ES2234958T3 - Procedimiento catalizado con poliaminoacidos para la epoxidacion enantioselectiva de enonas alfa.beta- insaturadas y de sulfonas alfa.beta-insaturadas. - Google Patents

Procedimiento catalizado con poliaminoacidos para la epoxidacion enantioselectiva de enonas alfa.beta- insaturadas y de sulfonas alfa.beta-insaturadas.

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ES2234958T3 ES02015588T ES02015588T ES2234958T3 ES 2234958 T3 ES2234958 T3 ES 2234958T3 ES 02015588 T ES02015588 T ES 02015588T ES 02015588 T ES02015588 T ES 02015588T ES 2234958 T3 ES2234958 T3 ES 2234958T3
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Abstract

Procedimiento para la epoxidación de enonas, insaturadas o de sulfonas, insaturadas en presencia de (1) un disolvente orgánico, (2) una base, (3) un agente oxidante, (4) un homo-poliaminoácido no activado previamente, por separado, enriquecido en diastereómeros y en enantiómeros, a modo de catalizador, caracterizado porque la epoxidación se lleva a cabo (5) en presencia de un catalizador de transferencia de fases y sin adición de agua.

Description

Procedimiento catalizado con poliaminoácidos para la epoxidación enantioselectiva de enonas \alpha,\beta-insaturadas y de sulfonas \alpha,\beta-insaturadas.
La invención se refiere a un nuevo procedimiento catalizado con poliaminoácidos para la epoxidación enantioselectiva de enonas \alpha,\beta-insaturadas y de sulfonas \alpha,\beta-insaturadas bajo condiciones bifásicas en presencia de co-catalizadores especiales.
Los epóxidos quirales, no racémicos, son conocidos como componentes valiosos para la obtención de productos activos ópticamente activos (por ejemplo a) Bioorg. Med. Chem., 1999, 7, 2145-2156; b) Tetrahedron Lett., 1999, 40, 5421-5424). Estos epóxidos pueden prepararse mediante epoxidación enantioselectiva de los dobles enlaces. En este caso se forman dos centros estéricos en una etapa de síntesis. Por lo tanto no es sorprendente que se haya desarrollado una pluralidad de métodos para la epoxidación enantioselectiva de los dobles enlaces. Desde luego existe todavía una gran necesidad de nuevos procedimientos, mejorados, para la epoxidación enantioselectiva.
Entre los métodos para la epoxidación, que están limitados respectivamente a substratos especiales, se encuentran también métodos para la epoxidación enantioselectiva de enonas \alpha,\beta-insaturadas.
De este modo se ha descrito el empleo de catalizadores de transferencia de fases, quirales, no racémicos, a base de alcaloides para la epoxidación de enonas en las publicaciones Tetrahedron Lett., 1998, 39, 7563-7566, Tetrahedron Lett., 1998, 39, 1599-1602 y Tetrahedron Lett., 1976, 21, 1831-1834.
En las publicaciones Tetrahedron Lett., 1998, 39, 7353-7356, Tetrahedron Lett., 1998, 39, 7321-7322 y Angew. Chem., Int. Ed. Engl., 1997, 36, 410-412 se describen además posibilidades para la epoxidación asimétrica, catalizada por medio de metales, de enonas por medio de hidroperóxidos orgánicos.
En la publicación WO-A-99/52886 se describe, además, que es posible una epoxidación enantioselectiva de enonas en presencia de catalizadores, que están basados en azúcares. Otro método para la epoxidación con empleo de organilos de Zn y oxígeno en presencia de derivados de efedrina ha sido divulgado en la publicación Liebigs Ann./Recueil, 1997, 1101-1113.
Se ha descrito en las publicaciones Angew. Chem., Int. Ed. Engl., 1980, 19, 929-930, Tetrahedron, 1984, 40, 5207-5211 y J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 1982, 1317-24 el método de epoxidación trifásico denominado clásico de Juliá. En este caso se lleva a cabo la epoxidación enantioselectiva de enonas \alpha,\beta-insaturadas con adición de poliaminoácidos enriquecidos de manera enantiómera y de manera diastereómera, en presencia de solución acuosa de peróxido de hidrógeno y de NaOH así como de un aromato, por ejemplo un hidrocarburo halogenado a modo de disolvente. Desarrollos ulteriores de estas condiciones denominadas trifásicas se encuentran en la publicación Org. Synth.; Mod. Trends, Proc. IUPAC Symp. 6th. 1986, 275. Este método se denomina actualmente en general como epoxidación Juliá-Colonna.
Según la publicación EP-A-0 403 252 es posible emplear en esta epoxidación Juliá-Colonna, en lugar de los disolventes originales, ventajosamente también hidrocarburos alifáticos.
Según la publicación WO-A-96/33183 se consigue, además, reducir las necesidades de base (NaOH) frente a las condiciones originales de Juliá y Colonna (Tetrahedron, 1984, 40, 5207-5211) desde aproximadamente 3,7 hasta 1 equivalente, en presencia del catalizador de transferencia de fases Aliquat® 336 ([(CH_{3}) (C_{8}H_{17})_{3} N^{+}]Cl^{-}) y con empleo simultáneo de perborato de sodio, difícilmente soluble en agua, en lugar del peróxido de hidrógeno.
A pesar de estas mejoras, las condiciones trifásicas tienen claros inconvenientes. Los tiempos de la reacción son del orden de magnitud de días según las condiciones originales, incluso para substratos reactivos. Para la trans-calcona se necesitan, por ejemplo, de 1 hasta 6 días en función del poliaminoácido empleado (Tetrahedron, 1984, 40, 5207-5211). Una activación previa, llevada a cabo en el recipiente de la reacción, de los poliaminoácidos, mediante agitación durante 12 a 48 horas en el disolvente con adición de solución de NaOH, reduce los tiempos de reacción de muchos substratos a 1 - 3 días. En este caso no se requiere una elaboración intermedia del catalizador (EP-A-0 403 252). En presencia del sistema NaOH/peróxido de hidrógeno puede reducirse el tiempo necesario para la activación previa a un mínimo de 6 horas (J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 1995, 1467-1468).
