EP1153031A1 - Procede de preparation de diphosphines chirales - Google Patents

Procede de preparation de diphosphines chirales

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Publication number
EP1153031A1
EP1153031A1 EP00900591A EP00900591A EP1153031A1 EP 1153031 A1 EP1153031 A1 EP 1153031A1 EP 00900591 A EP00900591 A EP 00900591A EP 00900591 A EP00900591 A EP 00900591A EP 1153031 A1 EP1153031 A1 EP 1153031A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
formula
compound
phenyl
group
nitrile
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00900591A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Marc Lemaire
Rob Ter Halle
Emmanuelle Schulz
Michel Spagnol
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rhodia Chimie SAS
Original Assignee
Rhodia Chimie SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rhodia Chimie SAS filed Critical Rhodia Chimie SAS
Publication of EP1153031A1 publication Critical patent/EP1153031A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C07F9/50—Organo-phosphines
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    • C07C303/30—Preparation of esters or amides of sulfuric acids; Preparation of sulfonic acids or of their esters, halides, anhydrides or amides of esters of sulfonic acids by reactions not involving the formation of esterified sulfo groups
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    • C07F9/5072—Preparation; Separation; Purification; Stabilisation from compounds having the structure P-H or P-Heteroatom, in which one or more of such bonds are converted into P-C bonds from starting materials having the structure P-H

Definitions

  • the invention relates to a process for the preparation of chiral disphosphines useful as bidentate ligands in the synthesis of transition metal catalysts intended for asymmetric catalysis.
  • Asymmetric catalysis has experienced considerable growth in recent years. It has the advantage of leading directly to the preparation of optically pure isomers by asymmetric induction without it being necessary to carry out the resolution of racemic mixtures.
  • BINAP 2,2'-bis (diphenylphosphino) -1 J '-binaphtyl
  • BINAP 2,2'-bis (diphenylphosphino) -1 J '-binaphtyl
  • the development of new chiral ligands is desirable so as to improve the enantioselectivity of the reactions and more generally, the general conditions for carrying out these reactions.
  • the present invention more specifically provides a process for the preparation of biphosphorus bidentate chiral ligands of the 2,2'-bis-diarylphosphino) -1, 1 '-binaphtyl and 2,2'-bis (diarylphosphino) -1, 1' - type. biphenyl functionalized at the binaphthyl group, respectively biphenyl.
  • transition metals such as ruthenium or rhodium form complexes useful in the asymmetric catalysis of various reactions and more particularly of asymmetric hydrogenation reactions.
  • ligands prepared according to the process of the invention are in particular dicyano derivatives, of formula I:
  • A represents phenyl or naphthyl; and Ar-i and Ar 2 independently represent a saturated or aromatic carbocyclic radical.
  • phenyl and naphthyl radicals are optionally substituted.
  • cabocyclic radical is meant according to the invention a monocyclic or polycyclic radical optionally substituted, preferably C 3 -Cso. Preferably, it is a C 3 -C- ⁇ 8 radical, preferably mono-, bi- or tricyclic.
  • the carbocyclic radical can comprise a saturated part and / or an aromatic part.
  • the carbocyclic radical comprises more than one cyclic nucleus (in the case of polycyclic carbocycles)
  • the cyclic nuclei can be condensed two by two or attached two by two by ⁇ bonds.
  • saturated carbocyclic radicals are cycloalkyl groups.
  • the cycloalkyl groups are saturated cyclic hydrocarbon radicals, preferably C 3 -Ci 8 , better still C 3 - C-to, and in particular the cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, adamantyl or norbomyl radicals.
  • aromatic carbocyclic radicals are the (C 6 -C ⁇ 8 ) aryl groups and in particular phenyl, naphthyl, anthryl and phenanthryl.
  • the substituents of the phenyl, naphthyl and carbocyclic radicals are such that they do not interfere with the reactions involved in the process of the invention. These substituents are inert under the conditions involved in bromination (step i), esterification (step ii), nucleophilic substitution (step iii) and coupling reactions.
  • the substituents are alkyl or alkoxy groups.
  • alkyl is meant a saturated, linear or branched hydrocarbon radical, comprising in particular up to 25 carbon atoms, and, for example from 1 to 12 carbon atoms, better still from 1 to 6 carbon atoms.
  • alkyl groups are methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, t-butyl, pentyl, isopentyl, neopentyl, 2-methylbutyl, 1-ethylpropyl, hexyl, isohexyl, neohexyl, 1 -methylpentyle, 3- methylpentyle, 1, 1-dimethylbutyl, 1, 3-dimethylbutyl, 2-ethylbutyl, 1-methyl-1- ethylpropyl, heptyle, 1-methylhexyl, 1-propylbutyl, 4,4-dimethylpentyle, octyl, 1-methylheptyle, 2- ethyihexyl, 5,5-dimethylhexyl, nonyl, decyl, 1-methylnonyl, 3,7-dimethyloctyl and 7,7-
  • dicyano derivatives of formula I are such that:
  • A represents naphthyl or phenyl, optionally substituted by one or more radicals chosen from (CrC 6 ) alkyl and (C ⁇ -C 6 ) alkoxy;
  • Ar-i, Ar 2 independently represent a phenyl group optionally substituted by one or more (C ⁇ -C 6 ) alkyl or (CrC- 6 ) alkoxy; or a (C 4 - C 8 ) cycloalkyl group optionally substituted by one or more (CC 6 ) alkyl groups.
  • alkyl groups examples include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, t-butyl, pentyl, isopentyl, neopentyl, 2-methylbutyl, 1-ethylpropyl, hexyl, isohexyl, neohexyl, 1 -methylpentyle, 3- methylpentyle, 1, 1-dimethylbutyl, 1, 3-dimethylbutyl, 2-ethylbutyl and 1-methyl-
  • the alkyl radical comprises from 1 to 4 carbon atoms.
  • alkoxy designates the radical -O-alkyl where alkyl is as defined above.
  • the cycloalkyl groups are chosen from cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl and cyclooctyl. It should be understood that, according to the invention, each of the naphthyl and phenyl groups representing A can be substituted.
  • ligands of formula I are those for which Ar- and Ar 2 are independently phenyl optionally substituted by methyl or tert-butyl; or (C 5 -C 6 ) cycloalkyl optionally substituted by methyl or tert-butyl.
  • a clearly preferred meaning of A and Ar 2 is optionally substituted phenyl.
  • A represents naphthyl optionally substituted by one to five, preferably one to two, groups chosen from (C 1 -C 6 ) alkyl and (C 1 -C 6 ) alkoxy. More preferably, A represents unsubstituted naphthyl.
  • A represents optionally substituted phenyl
  • a more particularly preferred group of compounds consists of the compounds of formula I having an axis of symmetry C 2 to the exclusion of any other element of symmetry.
  • the concept of axis of symmetry C 2 is described in "Elements of
  • a and Ar 2 are as defined above and S represents a substituent compatible with the reactions involved, and in particular alkyl or alkoxy, preferably Ci-C ⁇ , wherein Ar- t and Ar 2 are as defined above.
  • the process of the invention more precisely comprises the steps consisting in: i) carrying out the bromination of a diol of formula II:
  • A is as defined above; ii) esterifying the compound of formula III obtained in the preceding step by the action of a sulfonic acid or of an activated form thereof so as to obtain the corresponding disulfonate; iii) substituting the two bromine atoms for cyano groups by reacting the disulfonate obtained in the previous step with an appropriate nucleophilic agent so as to obtain the corresponding nitrile; iv) coupling of a phosphine of formula VI: XPAr 1 Ar 2 VI in which X represents a hydrogen atom of a halogen atom and An and Ar 2 are as defined above, with the nitrile obtained in the preceding step in the presence of a catalyst based of a transition metal, so as to obtain the expected compound of formula I.
  • step (i) the phenyl nucleus, respectively naphthyl, of the diol of formula
  • A is a phenyl ring which is unsubstituted or bearing in the meta position relative to the OH group a substituent, such as (C ⁇ -C ⁇ ) alkyl or (dC 6 ) alkoxy, the corresponding diol of formula Ma:
  • Si and S 2 are as defined for S above or independently represent a hydrogen atom, an alkyl or alkoxy group, preferably C- ⁇ -C- 6 , leads to the corresponding bromine compound of formula IIIa:
  • the hydroxyl groups present on the naphthyl and phenyl nuclei direct the electrophilic reaction so that the position of the bromine atoms on these nuclei is well determined.
  • the bromination reaction of phenyl or naphthyl rings is an electrophilic reaction which is easily carried out by the action of Br 2 on the corresponding diol.
  • This reaction can be carried out in the presence of a catalyst such as a Lewis acid and in particular iron chloride.
  • a catalyst such as a Lewis acid and in particular iron chloride.
  • the diols of formula II are so reactive that it is desirable to carry out the bromination at low temperature, for example between -78 ° and -30 ° C, preferably between -78 ° C and -50 ° C.
  • the bromination takes place in an inert aprotic solvent such as a halogenated aromatic hydrocarbon (for example chlorobenzene and dichlorobenzene); a nitrated aromatic hydrocarbon such as nitrobenzene; an optionally halogenated aliphatic hydrocarbon such as hexane, heptane, methylene chloride, carbon tetrachloride or dichioroethane; or an alicyclic hydrocarbon.
  • a halogenated aromatic hydrocarbon for example chlorobenzene and dichlorobenzene
  • a nitrated aromatic hydrocarbon such as nitrobenzene
  • an optionally halogenated aliphatic hydrocarbon such as hexane, heptane, methylene chloride, carbon tetrachloride or dichioroethane
  • an alicyclic hydrocarbon such as a halogenated aromatic hydrocarbon (for example chlorobenzene and dichlorobenzene); a nitrated
  • halogenated aliphatic hydrocarbons and in particular methylene chloride.
  • the molar ratio of the brominating agent to the diol II varies between 2 and 5, better still between 2 and 3.
  • the concentration of reagents can vary widely between 0.01 and 10 mol / l, for example between 0.05 and 1 mol / l.
  • step (ii) the hydroxyl functions of the diol III are esterified by the action of a sulfonic acid or of an activated form thereof, so as to obtain the corresponding disulfonate.
  • the nature of the sulfonic acid used is not decisive in itself.
  • the sulfonic acid has the formula:
  • P-S0 2 -OH where P represents an aliphatic hydrocarbon group; an aromatic carbocyclic group; or an aliphatic group substituted by an aromatic carbocyclic group.
  • aliphatic hydrocarbon group is understood to mean in particular an alkyl group as defined above, optionally substituted.
  • the nature of the substituent is such that it does not react under the conditions of the esterification reaction.
  • a preferred example of an alkyl group substituent is a halogen atom such as fluorine, chlorine, bromine or iodine.
  • aromatic carbocyclic group is meant the mono- or polycyclic aromatic groups and in particular the mono-, bi- or tricyclic defined above and for example, phenyl, naphthyl, anthryl or phenanthryl.
  • the aromatic carbocyclic group is optionally substituted.
  • the nature of the substituent is not critical since it does not react under the conditions of esterification.
  • the substituent is optionally halogenated alkyl, alkyl being as defined above and halogen representing chlorine, fluorine, bromine or iodine and, preferably chlorine.
  • optionally halogenated alkyl denotes perfluorinated alkyl such as trifluoromethyl or pentafluoroethyl.
  • the sulfonic acid has the formula:
  • P-S0 2 -OH where P represents (C- 6 -C- ⁇ o) aryl optionally substituted by one or more (C- ⁇ -C 6 ) optionally halogenated alkyl; (C- ⁇ -C 6 ) optionally halogenated alkyl; or (C 6 -C ⁇ 0 ) aryl- (C ⁇ -C 6 ) alkyl in which the aryl group is optionally substituted by one or more (C ⁇ -Ce) optionally halogenated alkyl and the alkyl group is optionally halogenated.
  • Suitable examples of such sulfonic acids are paratoluenesulfonic acid, methanesulfonic acid and trifluoromethanesulfonic acid, the latter being more particularly preferred.
  • an activated derivative of sulfonic acid is used.
  • activated derivative is meant a sulfonic acid in which the acid function -S0 3 H is activated, for example by formation of an anhydride bond or of the group -S0 3 CI.
  • a particularly advantageous sulfonic acid derivative is the symmetrical anhydride of trifluoromethanesulfonic acid, of formula (CF 3 -SO 2 ) 2 ⁇ .
  • a and P are as defined above.
  • the conditions for the esterification reaction will be easily developed by a person skilled in the art. These depend in particular on the nature of the esterification agent.
  • the esterifying agent is a sulfonic acid
  • a higher reaction temperature between 20 and 100 ° C
  • an activated form of this acid such as an anhydride or sulfonyl chloride
  • a lower temperature may be suitable.
  • the esterification is preferably carried out in a solvent.
  • Suitable solvents are in particular aliphatic, aromatic or cyclic optionally halogenated hydrocarbons, such as those defined above. Mention may be made of carbon tetrachloride and dichloromethane. Dichloromethane is particularly preferred.
  • the ethers can also be used as a solvent. Examples include dialkyl ethers C- ⁇ -C- 6 (diethyl ether and diisopropyl ether), cyclic ethers (tetrahydrofuran and dioxane), dimethoxyethane and dimethyl ether of diethylene glycol.
  • the esterifying agent is an activated form of a sulfonic acid
  • Basic examples are N-methylmorpholine, triethylamine, tributylamine, diisopropylethylamine, dicyclohexylamine, N-methylpiperidine, pyridine, 2,6-dimethylpyridine, 4- (1 -pyrrolidinyl) pyridine, picoline, 4- (N, N-dimethylamino) pyridine, 2,6-di-t-butyl-4-methylpyridine, quinoline, N, N-dimethylaniline and N, N-diethylaniline.
  • pyridine and 4-dimethylaminopyridine will be used.
  • the reaction can also be carried out in a two-phase mixture of water and an organic solvent such as a halogenated aliphatic hydrocarbon (for example carbon tetrachloride).
  • an esterifying agent in the form of anhydride and to operate in the presence of a water-soluble base such as KOH, NaOH or K 2 C0 3 , preferably KOH.
  • the concentration of the reactants which is not a critical parameter according to the invention, may vary between 0.1 and 10 mol / l, advantageously between 1 and 5 mol / l.
  • the next step (iii) is a nucleophilic substitution.
  • the two bromine atoms carried by the A nuclei are displaced by cyano groups by the action of an appropriate nucleophilic agent.
  • an appropriate nucleophilic agent In order to carry out this substitution, a person skilled in the art can use any of the methods known in the art.
  • the nucleophilic agent used is copper cyanide.
  • the molar ratio of copper cyanide to disulfonate is preferably greater than 2, it can advantageously vary between 2 and 4, preferably between 2 and 3.
  • the reaction is preferably carried out in a solvent.
  • solvents that may be mentioned are amides such as formamide, dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidinone and hexamethylphosphorylamide. Dimethylformamide is much preferred.
  • Pyridine is also a suitable solvent.
  • the reaction temperature is advantageously maintained between 50 and 200 ° C, for example between 70 and 190 ° C, better still between 80 and 180 ° C. A more particularly suitable temperature is between 100 and 190 ° C.
  • the concentration of reagents in the reaction medium generally varies between 0.1 and 10 mol / l, for example between 2 and 7 mol / l.
