EP2951146A1 - Verfahren zur selektiven ruthenium-katalysierten hydroaminomethylierung von olefinen - Google Patents

Verfahren zur selektiven ruthenium-katalysierten hydroaminomethylierung von olefinen

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Publication number
EP2951146A1
EP2951146A1 EP14703291.6A EP14703291A EP2951146A1 EP 2951146 A1 EP2951146 A1 EP 2951146A1 EP 14703291 A EP14703291 A EP 14703291A EP 2951146 A1 EP2951146 A1 EP 2951146A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
alkyl
aryl
ruthenium
hydrogen
ligand
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Withdrawn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
EP14703291.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Franke
Katrin Marie DYBALLA
Dieter Hess
Bart Hamers
Dirk Fridag
Matthias Beller
Ralf Jackstell
Ivana Fleischer
Lipeng WU
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.)
Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Evonik Degussa GmbH
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 Evonik Degussa GmbH filed Critical Evonik Degussa GmbH
Publication of EP2951146A1 publication Critical patent/EP2951146A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D295/00—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms
    • C07D295/02—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms containing only hydrogen and carbon atoms in addition to the ring hetero elements
    • C07D295/027—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms containing only hydrogen and carbon atoms in addition to the ring hetero elements containing only one hetero ring
    • C07D295/03—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms containing only hydrogen and carbon atoms in addition to the ring hetero elements containing only one hetero ring with the ring nitrogen atoms directly attached to acyclic carbon atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C209/00—Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
    • C07C209/60—Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by condensation or addition reactions, e.g. Mannich reaction, addition of ammonia or amines to alkenes or to alkynes or addition of compounds containing an active hydrogen atom to Schiff's bases, quinone imines, or aziranes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D295/00—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms
    • C07D295/02—Heterocyclic compounds containing polymethylene-imine rings with at least five ring members, 3-azabicyclo [3.2.2] nonane, piperazine, morpholine or thiomorpholine rings, having only hydrogen atoms directly attached to the ring carbon atoms containing only hydrogen and carbon atoms in addition to the ring hetero elements
    • C07D295/023—Preparation; Separation; Stabilisation; Use of additives

Definitions

  • the present invention relates to a chemo- and regioselective process for the hydroaminomethylation of olefins with at least one primary or secondary amine under the supply of H 2 and CO under catalytic conditions in the presence of a ruthenium complex and an organic phosphite ligand.
  • Amines are produced in a few million tons per year and find e.g. as a pharmacologically and biologically active substances, as dyes, agrochemicals or as fine chemicals industrial use.
  • the available synthetic methods are often associated with considerable disadvantages.
  • the starting materials for the amine synthesis very expensive or in the reaction is a large amount of by-products or to carry out the reaction protecting groups must be introduced and removed again.
  • a major problem of the hydroaminomethylation reactions is also a slow hydrogenation of the intermediately formed enamine or imine. If the hydrogenation does not proceed with sufficient speed, undesired by-products can be formed by competing aldol reactions.
  • the metal used as a catalyst must be active and selective in two steps, namely the hydroformylation and hydrogenation step.
  • the object of the present invention was therefore to provide a process for the rapid regioselective hydroaminomethylation of readily available olefins (alkenes), which in particular can avoid the abovementioned disadvantages and is more cost-effective in comparison to the prior art. Above all, a good turnover should be achieved here.
  • the object is achieved by a method according to claim 1.
  • R-, R 2 ', R 3 ', R 4 ', R 5 ', R-, R 2 ", R 3 ", R 4 ", R 5 ", R- ", R 2 '", R 3 '', R 4 '", R5 '” are each independently selected from: hydrogen, (C 4 -C 4) -aryl, unbranched or branched (CC 12) alkyl, cycloalkyl, 0- (CC 12) alkyl, 0- (C 1 -C 12) heteroalkyl, 0- (C 4 -C 14) aryl, 0- (C 4 -C 14) - aryl (dC 14) alkyl, 0- (C 3 -C 14) -heteroaryl , CN, NO 2 , COO-alkyl, COO-aryl, CO-alkyl, CO-aryl, -SO 3 H, NH 2 , and wherein said radicals are optionally mono- or polysubstituted and
  • Aryl is an aromatic hydrocarbon radical, preferably having 4 to 10 C atoms, for example phenyl (C 6 H 5 -) or naphthyl (C 10 H 7 -), with phenyl being particularly preferred.
  • the aryl radical may also be part of a larger condensed ring structure.
  • Alkyl is a non-branched or branched aliphatic radical.
  • An alkyl group preferably has 1 to 8 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms.
  • Alkyl groups are e.g. Methyl, ethyl, propyl, isopropyl, 1-butyl, tert. Butyl, 1-pentyl, 1-hexyl.
  • Cycloalkyl represents saturated cyclic hydrocarbons containing exclusively carbon atoms in the ring.
  • Heteroalkyl is a non-branched or branched aliphatic radical which contains 1 to 4, preferably 1 or 2, heteroatoms selected from the group consisting of N, O, S and substituted N.
  • Heteroaryl represents an aryl radical in which 1 to 4, preferably 1 or 2, carbon atoms are replaced by heteroatoms selected from the group consisting of N, O, S and substituted N.
  • the heteroaryl radical may also be part of a larger condensed ring structure.
  • Heteroaryl is preferably fused five- or six-membered rings such as benzofuran, isobenzofuran, indole, isoindole, benzothiophene, benzo (c) thiophene, benzimidazole, purine, indazole, benzoxazole, quinoline, isoquinoline, quinoxaline, quinazoline, cinnoline, acridine.
  • the abovementioned substituted N can be monosubstituted; the alkyl, heteroalkyl, cycloalkyl, heterocycloalkyl, aryl and heteroaryl groups can be monosubstituted or polysubstituted, particularly preferably monosubstituted, disubstituted or trisubstituted by radicals selected from the group consisting of : Hydrogen, (dC 14 ) alkyl, (dC 14 ) heteroalkyl, (C 4 -C 14 ) aryl, (C 3 -C 14 ) heteroaryl, (C 3 -C 14 ) heteroaryl (C 1 -C 14 ) -alkyl, (C 3 -C 12 ) -cycloalkyl, (C 3 -C 12 ) -heterocycloalkyl, halogen (fluorine, chlorine, bromine, iodine), hydroxy, (C 1 -C 4 ) -alkoxy, ( C
  • RT, R 2 ', R 3 ', R 4 ', R 5 ', RT, R 2 ", R 3 “, R 4 ", R 5 “, RT “, R 2 “', R 3 “', R 4 “', R 5 '” are each independently selected from: hydrogen, (C 1 -C 8 ) -alkyl, preferably methyl, ethyl, propyl, isopropyl and tert-butyl, aryl, preferably phenyl, cyclohexyl, 0- (C 1 -C 2 ) -alkyl, COO-alkyl, wherein said alkyl, cycloalkyl and aryl groups are optionally substituted one or more times.