A pesar de esta mejora, el método trifásico no puede emplearse en substratos, que sean sensibles frente a los iones hidróxido (J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 1997, 3501-3507). Otro inconveniente de estas condiciones clásicas consiste en que los poliaminoácidos forman un gel durante la reacción (o bien ya durante la activación) previa. Esto limita el remezclado deseado durante la reacción y dificulta la elaboración de la mezcla de la reacción.
Se conoce por la publicación Tetrahedron Lett., 2001, 42, 3741-43 que la adición del catalizador de transferencia de fases (PTC) Aliquat 336, bajo las condiciones trifásicas, en la epoxidación de la fenil-E-estirilsulfona conduce únicamente a una velocidad de la reacción baja (tiempo de la reacción: 4 días) y a un exceso peor de enantiómeros (21% ee). Hasta el presente no se conoce ningún ejemplo para el empleo de los PTC para la epoxidación de enonas \alpha,\beta-insaturadas bajo las condiciones trifásicas clásicas de Juliá-Colonna.
La epoxidación de Juliá-Colonna se mejoró, todavía más, mediante una modificación de la conducción de la reacción. Según la publicación Chem. Commun., 1997, 739-740 pueden conseguirse condiciones de la reacción (seudo)-anhidras mediante el empleo de THF, 1,2-dimetoxietano, terc.-butilmetiléter o acetato de etilo como disolvente, de una base no nucleófila (por ejemplo DBU) y del complejo de urea-peróxido de hidrógeno como agente oxidante. Bajo estas condiciones de reacción, denominadas bifásicas, se lleva a cabo la epoxidación de una manera claramente más rápida. Mediante esta vía es posible por lo tanto según la publicación J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 1997, 3501-3507 por primera vez también la epoxidación enantioselectiva de enonas sensibles al hidróxido bajo las condiciones de Juliá-Colonna.
Como inconveniente más evidente se ha revelado, sin embargo, la observación de que los poliaminoácidos tienen que activarse previamente, en un procedimiento separado, cuando se utilicen condiciones bifásicas, para alcanzar tiempos de reacción rápidos y elevados excesos en enantiómeros. Para esta activación previa, que se lleva a cabo bajo agitación de los poliaminoácidos con solución de tolueno/NaOH, se requieren varios días. Según la publicación Tetrahedron Lett., 1998, 39, 9297-9300 se obtiene el catalizador activado, necesario, tras un procedimiento de lavado y de secado. Estos poliaminoácidos, activados de este modo, forman, sin embargo, bajo las condiciones bifásicas, una pasta, que dificulta el remezclado durante la reacción así como la elaboración subsiguiente. De acuerdo con la publicación EP-A-1 006 127 puede resolverse este problema mediante una adsorción de los poliaminoácidos activados sobre un soporte sólido. Los poliaminoácidos impregnados en gel de sílice se denomina como SCAT (silica adsorbed catalysts).
De acuerdo con la publicación EP-A-1 006 111, otra variante de la epoxidación de Juliá-Colonna consiste en que los poliaminoácidos activados catalizan la epoxidación enantioselectiva en presencia de agua, de un disolvente miscible con agua (por ejemplo 1,2-dimetoxietano) y de percarbonato de sodio. Debido al empleo de disolventes miscibles con agua, es engorrosa la elaboración (extracción) en este procedimiento.
En la epoxidación de Juliá-Colonna dependen, en gran medida, la velocidad de la reacción y el exceso alcanzable en enantiómeros (ee) de los poliaminoácidos empleados y del tipo de su obtención (Chirality, 1997, 9, 198-202). Para conseguir resultados aproximadamente comparables se emplea, para el desarrollo y la descripción de nuevos métodos en la literatura, siempre un sistema normalizado con poli-L-leucina (pll) como catalizador y trans-calcona como educto, además de la D- o de la L-polileucina se emplean con éxito también otros poliaminoácidos tal como por ejemplo la D- o la L-neopentilglicina (EP-A-1 006 127).
La tarea de la presente invención consistía en poner a disposición un procedimiento que posibilitase la epoxidación enantioselectiva catalizada con homo-poliaminácidos, de enonas \alpha,\beta-insaturadas y de sulfonas \alpha,\beta-insaturadas, pero que no presentasen los inconvenientes de las variantes anteriormente descritas de la epoxidación de Juliá-Colonna. Especialmente debería encontrarse un procedimiento rápido, ampliamente empleable, que evitase la activación previa separada, costosa en tiempo y engorrosa de los poliaminoácidos. Al mismo tiempo el procedimiento debería aportar ventajas en lo que se refiere al rendimiento espacio/tiempo, a la manipulabilidad, a la economía y a la ecología a escala industrial.
Sorprendentemente se ha encontrado ahora que puede llevarse a cabo la epoxidación de enonas \alpha,\beta-insaturadas y de sulfonas \alpha,\beta-insaturadas bajo las condiciones bifásicas en presencia de un poliaminoácido a modo de catalizador, que no ha sido sometido a una activación por separado, previa, si la epoxidación se lleva a cabo en presencia de catalizadores de trasferencia de fases. Esta realización posibilita, sorprendentemente, tiempos de reacción muy cortos simultáneamente con excesos en enantiómeros elevados.
El objeto de la invención es, por lo tanto, un procedimiento para la epoxidación de enonas \alpha,\beta-insaturadas o de sulfonas \alpha,\beta-insaturadas en presencia de
(1)
un disolvente orgánico,
(2)
una base,
(3)
un agente oxidante,
(4)
un homo-poliaminoácido no activado previamente, por separado, enriquecido en diastereómeros y en enantiómeros, a modo de catalizador,
caracterizado porque la epoxidación se lleva a cabo
(5)
en presencia de un catalizador de transferencia de fases y sin adición de agua.
Es decisivo que el procedimiento según la invención se lleve a cabo en presencia de un catalizador de transferencia de fases: de manera ejemplificativa pueden emplearse sales de amonio cuaternario, sales de fosfonio cuaternario, compuestos onio o sales de piridinio.