  • the isolation of the nitrile involves the decomposition of the intermediate complex formed and the trapping of the excess cyanide.
  • the hydrolysis of the intermediate complex can be carried out either by the action of hydrated iron chloride, or by the action of aqueous ethylenediamine.
  • reaction medium is poured into an aqueous solution of iron chloride at 50-80% (g / ml) containing concentrated hydrochloric acid.
  • the resulting solution is heated to 40-80 ° C until complete decomposition of the complex.
  • the medium is decanted and extracted in a conventional manner.
  • reaction medium is poured into an aqueous solution of ethylenediamine (ethylenediamine / water: 1/5 - 1/1 (v / v), for example 1/3) then the whole is vigorously stirred. The medium is then decanted and extracted in a manner known per se.
  • ethylenediamine ethylenediamine / water: 1/5 - 1/1 (v / v), for example 1/3
  • step (iv) cross-coupling of a phosphine of formula VI is carried out: XPAr ⁇ Ar 2 VI in which X is a halogen or hydrogen atom and Ar-i, Ar 2 are as defined above with the nitrile obtained in the preceding step, in the presence of a catalyst based on a transition metal.
  • This coupling leads directly to the expected compound of formula I.
  • Suitable catalysts are catalysts based on nickel, palladium, rhodium, ruthenium, platinum or a mixture of these metals.
  • the preferred catalysts are nickel-based catalysts such as those selected from NiCI 2 ; NiBr 2 ; NiCI (dppp); NiCI 2 (dppb); NiCI 2 (dppf); NiCI 2 (dppe); NiCI 2 (PPh 3 ) 2 ; Ni (CO) 2 (PPh 3 ) 2 ; Ni (PPh 3 ) and Ni [P (PhO) 3 ] 4 where dppe means (diphenylphosphino) ethane, dppp means (diphenylphosphino) propane, dppb means (diphenylphosphino) butane, and dppf means
  • the reaction is generally carried out at a temperature of 50 to 200 ° C, preferably from 80 to 130 ° C.
  • the molar ratio of compound VI to nitrile is at least 2. It generally varies between 2 and 4, for example between 2 and 3.
  • the amount of catalyst is preferably such that the molar ratio of nitrile to catalyst varies between 5 and 100, especially between 5 and 80.
  • the reaction is preferably carried out in a polar aprotic solvent and in particular an amide such as those mentioned above.
  • a polar aprotic solvent and in particular an amide such as those mentioned above.
  • N, N-dimethylformamide is preferred.
  • Other types of polar solvents can nevertheless be used such as (CrC 6 ) alkanols (ethanol), aromatic hydrocarbons (toluene, xylene and benzene), ethers (dioxane) and acetonitrile.
  • reaction conditions depend on the nature of the compound of formula VI involved in the reaction.
  • Particularly suitable bases are pyridine, 4-dimethylaminopyridine, 2,6-di-tertbutylpyridine, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] - undec-7-ene (DBU), 1,5-diazabicyclo [4.3.0] non-5-ene (DBN) and 1, 4- diazabicyclo [2.2.2] octane (DABCO or triethylenediamine).
  • DABCO will be used as a base.
  • the molar ratio of the nitrile to the catalyst is between 5 and 20, for example between 7 and
  • the amount of zinc is preferably such that the molar ratio of zinc to halPAr-
  • reaction takes place by heating to an appropriate temperature of between 50 and
  • the molar ratio of the nitrile to the catalyst is between 40 and 80, for example between 50 and 70.
  • step (iv) When A represents phenyl optionally substituted preferably by (CrCe) alkyl or (CC 6 ) alkoxy, the compound obtained at the end of step (iv) has the formula:
  • step (iv) When A represents naphthyl, the compound obtained at the end of step (iv) has the formula Ib: in which An and Ar 2 are as defined above.
  • the compounds of formula I are ligands capable of coordinating with transition metals of the ruthenium and rhodium type. Associated with these metals, the ligands form complexes useful in the asymmetric catalysis of enantioselective hydrogenation reactions from various substrates such as ⁇ -ketoesters, ⁇ -ketoesters and dehydroamino acids.
  • the present invention further provides a process for transforming the compounds of formula I (which have two cyano functions) into corresponding diaminomethylated compounds.
  • the invention relates to a process comprising in addition to steps (i) to (iv) defined above, the step consisting in reducing the nitrile function of the compound of formula I by the action of a reducing agent so as to obtain a compound of formula VII:
  • a suitable reducing agent is lithium aluminum hydride
  • the invention is not intended to be limited to the use of this particular reducing agent.
  • the reaction is preferably carried out in a solvent or a mixture of solvents.
  • the solvent advantageously comprises one or more aromatic hydrocarbons (such as benzene, toluene and xylene) in admixture with one or more ethers.
  • aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene
  • ether of CrC 6 alkyl ethers (diethyl and diisopropyl ether), cyclic ethers (dioxane, tetrahydrofuran), dimethoxyethane and diethylene glycol dimethyl ether.
  • Cyclic ethers of the tetrahydrofuran type are preferred.
  • the reduction can be carried out at a temperature between 20 ° C and 100 ° C, preferably between 40 ° C and 80 ° C.
  • the molar ratio of the reducing agent to the compound of formula I generally varies between 1 and 30, for example between 2 and 20, in particular between 5 and 18.
  • the concentration of reagents in the medium is variable; it can be maintained between 0.005 and 1 mol / l.
  • a preferred group of these diamines consists of the compounds of formula VIIa in which An and Ar 2 are independently chosen from phenyl optionally substituted by methyl or tert-butyl; and (C 5 -C 6 ) cycloalkyl optionally substituted by methyl or tert-butyl. More preferably, the compounds in which An and Ar 2 are identical and represent optionally substituted phenyl are preferred.
  • the invention provides a process comprising, in addition to steps (i) to (iv) defined above, the step consisting in treating in an acidic or basic medium, the compound of formula I, so as to obtain the corresponding carboxylic acid of formula VIII:
  • aqueous sodium hydroxide as the hydrolysis agent.
  • the process of the invention can be carried out starting from an optically active compound II with conservation of the chirality from one end to the other of the synthesis.
  • the compound of formula III will be esterified under anhydrous conditions in the presence of appropriate bases chosen from N-methylmorpholine, triethylamine, tributylamine, diisopropylethamine, dicyclohexylamine, N-methylpiperidine , pyridine, 2,6-dimethylpyridine, 4- (1-pyrrolidinyl) pyridine, picoline, 4- (N, N-dimethylamino) pyridine, 2,6-di-t-butyl-4-methylpyridine , quinoline, N, N-dimethylaniline and N, N-diethyaniline.
  • bases chosen from N-methylmorpholine, triethylamine, tributylamine, diisopropylethamine, dicyclohexylamine, N-methylpiperidine , pyridine, 2,6-dimethylpyridine, 4- (1-pyrrolidinyl) pyridine, picoline, 4- (N, N-dimethylamin
  • optically active isomers of the compounds of formula II are isolated in a conventional manner from the corresponding racemic mixtures. Usually, an optically active resolving agent is used for this.
  • the resolution of the enantiomers can be carried out by formation of an inclusion complex with the (R, R) -1, 2-cyclohexanediamine, the (R, R ) or (S, S) -2,3 - (+) - dimethoxy-N, N, N ', N'- tetramethylsuccinamide, or else (R, R) or (S, S) - (+) - N , N, N ', N'-tetramethyl-2,2'-dimethyl-1, 3-dioxolane-trans-dicarboxamide.
  • step a) it is possible, with a view to preparing an optically active compound of formula I, to carry out step a) starting from a diol of racemic formula II , to carry out the splitting of the bromine derivative obtained of formula III, then continue the synthesis starting from the appropriate optically active brane III compound.
  • the bifunctional ligands obtained according to the methods of the invention can be used in the preparation of metal complexes intended for the asymmetric catalysis of hydrogenation, hydrosilylation, hydroboration of unsaturated compounds, epoxidation of allyl alcohols, d vicinal hydroxylation, hydrovinylation, hydroformylation, cyclopropanation, isomerization of olefins, polymerization of propylene, addition of organometallic compounds to aldehydes, allyl alkylation, aldol-type reactions, reactions of Diels-Alder and, in general, reactions of formation of bonds CC (such as the allylic substitutions or the cross couplings of Grignard).
  • the complexes which can be used in this type of reaction are complexes of rhodium, ruthenium, palladium, platinum, iridium, cobalt, nickel or rhenium, preferably complexes of rhodium, ruthenium, iridium, palladium and platinum. Even more advantageously, rhodium, ruthenium or iridium complexes are used. Specific examples of said complexes of the present invention are given below, without limitation.
  • P represents a ligand according to the invention.
  • a preferred group of rhodium and iridium complexes is defined by the formula: [MeLig 2 P] Y ⁇ IX in which:
  • P represents a ligand according to the invention
  • Y ⁇ represents an coordinating anionic ligand
  • Me represents iridium or rhodium
  • Lig represents a neutral ligand.
  • - Lig represents an olefin having from 2 to 12 carbon atoms
  • - Y represents an anion PF 6 " , PCI 6 " , BF 4 “ , BCI 4 " , SbF 6 “ , SbCI 6 “ , BPh “ , CI0 4 “ , CN “ , CF 3 S0 3 “ , preferably halogen CI “ or Br " , an anion 1, 3-diketonate, alkylcarboxylate, haloalkylcarboxylate with a lower alkyl radical (preferably in C- ⁇ -C 6 ), a phenylcarboxylate or phenolate anion whose benzene ring can be substituted by alkyl radicals lower (preferably C C ⁇ ) and / or halogen atoms, are particularly preferred.
  • Lig 2 can represent two ligands Lig as defined above or a bidental ligand such as bidental ligand, linear or cyclic, polyunsaturated and comprising at least two unsaturations.
  • Lig 2 represents 1,5-cyclooctadiene, norbornadiene or that Lig represents ethylene.
  • lower alkyl radicals is generally meant a linear or branched alkyl radical having from 1 to 4 carbon atoms.
  • Other iridium complexes are those of formula:
  • a preferred group of ruthenium complexes consists of the compounds of formula: [RuY ⁇ 1 Y, 2 P] XI in which:
  • - P represents a ligand according to the invention
  • 2 identical or different, represent an anion PF 6 " , PCl6 “ , BF “ , BCI 4 “ , SbF 6 “ , SbCI 6 “ , BPh 4 “ , CIO 4 “ , CF 3 S0 3 " , a halogen atom , more particularly chlorine or bromine or a carboxylate anion, preferably acetate, trifluoroacetate.
  • ruthenium complexes are those corresponding to the following formula XIV:
  • - P represents a ligand according to the invention
  • - Ar represents benzene, p-methylisopropylbenzene or hexamethylbenzene
  • Y ⁇ 3 represents a halogen atom, preferably chlorine or bromine
  • Y ⁇ 4 represents an anion, preferably an anion PF 6 " , PCI 6 " , BF 4 “ , BCI 4 “ , SbF 6 “ , SbCI 6 “ , BPh 4 “ , CIO 4 “ , CF 3 SO 3 " .
  • Pd (hal) 2 P and Pt (hal) 2 P where P represents a ligand according to the invention and hal represents halogen such as, for example, chlorine.
  • the complexes comprising a ligand according to the invention and the transition metal can be prepared according to the known methods described in the literature.
  • the complexes are generally prepared from a precatalyst, the nature of which varies according to the transition metal selected.
  • the precatalyst is for example one of the following compounds: [Rh '(CO) 2 CI] 2; [Rh '(COD) CI] 2 where COD denotes cyclooctadiene; or Rh '(acac) (CO) 2 where acac denotes acetylacetonate.
  • ruthenium complexes particularly suitable precatalysts are bis- (2-methylallyl) -cycloocta-1, 5-diene ruthenium and [RuCI 2 (benzene)] 2 .
  • RuCI 2 benzene
  • COD Ru (COD) ( ⁇ 3 - (CH 2 ) 2 CHCH 3 ) 2 .
  • a solution or suspension is prepared containing the metal precatalyst, a ligand and a perfectly degassed solvent such as acetone (the ligand concentration of the solution or suspension varying between 0.001 and 1 mol / l), to which a methanolic solution of hydrobromic acid is added.
  • the ratio of ruthenium to bromine advantageously varies between 1: 1 and 1: 4, preferably between 1: 2 and 1: 3.
  • the molar ratio of the ligand to the transition metal is about 1. It can be between 0.8 and 1.2.
  • the complex is prepared by mixing the precatalyst, the ligand and an organic solvent and optionally maintaining at a temperature between 15 and 150 ° C for
  • aromatic hydrocarbons As solvent, mention may be made of aromatic hydrocarbons
  • amides such as formamide, dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidinone or hexamethylphosphorylamide
  • alcohols such as ethanol, methanol, n-propanol and isopropanol
  • the solvent is an amide, in particular dimethylformamide
  • the mixture of the ligand, the precatalyst and the solvent is heated to between 80 and 120 ° C.
  • the reaction medium is heated to a temperature between 30 and 70 ° C.
  • the catalyst is then recovered according to conventional techniques
  • reaction to be catalyzed by the complex thus prepared can be carried out without intermediate isolation of the catalyst complex.
  • the hydrogenation is for example carried out at a pressure varying between 1, 5 and 100 bar, and at a temperature between 20 ° C and 100 ° C.
  • the reaction medium can consist of the reaction medium in which the catalyst was obtained.
  • the hydrogenation reaction then takes place in situ.
  • the catalyst is isolated from the reaction medium in which it was obtained.
  • the reaction medium for the hydrogenation reaction consists of one or more solvents, in particular chosen from C 1 -C 5 aliphatic alcohols such as methanol or propanol and an amide as defined above. above, for example dimethylformamide, optionally in admixture with benzene.
  • perfectly degassed methanol and the substrate are added to the reaction medium containing the complex.
  • the amount of methanol, or more generally of solvent, which can be added is such that the concentration of the substrate in the hydrogenation reaction medium is between 1 J 0 "3 and 10 mol / l, preferably between 0.01 and 1 mol / l.
  • the molar ratio of the substrate to the catalyst generally varies from 1/100 to 1/100,000, preferably from 1/20 to 1/2000. This ratio is for example of 1/1000.
  • the rhodium complexes prepared from the ligands of the invention are more particularly suitable for the asymmetric catalysis of isomerization reactions of olefins.
  • the suitable substrates are of the ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acid type and / or derivatives of ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acid. These substrates are described in EP 95943260.0.
  • the ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acid and / or its derivative more particularly corresponds to formula A:
  • R2 R3 and R4 represent a hydrogen atom or any hydrocarbon group, insofar as:
  • R3 can be any hydrocarbon or functional group designated by R,
  • where R2 represents a hydrogen atom and if R-
  • Rj is identical to R2 and represents any hydrocarbon or functional group designated by R, then R3 is different from -CH- (R) 2 and different from -COOR4, - one of the groups R-
  • where R2 represents a hydrogen atom and if R-
  • R3 is different from a hydrogen atom and different from -COOR4, .
  • Rj is identical to R2 and represents any hydrocarbon or functional group designated by R, then R3 is different from -CH- (R) 2 and different from -COOR4, - one of the groups R-
  • a first group of preferred substrates is formed by substituted acrylic acids which are precursors of amino acids and / or derivatives.