  • (C 1 -C 8 ) -alkyl preferably methyl, ethyl, propyl, isopropyl and tert-butyl
  • aryl preferably phenyl, cyclohexyl,
  • RT R 2 ', R 3 ', R 4 ', R 5 ', R-T ', R 2 ", R 3 “, R 4 ", R 5 ", RT “, R 2 “', R 3 “', R 4 “', R 5 '” are each independently selected from: hydrogen, (Ci-Ci 2 ) - alkyl, 0- (dC 12 ) -alkyl.
  • R 3 ', R 3 ", R 3 "' are each tert-butyl.
  • RT, R 1 ", R-i '" are each tert-butyl.
  • R 5 ', R 5 ", R 5 '" are each hydrogen.
  • R 2 ', R 2 ", R 2 '" are each hydrogen.
  • R 4, R 4, R 4 "' are each hydrogen.
  • ruthenium is used as the metal catalyst in the present process.
  • the ruthenium catalyst is formed in situ starting from a ruthenium-containing precomplex, ruthenium-containing salts and complexes being used as precursor which form ruthenium carbonylhydride complexes, preferably Ru (0) -carbonyl compounds, Ru as ruthenium source (II) - and Ru (III) halides.
  • the ruthenium compounds can exist in different oxidation states, which react with synthesis gas and P-containing ligands to give corresponding active ruthenium (hydrido) (carbonyl) complexes.
  • a particularly preferred precursor for use in the hydroaminomethylation process of the present invention is triruthenium dodecacarbonyl [Ru 3 (CO) i 2 ].
  • the ruthenium-containing precomplex is used in amounts of 0.001 to 10 mol% with respect to the ethylenically unsaturated compound used.
  • the ligand is used in a ratio of ligand: ruthenium of between 1: 1 to 4: 1.
  • this ligand is used equimolar or in excess of ruthenium.
  • the ratio of ligand to ruthenium is preferably between 1: 1 to 50: 1; in particularly preferred embodiments, between 1: 1 to 4: 1.
  • the ligand is added in slight excess. Very particular preference is given to a ratio of ligand: ruthenium of 1.1: 1.
  • the synthesis gas used in the process is a mixture of carbon monoxide and hydrogen.
  • the total synthesis gas pressure is preferably 0, 1 to 10.0 MPa, in particular 0.5 to 10.0 MPa and particularly preferably 1, 0 to 8.0 MPa.
  • the target reaction preferably proceeds at temperatures of 60 to 180 ° C; particularly preferably at 100 to 160 ° C.
  • alkynes which contain one or more ethylenically unsaturated double bonds are used for the reaction.
  • substrates for the process according to the invention it is possible in principle to use all compounds which contain one or more ethylenically unsaturated double bonds, for example polyunsaturated compounds and cyclic alkenes.
  • alkenes such as ⁇ -alkenes, internal linear and internal branched alkenes and include cycloalkenes and polyenes. These alkenes can be reacted with any type of primary and / or secondary amine or mixtures.
  • At least one alkene is selected from compounds of the formula (I)
  • H 2 C CR R 2 (I) with at least one primary or secondary amine selected from compounds of the formula
  • Alkyl, cycloalkyl, heteroalkyl, aryl, heteroaryl and heterocycloalkyl have the meanings already mentioned above.
  • Substituted N may be monosubstituted, said alkyl, heteroalkyl, cycloalkyl, heterocycloalkyl, aryl and heteroaryl groups may be substituted one or more times, more preferably one, two or three times, by radicals selected from the group consisting of Hydrogen, (C 1 -C 24 ) -alkyl, (C 1 -C 24 ) -heteroalkyl, (C 5 -C 14 ) -aryl, (C 5 -C 14 ) -aryl (C 1 -C 24 ) - Alkyl, (C 5 -C 14 ) -heteroaryl, (C 5 -C 14 ) -heteroaryl (C 1 -C 24 ) -alkyl, (C 3 -C 12 ) -cycloalkyl, (C 3 -C 12 ) - Cycloalkyl- (C 1 -C 24 ) -alkyl, (C 3
  • alkyl groups or heterocycloalkyl groups which are preferred according to the invention are methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, t-butyl, hexyl, cyclopentyl, Cyclohexyl, tetrahydrofuryl, tetrahydropylranyl, tetrahydrothiophenyl, piperidinyl and morpholinyl radicals.
  • Examples of preferred aryl groups or heteroaryl groups according to the invention are cyclopentadienyl anion, phenyl, naphthyl, pyrrolyl, imidazolyl, thiophenyl, pyridyl, pyrimidyl, indolyl, quinolinyl, carbazole, piperidine, morpholine, piperazine, thiomorpholine, benzophenone , Cyclohexyl.
  • R and / or R 2 is a radical selected from the group consisting of: H, (DC 10) alkyl, (C 6 -C 10) -aryl, (C 4 -C 10) cycloalkyl, (C 5 -C 10) heteroaryl, (C 6 -C 10) - aryl (Ci-Cio) alkyl, (C 5 -Cio) -heteroaryl- (Ci-Ci 0) -alkyl, (C 6 - d 0) aryloxy, (C 5 -C 0) heteroaryloxy, (Ce-do-do-id aryloxy alkyl, (d-doj heteroaryloxy-id-doj-alkyl, (d-do alkoxy-id -do) - alkyl, alkenyl.
  • the substituents for R are preferably selected from: H, alkyl.
  • the substituents for R 2 are preferably selected from: propyl, butyl, hexyl, octyl, propanoyl, butanoyl, hexenyl, phenyl, benzyl.
  • R 3 and / or R 4 are preferably a radical selected from the group consisting of: (C 1 -C 10) -alkyl, (C 4 -C 4 ) -aryl, (C 3 -C 4 ) -heteroaryl, Heteroalkyl, cycloalkyl, (C 1 -C 6) aryl-O- (C 1 -C 6) -aryl.
  • R 3 and R 4 are covalently linked to form a 5- to 8-membered, preferably 6-membered heterocycle, which in addition to the secondary N-atom one to three further heteroatoms, preferably another heteroatom , selected from the group consisting of S, O and N may contain, wherein, if another N atom is present in the heterocycle, this preferably has a substituent selected from the group consisting of (dC 10 ) alkyl, (C 5 -C 14) aryl and (C 5 - C 4) -aryl- (Ci-C8) alkyl, (Ci-C 8) alkyl-COO, -OH wears. Also condensed rings are possible.
  • the amines used according to the invention are particularly preferably alkyl, cycloalkyl, dialkyl, phenyl or dibenzylamines, piperidine, morpholine, thiomorpholine, indoline or N-substituted piperazine, pyrrolidine or amino alcohols, carboxylate.
  • solvents are used for the catalyst.