Se han acreditado, ante todo, sales de amonio o de fosfonio cuaternarias de la fórmula general (I)
(I)(R^{1}R^{2}R^{3}R^{4}A)^{+}X^{-}
en la que
A
significa N o P,
X^{-}
significa un anión inorgánico u orgánico,
R^{1}, R^{2}, R^{3} y R^{4} son iguales o diferentes y significan restos alquilo, arilo, aralquilo, cicloalquilo o heteroarilo, que pueden estar substituidos por uno o varios restos de halógeno iguales o diferentes, o bien dos restos pueden formar respectivamente, con el enlace de A, un anillo cicloalquilo con 4 a 6 átomos de carbono.
Se han acreditado aquellos catalizadores de transferencia de fases de la fórmula general (I), en los que A y X^{-} tienen los significados anteriormente indicados y R^{1}, R^{2}, R^{3} y R^{4} son iguales o diferentes y significan alquilo con 1 a 18 átomos de carbono, arilo con 6 a 18 átomos de carbono, aralquilo con 7 a 19 átomos de carbono, cicloalquilo con 5 a 7 átomos de carbono o heteroarilo con 3 a 18 átomos de carbono.
Como catalizadores de transferencia de fases son especialmente adecuados ((C_{4}H_{9})_{4}N)^{+}Hal^{-}, especialmente ((C_{4}
H_{9})_{4}N)^{+}Br^{-}, ((C_{4}H_{9})_{4}P)^{+}Hal^{-}, especialmente ((C_{4}H_{9})_{4}P)^{+}Br^{-}, ((C_{4}H_{9})_{4}N)^{+}HSO_{4}^{-}, ((C_{8}H_{17})_{4}N)^{+}Br^{-}, [(CH_{3})(C_{8}H_{17})_{3}
N^{+}]Cl^{-} y [(CH_{3})(C_{4}H_{9})_{3} N^{+}]Cl^{-}.
En la fórmula general (I), X significa un catión inorgánico u orgánico, preferentemente X significa F^{-}, Cl^{-}, Br^{-}, I^{-}, OH^{-}, HSO_{4}^{-}, SO_{4}^{-}, NO_{3}-, CH_{3}COO^{-}, CF_{3}COO^{-}, C_{2}H_{5}COO^{-}, C_{3}H_{7}COO^{-}, CF_{3}SO_{3}^{-} o C_{4}F_{9}SO_{3}^{-}.
Los catalizadores de transferencia de fases, a ser empleados según la invención, son obtenibles usualmente en el mercado o pueden prepararse según los métodos conocidos por el técnico en la materia.
La cantidad del catalizador de transferencia de fases, empleado, no es crítica y se encuentra usualmente en el intervalo desde un 0,1 hasta un 20% en moles, preferentemente en el intervalo desde un 0,5 hasta un 15% en moles, de forma especialmente preferente en un intervalo desde 0,5 hasta 11% en moles, referido respectivamente a la enona \alpha,\beta-insaturada, empleada o la sulfona \alpha,\beta-insaturada, empleada. En el caso de cantidades que sean todavía menores que el 0,1% en moles, se observa, sin embargo, que disminuye claramente la velocidad de la reacción, con un elevado exceso en enantiómeros, invariable.
Como enonas \alpha,\beta-insaturadas o como sulfonas \alpha,\beta-insaturadas pueden emplearse compuestos de la fórmula general (II)
\vskip1.000000\baselineskip
1
en la que
X
significa (C=O) o (SO_{2}) y
R^{5} y R^{6} son iguales o diferentes y significan alquilo-(con 1 a 18 átomos de carbono), alquenilo-(con 2 a 18 átomos de carbono), alquinilo-(con 2 a 18 átomos de carbono), cicloalquilo-(con 3 a 8 átomos de carbono), arilo-(con 6 a 18 átomos de carbono), aralquilo-(con 7 a 19 átomos de carbono), heteroarilo-(con 1 a 18 átomos de carbono) o heteroaralquilo-(con 2 a 19 átomos de carbono),
\quad
pudiendo estar substituidos los restos citados para R^{5} y R^{6}, una o varias veces, con restos iguales o diferentes R^{7}, halógeno, NO_{2}, NR^{7}R^{8}, PO_{0-3}R^{7}R^{8}, SO_{0-3}R^{7}, OR^{7}, CO_{2}R^{7}, CONHR^{7} o COR^{7} y, en caso dado, uno o varios grupos CH_{2} en los restos R^{5} y R^{6} están substituidos por O, SO_{0-2}, NR^{7} o PO_{0-2}R^{7},
\quad
siendo R^{7} y R^{8} iguales o diferentes y significan H, alquilo-(con 1 a 18 átomos de carbono), alquenilo-(con 2 a 18 átomos de carbono), alquinilo-(con 2 a 18 átomos de carbono), cicloalquilo-(con 3 a 8 átomos de carbono), arilo-(con 6 a 18 átomos de carbono), heteroarilo-(con 1 a 18 átomos de carbono), alquilo-(con 1 a 8 átomos de carbono)-arilo-(con 6 a 8 átomos de carbono), alquilo-(con 1 a 8 átomos de carbono)-heteroarilo-(con 1 a 19 átomos de carbono), alquilo-(con 1 a 8 átomos de carbono)-cicloalquilo-(con 3 a 8 átomos de carbono) y estos restos R^{7} y R^{8} pueden estar substituidos una o varias veces con restos de halógeno iguales o diferentes.
En el ámbito de la invención se entenderá por un resto alquilo-(con 1 a 18 átomos de carbono), un resto con 1 hasta 18 átomos de carbono saturado, que puede presentar ramificaciones arbitrarias. Entre estos grupos pueden subagruparse especialmente los restos metilo, etilo, n-propilo, isopropilo, n-butilo, isobutilo, sec.-butilo, terc.-butilo, pentilo y hexilo.
Un resto alquenilo-(con 2 a 18 átomos de carbono) presenta las características citadas en el caso del resto alquilo-(con 1 a 18 átomos de carbono), teniendo que estar presente al menos un doble enlace en el interior del resto.