  • substituted acrylic acids all of the compounds whose formula derives from that of acrylic acid by substitution of at most two of the hydrogen atoms carried by the ethylenic carbon atoms by a hydrocarbon group or by a functional group. They can be symbolized by the following chemical formula:
  • Rg, R'g, identical or different represent a hydrogen atom, an alkyl group, linear or branched having from 1 to 12 carbon atoms, a phenyl group or an acyl group preferably having from 2 to 12 carbon atoms , an acetyl or benzoyl group
  • - R ⁇ represents a hydrogen atom, an alkyl group having from 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl radical having from 3 to 8 carbon atoms, an arylalkyl radical having from 6 to 12 carbon atoms carbon, an aryl radical having from 6 to 12 carbon atoms, a heterocyclic radical having from 4 to 7 carbon atoms
  • o represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group, having from 1 to 4 carbon atoms.
  • a second preferred group of substrates consists of itaconic acid and its derivatives of formula:
  • 2 > identical or different represent a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having from 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl radical having from 3 to 8 carbon atoms, a arylalkyl radical having from 6 to 12 carbon atoms, an aryl radical having from 6 to 12 carbon atoms, a heterocyclic radical having from 4 to 7 carbon atoms.
  • o > R'10 > identical or different represent a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group, having from 1 to 4 carbon atoms.
  • a third preferred group of substrates is defined by the formula A3:
  • Q represents a hydrogen atom or a linear or branched alkyl group having from 1 to 4 carbon atoms.
  • 3 represents a phenyl or naphthyl group, optionally carrying one or more substituents.
  • the appropriate ketone type substrates more preferably correspond to formula B:
  • R5 and R ⁇ represent a hydrocarbon radical having from 1 to 30 carbon atoms optionally comprising one or more functional groups
  • - R5 and R ⁇ can form a cycle optionally comprising another heteroatom, - Z is or comprises a heteroatom, oxygen or nitrogen or a functional group comprising at least one of these heteroatoms.
  • a first preferred group of such ketone substrates has the formula
  • R5 is different from R ⁇ , the radicals R5 and R ⁇ represent a hydrocarbon radical having from 1 to 30 carbon atoms optionally comprising another ketone and / or acid function, ester, thioacid, thioester;
  • R5 and R ⁇ can form a carbocyclic or heterocyclic ring, substituted or not, having 5 to 6 atoms.
  • ketones chosen from:
  • Aldehyde / ketone type substrates having a second carbonyl group in position ⁇ , ⁇ , ⁇ or ⁇ relative to the first carbonyl group are also particularly suitable in the context of the invention.
  • diketonic compounds are:
  • keto acids or their derivatives and ketothio acids or their derivatives with a functional group (acid, ester, thioacid or thioester) in the ⁇ , ⁇ , ⁇ or ⁇ position relative to the carbonyl group.
  • a functional group ascid, ester, thioacid or thioester
  • Examples are: - 2-acetylbenzoic acid,
  • the product obtained is generally a derivative of ⁇ -butyrolactone and in the case of a ⁇ -keto acid, it s' is a derivative of valerolactone.
  • ketones there may be mentioned, among others, the following cyclic, saturated or unsaturated, monocyclic or polycyclic ketone compounds:
  • R represents a phenyl substituted or not by alkyl radicals, alkoxy or a halogen atom; or R represents an alkyl group or cycloalkyl substituted or not by alkyl radicals, alkoxy, or a halogen atom, a hydroxyl group, ether, amino; or R represents a halogen atom, a hydroxyl, alkoxy or amino group.
  • ketones of steroid type for example 3-cholestanone, 5-cholesten-3-one.
  • R 14 a group of formula - N. ⁇
  • R14, R-15, Ri ⁇ and R-17 which represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having from 1 to 30 carbon atoms.
  • R14, R-15, Ri ⁇ and R-17 which represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having from 1 to 30 carbon atoms.
  • Examples of compounds of formula B2 are: ⁇ N-alkylketoimine, such as: - N-isobutyl-2-iminopropane
  • N-arylalkyl ketoimine such as:
  • the substrate is a ⁇ -ketoester (such as methyl acetoacetate or methyl 3-oxovalerate), an ⁇ -ketoester (such as methyl benzoylformate or pyruvate methyl), a ketone (such as acetophenone), an olefin, an unsaturated amino acid or one of its derivatives (and in particular one of its esters).
  • a ⁇ -ketoester such as methyl acetoacetate or methyl 3-oxovalerate
  • an ⁇ -ketoester such as methyl benzoylformate or pyruvate methyl
  • a ketone such as acetophenone
  • an olefin an unsaturated amino acid or one of its derivatives (and in particular one of its esters).
  • the invention relates to the use of a compound of formula I or of formula VII or of formula VIII for the preparation of a metal complex intended for asymmetric catalysis, and more particularly of a ruthenium, iridium or rhodium complex.
  • a ligand of formula VII for the preparation of a metal complex and more specifically of a ruthenium complex, intended for the asymmetric catalysis of ketone hydrogenation reactions forms a preferred object of the invention.
  • the following examples illustrate the invention more precisely.
  • the solid obtained is recrystallized from a mixture of tuuene / cyclohexane) at 80 ° C to give 9.8 g (22 mmol, 82% yield) of the expected product.
  • the title compound can be prepared from (R) -6,6'-dibromo-2,2'-dihydroxy-1, 1 '-binaphtyle by following the procedure described below. 10.0 g (22.52 mmol) of (R) -6,6'-dibromo-2,2'-dihydroxy-1, 1 '-binaphtyle are dissolved in a solution of 6.3 g (0.1 1 mol of KOH in 300 ml of degassed water The mixture is cooled to 0 ° C.
  • the catalyst is prepared in situ. All the solvents used have been carefully degassed and are anhydrous. The reaction medium is maintained under an argon atmosphere. The ligand and the metal precatalyst, bis- (2-methylallyl) cycloocta-1,5,5-diene ruthenium, are directly weighed in a 5 ml conical bottom glass reactor removed from the oven and equipped with a stirrer. in a ligand / metal molar ratio of 1: 1. The reactor is closed by a septum and the air is expelled by an inlet of argon. Acetone is then added (1 ml) to give a white suspension.
  • Diam-BINAP starting from (S) -6,6'-diaminomethyl-2,2'- bis (diphenylphosphino) -1, 1 '-binaphtyle (obtained in Example 2).
  • This example illustrates the hydrogenation of a ⁇ -ketoester in the presence of the ruthenium complexes prepared in Example 3.
  • the hydrogenation protocol is described below: The methanol which has been previously dried over magnesium, is added (2.5 ml) under argon in the conical reactor where the catalyst has just been prepared, the substrate is then added ( in a defined catalyst / substrate ratio). The operation of vacuuming and filling the argon reactor is repeated three times. The septum is then replaced by a pierced plug and the reactor is placed in an autoclave. The autoclave is purged three times under argon then three times under hydrogen before receiving 40 bar of hydrogen pressure. The autoclave is placed on a hot plate (50 ° C) and stirring is continued overnight.
  • the conical reactor is finally recovered, the plug is replaced by a septum, and the argon is reinjected into this reactor.
  • the reactor is placed in a centrifuge, then the solution is extracted using a syringe. It is placed in a 50 ml flask and diluted in 20 ml of methanol, ready then to be injected into a chromatography column for gas chromatography for analysis of the conversion rate and the enantioselectivity of the reaction.
  • the determination of enantiomeric excesses is carried out by chiral gas chromatography on a column of Macheray-Nagel type (Lipodex A 25 m ⁇ 0.25 mm).
  • the substrate tested is a ⁇ -ketoester, namely methyl acetoacetate. It leads, after hydrogenation, to methyl 3-hydroxybutanoate.
  • the compound obtained is the S enantiomer, the catalysts being prepared from the compounds of Examples 1 and 2.
  • the complexes prepared from the compounds of Examples 1 and 2 above lead to excellent enantiomeric excesses.
  • the catalysts of the invention therefore allow the implementation of a highly enantioselective hydrogenation reaction.
  • EXAMPLE 5 This example illustrates the hydrogenation of an aromatic ketone in the presence of the ruthenium complexes prepared in Example 3.
  • the hydrogenation protocol followed is as described in Example 4, except that the substrate used is acetophenone. It leads to phenylethanol.
  • the hydrogenation reaction conditions are as described above.
  • the results obtained are a conversion rate of less than 1% (traces) and an enantiomeric excess of 0%.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de préparation d'un composé de formule (I) dans laquelle A représente naphtyle ou phényle éventuellement substitué; et Ar1, Ar2 représentent indépendamment un groupe carbocyclique saturé ou aromatique, éventuellement substitué.

Description

Procédé de préparation de diphosphines chirales
L'invention concerne un procédé de préparation de disphosphines chirales utiles comme ligands bidentés dans la synthèse de catalyseurs à base de métaux de transition destinés à la catalyse asymétrique.
La catalyse asymétrique a connu ces dernières années un essor considérable. Elle présente l'avantage de conduire directement à la préparation d'isomères optiquement purs par induction asymétrique sans qu'il soit nécessaire de procéder au dédoublement de mélanges racémiques.
Le 2,2'-bis(diphénylphosphino)-1 J '-binaphtyl (BINAP) est un exemple de ligand disphosporé utilisé couramment pour la préparation de complexes métalliques pour la catalyse asymétrique des réactions d'hydrogénation, de carbonylation, d'hydrosilylation, de formation de liaisons C-C (telles que les substitutions allyliques ou les couplages croisés de Grignard) ou même d'isomérisation asymétrique d'allylamines.
La mise au point de nouveaux ligands chiraux est souhaitable de façon à améliorer l'énantiosélectivité des réactions et plus généralement, les conditions générales de mise en oeuvre de ces réactions. La présente invention fournit plus précisément un procédé pour la préparation de ligands chiraux bidentés biphosphorés de type 2,2'-bis- diarylphosphino)-1 ,1 '-binaphtyl et 2,2'-bis(diarylphosphino)-1 ,1 '-biphényl fonctionnalisés au niveau des groupes binaphtyle, respectivement biphényle. Ces ligands coordonnés à des métaux de transition tels que le ruthénium ou le rhodium forment des complexes utiles dans la catalyse asymétrique de diverses réactions et plus particulièrement de réactions d'hydrogénation asymétriques.
Les ligands préparés selon le procédé de l'invention sont notamment des dérivés dicyano, de formule I :
dans laquelle :
A représente phényle ou naphtyle ; et Ar-i et Ar2 représentent indépendamment un radical carbocyclique saturé ou aromatique.
Dans le cadre de l'invention, les radicaux phényle et naphtyle sont éventuellement substitués.
Par radical cabocyclique, on entend selon l'invention un radical monocyclique ou polycyclique éventuellement substitué, de préférence en C3-Cso. De préférence, il s'agit d'un radical en C3-C-ι8 de préférence mono-, bi- ou tricyclique.
Le radical carbocyclique peut comprendre une partie saturée et/ou une partie aromatique. Lorsque le radical carbocyclique comprend plus d'un noyau cyclique (cas des carbocycles polycycliques), les noyaux cycliques peuvent être condensés deux à deux ou rattachés deux à deux par des liaisons σ.
Des exemples de radicaux carbocycliques saturés sont les groupes cycloalkyle. De manière préférée, les groupes cycloalkyle sont des radicaux hydrocarbonés saturés cycliques de préférence en C3-Ci8, mieux encore en C3- C-to, et notamment les radicaux cyclopentyle, cyclohexyle, cycloheptyle, cyclooctyle, adamantyle ou norbomyle.
Des exemples de radicaux carbocycliques aromatiques sont les groupes (C6-Cι8)aryle et notamment phényle, naphtyle, anthryle et phénanthryle.
Les substituants des radicaux phényle, naphtyle et carbocycliques sont tels qu'ils n'interfèrent pas avec les réactions mises en jeu dans le procédé de l'invention. Ces substituants sont inertes dans les conditions mises en jeu dans les réactions de bromation (étape i), d'estérification (étape ii), de substitution nucléophile (étape iii) et de couplage.
De façon préférée, les substituants sont des groupes alkyle ou alcoxy.
On entend par alkyle un radical hydrocarboné saturé, linéaire ou ramifié, comprenant notamment jusqu'à 25 atomes de carbone, et, par exemple de 1 à 12 atomes de carbone, mieux encore de 1 à 6 atomes de carbone.
Des exemples de groupes alkyle sont les radicaux méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, butyle, isobutyle, t-butyle, pentyle, isopentyle, néopentyle, 2- méthylbutyle, 1-éthylpropyle, hexyle, isohexyle, néohexyle, 1 -methylpentyle, 3- methylpentyle, 1 ,1-diméthylbutyle, 1 ,3-diméthylbutyle, 2-éthylbutyle, 1-methyl-1- éthylpropyle, heptyle, 1-méthylhexyle, 1-propylbutyle, 4,4-diméthylpentyle, octyle, 1-méthylheptyle, 2-éthyihexyle, 5,5-diméthylhexyle, nonyle, décyle, 1- méthylnonyle, 3,7-diméthyloctyle et 7,7-diméthyloctyle.
De manière particulièrement avantageuse, les dérivés dicyano de formule I sont tels que :
A représente naphtyle ou phényle, éventuellement substitué par un ou plusieurs radicaux choisis parmi (CrC6)alkyle et (Cι-C6)alcoxy ; et
Ar-i, Ar2 représentent indépendamment un groupe phényle éventuellement substitué par un ou plusieurs (Cι-C6)alkyle ou (CrC-6)alcoxy ; ou un groupe (C4- C8)cycloalkyle éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes (C C6)alkyle.
Des exemples de groupes alkyle préférés sont notamment méthyle, éthyle, propyle, isopropyle, butyle, isobutyle, t-butyle, pentyle, isopentyle, néopentyle, 2- méthylbutyle, 1-éthylpropyle, hexyle, isohexyle, néohexyle, 1 -methylpentyle, 3- methylpentyle, 1 ,1-diméthylbutyle, 1 ,3-diméthylbutyle, 2-éthylbutyle et 1-méthyl-
1-éthylpropyle.
De façon avantageuse, le radical alkyle comprend de 1 à 4 atomes de carbone.
Le terme alcoxy désigne le radical -O-alkyle où alkyle est tel que défini ci- dessus.
De façon avantageuse, les groupes cycloalkyle sont choisis parmi cyclobutyle, cyclopentyle, cyclohexyle, cycloheptyle et cyclooctyle. Il doit être entendu que selon l'invention chacun des groupes naphtyle et phényle représentant A peut être substitué.
Parmi les ligands de formule I préférés, on compte ceux pour lesquels Ar- et Ar2 sont indépendamment phényle éventuellement substitué par méthyle ou tertiobutyle ; ou (C5-C6)cycloalkyle éventuellement substitué par méthyle ou tertiobutyle.
On préfère tout particulièrement les composés de formule I dans lesquels Ar-i et Ar2 sont identiques. Une signification nettement préférée de A et Ar2 est phényle éventuellement substitué. Par ailleurs, on préfère que A représente naphtyle éventuellement substitué par un à cinq, de préférence un à deux, groupes choisis parmi (C-i- C6)alkyle et (C-ι-C-6)alcoxy. Mieux encore, A représente naphtyle non substitué.