  • the solvents used are generally polar inert organic solvents and / or water. Examples include dipolar aprotic solvents, aliphatic ethers, amides, aromatic compounds, alcohols and esters, ethers and mixtures thereof.
  • the solvent is, for example, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), methanol, ethanol, toluene, tetrahydrofuran (THF) and propylene carbonate (PC) or mixtures thereof, in particular a mixture of an alcohol with an aromatic , Particularly preferred is a mixture of methanol and toluene.
  • the catalyst can also be used in supported form, with aluminosilicates, silicas such as silica or kieselgure, activated carbon, aluminum oxides, titanium oxides or zeolites being mentioned as support materials.
  • a variant of the method according to the invention is preferably characterized in that the conversion of the reaction is greater than or equal to 85%, particularly preferably greater than or equal to 90%. Due to the significantly improved catalyst activities, it is possible in the process according to the invention to use small amounts of catalyst, which make the process economically relevant.
  • the catalyst used was Ru 3 (CO) i 2 combined with the ligand L1 and the comparative ligands L2 and L3:
  • Reaction conditions 20 mmol 1-octene, 24 mmol piperidine, 0.2 mol% Ru 3 (CO) 12 , 0.66 mol% ligand, 10 mL of MeOH, 1 mL of toluene, 10 bar CO, 50 bar H 2 , 130 ° C , 20 h.
  • the reaction mixture After addition of the internal standard (isooctane, 2.0 mL, 1.4 g, 12 mmol), the reaction mixture, after dilution with acetone, is analyzed on a 30 m HP5 column using an HP 6890 gas chromatograph. For this purpose, the following method is used: 10 minutes at 35 ° C, then heat to 280 ° C at 8 ° C / min heating rate, 6 minutes at 280 ° C.
  • the internal standard isooctane, 2.0 mL, 1.4 g, 12 mmol
  • Mass (analyte) [mass (int. Standard) x signal area (int. Standard) x response factor] / signal area (analyte) (i)
  • the response factor is determined via a calibration series with 4 analyte / standard solutions with various known analyte and standard ratios. For each of the solutions, response factor is normalized as the ratio of the signal of analyte (A) and internal standard (IS) to specific concentration. From these individual values, the response factor emerges as its mean value.
  • Example 1 (Table 1): A 100-mL autoclave is filled with Ru 3 (CO) i 2 (25.6 mg, 40.0 ⁇ ) and tris (2,4-di-tert-butylphenyl) phosphite (85, 3mg; 132 ⁇ ). Methanol (10 mL), toluene (10 mL), 1-octene (3.1 mL, 2.2 g, 20 mmol) and piperidine (2.4 mL, 2.0 g, 24 mmol) are added and it becomes Synthesis gas (CO / H 2 1: 5 6.0 MPa) pressed. The reaction mixture becomes 130 C. and stirred for 20 hours at this temperature. Thereafter, the autoclave is cooled and gas is released.
  • the reaction mixture is analyzed by gas chromatography.
  • the turnover of 1-octets is 97%.
  • the selectivity of the C9 amine is 30% with an n // ratio of 79:21.
  • the selectivity of the linear C9 amine is 24%.
  • 3% of A / -formylpiperidine are found.
  • Example 2 (Table 1): A 100-mL autoclave is filled with Ru 3 (CO) i 2 (25.6 mg, 40.0 ⁇ ) and 2- (dicyclohexylphosphino) -1-phenyl-1 H-pyrrole (44 , 7 mg, 132 ⁇ ). Methanol (10 mL), toluene (10 mL), 1-octene (3.1 mL, 2.2 g, 20 mmol) and piperidine (2.4 mL, 2.0 g, 24 mmol) are added and it becomes Synthesis gas (CO / H 2 1: 5 6.0 MPa) pressed. The reaction mixture is heated to 130 ° C and stirred for 20 hours at this temperature. Thereafter, the autoclave is cooled and gas is released.
  • Ru 3 (CO) i 2 (25.6 mg, 40.0 ⁇ )
  • 2- (dicyclohexylphosphino) -1-phenyl-1 H-pyrrole 44 , 7 mg, 132 ⁇ .
  • Methanol (10
  • reaction mixture After addition of the internal standard (isooctane, 2.0 ml, 1.4 g, 12 mmol), the reaction mixture is analyzed by gas chromatography. The turnover of 1-octene is 83%. The selectivity of C9-amine is 35% with an n // 'ratio of 83:17. The selectivity of the linear C9 amine is 29%. In addition, 2% of A / -formylpiperidine are found.
  • internal standard isooctane, 2.0 ml, 1.4 g, 12 mmol
  • Example 3 (Table 1): A 100-mL autoclave is filled with Ru 3 (CO) i 2 (25.6 mg, 40.0 ⁇ ) and 2- (dicyclohexylphosphino) -1 - (2-methoxyphenyl) -1H -pyrrole (48.7 mg; 132 ⁇ ). Methanol (10 mL), toluene (10 mL), 1-octene (3.1 mL, 2.2 g, 20 mmol) and piperidine (2.4 mL, 2.0 g, 24 mmol) are added and it becomes Synthesis gas (CO / H 2 1: 5 6.0 MPa) pressed. The reaction mixture is heated to 130 ° C and stirred for 20 hours at this temperature.
  • the autoclave is cooled and gas is released.
  • the internal standard isooctane, 2.0 ml, 1.4 g, 12 mmol
  • the reaction mixture is analyzed by gas chromatography.
  • the turnover of 1-octene is 80%.
  • the selectivity of C9-amine is 34% with an n // 'ratio of 85:15.
  • the selectivity of the linear C9 amine is 29%.
  • 2% of A / -formylpiperidine are found.

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Abstract

Verfahren zur Hydroaminomethylierung von Olefinen, wobei ein Olefin mit mindestens einem primären oder sekundären Amin unter Zuführung von H2 und CO in Gegenwart eines katalytischen Systems aus einem Ruthenium-Komplex und eines organischen Phosphit-Liganden umgesetzt wird.

Description

Verfahren zur selektiven Ruthenium-katalysierten Hydroaminomethylierung von Olefinen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein chemo- und regioselektives Verfahren zur Hydroaminomethylierung von Olefinen mit mindestens einem primären oder sekundären Amin unter Zuführung von H2 und CO unter katalytischen Bedingungen in Gegenwart eines Ruthenium- Komplexes und eines organischen Phosphitliganden.
Amine werden in einigen Millionen Tonnen pro Jahr produziert und finden z.B. als pharmakologisch und biologisch aktive Substanzen, als Farbstoffe, Agrochemikalien oder als Feinchemikalien industrielle Verwendung. Die zur Verfügung stehenden Synthesemethoden sind jedoch oft mit erheblichen Nachteilen verbunden. So sind z.B. die Ausgangssubstanzen für die Aminsynthese sehr teuer oder bei der Reaktion fällt eine große Menge an Nebenprodukten an oder zur Durchführung der Reaktion müssen Schutzgruppen eingeführt und wieder entfernt werden. Aus ökonomischen wie auch aus ökologischen Gründen besteht daher ein dringendes Bedürfnis, einfach umzusetzende Verfahren zur selektiven Herstellung aliphatischer Amine ausgehend von kostengünstigen Ausgangsmaterialien bereitzustellen.
