ 03« IQ O O

2 Hi li CQ Hi tO g • 2 h, o k o w — S.® 2 · (Do5·* ®<Q · Μ K to • s 3 2 3 n · q co

. π > . X . lu II II

kd 0) CO · OKjwO.^.trK-J-COtr1 II o. 3 0 0 *<ί H . H 0: · C Η· 0 -----

P03®«Off Q ft Η- P

'PSg^iDSæ η· ® o 7 '©© dHOWHOH· £

Cj (t ' IQ CG ' 0Ό W ti • Q H Q. > ' 3“ g £ O σ . μ. μ.!< U (I) q O P Ό >; > CO 0 0 · > H · H- 0 H- to 3 O ?? H 3 H ' Hi O 3 (-71 ro h x<q o x > o 0) o ^ to να ve

h IQ H-*C 0 h F- L| 3 H 3 Q VJCJJ03 03 I

• (ΙΙΡΗ4«<·(Ι) ^ Ό g s # # '. 7 k, PDiff · li ff p· 3 oi it» W to n o d o « Hi > · o © ό <& <^p s . i ?3 nas 45δ* tnto o ro æ rfoi® ρ·ρ φ n g K æ 777 H A* m art-H-aroiCiOHd hi o. o. π σ w • øoroos«·© o* < ro d i

„r?*1·; in? ° S 50 « » » 3 I

Bo usf^ri,» 5 S ils :ϊ ^|Sh?8 S " H 3 M · am" CTv CO'· VD' i μ Ό 0

Ό 2.71·^' o M

Ό M £ |σι · vo ______ > VO Λ; ' |N>' CJI —— <1 *7 Cj N)|CK H 7 |vD 00 JT · VD' H'

VD' 5 00 VD 7 tO tO

' ^ ^ 00 cn cn|O «2 h a

H* P, a * tf* cn|W 7 I S

SS oi 7' “®® H' ^ 4 lOOtf* 3 3 £ © * 5m 01 οι ό m Γ M * '· OlOOCJl tf* η h S 3 y rfs. VD to to læ o. o. & w σ σ ca.oi wws_^ 35.5.

h © ft ft x„ CO 2 cn DO) © ®g rt § 3

® p o H

a, cr © h 7

VO

<. cn___ ø 7 i—i

3 R to M

W σι Ό I I 1-1 I I

Xloo Ό to D Ω rt 3

©len 'dP v< H (D

H' U! to 0 0 ft £ <#> ^ O H 3 Vg

Q H tQ O CQ (D K

o — 0 + + ^1^1-1 0 II rfsw rfs- CD 3 (Dl rt m MH M to CO X CD 3 0 ' ' 0 rt *<

m _ PO CO — O VD M P P O

S © © K 0 *5 H

>li tOtO wCO-^HHO

ro o o i i so. »co K ^ o»© *----

(0 H

DK 158583B

10

Den asymmetriske hydroborering af 2-methyl-2-buten ved monoisopinocamphenylboran (iPCBl·^), der er fremstillet ved den i ovenfor anførte reference (d) beskrevne metode, fører til opnåelse af 2-methyl-2-butanol med en optisk renhed på 9,8% baseret på maksimal rotation [a]D/27: +4,96; se ovennævnte reference (b), efter oprensning ved 5 præparativ gasfasechromatografi ("Carbowax"® 400).

Differencen i værdierne for optisk renhed henholdsvis 9,8% og 52% (citeret af ovenfor anførte reference (d)) viser klart vanskeligheden ved syntesen af monoisopino-10 camphenylboran. IPCBI^ synes at være den eneste monoal-kylboran, der er beskrevet i litteraturen som værende optisk aktiv og ikke-isoleret, som kan anvendes til asymmetriske hydroborerings-reaktioner.

15 B) Ved asymmetriske reduktionsreaktioner. F.eks. har man gennemført reduktionen af acetophenon med 2-[6,6-dime-thylbicyclo-[3.1.1]-heptyl]-l,3-dithianboran (PiBI^) ved hjælp af en metode afledt af metoden beskrevet af H.C.

Brown og A.K. Mandal, J. Org. Chem., 1977 42, 2996.

20

Den 1-phenylethanol, der blev opnået efter oxidation af den optisk aktive organoboran, blev renset ved præparativ gasfasechromatografi ("Carbowax"® 20 M). Den optiske renhed af 1-phenylethanol er 16,7% (baseret på den maksimale 25 rotation fundet i litteraturen ([a]D/23 = 45,5, c = 5, methanol, Handbook of Chemistry and Physics, 1976-7, 57th edition, CRC Press, c 297).

Resultaterne til sammenligning med de to andre chirale 30 organoboraner er anført i nedenstående tabel II.

35

TABEL II

11

DK 158583B

(-) IPC2BH (-) IPCBH2 (+) PiBH2 acetophenon/ 5 1-phenylethanol 9% (h) 15% (j) 16,7% (h) H.C. Brown og A.K. Mandal, J. Org. Chem., 1977, 42, 2996.

10 (j) ikke-offentliggjort arbejde, hvis resultater er cite ret af H.C. Brown, P.K. Jadhav og A.K. Mandal, Tetrahedron 1981, 37, (21), 3547.

Disse hidtil ukendte monoalkylboran-midler til asymme-15 trisk hydroborering og reduktion har den fordel, at de er faste stoffer og som følge deraf lette at håndtere.

De har en betydelig stabilitet og kan fremstilles adskillige måneder før deres anvendelse, dersom de oplagres 20 mellem 0° og -4 °C. De fører til asymmetriske forbindelser og udviser i høj grad enantioselektive og stereospecifikke reaktioner.

25 30 35

Claims (1)

1. DK 158583B Patentkrav : Chirale organoborankomplekser, kendetegnet ved, 5 at de har den almene formel (I): (0)p<—/-Λ / X /V (ChY \ (I> Φ.....' 15 x hvori X betyder en methylengruppe eller et svovlatom, og n og p er 0 eller 1. 20 25 30 35