Lorsque A représente phényle éventuellement substitué, on préfère que celui-ci soit substitué en position meta par rapport au groupe PAr-ιAr2 par (C-i- Ce)alkyle ou (CrC6)alcoxy, mieux encore par méthyle ou méthoxy, les autres positions du radical phényle étant non substituées.
Un groupe de composés plus particulièrement préféré est constitué des composés de formule I présentant un axe de symétrie C2 à l'exclusion de tout autre élément de symétrie. La notion d'axe de symétrie C2 est décrite dans "Eléments of
Stereochemistry" Wiley, New York, 1969, et dans "Advanced Organic Chemistry", Jerry March, Stereochemistry, chapître 4.
Parmi ce dernier groupe de composés préférés, on distingue notamment les composés de formules la et Ib suivants :
dans laquelle A et Ar2 sont tels que définis ci-dessus et S représente un substituant compatible avec les réactions mises en jeu, et notamment alkyle ou alcoxy, de préférence en C-i-Cβ, dans laquelle Ar-t et Ar2 sont tels que définis ci-dessus.
Le procédé de l'invention comprend plus précisément les étapes consistant à : i) réaliser la bromation d'un diol de formule II :
dans laquelle A est tel que défini ci-dessus, au moyen d'un agent de bromation approprié de façon à obtenir un composé dibromé de formule III :
dans laquelle A est tel que défini ci-dessus ; ii) estérifier le composé de formule III obtenu à l'étape précédente par action d'un acide sulfonique ou d'une forme activée de celui-ci de façon à obtenir le disulfonate correspondant ; iii) réaliser la substitution des deux atomes de brome par des groupes cyano par réaction du disulfonate obtenu à l'étape précédente avec un agent nucléophile approprié de façon à obtenir le nitrile correspondant ; iv) couplage d'une phosphine de formule VI : XPAr1Ar2 VI dans laquelle X représente un atome d'hydrogène du un atome d'halogène et An et Ar2 sont tels que définis ci-dessus, avec le nitrile obtenu à l'étape précédente en présence d'un catalyseur à base d'un métal de transition, de façon à obtenir le composé de formule I attendu.
A l'étape (i) le noyau phényle, respectivement naphtyle, du diol de formule
II, est brome par action d'un agent de bromation approprié.
Lorsque A est un noyau phényle non substitué ou portant en position meta par rapport au groupe OH un substituant, tel que (Cι-Cβ)alkyle ou (d-C6)alcoxy , le diol correspondant de formule Ma :
où S-i et S2 sont tels que définis pour S ci-dessus ou représentent indépendamment un atome d'hydrogène, un groupe alkyle ou alcoxy, de préférence en C-ι-C-6, conduit au composé brome correspondant de formule llla :
dans laquelle Si et S2 sont tels que définis ci-dessus. Lorsque A est un noyau naphtyle, la bromation du diol correspondant de formule Mb : conduit au composé lllb suivant :
Plus généralement, les groupes hydroxyles présents sur les noyaux naphtyle et phényle orientent la réaction électrophile de telle sorte que la position des atomes de brome sur ces noyaux est bien déterminée.
La réaction de bromation de noyaux phényle ou naphtyle est une réaction électrophile qui est facilement réalisée par action de Br2 sur le diol correspondant. Cette réaction peut être mise en oeuvre en présence d'un catalyseur tel qu'un acide de Lewis et notamment le chlorure de fer. Cependant, dans la mesure où les groupes hydroxyle présents sur les noyaux phényle et naphtyle activent ces noyaux, la bromation est facilement réalisée en l'absence de tout catalyseur. Les diols de formule II sont tellement réactifs qu'il est souhaitable d'effectuer la bromation à basse température, par exemple entre -78° et -30° C, de préférence entre -78° C et -50° C.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la bromation a lieu dans un solvant aprotique inerte tel qu'un hydrocarbure aromatique halogène (par exemple chlorobenzène et dichlorobenzène) ; un hydrocarbure aromatique nitré tel qu'un nitrobenzène ; un hydrocarbure aliphatique éventuellement halogène tel que hexane, heptane, chlorure de méthylène, tétrachlorure de carbone ou dichioroéthane ; ou un hydrocarbure alicyclique. De manière générale, les hydrocarbures aromatiques présentant des noyaux aromatiques appauvris en électrons, c'est-à-dire portant un ou plusieurs substituants électroattracteurs, peuvent être utilisés.
A titre de solvant préféré, on peut citer les hydrocarbures aliphatiques halogènes et notamment le chlorure de méthylène.
En variante, il est possible d'opérer dans l'acide acétique glacial comme solvant. Dans ces conditions, on ajoute généralement goutte à goutte une solution du brome dans l'acide acétique à une solution du diol II dans l'acide acétique. Que l'on opère en présence d'acide acétique ou non, on utilise un excès de l'agent de bromation par rapport au diol II.
De manière préférée, le rapport molaire de l'agent de bromation au diol II varie entre 2 et 5, mieux encore entre 2 et 3.
Lorsqu'on travaille en solution, la concentration des réactifs peut varier très largement entre 0,01 et 10 mol/l, par exemple entre 0,05 et 1 mol/l.
A l'étape (ii), les fonctions hydroxyle du diol III sont estérifiées par action d'un acide sulfonique ou d'une forme activée de celui-ci, de façon à obtenir le disulfonate correspondant.
Selon l'invention, la nature de l'acide sulfonique utilisé n'est pas déterminante en soi.
De manière avantageuse, l'acide sulfonique a pour formule :
P-S02-OH où P représente un groupe aliphatique hydrocarboné ; un groupe carbocyclique aromatique ; ou un groupe aliphatique substitué par un groupe carbocyclique aromatique.
Par groupe aliphatique hydrocarboné, on entend notamment un groupe alkyle tel que défini ci-dessus, éventuellement substitué. La nature du substituant est telle que celui-ci ne réagit pas dans les conditions de la réaction d'estérification. Un exemple préféré de substituant de groupe alkyle est un atome d'halogène tel que fluor, chlore, brome ou iode.
Par groupe carbocyclique aromatique, on entend les groupes aromatiques mono- ou polycycliques et notamment les groupes mono-, bi- ou tricycliques définis ci-dessus et par exemple, phényle, naphtyle, anthryle ou phénanthryle.
Le groupe carbocyclique aromatique est éventuellement substitué. La nature du substituant n'est pas critique dès lors que celui-ci ne réagit pas dans les conditions de l'estérification. De façon avantageuse, le substituant est alkyle éventuellement halogène, alkyle étant tel que défini ci-dessus et halogène représentant chlore, fluor, brome ou iode et, de préférence chlore. A titre d'exemple, alkyle éventuellement halogène, désigne alkyle perfluoré tel que trifluorométhyle ou pentafluoroéthyle. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'acide sulfonique a pour formule :
P-S02-OH où P représente (C-6-C-ιo)aryle éventuellement substitué par un ou plusieurs (C-ι-C6)alkyle éventuellement halogène ; (C-ι-C6)alkyle éventuellement halogène ; ou (C6-Cι0)aryle-(Cι-C6)alkyle dans lequel le groupe aryle est éventuellement substitué par un ou plusieurs (Cι-Ce)alkyle éventuellement halogène et le groupe alkyle est éventuellement halogène.
Des exemples appropriés de tels acides sulfoniques sont l'acide paratoluènesulfonique, l'acide méthanesulfonique et l'acide trifluorométhanesulfonique, ce dernier étant plus particulièrement préféré.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, on utilise un dérivé activé de l'acide sulfonique. Par dérivé activé, on désigne un acide sulfonique dans lequel la fonction acide -S03H est activée, par exemple par formation d'une liaison anhydride ou du groupe -S03CI. Un dérivé d'acide sulfonique particulièrement avantageux est l'anhydride symétrique de l'acide trifluorométhanesulfonique, de formule (CF3-S02)2θ.
Lorsque l'acide sulfonique utilisé a la formule P-S03H ci-dessus ou est une forme activée de cet acide, le disulfonate obtenu à l'issue de l'étape ii) répond à la formule IV :
dans laquelle A et P sont tels que définis ci-dessus. Les conditions de la réaction d'estérification seront facilement mises au point par l'homme du métier. Celles-ci dépendant notamment de la nature de l'agent d'estérification. Lorsque l'agent d'estérification est un acide sulfonique, une température de réaction plus élevée, comprise entre 20 et 100° C, peut s'avérer nécessaire. A l'inverse, au départ d'une forme activée de cet acide, telle qu'un anhydride ou un chlorure de sulfonyle, une température plus basse peut convenir. Généralement, une température comprise entre -30° C et 50° C, de préférence entre -15 et 20° C, peut en ce cas suffire.
L'estérification est préférablement mise en oeuvre dans un solvant. Les solvants appropriés sont notamment les hydrocarbures aliphatiques, aromatiques ou cycliques éventuellement halogènes, tels que ceux définis ci-dessus. On peut citer le tétrachlorure de carbone et le dichlorométhane. Le dichlorométhane est particulièrement préféré. Les éthers sont également utilisables comme solvant. On citera par exemple les éthers de dialkyle en C-ι-C-6 (éther diéthylique et éther diisopropylique), les éthers cycliques (tétrahydrofuranne et dioxanne), le diméthoxyéthane et l'éther diméthylique du diéthylèneglycol. Lorsque l'agent d'estérification est une forme activée d'un acide sulfonique, il est souhaitable d'introduire une base dans le milieu réactionnel. Des exemples de base sont la N-méthylmorpholine, la triéthylamine, la tributylamine, la diisopropyléthylamine, la dicyclohexylamine, la N-méthylpipéridine, la pyridine, la 2,6-diméthylpyridine, la 4-(1 -pyrrolidinyl)pyridine, la picoline, la 4-(N,N- diméthylamino)pyridine, la 2,6-di-t-butyl-4-méthylpyridine, la quinoléine, la N,N- diméthylaniline et la N,N-diéthylaniline.
Comme bases préférées, on retiendra essentiellement la pyridine et la 4- diméthylaminopyridine. La réaction peut également être réalisée dans un mélange biphasique d'eau et d'un solvant organique tel qu'un hydrocarbure aliphatique halogène (par exemple le tétrachlorure de carbone). Dans ce cas, il est préférable d'utiliser un agent d'estérification sous forme d'anhydride et d'opérer en présence d'une base soluble dans l'eau telle que KOH, NaOH ou K2C03, de préférence KOH.
La réaction de l'acide sulfonique ou de son dérivé activé sur le diol brome
III est stoechiométrique. Néanmoins, il est préférable d'opérer en présence d'un excès de l'acide ou de sa forme activée. Ainsi, un rapport de l'acide éventuellement sous forme activée, au diol III compris entre 2 et 5, mieux encore entre 2 et 3, est-il recommandé.
Lorsque la réaction est réalisée en solution, la concentration des réactifs, qui n'est pas un paramètre critique selon l'invention, pourra varier entre 0,1 et 10 mol/l, avantageusement entre 1 et 5 mol/l.
L'homme du métier pourra s'inspirer des conditions opératoires illustrées dans J. Org. Chem. , vol. 58, n° 7, 1993, 1945-1948 et Tetrahedron Letters, vol. 31 , n° 7, 985-988, 1990 pour la mise en oeuvre de l'estérification.
L'étape suivante (iii) est une substitution nucléophile. Les deux atomes de brome portés par les noyaux A sont déplacés par des groupes cyano par action d'un agent nucléophile approprié. De façon à réaliser cette substitution, l'homme du métier pourra utiliser l'une quelconque des méthodes connues dans la technique.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'agent nucléophile utilisé est le cyanure de cuivre.
Le rapport molaire du cyanure de cuivre au disulfonate est de préférence supérieur à 2, il peut varier avantageusement entre 2 et 4, préférablement entre 2 et 3.
La réaction est de préférence mise en oeuvre dans un solvant. Comme exemple de solvants, on peut citer les amides tels que le formamide, le diméthylformamide, le diméthylacétamide, la N-méthyl-2-pyrrolidinone et l'hexamethylphosphorylamide. Le diméthylformamide est nettement préféré. La pyridine est également un solvant approprié. La température de la réaction est maintenue avantageusement entre 50 et 200° C, par exemple entre 70 et 190° C, mieux encore entre 80 et 180° C. Une température plus particulièrement appropriée est comprise entre 100 et 190° C.
La concentration des réactifs dans le milieu réactionnel oscille généralement entre 0,1 et 10 mol/l, par exemple entre 2 et 7 mol/l. L'isolement du nitrile implique la décomposition du complexe intermédiaire formé et le piégeage de l'excès de cyanure.
L'hydrolyse du complexe intermédiaire pourra être réalisée soit par action de chlorure de fer hydraté, soit par action d'ethylènediamine aqueux.
Dans le premier cas, on verse le milieu réactionnel dans une solution aqueuse de chlorure de fer à 50-80 % (g/ml) contenant de l'acide chlorhydnque concentré. La solution résultante est chauffée à 40-80° C jusqu'à décomposition complète du complexe. Puis le milieu est décanté et extrait de façon conventionnelle.
Dans le second cas, le milieu réactionnel est versé dans une solution aqueuse d'ethylènediamine (éthylènediamine/eau : 1/5 - 1/1 (v/v), par exemple 1/3) puis l'ensemble est agité vigoureusement. Le milieu est alors décanté et extrait de façon connue en soi.
L'homme du métier pourra s'inspirer des travaux de L. Friedman et al. publiés dans J.O.C. 1961 , 26, 1522, pour isoler le nitrile. Au départ du disulfonate de formule IV mentionné ci-dessus, on obtient à l'issue de cette étape le nitrile de formule V :
dans laquelle A et P sont tels que définis ci-dessus et la position du groupe cyano sur le noyau A est la même que celle du brome dans le composé IV.
A l'étape suivante (iv), on opère à un couplage croisé d'une phosphine de formule VI : XPArιAr2 VI dans laquelle X est un atome d'halogène ou d'hydrogène et Ar-i, Ar2 sont tels que définis ci-dessus avec le nitrile obtenu à l'étape précédente, en présence d'un catalyseur à base d'un métal de transition. Ce couplage conduit directement au composé attendu de formule I.
Des exemples de catalyseurs appropriés sont des catalyseurs à base de nickel, de palladium, de rhodium, de ruthénium, de platine ou d'un mélange de ces métaux.
Les catalyseurs préférés sont les catalyseurs à base de nickel tels que ceux choisis parmi NiCI2 ; NiBr2 ; NiCI (dppp) ; NiCI2(dppb) ; NiCI2(dppf) ; NiCI2 (dppe) ; NiCI2(PPh3)2 ; Ni(CO)2(PPh3)2 ; Ni(PPh3) et Ni[P(PhO)3]4 où dppe signifie (diphénylphosphino)éthane, dppp signifie (diphénylphosphino)propane, dppb signifie (diphénylphosphino)butane, et dppf signifie
(diphénylphosphino)ferrocényl. Parmi ces catalyseurs, on préfère NiCI2(dppe).
La réaction est généralement mise en oeuvre à une température de 50 à 200° C, de préférence de 80 à 130° C.
Le rapport molaire du composé VI au nitrile est d'au moins 2. Il varie généralement entre 2 et 4, par exemple entre 2 et 3. La quantité de catalyseur est de préférence telle que le rapport molaire du nitrile au catalyseur varie entre 5 et 100, notamment entre 5 et 80.