Un resto alquinilo-(con 2 a 18 átomos de carbono) presenta las características citadas para el resto alquilo-(con 1 a 18 átomos de carbono), teniendo que estar presente al menos un triple enlace en el interior del resto.
Se entenderá por un resto cicloalquilo-(con 3 a 8 átomos de carbono), un resto alquilo cíclico con 3 hasta 8 átomos de carbono y en caso dado ramificaciones arbitrarias. Especialmente pertenecen a este respecto restos tales como ciclopropilo, ciclobutilo, ciclopentilo, ciclohexilo y cicloheptilo. En este resto pueden estar presentes uno o varios dobles enlaces.
Se entenderá por un resto arilo-(con 6 a 18 átomos de carbono), un resto aromático con 6 hasta 18 átomos de carbono. Especialmente pertenecen a este respecto restos tales como fenilo, naftilo, antrilo y fenantrilo.
Se entenderá por un resto aralquilo-(con 7 a 19 átomos de carbono), un resto arilo-(con 1 a 8 átomos de carbono) enlazado a la molécula a través de un resto alquilo-(con 6 a 18 átomos de carbono).
Un resto heteroarilo-(con 1 a 18 átomos de carbono) designa, en el ámbito de la invención, un sistema anular con cinco, seis o siete miembros, aromático, con 1 hasta 18 átomos de carbono, que presente uno o varios heteroátomos, preferentemente N, O o S en el anillo. A estos restos heteroarilo pertenecen por ejemplo 1-, 2-, 3-furilo, 1-, 2-, 3-pirrol, 1-, 2-, 3-tienilo, 2-, 3-, 4-piridilo, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-indolilo, 3-, 4-, 5-pirazolilo, 2-, 4-, 5-imidazolilo, 1-, 3-, 4-, 5-triazolilo, 1-, 4-, 5-tetrazolilo, acridinilo, quinolinilo, fenantridinilo, 2-, 4-, 5-, 6-pirimidinilo y 4-, 5-, 6-, 7-(1-aza)-indolizinilo.
Se entenderá por un resto heteroaralquilo-(con 2 a 19 átomos de carbono) un sistema heteroaromático correspondiente al resto aralquilo-(con 7 a 19 átomos de carbono).
Se entenderá por halógeno o también por Hal en el contexto de esta invención, flúor, cloro, bromo y yodo.
Como substratos para el procedimiento según la invención se emplearán, preferentemente, enonas \alpha,\beta-insaturadas o sulfonas \alpha,\beta-insaturadas de la fórmula general (II), en las cuales
R^{5} y R^{6}
son iguales o diferentes y significan alquilo-(con 1 a 12 átomos de carbono), alquenilo-(con 2 a 12 átomos de carbono), alquinilo-(con 2 a 12 átomos de carbono), cicloalquilo-(con 5 a 8 átomos de carbono), arilo-(con 6 a 12 átomos de carbono) o heteroarilo-(con 1 a 12 átomos de carbono), pudiendo estar substituidos los restos anteriormente indicados, una o varias veces con restos iguales o diferentes R^{7}, halógeno, NO_{2}, NR^{7}R^{8}, PO_{0-3}R^{7}R^{8} o OR^{7} y R^{7} y R^{8} tienen los significados indicados anteriormente en la fórmula general (II).
Como substratos del procedimiento según la invención se emplearán de forma especialmente preferente enonas \alpha,\beta-insaturadas o sulfonas \alpha,\beta-insaturadas de la fórmula general (II), en las cuales
R^{5} y R^{6}
son iguales o diferentes y significan alquilo-(con 1 a 12 átomos de carbono), alquenilo-(con 2 a 12 átomos de carbono), alquinilo-(con 2 a 12 átomos de carbono), cicloalquilo-(con 5 a 8 átomos de carbono), arilo-(con 6 a 12 átomos de carbono) o heteroarilo-(con 1 a 12 átomos de carbono), pudiendo estar substituidos los restos anteriormente indicados una o varias veces, con restos iguales o diferentes R^{7}, halógeno, NO_{2}, NR^{7}R^{8}, PO_{0-3}R^{7}R^{8} o OR^{7} y R^{7} y R^{8} tienen los significados indicados anteriormente para la fórmula general (II),
con la condición de que al menos uno de los restos R^{5} o R^{6} signifique un resto alquenilo-(con 2 a 12 átomos de carbono), un resto alquinilo-(con 2 a 12 átomos de carbono), un resto arilo-(con 6 a 12 átomos de carbono) o un resto heteroarilo-(con 1 a 12 átomos de carbono).
Especialmente es preferente someter a los substratos de la fórmula general (III) a la epoxidación según la invención:
2
\vskip1.000000\baselineskip
en la que
n y m
son iguales o diferentes y significan los números 0, 1, 2 o 3,
y
R^{9} y R^{10} son iguales o diferentes y significan NR^{7}R^{8}, NO_{2}, OR^{7}, alquilo ( con 1 a 12 átomos de carbono), alquenilo-(con 2 a 12 átomos de carbono), alquinilo-(con 2 a 12 átomos de carbono), cicloalquilo-(con 5 a 8 átomos de carbono), arilo-(con 6 a 12 átomos de carbono) o heteroarilo-(con 1 a 12 átomos de carbono), pudiendo estar substituidos los restos R^{9} y R^{10} una o varias veces con restos de halógeno iguales o diferentes y R^{7} y R^{8} tienen los significados anteriormente indicados para la fórmula (II).
Una ventaja decisiva del procedimiento según la invención consiste en que no se emplean como catalizadores homo-poliaminoácidos activados previamente por separado.
Para el procedimiento según la invención pueden emplearse los homo-poliaminoácidos más diversos, enriquecidos en diastereómeros y en enantiómeros. Preferentemente se utilizarán desde luego los homo-poliaminoácidos del grupo formado por polineopentilglicina, polileucina, poliisoleucina, polivalina y polialanina así como polifenilalanina. Entre este grupo son más preferentes la polineopentilglicina y la polileucina.