Insbesondere die Synthese von Aminen aus an sich gut verfügbaren Olefinen ist von besonderem Interesse. Hier stellt die so genannte Hydroaminomethylierung eine umweltfreundliche Herstellung von Aminen dar. Seit der Entdeckung dieser Reaktion durch W. Reppe (Reppe, W.; Vetter, H. Liebigs Ann. Chem. 1953, 582, 133-163), wurde die Hydroaminomethylierungsreaktion weiter erforscht. Eine von L. F. Tietze (Chem. Rev. 1996, 96, 1 15-136) und G. H. Posner (Chem. Rev. 1986, 86, 831-844) beschriebene„Domino-Reaktion" umfasst die Hydroformylierung des Olefins zum Aldehyd, danach Aminierung des Aldehyds zum Enamin oder Imin sowie die anschließende Hydrierung des Zwischenprodukts:
CO/H2 CHO R3R4NH/H2
1 cat. 1 cat.
Trotz der Vorteile einer Hydroaminomethylierung, z.B. Verfügbarkeit der Edukte und Atomeffizienz, und trotz mancher Fortschritte in ihrer Anwendung wurden bislang vergleichsweise wenig synthetische Anwendungsmöglichkeiten für diese Reaktion bekannt. In den letzten 15 Jahren wurden Hydroaminomethylierungsreaktionen intensiver im Bereich der organischen Chemie genutzt. Eilbracht et al. haben neue Varianten der Hydroaminomethylierungsreaktion entwickelt, mit denen zahlreiche pharmakologisch und synthetisch interessante Verbindungen synthetisiert werden konnten ((a) Eilbracht, P.; Kranemann, C. L; Bärfacker, L. Eur. J. Org. Chem, 1999, 1907-1914. (b) Rische, T.; Bärfacker, L; Eilbracht, P. Eur. J. Org. Chem, 1999, 653-660. (c) Kog, F.; Wyszogrodzka, M.; Eilbracht, P.; Haag, R. J. Org. Chem. 2005, 70, 2021-2025. (d) Beigi, M.; Ricken, S.; Mueller, K. S.; Koc, F.; Eilbracht, P. Eur. J. Org. Chem, 2011 , 1482-1492. (e) Subhani, M. A.; Mueller, K.-S.; Eilbracht, P. Adv. Synth. Catal. 2009, 351, 21 13-2123.)
Bislang wurden für diese Reaktionen im Allgemeinen einfache Rhodiumsalze oder eine Kombination von Rhodiumsalzen mit Triphenylphosphin als Katalysator eingesetzt. Bei Verwendung dieser Katalysatoren für die Hydroaminomethylierung von alpha-Olefinen besteht ein Hauptproblem in der nicht zufriedenstellenden Regioselektivität im ersten Reaktionsschritt. Ein weiterer Nachteil besteht in den geringen Katalysatoraktivitäten.
Die Gruppe um Beller entwickelte Rhodiumkatalysatoren, die modifizierte Naphos- and Xantphos- Liganden für die n-selektive Hydroaminomethylierung von Olefinen besitzen ((a) Seayad, A.; Ahmed, M.; Klein, H.; Jackstell, R.; Gross, T.; Beller, M. Science 2002, 297, 1676-1678. (b) Ahmed, M.; Seayad, A. M.; Jackstell, R.; Beller, M. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 1031 1-10318. (c) Ahmed, M.; Bronger, R. P. J.; Jackstell, R.; Kamer, P. C. J.; van Leeuwen, P. W. N. M.; Beller, M. Chem. Eur. J. 2006, 12, 8979-88. (d) Ahmed, M.; Buch, C; Routaboul, L; Jackstell, R.; Klein, H.; Spannenberg, A.; Beller, M. Chem. Eur. J. 2007, 13, 1594-1601 ).
Zhang und seine Kollegen erreichten unter Verwendung von Tetrabi-typ Phosphorliganden in der Hydroaminomethylierungsreaktion gute Ergebnisse ((a) Liu, G.; Huang, K.; Cai, C; Cao, B.; Chang, M.; Wu, W.; Zhang, X. Chem. Eur. J. 2011 , 17, 14559-14563. (b) Liu, G.; Huang, K.; Cao, B.; Chang, M.; Li, S.; Yu, S.; Zhou, L; Wu, W.; Zhang, X. Org. Lett. 2012, 14, 102-105). In diesen Arbeiten wurden Katalysatoren eingesetzt, die auf Rhodium und bidentaten P-Liganden mit großen Bisswinkeln (bite-angles) zur Kontrolle der Regioselektivität basieren. Die Menge des Liganden muss im Vergleich zum Metall wesentlich erhöht sein.
Über die Anwendung von billigeren Metallen wie Ruthenium wird kaum berichtet, da aus der Literatur bekannt ist, dass eine Ruthenium katalysierte Hydroaminomethylierungsreaktion nicht besonders effizient ist, was durch die geringe Aktivität von Ruthenium im Hydroformylierungsschritt begründet ist ((a) Frediani, P.; Bianchi, M.; Salvini, A.; Carluccio, L. C; Rosi, L. J. Organomet. Chem. 1997, 547, 35-40. (b) Hayashi, T.; Hui Gu, Z.; Sakakura, T.; Tanaka, M. J. Organomet. Chem. 1988, 352, 373-378. (c) Khan, M. M. T.; Halligudi, S. B.; Abdi, S. H. R. J. Mol. Catal. A: Chem. 1988, 48, 313-317. (d) Mitsudo, T.-a.; Suzuki, N.; Kondo, T.; Watanabe, Y. J. Mol. Catal. A: Chem. 1996, 109, 219-225).
Ein großes Problem der Hydroaminomethylierungsreaktionen stellt weiterhin auch eine langsame Hydrierung des intermediär entstehenden Enamins oder Imins dar. Wenn die Hydrierung nicht mit ausreichender Geschwindigkeit verläuft, können durch konkurrierende Aldolreaktionen unerwünschte Nebenprodukte entstehen. Für eine Hydroaminomethylierung muss das Metall, das als Katalysator genutzt wird, in 2 Schritten aktiv und selektiv sein, nämlich im Hydroformylierungs- und Hydrierungsschritt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Verfahren zur schnellen regioselektiven Hydroaminomethylierung von leicht zugänglichen Olefinen (Alkenen) zur Verfügung zu stellen, das insbesondere die oben genannten Nachteile vermeiden kann und kostengünstiger im Vergleich zum bisherigen Stand der Technik ist. Hierbei soll vor allem ein guter Umsatz erzielt werden.