La réaction est de préférence réalisée dans un solvant aprotique polaire et notamment un amide tel que ceux mentionnés ci-dessus. Là encore, le N,N- diméthylformamide est préféré. D'autres types de solvants polaires sont néanmoins utilisables tels que les (CrC6)alcanols (éthanol), les hydrocarbures aromatiques (toluène, xylène et benzène), les éthers (dioxane) et l'acétonitrile.
Les conditions réactionnelles précises dépendent de la nature du composé de formule VI mis en jeu dans la réaction.
Lorsque le composé VI est HPArιAr2, la réaction est avantageusement réalisée en présence d'une base.
Des bases convenant particulièrement bien sont la pyridine, la 4- diméthylaminopyridine, la 2,6-di-tertbutylpyridine, le 1 ,8-diazabicyclo[5.4.0]- undec-7-ène (DBU), le 1 ,5-diazabicyclo[4.3.0]non-5-ène (DBN) et le 1 ,4- diazabicyclo[2.2.2]octane (DABCO ou triéthylènediamine). On utilisera avantageusement DABCO comme base. En ce cas, on préfère que le rapport molaire du nitrile au catalyseur soit compris entre 5 et 20, par exemple entre 7 et
15. Lorsque le composé de formule VI est halPAr1Ar où hal est un atome d'halogène, de préférence Cl ou Br (mieux encore Cl), il est nécessaire d'ajouter du zinc au milieu réactionnel.
La quantité de zinc est préférablement telle que le rapport molaire du zinc à halPAr-|Ar2 varie entre 1 et 2, de préférence entre 1 ,2 et 1 ,7. Dans ce cas, il est souhaitable de refroidir le mélange réactionnel contenant le solvant, le nitrile et le composé VI à une température comprise entre
-10 et 20° C pendant toute l'addition du zinc au milieu réactionnel. Puis, la réaction a lieu par chauffage à une température appropriée comprise entre 50 et
200° C. Lorsque le composé de formule VI est halPArιAr2, on préfère que le rapport molaire du nitrile au catalyseur soit compris entre 40 et 80, par exemple entre 50 et 70.
Pour plus de précisions sur la mise en oeuvre de ces réactions de couplage, l'homme du métier se rapportera à D. Cai et al. J.O.C. 1994, 59, 7180 et D. J. Ager et al. Chem. Comm. 1997, 2359.
Lorsque A représente phényle éventuellement substitué de préférence par (CrCe)alkyle ou (C C6)alcoxy, le composé obtenu à l'issue de l'étape (iv) a pour formule le :
dans laquelle Ar-* , Ar2, S-i et S2 sont tels que définis ci-dessus pour la formule lia.
Lorsque A représente naphtyle, le composé obtenu à l'issue de l'étape (iv) a pour formule Ib : dans laquelle An et Ar2 sont tels que définis ci-dessus.
Les composés de formule I sont des ligands capables de se coordonner à des métaux de transition du type du ruthénium et du rhodium. Associés à ces métaux, les ligands forment des complexes utiles dans la catalyse asymétrique de réactions d'hydrogénation énantiosélective au départ de substrats variés tels que les β-cétoesters, les α-cétoesters et les déhydroaminoacides.
La présente invention fournit par ailleurs un procédé de transformation des composés de formule I (lesquels présentent deux fonctions cyano) en composés diaminométhylés correspondants.
En variante, il est possible de transformer les deux fonctions cyano des composés de formule I en fonctions acide carboxylique, imine, hydroxyméthyle ou amide.
Les produits résultant de ces transformations sont autant de ligands utilisables en catalyse asymétrique.
Ainsi, selon un autre de ses aspects, l'invention concerne un procédé comprenant en plus des étapes (i) à (iv) définies ci-dessus, l'étape consistant à réduire la fonction nitrile du composé de formule I par action d'un agent réducteur de façon à obtenir un composé de formule VII :
dans laquelle A, A et Ar2 sont tels que définis ci-dessus. Un agent réducteur approprié est l'hydrure de lithium et aluminium
(AILiH4).
L'invention n'entend pas se limiter à l'utilisation de cet agent réducteur particulier.
La réaction est préférablement mise en oeuvre dans un solvant ou un mélange de solvants.
Lorsque l'agent réducteur est AILiH4, le solvant comprend de façon avantageuse un ou plusieurs hydrocarbures aromatiques (tels que le benzène, le toluène et le xylène) en mélange avec un ou plusieurs éthers.
A titre d'éther on peut citer les éthers d'alkyie en CrC6 (éther diéthylique et diisopropylique), les éthers cycliques (dioxane, tetrahydrofurane), le diméthoxyéthane et l'éther diméthylique de diéthylèneglycol.
On préfère les éthers cycliques du type du tetrahydrofurane.
Lorsque l'agent réducteur est AILiH , on optera plus préférablement pour un mélange de toluène et de tetrahydrofurane dans des proportions variant entre (v/v) 70-50/30-50 : toluène/tétrahydrofurane (par exemple 60/40 : toluène/THF).
La réduction pourra être conduite à une température comprise entre 20° C et 100° C, de préférence entre 40° C et 80° C.
Habituellement, on utilise un large excès de l'agent réducteur. Ainsi, le rapport molaire de l'agent réducteur au composé de formule I varie généralement entre 1 et 30, par exemple entre 2 et 20, notamment entre 5 et 18.
La concentration des réactifs dans le milieu est variable ; elle pourra être maintenue entre 0,005 et 1 mol/l.
Les composés de formule VII obtenus selon le procédé de l'invention sont nouveaux et forment un autre objet de l'invention. Parmi ces composés, on préfère ceux pour lesquels A représente naphtyle qui répondent à la formule suivante :
dans laquelle An et Ar2 sont tels que définis à la revendication 1 .
Un groupe préféré de ces diamines est constitué des composés de formule Vlla dans laquelle An et Ar2 sont choisis indépendamment parmi phényle éventuellement substitué par méthyle ou tertiobutyle ; et (C5-C6)cycloalkyle éventuellement substitué par méthyle ou tertiobutyle. Mieux encore, on préfère les composés dans lesquels An et Ar2 sont identiques et représentent phényle éventuellement substitué.
En variante, l'invention fournit un procédé comprenant en plus des étapes (i) à (iv) définies ci-dessus, l'étape consistant à traiter en milieu acide ou en milieu basique, le composé de formule I, de façon à obtenir l'acide carboxylique correspondant de formule VIII :
dans laquelle A, An et Ar2 sont tels que définis ci-dessus.
La transformation d'une fonction nitrile en fonction acide carboxylique est décrite dans les ouvrages de base de la chimie organique. Aussi, l'homme du métier pourra facilement déterminer les conditions réactionnelles appropriées.
Une façon simple de procéder consiste à utiliser en tant qu'agent d'hydrolyse, de l'hydroxyde de sodium aqueux. Le procédé de l'invention peut être mis en oeuvre au départ d'un composé II optiquement actif avec conservation de la chiralité d'un bout à l'autre de la synthèse.
Dans le but de conserver la chiralité, on réalisera l'estérification du composé de formule III dans des conditions anhydres en présence de bases appropriées choisies parmi la N-méthylmorpholine, la triéthylamine, la tributylamine, la diisopropyléthamine, la dicyclohexylamine, la N-méthylpipéridine, la pyridine, la 2,6-diméthylpyridine, la 4-(1-pyrrolidinyl)pyridine, la picoline, la 4- (N,N-diméthylamino)pyridine, la 2,6-di-t-butyl-4-méthylpyridine, la quinoléine, la N,N-diméthylaniline et la N,N-diéthyaniline.
Ainsi, en partant du (S)-2,2'-dihydroxy-1 ,1 '-binaphtyle, on obtient successivement le (S)-6,6'-dibromo-2,2'-dihydroxy-1 ,1 '-binaphtyle et le (S)-6,6'- dicyano-2,2'-bis(diarylphosphino)-1 ,1 '-binaphtyle.
Le même procédé appliqué au (R)-2,2'-dihydroxy-1 J '-binaphtyle, conduit au (R)-6,6'-dicyano-2,2'-bis(diarylphosphino)-1 ,1 '-binaphtyle.
Les isomères optiquement actifs des composés de formule II sont isolés de façon conventionnelle à partir des mélanges racémiques correspondants. Habituellement, on utilise pour ce faire un agent de résolution optiquement actif.
Dans le cas des 1 ,1 '-bi-2-naphtol, la résolution des énantiomères peut être réalisée par formation d'un complexe d'inclusion avec la (R,R)-1 ,2- cyclohexanediamine, le (R,R) ou (S,S)-2,3-(+)-diméthoxy-N,N,N',N'- tétraméthylsuccinamide, ou bien le (R,R) ou (S,S)-(+)-N,N,N',N'-tétraméthyl-2,2'- diméthyl-1 ,3-dioxolane-trans-dicarboxamide. Ces méthodes ont été décrites dans la littérature. Un autre moyen de procéder consiste à former un complexe d'inclusion du 1 , 1 '-bi-2-naphtol avec le chlorure de N-benzylcinchonidinium. En utilisant l'acétonitrile comme solvant, seul le complexe avec l'un des énantiomères précipite, ce qui permet la séparation des deux énantiomères. On se rapportera à ce propos aux travaux de D. Cai publiés dans Tetrahedron
Letters, vol. 36, n° 44, 7991 -7994, 1995. En variante, il est possible, en vue de préparer un composé de formule I optiquement actif, de mettre en oeuvre l'étape a) au départ d'un diol de formule II racémique, de réaliser le dédoublement du dérivé brome obtenu de formule III, puis de poursuivre la synthèse au départ du composé bramé III optiquement actif approprié.
Les ligands bifonctionnels obtenus selon les procédés de l'invention sont utilisables dans la préparation de complexes métalliques destinés à la catalyse asymétrique des réactions d'hydrogénation, d'hydrosilylation, d'hydroboration de composés insaturés, d'époxydation d'alcools allyliques, d'hydroxylation vicinale, d'hydrovinylation, d'hydroformylation, de cyclopropanation, d'isomérisation d'oléfines, de polymérisation du propylène, d'addition de composés organométalliques à des aldéhydes, d'alkylation allylique, des réactions de type aldol, des réactions de Diels-Alder et, de façon générale, des réactions de formation de liaisons C-C (telles que les substitutions allyliques ou les couplages croisés de Grignard).
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les complexes sont utilisés pour l'hydrogénation des liaisons C=O, C=C et C=N. Les complexes utilisables dans ce type de réactions sont des complexes du rhodium, du ruthénium, du palladium, du platine, de l'iridium, du cobalt, du nickel ou du rhénium, de préférence des complexes du rhodium, du ruthénium, de l'iridium, du palladium et du platine. De façon encore plus avantageuse, on utilise les complexes du rhodium, du ruthénium ou de l'iridium. Des exemples spécifiques desdits complexes de la présente invention sont donnés ci-après, sans caractère limitatif.
Dans les formules suivantes, P représente un ligand selon l'invention. Un groupe préféré des complexes du rhodium et de l'iridium est défini par la formule : [MeLig2P]Yι IX dans laquelle :
P représente un ligand selon l'invention ; Yι représente un ligand anionique coordinant ; Me représente l'iridium ou le rhodium ; et Lig représente un ligand neutre.
Parmi ces composés, ceux dans lesquels :
- Lig représente une oléfine ayant de 2 à 12 atomes de carbone ; - Y, représente un anion PF6 ", PCI6 ", BF4 ", BCI4 ", SbF6 ", SbCI6 ", BPh ", CI04 ", CN", CF3S03 ", halogène, de préférence CI" ou Br", un anion 1 ,3-dicétonate, alkylcarboxylate, halogénoalkylcarboxylate avec un radical alkyle inférieure (de préférence en C-ι-C6), un anion phénylcarboxylate ou phénolate dont le cycle benzénique peut être substitué par des radicaux alkyle inférieurs (de préférence en C Cβ) et/ou des atomes d'halogène, sont particulièrement préférés.
Dans la formule IX, Lig2 peut représenter deux ligands Lig tels que définis ci-dessus ou un ligand bidente tel que ligand bidente, linéaire ou cyclique, polyinsaturé et comprenant au moins deux insaturations.
On préfère selon l'invention que Lig2 représente le 1 ,5-cyclooctadiène, le norbornadiène ou bien que Lig représente l'éthylène.
Par radicaux alkyle inférieurs, on entend généralement un radical alkyle linéaire ou ramifié ayant de 1 à 4 atomes de carbone. D'autres complexes d'iridium sont ceux de formule :
[IrLigPjY, X dans laquelle Lig, P et Y| sont tels que définis pour la formule IX.
Un groupe préféré de complexes du ruthénium est constitué des composés de formule : [RuYι1Y,2P] XI dans laquelle :
- P représente un ligand selon l'invention ;
- Yι1 et Y|2, identiques ou différents, représentent un anion PF6 ",PCl6", BF ", BCI4 ", SbF6 ", SbCI6 ", BPh4 ", CIO4 ", CF3S03 ", un atome d'halogène, plus particulièrement chlore ou brome ou un anion carboxylate, preferentiellement acétate, trifluoroacétate.
D'autres complexes du ruthénium sont ceux répondant à la formule XIV suivante :
[RuY,3arPY|4] XII dans laquelle :
- P représente un ligand selon l'invention ;
- ar représente le benzène, le p-méthylisopropylbenzène ou l'hexaméthylbenzène ; Yι3 représente un atome d'halogène, de préférence chlore ou brome ; Yι4 représente un anion, de préférence un anion PF6 ",PCI6 ", BF4 ", BCI4 ", SbF6 ", SbCI6 ", BPh4 ", CIO4 ", CF3SO3 ".
Il est également possible de mettre en oeuvre dans le procédé de l'invention des complexes à base de palladium et de platine.
Comme exemples plus spécifiques desdits complexes, on peut mentionner entre autres Pd(hal)2P et Pt(hal)2P où P représente un ligand selon l'invention et hal représente halogène tel que, par exemple, le chlore.
Les complexes comprenant un ligand selon l'invention et le métal de transition peuvent être préparés selon les procédés connus décrits dans la littérature.
Les complexes sont généralement préparés à partir d'un précatalyseur dont la nature varie suivant le métal de transition sélectionné.
Dans le cas des complexes du rhodium, le précatalyseur est par exemple l'un des composés suivants : [Rh'(CO)2CI]2 ; [Rh'(COD)CI]2 où COD désigne le cyclooctadiène ; ou le Rh'(acac)(CO)2 où acac désigne l'acétylacétonate.
Dans le cas des complexes du ruthénium, des précatalyseurs convenant particulièrement bien sont le bis-(2-méthylallyl)-cycloocta-1 ,5-diène ruthénium et le [RuCI2(benzène)]2. On peut citer également le Ru(COD)(η3-(CH2)2CHCH3)2. A titre d'exemple, au départ du bis-(2-méthylallyl)-cycloocta-1 ,5-diène ruthénium, on prépare une solution ou suspension contenant le précatalyseur métallique, un ligand et un solvant parfaitement dégazé tel que l'acétone (la concentration en ligand de la solution ou suspension variant entre 0,001 et 1 mol/l), à laquelle on ajoute une solution méthanolique d'acide bromhydrique. Le rapport du ruthénium au brome varie avantageusement entre 1 :1 et 1 :4, de préférence entre 1 :2 et 1 :3. Le rapport molaire du ligand au métal de transition est quant à lui d'environ 1. Il peut être compris entre 0,8 et 1 ,2.