La longitud de las cadenas de los poliaminoácidos debe elegirse de tal manera que, por un lado, no se perjudique la inducción quiral durante la reacción y, por otro lado, no sean demasiado elevados los costes para la síntesis de los poliaminoácidos. Preferentemente la longitud de la cadena de los homo-poliaminoácidos está comprendida entre 5 y 100, preferentemente entre 7 y 50, aminoácidos. Es muy especialmente preferente una longitud de la cadena de 10 hasta 40 aminoácidos.
Los homo-poliaminoácidos pueden prepararse según métodos del estado de la técnica (J. Org.Chem. 1993, 58, 6247 y Chirality 1997, 9, 198-202). El método puede emplearse sobre ambos antípodas ópticos de los aminoácidos. El empleo de un antípoda determinado de un poliaminoácido corresponde a la estequiometría del epóxido, es decir que un poli-L-aminoácido conduce al antípoda óptico del epóxido, que se obtiene con un poli-D-aminoácido.
Los homo-poliaminoácidos pueden emplearse bien como tales sin modificación en la epoxidación o bien pueden reticularse previamente con aminas polifuncionales o puede prolongarse la longitud de las cadenas mediante otros polímeros orgánicos. Para una reticulación se emplean ventajosamente, a modo de aminas reticulantes, diaminoalcanos, preferentemente el 1,3-diaminopropano, o hidroxi- o aminopoliestireno cuaternizantes (CLAMPS, obtenible comercialmente). Como aumentadores del tamaño de los polímeros entran en consideración preferentemente nucleófilos basados en polietilenglicol o en poliestireno. Los poliaminoácidos, modificados de este modo, están descritos en las publicaciones Chem. Commun., 1998, 1159-1160 y Tetrahedron: Asymmetry, 1997, 8, 3163-3173.
La cantidad del homo-poliaminoácido empleado no es crítica y se encuentra, usualmente, en el intervalo desde 0,0001 hasta 40% moles, preferentemente en el intervalo desde 0,001 hasta 20% en moles, de forma especialmente preferente en el intervalo desde 0,01 hasta 15% en moles y, especialmente, en el intervalo desde un 1 hasta un 15% en moles, referido respectivamente a la enona \alpha,\beta-insaturada o a la sulfona \alpha,\beta-insaturada empleada.
También es posible emplear los homo-poliaminoácidos en forma enlazada sobre un soporte, lo cual puede tener ventajas en lo que se refiere a la recuperación del catalizador y al aumento del rendimiento óptico y químico.
Para ello se enlazan los homo-poliaminoácidos por adsorción sobre un material de soporte insoluble. Como materiales de soporte insolubles se emplearán, preferentemente, aquellos a base de dióxido de silicio o de zeolita, tales como por ejemplo tamices moleculares Silicagele, Celite® 521, Celite® Hyflo Super Cell o Wessalith® DayP. También son ventajosos geles de sílice con tamaños de poros definidos tales como por ejemplo CPC I o CPC II. Otros materiales de soporte preferentes son carbones activos o derivados sacáricos tales como por ejemplo nitrocelulosa y celulosa.
La proporción entre el material de soporte y el poliaminoácido está dada por dos límites. Por un lado únicamente puede adsorberse un determinado número de poliaminoácidos sobre el soporte insoluble, por otro lado disminuye la inducción quiral a partir de una proporción menor que el 10% en peso de poliaminoácidos con respecto al soporte. Preferentemente la proporción entre homo-poliaminoácidos y material de soporte se encuentra en el intervalo desde 1:7 hasta 2:1 partes en peso, de forma especialmente preferente en el intervalo desde 1:1 hasta 1:4 partes en peso.
El procedimiento para el soportado ha sido descrito detalladamente en la publicación EP-A-1 006 217, a la que se hace aquí referencia expresa. Para ello se suspende en primer lugar una mezcla constituida por el homo-poliaminoácido correspondiente y por el material de soporte en un disolvente orgánico, tal como éteres, por ejemplo THF y a continuación se agita durante un tiempo prolongado, preferentemente hasta 48 horas. Seguidamente se separa el producto sólido por filtración y se seca.
Cuando deban emplearse tales catalizadores soportados, será adecuado especialmente para el procedimiento de la epoxidación un dispositivo que sea capaz de retener únicamente el catalizador. Preferentemente este dispositivo está constituido por un reactor de membrana enzimático (C.Wandrey en Enzymes as Catalysts in Organic Synthesis; Ed.:m. Schneider, Dordrecht Riedel 1986, 263-284). Del mismo modo es preferente como dispositivo un reactor de lecho fijo simple, tal como por ejemplo una columna para cromatografía.
Como agentes oxidantes sirven, por regla general, complejos de peróxido de hidrógeno con carbonatos inorgánicos, aminas terciarias, óxidos de aminas, amidas, fosfanos u óxidos de fosfano. Se ha acreditado especialmente el complejo de urea-peróxido de hidrógeno.
La cantidad del agente oxidante empleado puede variar dentro de amplios límites desde 1 hasta 10 equivalentes. También pueden conseguirse con cantidades menores del agente oxidante en el intervalo de 1 hasta 5 equivalentes, preferentemente desde 1 hasta 3 equivalentes y, especialmente, desde 1 hasta 2 equivalentes, sorprendentemente tiempos de reacción aún menores y elevados excesos en enantiómeros.
El procedimiento según la invención se lleva a cabo en presencia de una base, que puede ser de naturaleza orgánica o inorgánica. Preferentemente se emplean, sin embargo, bases orgánicas, no nucleófilas, especialmente DBU (1,8-diazabiciclo[5.4.0]undec-7-eno), DBN (1,5-diazabiciclo[4.3.0]non-5-eno) o DABCO (1,4-diazabiciclo[2.2.2]octano).
La cantidad de la base empleada puede variar dentro de amplios límites desde 0,1 hasta 10 equivalentes. Se consigue ya la reacción según la invención con cantidades desde 0,5 hasta 5 equivalentes, preferentemente desde 0,8 hasta 2 equivalentes con tiempos de reacción todavía menores y elevados excesos en enantiómeros.