Es wurde jetzt gefunden, dass zur chemo- und regioselektiven Hydroaminomethylierung von Olefinen mit mindestens einem primären oder sekundären Amin unter Zuführung von H2 und CO ein Ligand-Ruthenium-Komplex als Katalysator eingesetzt werden kann. Dabei war überraschend, dass bei Durchführung des Verfahrens sowohl mit einfachen terminalen Alkenen als auch mit internen linearen und verzweigten Alkenen, sowie funktionalisierten Alkenen ein gutes regioselektives n/iso-Verhältnis bei einem sehr guten Umsatz erreicht werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1.
Verfahren zur Hydroaminomethylierung von Olefinen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Olefin mit mindestens einem primären oder sekundären Amin unter Zuführung von H2 und CO in Gegenwart eines katalytischen Systems aus einem Ruthenium-Komplex und mindestens einem Liganden umgesetzt wird, wobei der Ligand einen organischen Phosphit-Liganden der allgemeinen Formel (1 ) darstellt:
worin R- , R2', R3', R4', R5', R- , R2", R3", R4", R5", R- ", R2'", R3'", R4'", R5'" jeweils unabhängig von einander ausgewählt sind aus: Wasserstoff, (C4-Ci4)-Aryl, unverzweigten oder verzweigten (C C12)-Alkyl, Cycloalkyl, 0-(C C12)-Alkyl, 0-(C1-C12)-Heteroalkyl, 0-(C4-C14)-Aryl, 0-(C4-C14)- Aryl-(d-C14)-Alkyl, 0-(C3-C14)-Heteroaryl, CN, N02, COO-Alkyl, COO-Aryl, C-O-Alkyl, C-O-Aryl, - SO3H, NH2, und wobei die genannten Reste optional ein- oder mehrfach substituiert sind und auch zur Bildung eines größeren kondensierten Ringes befähigt sind.
Aryl steht für einen aromatische Kohlenwasserstoff-Reste, vorzugsweise mit 4 bis 10 C-Atomen, beispielsweise Phenyl- (C6H5-) oder Naphthyl- (C10H7-), wobei Phenyl besonders bevorzugt ist. Hierbei kann der Arylrest auch Teil einer größeren kondensierten Ringstruktur sein.
Alkyl steht für einen nicht verzweigten oder verzweigten aliphatischen Rest. Eine Alkylgruppe hat bevorzugt 1 bis 8 Kohlenstoffatome, besonders bevorzugt 1 bis 6 Kohlenstoffatome. Alkylgruppen sind z.B. Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, 1-Butyl, tert. Butyl, 1 -Pentyl, 1-Hexyl.
Cycloalkyl steht für gesättigte cyclische Kohlenwasserstoffe, die ausschließlich Kohlenstoff-Atome im Ring enthalten.
Heteroalkyl steht für einen nicht verzweigten oder verzweigten aliphatischen Rest, der 1 bis 4, bevorzugt 1 oder 2 Heteroatome ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus N, O, S und substituiertem N enthält. Heteroaryl steht für einen Arylrest, in dem 1 bis 4, bevorzugt 1 oder 2 Kohlenstoffatome durch Heteroatome ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus N, O, S und substituiertem N ersetzt sind. Hierbei kann der Heteroarylrest auch Teil einer größeren kondensierten Ringstruktur sein. Heteroaryl steht bevorzugt für kondensierte Fünf- oder Sechsringe, wie beispielsweise Benzofuran, Isobenzofuran, Indol, Isoindol, Benzothiophen, Benzo(c)thiophen, Benzimidazol, Purin, Indazol, Benzoxazol, Chinolin, Isochinolin, Chinoxalin, Chinazolin, Cinnolin, Acridin.
Die genannten substituierten N können einfach substituiert sein, die Alkyl-, Heteroalkyl-, Cycloalkyl-, Heterocycloalkyl-, Aryl- und Heteroarylgruppen können ein oder mehrfach, besonders bevorzugt ein-, zwei- oder dreifach substituiert sein durch Reste ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Wasserstoff, (d-C14)-Alkyl, (d-C14)-Heteroalkyl, (C4-C14)-Aryl, (C3-C14)- Heteroaryl, (C3-C14)-Heteroaryl-(C1-C14)-Alkyl, (C3-C12)-Cycloalkyl, (C3-C12)-Heterocycloalkyl, Halogen (Fluor, Chlor, Brom, lod), Hydroxy, (Ci-Ci4)-Alkoxy, (C4-Ci4)-Aryloxy, N((Ci-Ci4)-Alkyl)2, N((C4-Ci4)-Aryl)2, N((Ci-Ci4)-Alkyl)((C4-Ci4)-Aryl), wobei Alkyl, Aryl, Cycloalkyl, Heteroalkyl, Heteroaryl und Heterocycloalkyl die vorgenannten Bedeutungen haben.
Heterocycloalkyl für gesättigte cyclische Kohlenwasserstoffe, die 1 bis 4, bevorzugt 1 oder 2, Heteroatome ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus N, O, S und substituiertem N enthalten.
In einer Variante des Verfahrens sind R-T, R2', R3', R4', R5', R-T, R2", R3", R4", R5", R-T", R2"', R3"', R4"', R5'" jeweils unabhängig von einander ausgewählt aus: Wasserstoff, (CrC8)-Alkyl, vorzugsweise Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl und tert. Butyl, Aryl, vorzugsweise Phenyl, Cyclohexyl, 0-(CrCi2)-Alkyl, COO-Alkyl, wobei die genannten Alkyl-, Cycloalkyl- und Arylgruppen optional ein oder mehrfach substituiert sind.
In einer anderen Variante des Verfahrens sind R-T, R2', R3', R4', R5', R-T', R2", R3", R4", R5", R-T", R2"', R3"', R4"', R5'" jeweils unabhängig von einander ausgewählt aus: Wasserstoff, (Ci-Ci2)- Alkyl, 0-(d-C12)-Alkyl.
In einer Variante des Verfahrens stehen R3', R3", R3"' jeweils für fert-Butyl. In einer Variante des Verfahrens stehen R-T, R-ι", R-i'" jeweils für fert-Butyl. In einer Variante des Verfahrens stehen R5', R5" , R5'" jeweils für Wasserstoff. In einer Variante des Verfahrens stehen R2', R2", R2'" jeweils für Wasserstoff.
In einer Variante des Verfahrens stehen R 4 , R4 , R4 "' jeweils für Wasserstoff.
Erfindungsgemäß wird im vorliegenden Verfahren Ruthenium als Metallkatalysator eingesetzt.
In einer Variante des Verfahrens wird der Ruthenium-Katalysator in situ ausgehend von einem Ruthenium-haltigen Vorkomplex gebildet, wobei als Rutheniumquelle Ruthenium-enthaltende Salze und Komplexe als Vorstufe verwendet werden, die Rutheniumcarbonylhydrid-Komplexe bilden, vorzugsweise Ru(0)-carbonylverbindungen, Ru(ll)- und Ru(lll)-halogenide.