Lorsque le précatalyseur est [RuCl2(benzène)]2, le complexe est préparé par mélange du précatalyseur, du ligand et d'un solvant organique et éventuellement maintien à une température comprise entre 15 et 150° C pendant
1 minute à 24 heures, de préférence 30 à 120° C pendant 10 minutes à 5 heures.
A titre de solvant, on peut mentionner les hydrocarbures aromatiques
(tels que benzène, toluène et xylène), les amides (tels que le formamide, le diméthylformamide, le diméthylacétamide, la N-méthyl-2-pyrrolidinone ou l'hexamethylphosphorylamide), les alcools (tels que l'éthanol, le méthanol, le n- propanol et l'isopropanol) et leurs mélanges.
De manière préférée, lorsque le solvant est un amide, notamment le diméthylformamide, on chauffe le mélange du ligand, du précatalyseur et du solvant entre 80 et 120° C.
En variante, lorsque le solvant est un mélange d'un hydrocarbure aromatique (tel que le benzène) avec un alcool (tel que l'éthanol), on chauffe le milieu réactionnel à une température comprise entre 30 et 70° C. Le catalyseur est alors récupéré selon les techniques classiques
(filtration ou cristallisation) et utilisé dans des réactions asymétriques. Néanmoins, la réaction devant être catalysée par le complexe ainsi préparé peut être mise en oeuvre sans isolement intermédiaire du complexe catalyseur.
Dans la suite, le cas de l'hydrogénation est exposé en détail. Le substrat insaturé, en solution dans un solvant comprenant le catalyseur, est placé sous pression d'hydrogène.
L'hydrogénation est par exemple effectuée à une pression variant entre 1 ,5 et 100 bar, et à une température comprise entre 20° C et 100° C.
Les conditions exactes de mise en oeuvre dépendent de la nature du substrat devant être hydrogéné. Néanmoins, dans le cas général, une pression de 20 à 80 bars, de préférence de 40 à 60 bars, et une température de 30 à 70° C, conviennent particulièrement bien.
Le milieu réactionnel peut être constitué du milieu réactionnel dans lequel a été obtenu le catalyseur. La réaction d'hydrogénation a alors lieu in situ. En variante, le catalyseur est isolé du milieu réactionnel dans lequel il a été obtenu. Dans ce cas, le milieu réactionnel de la réaction d'hydrogénation est constitué d'un ou plusieurs solvants, notamment choisis parmi les alcools aliphatiques en C-1-C5 tels que le méthanol ou le propanol et un amide tel que défini ci-dessus, par exemple le diméthylformamide, éventuellement en mélange avec du benzène.
Lorsque la réaction d'hydrogénation a lieu in situ, il est souhaitable d'ajouter au milieu réactionnel un ou plusieurs solvants choisis parmi ceux mentionnés ci-dessus, et plus particulièrement un ou plusieurs alcools aliphatiques.
Selon un mode de réalisation préféré, on ajoute, au milieu réactionnel contenant le complexe, du méthanol parfaitement dégazé et le substrat. La quantité de méthanol, ou plus généralement de solvant, pouvant être ajoutée est telle que la concentration du substrat dans le milieu réactionnel d'hydrogénation est comprise entre 1 J 0"3 et 10 mol/l, de préférence entre 0,01 et 1 mol/l.
Le rapport molaire du substrat au catalyseur varie généralement de 1/100 à 1/100 000, de préférence de 1/20 à 1/2000. Ce rapport est par exemple de 1/1000.
Les complexes du rhodium préparés à partir des ligands de l'invention sont plus spécialement appropriés à la catalyse asymétrique des réactions d'isomérisation d'oléfines.
Les complexes du ruthénium préparés à partir des ligands de l'invention sont plus spécialement appropriés à la catalyse asymétrique des réactions d'hydrogénation de liaisons carbonyle, de liaisons C=C et de liaisons C=N.
Pour ce qui est de l'hydrogénation de doubles liaisons, les substrats appropriés sont de type acide carboxylique α,β-insaturé et/ou dérivés d'acide carboxylique α,β-insaturé. Ces substrats sont décrits dans EP 95943260.0. L'acide carboxylique α,β-insaturé et/ou son dérivé répond plus particulièrement à la formule A :
dans laquelle :
- R-| , R2, R3 et R4, représentent un atome d'hydrogène ou n'importe quel groupe hydrocarboné, dans la mesure où :
. si R-| est différent de R2 et différent d'un atome d'hydrogène alors R3 peut être n'importe quel groupe hydrocarboné ou fonctionnel désigné par R,
. si R-| ou R2 représente un atome d'hydrogène et si R-| est différent de R2, alors R3 est différent d'un atome d'hydrogène et différent de -COOR4, . si R-j est identique à R2 et représente n'importe quel groupe hydrocarboné ou fonctionnel désigné par R, alors R3 est différent de -CH-(R)2 et différent de -COOR4, - l'un des groupes R-| , R2 et R3 pouvant représenter un groupe fonctionnel. Comme exemple spécifique, on peut mentionner entre autres, l'acide 2- méthyl-2-buténoïque.
Un premier groupe de substrats préférés est formé par les acides acryliques substitués précurseurs d'aminoacides et/ou dérivés.
Sous le terme acides acryliques substitués, on entend l'ensemble des composés dont la formule dérive de celle de l'acide acrylique par substitution d'au plus deux des atomes d'hydrogène portés par les atomes de carbone éthylénique par un groupe hydrocarboné ou par un groupe fonctionnel. Ils peuvent être symbolisés par la formule chimique suivante :
dans laquelle :
- Rg, R'g, identiques ou différents représentent un atome d'hydrogène, un groupe alkyle, linéaire ou ramifié ayant de 1 à 12 atomes de carbone, un groupe phényle ou un groupe acyle ayant de 2 à 12 atomes de carbone de préférence, un groupe acétyle ou benzoyle, - Rβ représente un atome d'hydrogène, un groupe alkyle ayant de 1 à 12 atomes de carbone, un radical cycloalkyle ayant de 3 à 8 atomes de carbone, un radical arylalkyle ayant de 6 à 12 atomes de carbone, un radical aryle ayant de 6 à 12 atomes de carbone, un radical hétérocyclique ayant de 4 à 7 atomes de carbone, - R-|o représente un atome d'hydrogène ou un groupe alkyle linéaire ou ramifié, ayant de 1 à 4 atomes de carbone. On peut citer plus particulièrement :
- l' -acétamidocinnamate de méthyle,
- l'acétamidoacryiate de méthyle, - l'acide benzamidocinnamique, - l'acide α-acétamidocinnamique.
Un second groupe préféré de substrats est constitué de l'acide itaconique et de ses dérivés de formule :
A2 dans laquelle : - R-H , R-|2> identiques ou différents représentent un atome d'hydrogène, un groupe alkyle linéaire ou ramifié ayant de 1 à 12 atomes de carbone, un radical cycloalkyle ayant de 3 à 8 atomes de carbone, un radical arylalkyle ayant de 6 à 12 atomes de carbone, un radical aryle ayant de 6 à 12 atomes de carbone, un radical hétérocyclique ayant de 4 à 7 atomes de carbone. - R-|o> R'10> identiques ou différents représentent un atome d'hydrogène ou un groupe alkyle linéaire ou ramifié, ayant de 1 à 4 atomes de carbone.
Comme exemples plus particuliers, on peut mentionner notamment l'acide itaconique et l'itaconate de diméthyle.
Un troisième groupe préféré de substrats est défini par la formule A3 :
A3 dans laquelle :
- R"-| Q représente un atome d'hydrogène ou un groupe alkyle linéaire ou ramifié, ayant de 1 à 4 atomes de carbone.
- R-| 3 représente un groupe phényle ou naphtyle, éventuellement porteur d'un ou plusieurs substituants. Comme exemples spécifiques, on peut citer les substrats conduisant par hydrogénation à l'acide 2-(3-benzoylphényl)propionique (Kétoprofène®), l'acide 2- (4-isobutylphényl)propionique (Ibuprofène®), l'acide 2-(5-méthoxynaphtyl- propionique (Naproxène®).
Pour ce qui est de l'hydrogénation de liaisons carbonyle, les substrats appropriés de type cétonique répondent plus préférablement à la formule B :
dans laquelle : - R5 est différent de Rβ
- R5 et Rβ représentent un radical hydrocarboné ayant de 1 à 30 atomes de carbone comprenant éventuellement un ou plusieurs groupes fonctionnels,
- R5 et Rβ peuvent former un cycle comprenant éventuellement un autre hétéroatome, - Z est ou comprend un hétéroatome, oxygène ou azote ou un groupe fonctionnel comprenant au moins un de ces hétéroatomes.
Ces composés sont précisément décrits dans FR 96 08 060 et EP 97930607.3.
Un premier groupe préféré de tels substrats cétoniques a pour formule
dans laquelle :
- R5 est différent de Rβ, les radicaux R5 et Rβ représentent un radical hydrocarboné ayant de 1 à 30 atomes de carbone comprenant éventuellement une autre fonction cétone et/ou acide, ester, thioacide, thioester ;
- R5 et Rβ peuvent former un cycle carbocyclique ou hétérocyclique, substitué ou non, ayant de 5 à 6 atomes.
Parmi ces composés, on préfère tout particulièrement les cétones choisies parmi :
- méthylphénylcétone,
- isopropylphénylcétone, - cyclopropylphénylcétone,
- allylphénylcétone,
- p-méthylphénylméthylcétone,
- benzylphénylcétone, - phényltriphénylméthylcétone,
- o-bromoacétophénone,
- α- bromoacétone,
- α-dibromoacétone,
- α-chloroacétone, - α-dichloroacétone,
- α-trichloroacétone,
- 1 -chloro-3,3-dichloroacétone,
- 1 -chloro-2-oxobutane,
- 1 -fluoro-2-oxobutane, - 1-chloro-3-méthyl-2-butanone,
- α-chloroacétophénone,
- 1 -chloro-3-phénylacétone,
- α-méthylaminoacétone,
- α-diméthylaminoacétone, - 1 -butylamino-2-oxopropane,
- 1 -dibutylamino-2-oxopropane.
- 1 -méthylamino-2-oxobutane,
- 1-diméthylamino-2-oxobutane,
- 1 -diméthylamino-3-méthyl-2-oxobutane, - 1 -diméthylamino-2-oxopentane,
- α-diméthylaminoacétophénone,
- α-hydroxyacétone,
- 1-hydroxy-3-méthyl-2-butanone,
- 1 -hydroxy-2-oxobutane, - 1 -hydroxy-2-oxopentane,
- 1-hydroxy-2-oxohexane,
- 1 -hydroxy-2-oxo-3-méthyl butane, - α-hydroxyacétophénone,
- 1 -hydroxy-3-phénylacétone,
- α-méthoxyacétone,
- α-méthoxyacétophénone, - α-éthoxyacétone,
- α-butoxyacétophénone,
- α-chloro-p-méthoxyacétophénone,
- α-naphténone,
- 1 -éthoxy-2-oxobutane, - 1 -butoxy-2-oxobutane,
- α-diméthoxyphosphorylacétone,
- 3-oxotétrahydrothiophène.
Les substrats de type aldéhyde/cétone présentant un second groupe carbonyle en position α, β, γ ou δ par rapport au premier groupe carbonyle sont également particulièrement appropriés dans le cadre de l'invention. Des exemples de tels composés dicétoniques sont :
- α-formylacétone,
- diacétyle,
- 3,4-dioxohexane, - 4,5-dioxooctane,
- 1 -phényl-1 ,2-dioxopropane,
- 1 -phényl-2,3-dioxobutane,
- diphénylglyoxal,
- p-méthoxydiphénylglyoxal, - 1 ,2-cyciopentanedione,
- 1 ,2-cyclohexanedione,
- acétylacétone,
- 3,5-heptanedione, - 4,6-nonanedione, - 5,7-undecadione,
- 2,4-hexanedione,
- 2,4-heptanedione, - 2,4-octanedione,
- 2,4-nonanedione,
- 3,5-nonanedione,
- 3,5-décanedione, - 2,4-dodécanedione,
- 1-phényl-1 ,3-butanedione,
- 1-phényl-1 ,3-pentanedione,
- 1-phényl-1 ,3-hexanedione,
- 1 -phényl-1 ,3-heptanedione, - 3-méthyl-2,4-pentanedione,
- 1 ,3-diphényl-1 ,3-propanedione,
- 1 ,5-diphényl-2,4-pentanedione,
- 1 ,3-di(trifluorométhyl)-1 ,3-propanedione,
- 3-chloro-2,4-pentanedione - 1 ,5-dichloro-2,4-pentanedione,
- 1 ,5-dihydroxy-2,4-pentanedione, - 1 ,5-dibenzyloxy-2,4-pentanedione,
- 1 ,5-diamino-2,4-pentanedione,
- 1 ,5-di(méthylamino)2,4-pentanedione, - 1 ,5-di(diméthylamino)-2,4-pentanedione,
- 3,5-dioxo-hexanoate de méthyle.
- 3-carbométhoxy-2,4-pentanedione,
- 3-carboéthoxy-2,4-pentanedione,
- 1 ,3-cyclopentanedione, - 1 ,3-cyciohexanedione,
- 1 ,3-cycloheptanedione,
- 5-carboéthoxy-1 ,3-cyclopentanedione,
- 2-acétyl-1-cyclopentanone,
- 2-acétyl-1 -cyclohexanone. Comme autres substrats convenant particulièrement bien, on peut citer les cétoacides ou leurs dérivés et les cétothioacides ou leurs dérivés avec un groupe fonctionnel (acide, ester, thioacide ou thioester) en position α, β, γ ou δ par rapport au groupe carbonyle. Des exemples en sont les : - acide 2-acétylbenzoïque,
- acide pyruvique,
- acide 2-oxobutanoïque,
- acide 3-méthyl-2-oxobutanoïque, - acide phénylglyoxylique,
- acide phénylpyruvique,
- acide p-méthoxyphénylpyruvique,
- acide 3,4-diméthoxyphénylpyruvique,
- acétoacétate de méthyle, - acétoacétate d'éthyle,
- acétoacétate de n-propyle,
- acétoacétate d'isopropyle,
- acétoacétate de n-butyle,
- acétoacétate de t-butyle, - acétoacétate de n-pentyle,
- acétoacétate de n-hexyle,
- acétoacétate de n-heptyle,
- acétoacétate de n-octyle,
- 3-oxopentanoate de méthyle, - 3-oxohexanoate de méthyle,
- 3-oxoheptanoate de méthyle,
- 3-oxooctanoate d'éthyle,
- 3-oxononanoate d'éthyle,
- 3-oxodécanoate d'éthyle, - 3-oxoundécanoate d'éthyle,
- 3-oxo-3-phénylpropanoate d'éthyle,
- 4-phényl-3-oxobutanoate d'éthyle,
- 5-phényl-3-oxopentanoate de méthyle,
- 3-oxo-3-p-méthoxyphénylpropanoate d'éthyle, - 4-chloroacétoacétate de méthyle,
- 4-chloroacétoacétate d'éthyle,
- 4-fluoroacétoacétate de méthyle,
- 3-trifluorométhyl-3-oxopropanoate d'éthyle, - 4-hydroxy-3-oxobutanoate d'éthyle,
- 4-méthoxyacétoacétate de méthyle,
- 4-tert-butoxyacétoacétate de méthyle,
- 4-benzyloxy-3-oxobutanoate de méthyle, - 4-benzyloxy-3-oxobutanoate d'éthyle,
- 4-amino-3-oxobutanoate de méthyle,
- 3-méthylamino-3-oxobutanoate d'éthyle,
- 4-diméthylamino-3-oxobutanoate de méthyle,
- 4-diméthylamino-3-oxobutanoate d'éthyle, - 2-méthylacétoacétate de méthyle,
- 2-méthylacétoacétate d'éthyle,
- 2-chloroacétoacétate d'éthyle,
- 2-acétylsuccinate de diéthyle,
- 2-acétylglutarate de diéthyle, - acétylmalonate de diméthyle,
- acétoacétate de thiométhyle,
- acétoacétate de thioéthyle,
- acétoacétate de thiophényle,
- pyruvate de méthyle, - 3-méthyl-2-oxobutanoate d'éthyle,
- phénylglyoxolate d'éthyle,
- phénylpyruvate de méthyle,
- phénylpyruvate d'éthyle,
- 3-oxobutanoic diméthylamide, - 3-oxobutanoic benzylamide,
- 2-carboéthoxy-cyclopentanone,
- 2-carboéthoxy-cyclohexanone,
- cétopentalactone.