El procedimiento según la invención se lleva a cabo con empleo de un disolvente orgánico. Como disolventes orgánicos entran en consideración en general éteres, preferentemente THF, dietiléter o terc.-butilmetiléter, ésteres, preferentemente acetato de etilo, amidas, preferentemente dimetilformamida, o sulfóxidos, preferentemente dimetilsulfóxido.
La temperatura, que se emplea durante la epoxidación, se encuentra comprendida en general, en el intervalo desde -10 hasta +50ºC, preferentemente en el intervalo desde 0 hasta +40ºC y, especialmente, desde +10ºC hasta +30ºC.
En lo que se refiere a la realización de la reacción se disponen previamente, de manera usual, todos los componentes con excepción de la base y, a continuación, se añade la base. Sin embargo es posible también agitar durante 15 minutos hasta 2 horas los poliaminoácidos en presencia del agente oxidante, de la base, del disolvente y del catalizador de transferencia de fases y, de este modo, llevar a cabo su activación previa y a continuación, sin aislamiento intermedio de los homo-poliaminoácidos activados previamente, se añade el substrato a ser epoxidado.
El procedimiento en 2 fases según la invención para la epoxidación enantioselectiva de las enonas \alpha,\beta-insaturadas y de las sulfonas \alpha,\beta-insaturadas se caracteriza por la posibilidad del empleo de los homo-poliaminoácidos no activados previamente por separado. En este procedimiento puede desistirse a la activación previa, por separado, que se requiere usualmente con coste de tiempo (3 a 5 días) y engorrosa, con aislamiento intermedio debido a la presencia de un catalizador de transferencia de fases. Usualmente se consiguen con el procedimiento según la invención excesos en enantiómeros substancialmente mayores.
Ejemplos
El procedimiento de obtención de los poliaminoácidos proporciona frecuentemente catalizadores para la epoxidación de Juliá-Colonna, que presentan una actividad catalítica muy diferente (Chirality, 1997, 9, 198-202). La conversión por unidad de tiempo y el exceso en enantiómeros pueden compararse únicamente para un substrato determinado más que si se emplea para la reacción de epoxidación la misma carga de poliaminoácidos. Por este motivo no es posible una comparación directa entre los nuevos resultados con los resultados publicados en la literatura puesto que se utilizan precisamente y de manera obligatoria cargas diferentes del catalizador. Por este motivo se utilizó en todos los ejemplos siguientes y en los ejemplos comparativos una carga unitaria de polileucina.
En todos los ejemplos siguientes se determinó la conversión y el exceso en enantiómeros (valor ee) según los procedimientos conocidos por la literatura por medio de HPLC en una fase quiral, no racémica (detección UV).
Ejemplos 1 y 3 así como ejemplos comparativos 2 y 4
Epoxidación de trans-calcona (1) para dar epoxicalcona (2) bajo condiciones bifásicas y SCAT
Esquema 1
3
Ejemplo 1 Condiciones bifásicas con PTC
Se mezclaron 50 mg de trans-calcona, 35 mg de complejo de urea-peróxido de hidrógeno (UHP, 0,36 mmoles, 1,5 equivalentes), 8,5 mg de [(C_{4}H_{9})_{4}N^{+}]Br^{-} y 100 mg de pll, no activado previamente por separado, (11% en moles), se suspendieron con 1,5 ml de THF anhidro y se combinaron con 55 \mul de DBU (1,5 equivalentes). La mezcla de la reacción se convirtió bajo agitación a temperatura ambiente. Al cabo de un tiempo de reacción de 30 minutos se filtró la mezcla de la reacción y el filtrado se concentró por evaporación bajo presión reducida.
Ejemplo comparativo 2
Condiciones bifásicas sin PTC
Se mezclan 50 mg de trans-calcona, 35 mg del complejo de urea-peróxido de hidrógeno (UHP, 0,36 mmoles, 1,5 equivalentes) y 100 mg de pll, no activado previamente por separado, (11% en moles), se suspendieron en 1,5 ml de THF anhidro y se combinaron con 55 \mul de DBU (1,5 equivalentes). La mezcla de la reacción se convirtió bajo agitación a temperatura ambiente. Al cabo de un tiempo de reacción de 30 minutos se filtró la mezcla de la reacción y el filtrado se concentró por evaporación bajo presión reducida.
Ejemplo 3 Condiciones SCAT a) Obtención de SCAT
Se mezclan 1 g de pll, no activado previamente por separado, y 3,4 g de gel de sílice 60 (230-400 mallas, Merck), se suspenden en 30 ml de THF anhidro y se agitan lentamente durante 48 horas con exclusión de la luz. La suspensión se filtró y el residuo se lavó dos veces con 10 ml, cada vez, de THF anhidro. El material (SCAT) se secó en vacío sobre P_{2}O_{5}.
b) Epoxidación bajo condiciones SCAT con PTC
Se mezclan 50 mg de trans-calcona, 35 mg del complejo de urea-peróxido de hidrógeno (UHP, 0,36 mmoles, 1,5 equivalentes), 8,5 mg de [(C_{4}H_{9})_{4}N^{+}]Br^{-} y 100 mg de SCAT (al 11% en moles), se suspenden en 1,5 ml de THF anhidro y se combinan con 55 \mul de DBU (1,5 equivalentes). La mezcla de la reacción se transformó bajo agitación a temperatura ambiente. Al cabo de un tiempo de reacción de 30 minutos se filtró la mezcla de la reacción y se concentró por evaporación bajo presión reducida.
Ejemplo comparativo 4
Condiciones SCAT sin PTC a) Obtención del SCAT
Se mezclan 1 g de pll, no activado previamente por separado, y 3,4 g de gel de sílice 60 (230-400 mallas, Merck), se suspenden en 30 ml de THF anhidro, y se agitan lentamente durante 48 horas bajo exclusión de la luz. La suspensión se filtró y el residuo se lavó dos veces con 10 ml, cada vez, de THF anhidro. El material (SCAT) se secó en vacío sobre P_{2}O_{5}.
b) Epoxidación bajo condiciones SCAT sin PTC
Se mezclaron 50 mg de trans-calcona, 35 mg del complejo de urea-peróxido de hidrógeno (UHP, 0,36 mmoles, 1,5 equivalentes), y 100 mg de SCAT (al 11% en moles), se suspendieron en 1,5 ml de THF anhidro y se combinaron con 55 \mul de DBU (1,5 equivalentes). La mezcla de la reacción se transformó bajo agitación a temperatura ambiente. Al cabo de un tiempo de reacción de 30 minutos se filtró la mezcla de la reacción y se concentró bajo presión
reducida.