Die Rutheniumverbindungen können in unterschiedlichen Oxidationsstufen vorliegen, die mit Synthesegas und P-enthaltenden Liganden zu entsprechenden aktiven Ruthenium- (hydrido)(carbonyl)-Komplexen reagieren.
Eine besonders bevorzugte Vorstufe zur Verwendung im erfindungsgemäßen Hydroaminomethylierungsverfahren ist Trirutheniumdodecacarbonyl [Ru3(CO)i 2] .
In einer Variante des Verfahrens wird der Ruthenium-haltige Vorkomplex in Mengen von 0,001 bis 10 mol-% in Bezug auf die eingesetzte ethylenisch ungesättigte Verbindung eingesetzt.
In einer Variante des Verfahrens wird der Ligand in einem Verhältnis Ligand:Ruthenium zwischen 1 :1 bis 4:1 eingesetzt.
Um die gewünschten Katalysatorselektivitäten und Katalysatoraktivitäten zu erreichen, ist es notwendig die oben genannten Phosphor-enthaltenden Liganden zuzusetzen. Im vorliegenden Verfahren wird dieser Ligand äquimolar oder im Überschuss zu Ruthenium eingesetzt. Das Verhältnis Ligand zu Ruthenium beträgt vorzugsweise zwischen 1 :1 bis 50: 1 ; in besonders bevorzugten Ausführungsformen zwischen 1 :1 bis 4: 1. Vorteilhafterweise wird der Ligand im leichten Überschuss zugegeben. Ganz besonders bevorzugt ist ein Verhältnis von Ligand:Ruthenium von 1.1 :1. Als Synthesegas im Prozess wird eine Mischung aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff verwendet. Der Synthesegasgesamtdruck beträgt vorzugsweise 0, 1 bis 10,0 MPa, insbesondere 0,5 bis 10,0 MPa und besonders bevorzugt 1 ,0 bis 8,0 MPa.
Die Zielreaktion läuft vorzugsweise bei Temperaturen von 60 bis 180 °C ab; besonders bevorzugt bei 100 bis 160 °C.
In einer Variante des Verfahrens werden zur Umsetzung Alken verwendet, die eine oder mehrere ethylenisch ungesättigte Doppelbindungen enthalten.
Als Substrate für das erfindungsgemäße Verfahren können im Prinzip alle Verbindungen eingesetzt werden, die eine oder mehrere ethylenisch ungesättigte Doppelbindungen enthalten, beispielsweise mehrfach ungesättigte Verbindungen und cyclische Alkene. Das sind z.B. Alkene wie α-Alkene, interne lineare und interne verzweigte Alkene und schließt Cycloalkene und Polyene ein. Diese Alkene können mit jeder Art von primärem und/oder sekundärem Amin oder Gemischen zur Reaktion gebracht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird mindestens ein Alken ausgewählt aus Verbindungen der Formel (I)
H2C=CR R2 (I) mit mindestens einem primären oder sekundären Amin ausgewählt aus Verbindungen der Formel
(II)
R3R4NH (II) zu mindestens einem Amin der Formel (III)
R3R4N-CH2-CH2-CR R2 (IN) umgesetzt, wobei die Reste R , R2, R3 und R4 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, (Ci-C14)-Alkyl, (d-Ci4)-Heteroalkyl, (C4-Ci4)-Aryl, (C4-CM)- Aryl-(d-C14)-Alkyl, (C4-C14)-Aryl-CO-(C4-C14)-Aryl, (C3-C14)-Heteroaryl, (C3-Ci4)-Heteroaryl-(Ci- C14)-Alkyl, (C3-C12)-Cycloalkyl, (C3-C12)-Cycloalkyl-(d-C14)-Alkyl, (C3-C12)-Heterocycloalkyl, (C3- C12)-Heterocycloalkyl-(d-C14)-Alkyl, CF3, (C4-C14)-Alkyl-0-(C4-C14)-Alkyl, (C4-C14)-Alkyl-COO-(C4- Ci4)-Alkyl, Alkenyl.
Alkyl, Cycloalkyl, Heteroalkyl, Aryl, Heteroaryl und Heterocycloalkyl haben die bereits oben genannten Bedeutungen.
Substituiertes N kann einfach substituiert sein, die genannten Alkyl-, Heteroalkyl-, Cycloalkyl-, Heterocycloalkyl-, Aryl- und Heteroarylgruppen können ein oder mehrfach, besonders bevorzugt ein-, zwei- oder dreifach, substituiert sein durch Reste ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, (C1-C24)-Alkyl, (C1-C24)-Heteroalkyl, (C5-C14)-Aryl, (C5-C14)-Aryl-(C1-C24)-Alkyl, (C5- C14)-Heteroaryl, (C5-C14)-Heteroaryl-(C1-C24)-Alkyl, (C3-C12)-Cycloalkyl, (C3-C12)-Cycloalkyl-(d- C24)-Alkyl, (C3-C12)-Heterocycloalkyl, (C3-C12)-Heterocycloalkyl-(d-C24)-Alkyl, CF3, Fluor, Chlor, Brom, lod, (d-C10)-Haloalkyl, Hydroxy, (d-C24)-Alkoxy, (C5-C14)-Aryloxy, (C5-C14)-Heteroaryloxy, N((d-C24)-Alkyl)2, N((C5-C14)-Aryl)2, N((d-C24)-Alkyl)(C5-C14)-Aryl und Nitro; (d-C24)-Alkyl-COO und (C5-Ci )-Aryl-COO. Alkyl, Cycloalkyl, Heteroalkyl, Aryl, Heteroaryl und Heterocycloalkyl haben die bereits genannten Bedeutungen.
Beispiele für erfindungsgemäß bevorzugte Alkylgruppen oder Heterocycloalkylgruppen sind Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, n-Butyl-, iso-Butyl-, sec-Butyl-, t-Butyl-, Hexyl-, Cyclopentyl-, Cyclohexyl-, Tetrahydrofuryl-, Tetrahydropylranyl-, Tetrahydrothiophenyl-, Piperidinyl- und Morpholinylreste.
Beispiele für erfindungsgemäß bevorzugte Arylgruppen oder Heteroarylgruppen sind Cyclopentadienyl-Anion-, Phenyl-, Naphthyl-, Pyrrolyl-, Imidazolyl-, Thiophenyl-, Pyridyl-, Pyrimidyl-, Indolyl-, Chinolinylreste, Carbazol, Piperidin, Morpholin, Piperazin, Thiomorpholin, Benzophenon, Cyclohexyl.