- acide 4-oxopentanoïque, - acide 4-oxohexanoique,
- acide 4-oxoheptanoique,
- acide 4-oxodécanoïque,
- acide 4-oxododécanoïque, - acide 4-phényl-4-oxybutyrique,
- acide 4-p-méthoxyphényl-4-oxybutyrique,
- acide 4-(3,4-diméthoxyphényl)-4-oxobutyrique,
- acide 4-(3,4,5-triméthoxyphényl)-4-oxobutyrique,
- acide 4-p-chlorophényl-4-oxybutyrique,
- acide 4-phényl-4-oxobutyrique.
Il est à noter que lorsque l'on a à faire l'hydrogénation asymétrique d'un γ- cétoacide ou dérivé, le produit obtenu est généralement un dérivé de γ- butyrolactone et dans le cas d'un δ-cétoacide, il s'agit d'un dérivé de valérolactone.
Comme autres exemples de cétones, on peut mentionner entre autres, les composés cétoniques cycliques, saturés ou insaturés, monocycliques ou polycycliques suivants :
où R représente un phényle substitué ou non par des radicaux alkyles, alcoxy ou un atome d'halogène ; ou R représente un groupement alkyle ou cycloalkyle substitué ou non par des radicaux alkyle, alcoxy, ou un atome d'halogène, un groupe hydroxyle, éther, aminé ; ou R représente un atome d'halogène, un groupe hydroxyle, alcoxy, aminé.
On peut également mettre en oeuvre des cétones de type stéroïde (par exemple 3-cholestanone, 5-cholesten-3-one).
Comme autres substrats cétoniques, on peut citer les composés de formule B2 :
dans laquelle :
- R5 différent de Rβ ont la signification donnée précédemment,
- R7 représente :
• un atome d'hydrogène,
• un groupe hydroxyle,
• un groupe OR17,
• un radical hydrocarbone R-j 7,
R14 un groupe de formule — N. \
R -15
un groupe de formule
avec R14, R-15, Riβ et R-17 qui représentent un atome d'hydrogène ou un groupement hydrocarboné ayant de 1 à 30 atomes de carbone. Des exemples de composés de formule B2 sont les : → N-alkylcétoimine, tels que : - N-isobutyl-2-iminopropane
- N-isobutyl-1 -méthoxy-2-iminopropane → N-arylalkylcétoimine, tels que :
- N-benzyl-1 -imino-1 -(phényl)éthane
- N-benzyl-1 -imino-1 -(4-méthoxyphényl)éthane - N-benzyl-1-imino-1-(2-méthoxyphényl)éthane
- N-arylcétoimine, tels que :
- N-phényl-2-iminopentane
- N-(2,6-diméthylphényl)-2-iminopentane
- N-(2,4,6-triméthylphényl)-2-iminopentane - N-phényl-1-imino-1-phényléthane
- N-phényl-1 -méthoxy-2-iminopropane
- N-(2,6-diméthylphényl)-1 -méthoxy-2-iminopropane
- N-(2-méthyl-6-éthylphényl)-1 -méthoxy-2-iminopropane
→ les composés de type hydrazone éventuellement N-acylés ou N- benzoylés :
- 1 -cyclohexyl-1 -(2-benzoylhydrazono)éthane, - 1 -phényl-1 -(2-benzoylhydrazono)éthane, - 1 -p-méthoxyphényl-1 -(2-benzoylhydrazono)éthane, - 1 -p-éthoxyphényl-1 -(2-benzoylhydrazono)éthane, - 1-p-nitrophényl-1-(2-benzoylhydrazono)éthane,
- 1 -p-bromophényl-1 -(2-benzoylhydrazono)éthane, - 1 -p-carboéthoxyphényl-1 -(2-benzoylhydrazono)éthane,
- 1 ,2-diphényl-1-(2-benzoylhydrazono)éthane,
- 3-méthyl-2-(2-p-diméthylaminobenzoylhydrazono)butane, - 1-phényl-1-(2-p-méthoxylbenzoylhydrazono)éthane,
- 1 -phényl-1 -(2-p-diméthylaminobenzoylhydrazono)éthane,
- éthyl-2-(2-benzoylhydrazono)propionate
- méthyl-2-(2-benzoylhydrazono)butyrate - méthyl-2-(2-benzoylhydrazono)valérate
- méthyl-2-phényl-2-(2-benzoylhydrazono)acétate.
D'autres substrats de départ sont les semi-carbazones et les cétoimines cycliques à liaison endo ou exocycliques, telles que :
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré de l'invention, le substrat est un β-cétoester (tel que l'acétoacétate de méthyle ou le 3-oxovalérate de méthyle), un α-cétoester (tel que le benzoylformiate de méthyle ou le pyruvate de méthyle), une cétone (telle que l'acétophénone), une oléfine, un aminoacide insaturé ou un de ses dérivés (et notamment un de ses esters). Les complexes obtenus à partir des ligands de formule I et de leurs dérivés conduisent notamment à une bonne énantiosélectivité des réactions d'hydrogénation.
Plus particulièrement, les complexes du ruthénium préparés à partir des ligands obtenus selon le procédé de l'invention sont appropriés à la catalyse asymétrique des réactions d'hydrogénation des liaisons C=0 de β-cétoesters.
Les complexes du ruthénium et des ligands de formule VII conviennent particulièrement bien à la catalyse asymétrique des réactions d'hydrogénation des liaisons C=0 des cétones.
Ainsi, selon un autre de ses aspects, l'invention concerne l'utilisation d'un composé de formule I ou de formule VII ou de formule VIII pour la préparation d'un complexe métallique destiné à la catalyse asymétrique, et plus spécialement d'un complexe du ruthénium, de l'iridium ou du rhodium. L'utilisation d'un ligand de formule VII pour la préparation d'un complexe métallique et plus spécifiquement d'un complexe du ruthénium, destiné à la catalyse asymétrique de réactions d'hydrogénation de cétones, forme un objet préféré de l'invention. Les exemples qui suivent illustrent plus précisément l'invention.
PREPARATION 1
Préparation du (Sî-δ.θ'-dibromo^^'-dihydroxy-l .l '-binaphtyle
7,7 g (26,9 moles) de (S)-2,2'-dihydroxy-1 ,1 '-binaphtyle sont dissous dans 145 ml de dichlorométhane. La solution est refroidie à -75° C puis 3,66 ml de Br2 (71 ,7 mmoles) sont ajoutés goutte à goutte pendant 30 minutes sous agitation constante. La solution est agitée 2 heures et demie de plus avant d'être ramenée à température ambiante. Après ajout de 180 ml de bisulfite de sodium (10% massique), la phase organique est lavée par une solution de NaCI saturée et séchée sur Na2S04. Après évaporation du solvant, le solide obtenu est recristallisé dans un mélange toiuène/cyclohexane ) à 80° C pour donner 9,8 g (22 mmoles, 82% de rendement) de produit attendu.
Le pouvoir rotatoire tel que mesuré sur un polahmètre Perkin-Elmer-241 (1 = 10 cm, 25° C, concentration c en g/dm3) est de 124,3 à c = 1 ,015 et 578 nm. Pour la préparation du dérivé dibromé du titre, on pourra se reporter à G.
Dotsevi ét al., J. Am. Chem. Soc, 1979, 101 , 3035.
PREPARATION 2
Préparation du (S)-6,6'-dibromo-2,2'-bis(trifluorométhane- sulfonyloxyj-l .l '-binaphtyle
9,52 g (21 ,4 mml) de (S)-6,6'-dibromo-2,2'-dihydroxy-1 ,1 '-binaphtyle sont dissous dans un mélange de 40 ml de CH2CI2 et 5,4 ml de pyridine. Après avoir refroidi le mélange à 0° C, 8,7 ml (14,5 g, 51 ,5 mmol) d'anhydride triflique ((CF3- Sθ2)2Û) sont ajoutés lentement. Après agitation pendant 6 h, le solvant est évaporé et la masse réactionnelle est dissoute dans 100 ml d'acétate d'éthyle. Après avoir lavé avec une solution aqueuse d'HCI à 5%, une solution saturée de NaHC03 et une solution saturée de NaCI, la phase organique est séchée sur Na2S04 puis le solvant est évaporé sous pression réduite. L'huile jaune est purifiée par chromatographie sur silice (CH2CI2) pour donner 12,5 g (17,7 mmol, 83% rendement) de produit attendu.
[CX]D = 151 ,3 (c = 1 ,005, THF), le pouvoir rotatoire étant mesuré dans les mêmes conditions qu'à la préparation 1 mais à la longueur d'onde correspondant à la raie D du sodium.
Pour la préparation du composé du titre, on pourra se reporter également aux travaux de M. Vondenhof, Tetrahedron Letters, 1990, 31 , 985.
PREPARATION 3 Préparation du (SJ-β^'-dibromo^^'-bisftrifluorométhane- sulfonyloxy)-1 ,1 '-binaphtyle
En variante, le composé du titre peut être préparé à partir du (R)-6,6'- dibromo-2,2'-dihydroxy-1 ,1 '-binaphtyle en suivant le mode opératoire décrit ci- après. 10,0 g (22,52 mmol) de (R)-6,6'-dibromo-2,2'-dihydroxy-1 ,1 '-binaphtyle sont dissous dans une solution de 6,3 g (0,1 1 mol de KOH dans 300 ml d'eau dégazée. Le mélange est refroidi à 0° C et ensuite une solution de 1 1 ,4 ml (19,1 g, 68 mmol) d'anhydride triflique dans 200 ml de CCI est ajoutée pendant 45 minutes de façon à ce que la température ne dépasse pas 10° C. Après avoir agité pendant 30 min, 300 ml de CH2CI2 sont ajoutés. La phase organique est lavée à l'eau puis séchée sur MgS0 . 15,89 g de produit brut sont ensuite purifiés par chromatographie sur silice (CH2CI2:cyclohexane 1 :1 ) pour donner 12,94 g (18,27 mmol, 81 % rendement) de produit pur.
[α]D = -153,2° (c=0,945, THF), le pouvoir rotatoire étant mesuré dans les mêmes conditions qu'à la préparation 1 mais à la longueur d'onde correspondant à la raie D du sodium.
RMN 1H (CDCI3, 200 MHz) : δ (ppm) : 7,07 (d (JH-H = 7,07), CH, 2H) ; 7,48 (dd (J1 H-H = 9,05 ; J2 H-H = 1 ,94), CH, 2H) ; 7,62 (d (JH.H = 9,1 1 ), CH, 2H) ; 8,06 (d (JH-H = 9,13), CH, 2H) ; 8,18 (d (JH-H = 1 ,90), CH, 2H). RMN 13C (CDCI3, 200 MHz) : δ (ppm) = 1 18,1 (Cq (Jc-F = 320)) ; 120,2
(Cq) ; 120,7 (CH) ; 122,0 (Cq) ; 123,4 (Cq) ; 128,2 (CH) ; 130,5 (CH) ; 131 ,4 (CH) ; 131 ,6 (Cq) ; 131 ,7 (CH) ; 133,4 (Cq). PREPARATION 4
Préparation du (S)-6,6'-dicyano-2,2'-bis(trifluorométhane sulfonyloxy)-1 ,1 '-binaphtyle
12,5 g (17,7 mmol) du composé préparé à la préparation 2 et 3,5 g (38,8 mmol) de CuCN sont agités à 180° C dans 20 ml de N-méthyl-pyrrolidone pendant 4 h. Après avoir refroidi à température ambiante, la suspension noire est versée dans une solution de 15 ml de diaminoéthane dans 35 ml d'eau. La solution est extraite plusieurs fois avec 30 ml de CH2CI2, la phase organique est lavée avec une solution aqueuse à 10% de KCN, et une solution saturée de NaCI. Après séchage sur Na2S04, le solvant est évaporé sous pression réduite. L'huile noire ainsi obtenue est purifiée par chromatographie sur silice (CH2Cl2:cyclohexane 9:1 ) pour donner 6,5 g (10,8 mmol, 61 % rendement) de produit pur.
[δ]o = 171 ,7 (c=1 ,15, THF), le pouvoir rotatoire étant mesuré dans les mêmes conditions qu'à la préparation 1 mais à la longueur d'onde correspondant à la raie D du sodium.
RMN 1H (CDCI3, 200 MHz) : δ (ppm) = 7,30 (d(JH-H = 9,81 ), CH, 2H) ; 7,59 (dd(J1 H-H = 8,82, J2 H-H = 1 ,65), CH, 2H) ; 7,78 (d(JH-H = 9,1 1 ), CH, 2H) ; 8,29 (d(JH-H = 8,09), CH, 2H) ; 8,46 (d(JH- = 1 ,29), CH, 2H). RMN 13C (CDCI3, 200 MHz) : δ (ppm) = 1 1 1 ,7 (CN) ; 1 18,0 (Cq) ; 1 18,1
(Cq(Jc-F = 320)) ; 121 ,6 (CH) ; 123,3 (Cq) ; 127,7 (CH) ; 128,9 (CH) ; 131 ,4 (Cq) ; 133,2 (CH) ; 134,4 (Cq) ; 134,5 (CH) ; 147,4 (Cq).
Pour la préparation du composé du titre, l'homme du métier pourra se reporter aux travaux de Friedman & coll., J. Org. Chem. 1961 , 26, 2522 et M. S. Neuman & coll., J. Org. Chem., 1961 , 26, 2525.