Los resultados de los ejemplos 1 y 3 así como de los ejemplos comparativos VB 2 y 4 se han reunido en la tabla siguiente.
TABLA
4

Claims (21)

1. Procedimiento para la epoxidación de enonas \alpha,\beta-insaturadas o de sulfonas \alpha,\beta-insaturadas en presencia de
(1)
un disolvente orgánico,
(2)
una base,
(3)
un agente oxidante,
(4)
un homo-poliaminoácido no activado previamente, por separado, enriquecido en diastereómeros y en enantiómeros, a modo de catalizador,
caracterizado porque la epoxidación se lleva a cabo
(5)
en presencia de un catalizador de transferencia de fases y sin adición de agua.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque, como catalizador de transferencia de fases se emplean sales de amonio cuaternario, sales de fosfonio cuaternario, compuestos de onio o sales de piridinio.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque como catalizadores de transferencia de fases se emplean sales de amonio o de fosfonio cuaternario de la fórmula general (I),
(I)(R^{1}R^{2}R^{3}R^{4}A)^{+}X^{-}
en la que
A
significa N o P,
X^{-}
significa un anión inorgánico u orgánico,
R^{1}, R^{2}, R^{3} y R^{4} son iguales o diferentes y significan restos alquilo, arilo, aralquilo, cicloalquilo o heteroarilo, que pueden estar substituidos por uno o varios restos de halógeno iguales o diferentes, o bien dos restos pueden formar respectivamente, con el enlace de A, un anillo cicloalquilo con 4 a 6 átomos de carbono.
4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque en la fórmula general (I) X significa F^{-}, Cl^{-}, Br^{-}, I^{-}, OH^{-}, HSO_{4}^{-}, SO_{4}^{-}, NO_{3}-, CH_{3}COO^{-}, CF_{3}COO^{-}, C_{2}H_{5}COO^{-}, C_{3}H_{7}COO^{-}, CF_{3}SO_{3}^{-} o C_{4}F_{9}SO_{3}^{-}.
5. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 2 a 4 caracterizado porque como catalizadores de transferencia de fases se emplean aquellos de la fórmula general (I), en los cuales R^{1}, R^{2}, R^{3} y R^{4} son iguales o diferentes y significan alquilo con 1 a 18 átomos de carbono, arilo con 6 a 18 átomos de carbono, aralquilo con 7 a 19 átomos de carbono, cicloalquilo con 5 a 7 átomos de carbono o heteroarilo con 3 a 18 átomos de carbono.
6. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque como catalizador de transferencia de fases se emplean ((C_{4}H_{9})_{4}N)^{+}Hal^{-}, preferentemente ((C_{4}H_{9})_{4}N)^{+}Br^{-}, ((C_{4}H_{9})_{4}P)^{+}Hal^{-}, preferentemente ((C_{4}H_{9})_{4}P)^{+}Br^{-}, ((C_{4}H_{9})_{4}N)^{+}HSO_{4}^{-}, ((C_{8}H_{17})_{4}N)^{+}Br^{-}, [(CH_{3})(C_{8}H_{17})_{3}N^{+}]Cl^{-} y [(CH_{3})(C_{4}H_{9})_{3} N^{+}]Cl^{-}.
7. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el catalizador de transferencia de fases se emplea en una cantidad en el intervalo desde un 0,1 hasta un 20% en moles, preferentemente en el intervalo desde un 0,5 hasta un 15% en moles, de forma especialmente preferente en un intervalo desde 0,5 hasta 11% en moles, referido respectivamente a la enona \alpha,\beta-insaturada, empleada o la sulfona \alpha,\beta-insaturada, empleada.
8. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque como enonas \alpha,\beta-insaturadas o como sulfonas \alpha,\beta-insaturadas se emplean compuestos de la fórmula general (II)
5
en la que
X
significa (C=O) o (SO_{2}) y
R^{5} y R^{6} son iguales o diferentes y significan alquilo-(con 1 a 18 átomos de carbono), alquenilo-(con 2 a 18 átomos de carbono), alquinilo-(con 2 a 18 átomos de carbono), cicloalquilo-(con 3 a 8 átomos de carbono), arilo-(con 6 a 18 átomos de carbono), aralquilo-(con 7 a 19 átomos de carbono), heteroarilo-(con 1 a 18 átomos de carbono) o heteroaralquilo-(con 2 a 19 átomos de carbono),
\quad
pudiendo estar substituidos los restos citados para R^{5} y R^{6}, una o varias veces, con restos iguales o diferentes R^{7}, halógeno, NO_{2}, NR^{7}R^{8}, PO_{0-3}R^{7}R^{8}, SO_{0-3}R^{7}, OR^{7}, CO_{2}R^{7}, CONHR^{7} o COR^{7} y, en caso dado, uno o varios grupos CH_{2} en los restos R^{5} y R^{6} están substituidos por O, SO_{0-2}, NR^{7} o PO_{0-2}R^{7},
\quad
siendo R^{7} y R^{8} iguales o diferentes y significan H, alquilo-(con 1 a 18 átomos de carbono), alquenilo-(con 2 a 18 átomos de carbono), alquinilo-(con 2 a 18 átomos de carbono), cicloalquilo-(con 3 a 8 átomos de carbono), arilo-(con 6 a 18 átomos de carbono), heteroarilo-(con 1 a 18 átomos de carbono), alquilo-(con 1 a 8 átomos de carbono)-arilo-(con 6 a 8 átomos de carbono), alquilo-(con 1 a 8 átomos de carbono)-heteroarilo-(con 1 a 19 átomos de carbono), alquilo-(con 1 a 8 átomos de carbono)-cicloalquilo-(con 3 a 8 átomos de carbono) y estos restos R^{7} y R^{8} pueden estar substituidos una o varias veces con restos de halógeno iguales o diferentes.
9. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque como enonas \alpha,\beta-insaturadas o como sulfonas \alpha,\beta-insaturadas se emplean compuestos de la fórmula general (II), en los cuales R^{5} y R^{6} son iguales o diferentes y significan alquilo-(con 1 a 12 átomos de carbono), alquenilo-(con 2 a 12 átomos de carbono), alquinilo-(con 2 a 12 átomos de carbono), cicloalquilo-(con 5 a 8 átomos de carbono), arilo-(con 6 a 12 átomos de carbono) o heteroarilo-(con 1 a 12 átomos de carbono), pudiendo estar substituidos los restos anteriormente indicados, una o varias veces con restos iguales o diferentes R^{7}, halógeno, NO_{2}, NR^{7}R^{8}, PO_{0-3}R^{7}R^{8} o OR^{7} y R^{7} y R^{8} tienen los significados indicados anteriormente en la fórmula general (II).
10. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque como enonas \alpha,\beta-insaturadas o como sulfonas \alpha,\beta-insaturadas se emplean compuestos de la fórmula general (II), en los cuales R^{5} y R^{6} son iguales o diferentes y significan alquilo-(con 1 a 12 átomos de carbono), alquenilo-(con 2 a 12 átomos de carbono), alquinilo-(con 2 a 12 átomos de carbono), cicloalquilo-(con 5 a 8 átomos de carbono), arilo-(con 6 a 12 átomos de carbono) o heteroarilo-(con 1 a 12 átomos de carbono), pudiendo estar substituidos los restos anteriormente indicados una o varias veces, con restos iguales o diferentes R^{7}, halógeno, NO_{2}, NR^{7}R^{8}, PO_{0-3}R^{7}R^{8} o OR^{7} y R^{7} y R^{8} tienen los significados indicados anteriormente para la fórmula general (II), con la condición de que al menos uno de los restos R^{5} o R^{6} signifique un resto alquenilo-(con 2 a 12 átomos de carbono), un resto alquinilo-(con 2 a 12 átomos de carbono), un resto arilo-(con 6 a 12 átomos de carbono) o un resto heteroarilo-(con 1 a 12 átomos de carbono).
11. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque como enonas \alpha,\beta-insaturadas o como sulfonas \alpha,\beta-insaturadas se emplean compuestos de la fórmula general (III)
6
en la que
n y m
son iguales o diferentes y significan los números 0, 1, 2 o 3,
y
R^{9} y R^{10} son iguales o diferentes y significan NR^{7}R^{8}, NO_{2}, OR^{7}, alquilo ( con 1 a 12 átomos de carbono), alquenilo-(con 2 a 12 átomos de carbono), alquinilo-(con 2 a 12 átomos de carbono), cicloalquilo-(con 5 a 8 átomos de carbono), arilo-(con 6 a 12 átomos de carbono) o heteroarilo-(con 1 a 12 átomos de carbono), pudiendo estar substituidos los restos R^{9} y R^{10} una o varias veces con restos de halógeno iguales o diferentes y R^{7} y R^{8} tienen los significados anteriormente indicados para la fórmula (II).
12. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque como homo-poliaminoácidos enriquecidos en diastereómeros y en enantiómeros se emplean aquellos del grupo formado por polineopentilglicina, polileucina, poliisoleucina, polivalina, polialanina y polifenilalanina.
13. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la longitud de las cadenas en los poliaminoácidos se encuentra en el intervalo desde 5 hasta 100, preferentemente en el intervalo de 7 hasta 50 y, especialmente, en el intervalo de 10 hasta 40 unidades recurrentes de aminoácidos.
14. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 13 caracterizado porque los homo-poliaminoácidos se emplean en el intervalo desde 0,0001 hasta 40% moles, preferentemente en el intervalo desde 0,001 hasta 20% en moles, de forma especialmente preferente en el intervalo desde 0,01 hasta 15% en moles y, especialmente, en el intervalo desde un 1 hasta un 15% en moles, referido respectivamente a la enona \alpha,\beta-insaturada o a la sulfona \alpha,\beta-insaturada empleada.
15. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque se emplean homo-poliaminoácidos, que están dispuestos por adsorción sobre un material de soporte insoluble, preferentemente aquellos a base de dióxido de silicio o de zeolita, sobre carbones activos o sobre derivados sacáricos, preferentemente nitrocelulosa o celulosa.
16. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque como agentes oxidantes se emplean complejos de peróxido de hidrógeno con carbonatos inorgánicos, aminas terciarias, óxidos de aminas, amidas, fosfanos u óxidos de fosfano, preferentemente un complejo de urea-peróxido de hidrógeno.
17. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque el agente oxidante se emplea en una cantidad desde 1 hasta 10 equivalentes, preferentemente en el intervalo desde 1 hasta 5 equivalentes, de forma especialmente preferente desde 1 hasta 3 equivalentes y, especialmente, desde 1 hasta 2 equivalentes.
18. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque como bases se emplean bases orgánicas o inorgánicas, preferentemente bases orgánicas no nucleófilas, especialmente DBU (1,8-diazabiciclo[5.4.0]undec-7-eno), DBN (1,5-diazabiciclo[4.3.0]non-5-eno) o DABCO (1,4-diazabiciclo[2.2.2]octano).
19. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado porque la base se emplea en una cantidad desde 0,1 hasta 10 equivalentes, preferentemente desde 0,5 hasta 5 equivalentes, de forma especialmente preferente desde 0,8 hasta 2 equivalentes.
20. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque como disolvente orgánico se emplea éter, preferentemente THF, dietiléter o terc.-butilmetiléter, ésteres, preferentemente acetato de etilo, amidas, preferentemente dimetilformamida, o sulfóxidos, preferentemente dimetilsulfóxido.
21. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 20, caracterizado porque la temperatura, que se emplea durante la epoxidación, se encuentra en el intervalo desde -10 hasta +50ºC, preferentemente en el intervalo desde 0 hasta +40ºC y, especialmente, en el intervalo desde +10 hasta +30ºC.
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