Bevorzugt handelt es sich bei R und/oder R2 um einen Rest ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: H, (d-C10)-Alkyl, (C6-C10)-Aryl, (C4-C10)-Cycloalkyl, (C5-C10)-Heteroaryl, (C6-C10)- Aryl-(Ci-Cio)-Alkyl, (C5-Cio)-Heteroaryl-(Ci-Ci0)-Alkyl, (C6-d0)-Aryloxy, (C5-Ci0)-Heteroaryloxy, (Ce-do -Aryloxy-id-do -Alkyl, (d-doj-Heteroaryloxy-id-doj-Alkyl, (d-do -Alkoxy-id -do)- Alkyl, Alkenyl.
Die Substituenten für R sind vorzugsweise ausgewählt aus: H, Alkyl. Die Substituenten für R2 sind vorzugsweise ausgewählt aus: Propyl, Butyl, Hexyl, Octyl Propanoyl, Butanoyl, Hexenyl, Phenyl, Benzyl.
Bei R3 und/oder R4 handelt es sich vorzugsweise um einen Rest ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: (Ci-Cio)-Alkyl, (C4-Ci4)-Aryl, (C3-Ci4)-Heteroaryl, Heteroalkyl, Cycloalkyl, (C -Ci )- Aryl-0-(C -Ci )-Aryl. In einer bevorzugten Ausführungsform sind hierbei R3 und R4 kovalent miteinander verknüpft, so dass sich ein 5- bis 8-gliedriger, vorzugsweise 6-gliedriger Heterocyclus ausbildet, der neben dem sekundären N-Atom ein bis drei weitere Heteroatome, vorzugsweise ein weiteres Heteroatom, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus S, O und N enthalten kann, wobei, falls ein weiteres N-Atom im Heterocyclus vorhanden ist, dieses vorzugsweise einen Substituenten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (d-C10)-Alkyl, (C5-C14)-Aryl und (C5- Ci4)-Aryl-(Ci-C8)-Alkyl, (Ci-Ci8)-Alkyl-COO, -OH trägt. Auch kondensierte Ringe sind möglich.
Bei den erfindungsgemäß umgesetzten Aminen handelt es sich hierbei besonders bevorzugt um Alkyl-, Cycloalkyl-, Dialkyl-, Phenyl- oder Dibenzylamine, Piperidin, Morpholin, Thiomorpholin, Indolin oder N-substituiertes Piperazin, Pyrrolidin oder Aminoalkohole, Carboxylat.
Im erfindungsgemäßen Verfahren werden Lösungsmittel für den Katalysator eingesetzt. Als Lösungsmittel werden im Allgemeinen polare inerte organische Lösungsmittel oder/und Wasser verwendet. Beispielhaft genannt werden dipolar aprotische Lösungsmittel, aliphatische Ether, Amide, aromatische Verbindungen, Alkohole und Ester, Ether sowie deren Gemische. In bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich bei dem Lösungsmittel um beispielsweise N- Methyl-2-pyrrolidon (NMP), Methanol, Ethanol, Toluol, Tetrahydrofuran (THF) und Propylencarbonat (PC) oder Gemische derselben, insbesondere um eine Mischung eines Alkohols mit einem Aromaten. Besonders bevorzugt ist eine Mischung aus Methanol und Toluol.
Der Katalysator kann auch in trägergebundener Form eingesetzt werden, wobei Alumosilicate, Siliciumdioxide wie Kieselgele oder Kieselgure, Aktivkohle, Aluminiumoxide, Titanoxide oder Zeolithe als Trägermaterialien zu nennen sind.
Eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich vorzugsweise dadurch aus, dass der Umsatz der Reaktion größer gleich 85 %, besonders bevorzugt größer gleich 90 % ist. Aufgrund der signifikant verbesserten Katalysatoraktivitäten ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, kleine Mengen an Katalysator zu verwenden, die den Prozess ökonomisch relevant machen.
Ausführungsbeispiele
Ruthenium katalysierte Hydroaminomethylierung von 1 -Octen mit Piperidin nach folgendem Reaktionsschema:
CO:H2 (60 bar, 1 :5)
Toluol:MeOH (20 mL, 1 :1) la
Als Katalysator diente Ru3(CO)i 2 kombiniert mit dem Liganden L1 , sowie den Vergleichsliganden L2 und L3:
L1
Reaktionsbedingungen: 20 mmol 1-Octen, 24 mmol Piperidin, 0.2 mol % Ru3(CO)12, 0.66 mol % Ligand, 10 mL of MeOH, l O mL of Tolul, 10 bar CO, 50 bar H2, 130 °C, 20 h.
Nach der Zugabe des internen Standards (Isooktan, 2,0 mL; 1 ,4 g; 12 mmol) wird die Reaktionsmischung nach Verdünnung mit Aceton mittels eines HP 6890 Gaschromatographs auf einer 30 m HP5 Säule analysiert. Hierfür wird folgende Methode verwendet: 10 Minuten bei 35 °C, dann heizen bis 280 °C mit 8 °C/min Aufheizrate, 6 Minuten bei 280 °C. Die Retentionszeiten einzelner Reaktanten und Produkten sind: 1-Okten (6,2 min), cis/trans 2-Oktene (6,9 min und 7,4 min), cis/trans 3- und 4-Oktene (6,0 min; 6,3 min und 6,5 min), Oktan (6,5 min), 1-Nonanal (19,5 min), isomere C9-Aldehyde (18,3 min; 18,5 min und 19, 1 min), 1 -Nonanol (21 , 1 min), isomere C9- Alkohole (19,8 min; 20,1 min und 20,2 min). Die Ausbeuten einzelner Produkte werden mit Hilfe der„Multiple Point Internal Standard GC Quantitation Method" bestimmt. Die Masse des Analyts wird mittels Gleichung (i) berechnet:
Masse (Analyt) = [Masse (int. Standard)xSignalfläche (int. Standard) xResponse-faktor]/ Signalfläche (Analyt) (i)
Der Responsefaktor wird über eine Kalibirierreihe mit 4 Analyt/Standard Lösungen mit verschiedenen bekannten Analyt- und Standardverhältnissen ermittelt. Für jede der Lösungen wird Responsefaktor als Verhältnis des Signals von Analyt (A) und Internem Standard (IS) auf bestimmte Konzentration normiert. Aus diesen Einzelwerten geht der Responsefaktor als deren Mittelwert hervor.
Umsatz, Selektivität und Regioselektivität (n:iso) sind der folgenden Tabelle 1 entnehmbar.