EXEMPLE 1
Préparation du (S)-6,6'-dicyano-2,2'-bis(diphényl phosphino)-1 ,1 '- binaphtyle ( I : A = phényle ; A^ = Ar2 = phényle) Dans un ballon tricol de 100 ml surmonté d'une arrivée d'argon, une solution de NiCI2dppe (371 mg, 0,7 mmoles) et de diphénylphosphine (3ml, 17 mmoles) dans 14 ml de DMF (anhydre et dégazé) est chauffée pendant 30 minutes à 100° C. Le (S)-6,6'-dicyano-2,2'-bis(trifluorométhanesulfonyloxy)-1 ,1 '- binaphtyle (4,4 g, 7,4 mmoles) et le DABCO (3,375 g, 30 mmoles) dissous dans 20 ml de DMF sont ajoutés goutte à goutte. Le milieu réactionnel est laissé à 100° C. Au bout de 1 ,3 et 7 heures, on ajoute 0,75 ml de diphénylphosphine. La solution est laissée sous agitation pendant 2 jours. Elle est ensuite refroidie à 0° C, puis filtrée sous argon, lavée au méthanol (2 x 10 ml). Le solide est enfin séché sous vide pour fournir le produit attendu avec un rendement de 50 %.
Analyse élémentaire pour C46H3oN2P2 calculée : C = 80,88 ; H = 4,43 ; N = 4,10 ; P = 9,07 ; trouvée : C = 81 ,61 ; H = 4,45 ; N = 4,1 1 ; P = 8,99. RMN 1H (CDCI3, 200 MHz) δ (ppm) : 6,59 (d, 2H, CH) ; 6,87 (dd, 2H, CH) ;
6,92-6,99 (m, 4H, CH) ; 7,09 (t, 4H, CH) ; 7,17-7,31 (m, 12H, CH) ; 7,57 (d, 2H, CH) ; 7,95 (d, 2H, CH) ; 8,20 (s, 2H, CH).
RMN 13C (CDCI3, 50 MHz) δ (ppm) : 109,8 (CN) ; 1 19,0 (Cq) ; 126,3 (CH) 127,7 (CH) ; 128,4 (CH) ; 128,5 (CH) ; 128,5 (CH) ; 128,6 (CH) ; 128,8 (CH) 129,3 (CH) ; 132,0 (CH) ; 132,1 (Cq) ; 132,9 (CH(triplet JC-P = 1 1 ,7) ; 133,9 (Cq) 134,1 (Cq) ; 134,9 (CH(triplet Jc-P = 9,9)) ; 136,8 (Cq) ; 140,6 (Cq).
RMN 31P (CDCI3, 81 MHz) δ (ppm) : -12,75.
EXEMPLE 2
Préparation du (S)-6,6'-bis(aminométhyl)-2,2'-bis(diphényl- phosphino)-1 ,1 '-binaphtyle (VII : Ar- = Ar2 = C6H5)
Dans un ballon de 250 ml placé sous atmosphère d'argon, on dissout 557 mg (14,7 mmoles) de LiAIH4 dans un mélange de THF (30 ml)/toluène (60 ml). Le (S)-6,6'-dicyano-2,2'-bis(diphénylphosphino)-1 ,1 '-binaphtyle (650 mg, 0,97 mmoles) est ajouté à cette solution qui est agitée et portée à reflux pendant 4 heures. Elle est ensuite refroidie à 0° C. On ajoute 600 μl d'eau et 600 μl de NaOH à 15 %. Puis 2 g de célite sont rajoutés et le mélange est filtré sur miilipore sous argon. 60 ml de dichlorométhane sont ajoutés, le mélange est agité et à nouveau filtré. Cette opération est effectuée trois fois. La phase organique obtenue est lavée avec une solution aqueuse saturée en NaCI puis séchée sur Na2S04. Le solvant est évaporé pour obtenir un solide jaune (657 mg, rendement quantitatif) caractérisé par RMN (proton, carbone et phosphore) correspondant à la structure attendue.
Analyse élémentaire pour C 6H38N2P2 calculée : C = 80,59 ; H = 6,00 ; N = 3,55 ; P = 7,84 ; trouvée : C = 81 ,14 ; H = 5,51 ; N = 3,13 ; P = 7,90.
RMN 1H (CDCI3, 200 MHz) δ (ppm) : 1 ,68 (s, 4H, NH2) ; 3,81 (s, 4H, CH2) ; 6,72 (s, 4H, CH) ; 6,9-7,3 (m, 20H, CH) ; 7,33 (d, 2H, CH) ; 7,64 (s, 2H, CH) ; 7,76 (d, 2H, CH).
RMN 31P (CDCI3, 81 MHz) δ (ppm) : -15,08.
EXEMPLE 3
Préparation d'un catalyseur au ruthénium
Le catalyseur se prépare in situ. Tous les solvants utilisés ont été soigneusement dégazés et sont anhydres. Le milieu réactionnel est maintenu sous atmosphère d'argon. Dans un réacteur en verre à fond conique de 5 ml sorti de l'étuve et muni d'un agitateur, sont directement pesés le ligand et le précatalyseur métallique, le bis-(2-méthylallyl)cycloocta-1 ,5-diène ruthénium, dans un rapport molaire ligand/métal de 1 :1 . Le réacteur est fermé par un septum et l'air est chassé par une arrivée d'argon. L'acétone est alors ajoutée (1 ml) pour donner une suspension blanche. Cette suspension est agitée 30 minutes puis une solution méthanolique de HBr à 0,29 M est ajoutée (rapport Ru/Br de 1/2,3). On observe alors un changement de couleur de la solution qui vire au brun. Cette solution est encore agitée durant 1 heure puis le solvant est évaporé. On obtient alors le catalyseur sous l'aspect d'un solide marron. Deux complexes ont été préparés en suivant ce mode opératoire.
Le premier, Dicyano-BINAP, au départ du (S)-6,6'-dicyano-2,2'- bis(diphénylphosphino)-1 ,1 '-binaphtyle (obtenu à l'exemple 1 ).
Le second, Diam-BINAP, au départ du (S)-6,6'-diaminométhyl-2,2'- bis(diphénylphosphino)-1 ,1 '-binaphtyle (obtenu à l'exemple 2).
EXEMPLE 4
Cet exemple illustre l'hydrogénation d'un β-cétoester en présence des complexes du ruthénium préparés à l'exemple 3. Le protocole d'hydrogénation est décrit ci-dessous : Le méthanol qui a été préalablement séché sur magnésium, est ajouté (2,5 ml) sous argon dans le réacteur conique où le catalyseur vient d'être préparé, le substrat est ensuite ajouté (dans un rapport catalyseur/substrat défini). L'opération consistant à faire le vide et à remplir le réacteur d'argon est répétée trois fois. Le septum est alors remplacé par un bouchon percé puis le réacteur est placé dans un autoclave. L'autoclave est purgé trois fois sous argon puis trois fois sous hydrogène avant de recevoir 40 bars de pression d'hydrogène. L'autoclave est placé sur une plaque chauffante (50° C) et l'agitation est maintenue durant la nuit. Le réacteur conique est enfin récupéré, le bouchon est remplacé par un septum, et l'argon est réinjecté dans ce réacteur. Le réacteur est mis dans une centrifugeuse, puis la solution est extraite à l'aide d'une seringue. Elle est placée dans un ballon de 50 ml et diluée dans 20 mi de méthanol, prête alors à être injectée dans une colonne de chromatographie pour chromatographie en phase gazeuse pour analyse du taux de conversion et de l'énantiosélectivité de la réaction.
Plus précisément, la détermination des excès énantiomériques est effectuée par chromatographie en phase gazeuse chirale sur une colonne de type Macheray-Nagel (Lipodex A 25 m x 0,25 mm). Le substrat testé est un β-cétoester, à savoir l'acétoacétate de méthyle. Il conduit, après hydrogénation, au 3-hydroxybutanoate de méthyle. Le composé obtenu est l'énantiomère S, les catalyseurs étant préparés à partir des composés des exemples 1 et 2.
Les résultats obtenus pour chacun des complexes décrits à l'exemple 3 précédent sont rapportés dans le tableau 1 suivant :
TABLEAU 1
A titre de comparaison, on réalise l'hydrogénation de l'acétoacétate de méthyle en présence d'un complexe du ruthénium préparé à partir du (R)-2,2'- bis(diphénylphosphino)-1 ,1'-binaphtyle. Les conditions réactionnelles d'hydrogénation et de préparation du catalyseur métallique sont telles que décrites ci-dessus. Les résultats obtenus sont résumés au tableau 2, étant entendu que le produit d'hydrogénation est en ce cas le (R)-3-hydroxybutanoate de méthyle.
TABLEAU 2 (comparatif)
Comme on le voit, les complexes préparés à partir des composés des exemples 1 et 2 ci-dessus conduisent à d'excellents excès énantiomériques. Les catalyseurs de l'invention permettent donc la mise en oeuvre de réaction d'hydrogénation hautement énantiosélective.
EXEMPLE 5 Cet exemple illustre l'hydrogénation d'une cétone aromatique en présence des complexes du ruthénium préparés à l'exemple 3. Le protocole d'hydrogénation suivi est tel que décrit à l'exemple 4, sinon que le substrat utilisé est l'acétophénone. Il conduit au phényléthanol.
La détermination des excès énantiomériques est réalisée dans les mêmes conditions qu'à l'exemple 4. Les résultats obtenus sont rapportés dans le tableau 3 di-dessous.
A titre de comparaison, on réalise l'hydrogénation de ce même substrat en présence du complexe du ruthénium avec le 2,2'-bis(diphénylphosphino)-1 ,1 '- binaphtyle préparé à l'exemple 4.
Les conditions réactionnelles d'hydrogénation sont telles que décrites ci- dessus.
Les résultats obtenus sont un taux de conversion inférieur à 1 % (traces) et un excès énantiomérique de 0 %.
Cet exemple montre très clairement la supériorité des catalyseurs de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS 1 - Procédé de préparation d'un composé de formule I :
dans laquelle :
A représente naphtyle ou phényle ; et
An et Ar2 représentent indépendamment un groupe carbocyclique saturé ou aromatique ; comprenant les étapes consistant à : i) réaliser la bromation d'un diol de formule II :
dans laquelle A est tel que défini ci-dessus, au moyen d'un agent de bromation approprié de façon à obtenir un composé dibromé de formule III :
dans laquelle A est tel que défini ci-dessus ; ii) estérifier le composé de formule III obtenu à l'étape précédente par action d'un acide sulfonique ou d'une forme activée de celui-ci de façon à obtenir le disulfonate correspondant ; iii) réaliser la substitution des deux atomes de brome par des groupes cyano par réaction du disulfonate obtenu à l'étape précédente avec un agent nucléophile approprié de façon à obtenir le nitrile correspondant ; iv) couplage d'une phosphine de formule VI : XPArιAr2 VI dans laquelle X représente un atome d'hydrogène ou un atome d'halogène et Ar-i et Ar2 sont tels que définis ci-dessus, avec le nitrile obtenu à l'étape précédente en présence d'un catalyseur à base d'un métal de transition, de façon à obtenir le composé de formule (I) attendu. 2 - Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que :
A représente naphtyle ou phényle, éventuellement substitué par un ou plusieurs radicaux choisis parmi (CrC6)alkyle et (C C-6)alcoxy ; et
Ar-i, Ar2 représentent indépendamment un groupe phényle éventuellement substitué par un ou plusieurs (C C6)alkyle ou (CrC6)alcoxy ; ou un groupe (C4- C8)cycloalkyle éventuellement substitué par un ou plusieurs groupes (C-i- C6)alkyle.
3 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que A et Ar2 sont indépendamment choisis parmi phényle éventuellement substitué par méthyle ou tertiobutyle ; et (C5-C6)cycloalkyle éventuellement substitué par méthyle ou tertiobutyle.
4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que Ar-i et Ar2 sont identiques et repésentent de préférence phényle éventuellement substitué.
5 - Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que A représente naphtyle.
6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes pour la préparation d'un composé de formule I optiquement actif à partir d'un diol de formule II optiquement actif.
7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bromation est réalisée, à l'étape (i), par action de brome, à une température comprise entre -78° et -30° C.
8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à l'étape (ii) l'estérification est réalisée par action d'anhydride de l'acide trifluorométhanesulfonique en présence d'une base, la base étant de préférence choisie parmi la pyridine et la 4-diméthylaminopyridine.
9 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'agent nucléophile utilisé à l'étape (iii) est CuCN. 10 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à l'étape (iv), on fait réagir HPAr-ιAr2 avec le nitrile en présence de dichlorure de [bis(diphénylphosphino)éthane]nickel et de triéthylènediamine, à une température de 50 à 200° C, de préférence de 80 à 130° C. 11 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'à l'étape (iv), on fait réagir un composé de formule XPAr-ιAr2 (où X est un atome d'halogène) avec le nitrile en présence de dichlorure de [bis(diphénylphosphino)éthane]nickel et de zinc, à une température comprise entre 50 et 200° C, de préférence entre 80 et 180° C. 12 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 et 11 , caractérisé en ce que le rapport molaire du composé VI au nitrile est compris entre 2 et 4.
13 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que la réaction du composé de formule VI avec le nitrile est effectuée dans du N,N-diméthylformamide comme solvant.
14 - Procédé pour la préparation d'un composé de formule VII :
dans laquelle A, An et Ar2 sont tels que définis à la revendication 1 ou à la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend la réduction des fonctions nitriles du composé correspondant de formule I tel que défini à la revendication 1 , respectivement à la revendication 2, par action d'un agent réducteur approprié. 15 - Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'agent réducteur est l'hydrure de lithium et aluminium, la réduction étant réalisée dans un mélange de toluène et de tetrahydrofurane comme solvant.
16 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, comprenant en outre l'étape consistant à traiter en milieu basique ou en milieu acide le composé de formule I de façon à obtenir l'acide carboxylique correspondant de formule :
dans laquelle A, Aη et Ar2 sont tels que définis à la revendication 1 ou à la revendication 2.
17 - Composé de formule VII :
dans laquelle A, Ar-t et Ar2 sont tels que définis à l'une quelconque des revendications 1 à 5. 18 - Utilisation d'un composé de formule I obtenu par mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 comme ligand pour la préparation d'un complexe métallique utile dans la catalyse asymétrique.
19 - Utilisation d'un composé de formule VII selon la revendication 17 comme ligand pour la préparation d'un complexe métallique utile dans la catalyse asymétrique.
20 - Utilisation selon la revendication 19, caractérisée en ce que ledit complexe est destiné à catalyser l'hydrogénation asymétrique de cétones. 21 - Utilisation selon l'une quelconque des revendications 18 à 20, caractérisée en ce que le complexe métallique est un complexe du ruthénium, du rhodium ou de l'iridium.
22 - Composé de formule IV :
dans laquelle A est tel que défini à l'une quelconque des revendications 1 à 5 et P représente un groupe aliphatique hydrocarboné ; un groupe carbocyclique aromatique ; ou un groupe aliphatique substitué par un groupe carbocyclique aromatique.
REVENDICATIONS MODIFIEES
[reçues par le Bureau International le 10 Juillet 2000 (10.07.00); revendication 22 modifiée; autres revendications inchangées
(1 page)]
21 - Utilisation selon l'une quelconque des revendications 18 à 20, caractérisée en ce que le complexe métallique est un complexe du ruthénium, du rhodium ou de l'iridium.
22 - Composé de formule IV :
dans laquelle A est tel que défini à l'une quelconque des revendications 1 à 5 et P représente un groupe aliphatique hydrocarboné ; un groupe carbocyclique aromatique ; ou un groupe aliphatique substitué par un groupe carbocyclique aromatique, étant entendu que P ne représente ni CF3, ni p-tolyle.
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