Tabelle 1
Beispiel Ligand Umsatz" Selektivität [%] n:iso
[%] Amin Lineares Amin A/-Formylpiperidin
1 L1 97 30 24 3 79:21
2 L2 83 35 29 2 83:17
3 L3 80 34 29 2 85:15 Bestimmt mittels GC Analyse mit Isooktan als internem Standard
Beispiel 1 (Tabelle 1): Ein 100-mL Autoklav wird befüllt mit Ru3(CO)i2 (25,6 mg; 40,0 μηιοΙ) und Tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphit (85,3mg; 132 μηιοΙ). Methanol (10 mL), Toluol (10 mL), 1-Octen (3,1 mL; 2,2 g; 20 mmol) und Piperidin (2,4 mL; 2,0 g; 24 mmol) werden hinzugegeben und es wird Synthesegas (CO/H2 1 :5 6,0 MPa) aufgepresst. Die Reaktionsmischung wird auf 130 °C erwärmt und 20 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Danach wird der Autoklav abgekühlt und Gas abgelassen. Nach der Zugabe des internen Standards (Isooctan, 2,0 ml_; 1 ,4 g; 12 mmol) wird die Reaktionsmischung gaschromatographisch analysiert. Der Umsatz von 1 -Okten beträgt 97%. Die Selektivität vom C9-Amin beträgt 30% mit einem n//-Verhältnis von 79:21. Die Selektivität vom linearen C9-Amin beträgt 24%. Außerdem werden 3% an A/-Formylpiperidin gefunden.
Beispiel 2 (Tabelle 1): Ein 100-mL Autoklav wird befüllt mit Ru3(CO)i2 (25,6 mg; 40,0 μηιοΙ) und 2-(Dicyclohexylphosphino)-1 -phenyl-1 H-pyrrol (44,7 mg; 132 μηιοΙ). Methanol (10 ml_), Toluol (10 ml_), 1-Octen (3,1 ml_; 2,2 g; 20 mmol) und Piperidin (2,4 ml_; 2,0 g; 24 mmol) werden hinzugegeben und es wird Synthesegas (CO/H2 1 :5 6,0 MPa) aufgepresst. Die Reaktionsmischung wird auf 130 °C erwärmt und 20 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Danach wird der Autoklav abgekühlt und Gas abgelassen. Nach der Zugabe des internen Standards (Isooctan, 2,0 ml_; 1 ,4 g; 12 mmol) wird die Reaktionsmischung gaschromatographisch analysiert. Der Umsatz von 1-Okten beträgt 83%. Die Selektivität vom C9-Amin beträgt 35% mit einem n//'-Verhältnis von 83:17. Die Selektivität vom Linearen-C9-Amin beträgt 29%. Außerdem werden 2% an A/-Formylpiperidin gefunden.
Beispiel 3 (Tabelle 1): Ein 100-mL Autoklav wird befüllt mit Ru3(CO)i2 (25,6 mg; 40,0 μηιοΙ) und 2-(Dicyclohexylphosphino)-1 -(2-methoxyphenyl)-1 H-pyrrol (48,7 mg; 132 μηιοΙ). Methanol (10 ml_), Toluol (10 ml_), 1-Octen (3,1 ml_; 2,2 g; 20 mmol) und Piperidin (2,4 ml_; 2,0 g; 24 mmol) werden hinzugegeben und es wird Synthesegas (CO/H2 1 :5 6,0 MPa) aufgepresst. Die Reaktionsmischung wird auf 130 °C erwärmt und 20 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Danach wird der Autoklav abgekühlt und Gas abgelassen. Nach der Zugabe des internen Standards (Isooctan, 2,0 ml_; 1 ,4 g; 12 mmol) wird die Reaktionsmischung gaschromatographisch analysiert. Der Umsatz von 1-Okten beträgt 80%. Die Selektivität vom C9-Amin beträgt 34% mit einem n//'-Verhältnis von 85:15. Die Selektivität vom linearen C9-Amin beträgt 29%. Außerdem werden 2% an A/-Formylpiperidin gefunden.
Wie der Tabelle 1 klar entnommen werden kann, führt der Einsatz des Liganden L1 in der Ru- katalysierten Hydroaminomethylierung zu einem deutlich höheren Umsatz als bei der Verwendung der Vergleichsliganden L2 und L3. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass Ruthenium als Katalysatormetall im Vergleich zu Rhodium deutlich kostengünstiger ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Hydroaminomethylierung von Olefinen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Olefin mit mindestens einem primären oder sekundären Amin unter Zuführung von H2 und CO in Gegenwart eines katalytischen Systems aus einem Ruthenium-Komplex und mindestens einem Liganden umgesetzt wird, wobei der Ligand einen organischen Phosphit- Liganden der allgemeinen Formel (1 ) darstellt:
worin R-T, R2', R3', R4', R5', R-T, R2", R3", R4", R5", R-T", R2'", R3'", R4'", R5'" jeweils unabhängig von einander ausgewählt sind aus: Wasserstoff, (C4-Ci4)-Aryl, unverzweigten oder verzweigten (C Ci2)-Alkyl, Cycloalkyl, 0-(C Ci2)-Alkyl, 0-(C Ci2)-Heteroalkyl, 0-(C4-Ci4)-Aryl, 0-(C4-CM)- Aryl-(d-C14)-Alkyl, 0-(C3-C14)-Heteroaryl, CN, N02, COO-Alkyl, COO-Aryl, C-O-Alkyl, C-O-Aryl, - SO3H, NH2, und wobei die genannten Reste optional ein oder mehrfach substituiert sind und auch zur Bildung eines größeren kondensierten Ringes befähigt sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
wobei R-T, R2', R3', R4', R5', R-T', R2", R3", R4", R5", Ri"', R2"', R3'", R4"', R5'" jeweils unabhängig von einander ausgewählt sind aus: Wasserstoff, (CrC8)-Alkyl, Aryl, Cyclohexyl, 0-(Ci-Ci2)-Alkyl, COO-Alkyl, wobei die genannten Alkyl-, Cycloalkyl- und Arylgruppen optional ein oder mehrfach substituiert sind.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
wobei R-T, R2', R3', R4', R5', R1", R2", R3", R4", R5", Ri'", R2"', R3"', R4"', R5'" jeweils unabhängig von einander ausgewählt sind aus: Wasserstoff, (CrCi2)-Alkyl, 0-(Ci-Ci2)-Alkyl.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei R3', R3", R3'" jeweils für ferf-Butyl stehen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei R-T, R- , R- " jeweils für ferf-Butyl stehen.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei R5', R5", R5'" jeweils für Wasserstoff stehen.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei R2', R2", R2'" jeweils für Wasserstoff stehen.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei R4 , R4 , R4 "' jeweils für Wasserstoff stehen.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass der Ruthenium-Katalysator in situ ausgehend von einem Ruthenium-haltigen Vorkomplex gebildet wird, wobei als Rutheniumquelle Ruthenium-enthaltende Salze und Komplexe als Vorstufe verwendet werden, die Rutheniumcarbonylhydrid-Komplexe bilden.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass der Ruthenium-haltige Vorkomplex in Mengen von 0,001 bis 10 mol-% in Bezug auf die eingesetzte ethylenisch ungesättigte Verbindung eingesetzt wird.
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass der Ligand in einem Verhältnis Ligand: Ruthenium zwischen 1 :1 bis 4:1 eingesetzt wird.
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