ES2268412T3 - Complejos de rutenio como (pre) catalizadores para reacciones de metatesis. - Google Patents

Complejos de rutenio como (pre) catalizadores para reacciones de metatesis. Download PDF

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ES2268412T3 ES03753540T ES03753540T ES2268412T3 ES 2268412 T3 ES2268412 T3 ES 2268412T3 ES 03753540 T ES03753540 T ES 03753540T ES 03753540 T ES03753540 T ES 03753540T ES 2268412 T3 ES2268412 T3 ES 2268412T3
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Abstract

Un compuesto de la fórmula 1, (Ver fórmula) en la que L1 es un ligando neutro; X/X¿ son ligandos aniónicos; R1 es -alquilo de C1-5 o -cicloalquilo de C5-6; R2 es H, -alquilo de C1-20, -alquenilo de C2-20, -alquinilo de C2-20 o arilo; R3 es -alquilo de C1-6, -alcoxi de C1-6 o arilo, en el que el arilo está opcionalmente substituido con -alquilo de C1-6 o -alcoxi de C1-6; n es 0, 1, 2 o 3.

Description

Complejos de rutenio como (pre)catalizadores para reacciones de metátesis.
Antecedentes de la invención Campo técnico
Esta invención se refiere a complejos carbeno-rutenio de fórmula 1, a su síntesis y a su uso práctico como catalizadores para diferentes tipos de reacciones de metátesis.
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Información de los antecedentes
Se ha realizado un gran progreso en los últimos años en la aplicación de la metátesis de olefinas en síntesis orgánica. Se han desarrollado algunos complejos carbeno-rutenio que actúan como (pre)catalizadores, que poseen una alta actividad en varias reacciones de metátesis además de una amplia tolerancia para varios grupos funcionales. Esta combinación de características es una base para el uso de tales (pre)catalizadores en síntesis orgánica.
Además, para la aplicación práctica, especialmente a escala industrial, es muy deseable que estos complejos de rutenio sean estables durante un período más largo de tiempo en las condiciones de carga térmica y que se puedan almacenar, purificar y aplicar sin la atmósfera de gases protectores.
Los complejos de rutenio con las características mencionadas anteriormente se conocen en la bibliografía. Véase J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 8168-8179 o Tetrahedron Lett. 2000, 41 9973-9976. Sin embargo, se ha descubierto que una mejor estabilidad está relacionada con una actividad catalítica más baja. Tal limitación se encontró, por ejemplo, para el (pre)catalizador de la fórmula A (véase Angew. Chemie Int. Ed. 2002, 114, 832).
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A continuación, se describieron los (pre)catalizadores de la fórmula B y C, que demuestran una actividad catalítica más alta en comparación con el (pre)catalizador de la fórmula A. Los catalizadores A, B y C contienen un grupo isopropoxi que quela al átomo metálico. La razón para una actividad más alta de los sistemas B y C es un impedimento estérico causado por la presencia de un fenilo o un grupo naftilo (substituido) en la posición orto respecto al grupo isopropoxi (Angew. Chemie Int. Ed. 2002, 114, 832-834; Angew. Chemie Int. Ed. 2002, 114, 2509-2511).
Se ha encontrado sorprendentemente que los (pre)catalizadores de complejo de rutenio de fórmula general 1, que contienen un grupo nitro aromático, demuestran actividad catalítica mucho más alta en comparación con los complejos de rutenio altamente activos conocidos y que estos complejos son al mismo tiempo estables al aire y térmicamente estables.
Breve sumario de la invención
La presente invención se refiere a nuevos complejos de rutenio de fórmula 1, a su síntesis, a la síntesis de todos los intermedios y al uso de complejos de fórmula 1 como catalizadores o como precatalizadores,
3
en la que
L^{1} es un ligando neutro;
X y X' son ligandos aniónicos;
R^{1} es -alquilo de C_{1-5} o -cicloalquilo de C_{5-6};
R^{2} es H, -alquilo de C_{1-20}, -alquenilo de C_{2-20}, -alquinilo de C_{2-20} o arilo;
R^{3} es -alquilo de C_{1-6}, -alcoxi de C_{1-6} o arilo, en el que el arilo puede estar substituido con -alquilo de C_{1-6} o -alcoxi de C_{1-6};
n es 0, 1, 2 o 3.
Los compuestos de fórmula 1 de la presente invención se pueden usar para catalizar reacciones de metátesis de olefinas que incluyen, pero no están limitadas a, polimerización por metátesis con apertura de anillo (ROMP), metátesis con cierre de anillo (RCM), despolimerización de polímeros insaturados, síntesis de polímeros telequélicos, metátesis eno-ino y síntesis de olefinas.
Otra realización de la presente invención se refiere a nuevos derivados de 2-alcoxi-5-nitroestireno de fórmula 2, que son intermedios de la preparación de los complejos 1,
4
en la que
R^{1}, R^{2}, R^{3} y n se definen como anteriormente y
R^{4} es -alquilo de C_{1-20};
m es 0, 1 o 2;
la fórmula parcial
5
representa un grupo alquileno en el que uno o ambos átomos de hidrógeno del grupo metileno se pueden reemplazar por el grupo R^{4}. Por consiguiente cubre los siguientes grupos alquileno:
6
\newpage
Un aspecto adicional de la invención es la preparación de nuevos derivados de 2-alcoxi-5-nitroestireno de fórmula 2, en la que:
- Un 2-hidroxi-5-nitrobenzaldehído 3 substituido se alquila con un R^{1}Z, en la que R^{1} tiene el significado dado para la fórmula 1 y Z es un grupo saliente seleccionado de átomos de halógeno, alquilo de C_{1-6}-S(O)-O-, fluoroalquil de C_{1-6}-S(O)-O-, aril-S(O)-O- o aril-S(O)_{2}-O-
7
- El 2-alcoxi-5-nitrobenzaldehído 4 substituido de fórmula 4 se trata a continuación con un reactivo de olefinación de fórmula
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en la que R^{4} y m tienen el significado dado para la fórmula 2 y W es un grupo saliente apropiado para reacciones de olefinación; para dar la fórmula 2,
9
- El compuesto 2 se puede hacer reaccionar a continuación con un complejo de rutenio de fórmula 5 para dar como resultado el complejo de rutenio de la fórmula 1 en la que L^{1} y L^{2} son ligandos neutros; R^{5} es H, -alquilo de C_{1-20}, -alquenilo de C_{2-20}, -alquinilo de C_{2-20} o arilo; R^{6} es arilo, vinilo o alenilo y X y X' son ligandos aniónicos.
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Opcionalmente, el compuesto obtenido de fórmula 1 se puede hacer reaccionar a continuación con un ligando L^{1} neutro diferente para reemplazar al ligando L^{1} neutro que está presente en el compuesto de fórmula 1 y con ello obtener un compuesto de fórmula 1 diferente.
Los compuestos aquí descritos pueden tener centros asimétricos. Los compuestos de la presente invención que contienen un átomo asimétricamente substituido se pueden aislar en forma ópticamente activa o racémica. Es bien conocido en la técnica cómo preparar formas ópticamente activas, tal como por resolución de formas racémicas o por síntesis a partir de materiales de partida ópticamente activos. También pueden estar presentes en los compuestos descritos aquí muchos isómeros geométricos de olefina, y todos de tales isómeros estables se contemplan en la presente invención. Los isómeros geométricos cis y trans de los compuestos de la presente invención se describen y se pueden aislar en forma de una mezcla de isómeros o en formas isoméricas separadas. Se desean todas las formas quirales, diastereoisómeras, racémicas y todas las formas isoméricas geométricas de una estructura, a menos que se indique específicamente la estereoquímica o forma isomérica específica.
Breve descripción del dibujo
La Figura 1 es un gráfico que compara la velocidad de ciclación de malonato de 2-alil-2-(2-metilalil)dietilo cuando se usa un catalizador de rutenio según la presente invención frente a usar un catalizador de rutenio conocido.
Descripción detallada de la invención
A los términos no específicamente definidos aquí se les deben dar los significados que se les darían por un experto en la técnica a la vista de la descripción y del contexto. Tal como se usan en la memoria descriptiva, sin embargo, a menos que se especifique lo contrario, los siguientes términos tienen el significado indicado y se observan las siguientes convenciones.
En los grupos, radicales, o restos definidos a continuación, el número de átomos de carbono se especifica a menudo después del grupo, por ejemplo, -alquilo de C_{1-6} quiere decir un grupo o radical alquilo que tiene de 1 a 6 átomos de carbono. A menos que se especifique de otro modo a continuación, las definiciones convencionales de los términos control y valencias atómicas estables convencionales se suponen y consiguen en todas las fórmulas y grupos.
El término "substituido" tal como se usa aquí, quiere decir que uno cualquiera o más hidrógenos en el átomo designado está reemplazado con una selección del grupo indicado, con tal de que no se sobrepase la valencia normal del átomo designado y de que la substitución de cómo resultado un compuesto estable.
El término "arilo" tal como se usa aquí, solo o en combinación con otro substituyente, quiere decir un sistema monocarbocíclico aromático o sistemas multicarbocíclicos aromáticos. Por ejemplo, arilo incluye un fenilo o un sistema de anillo de naftilo.
El término "halógeno" tal como se usa aquí quiere decir un substituyente de halógeno seleccionado de fluoro, cloro, bromo o yodo.
La expresión "-alquilo de C_{1-20}" tal como se usa aquí, solo o en combinación con otro substituyente, quiere decir substituyentes alquilo acíclicos de cadena lineal o ramificada que contienen de uno a veinte átomos de carbono. Las expresiones "- alquilo de C_{1-5}" o "-alquilo de C_{1-6}" tal como se usan aquí tienen el mismo significado que la expresión anteriormente mencionada pero contienen menos átomos de carbono, precisamente un máximo de cinco o seis átomos de carbono. Las expresiones -alquilo de C_{1-20}, -alquilo de C_{1-5} o -alquilo de C_{1-6} pueden incluir, por ejemplo, metilo, etilo, propilo, butilo, hexilo, 1-metiletilo, 1-metilpropilo, 2-metilpropilo o 1,1-dimetiletilo.
La expresión "-alquenilo de C_{2-20}" tal como se usa aquí, solo o en combinación con otro substituyente, quiere decir substituyentes alquenilo acíclicos de cadena lineal o ramificada que contienen de dos a veinte átomos de carbono y por lo menos un doble enlace. La expresión "-alquenilo de C_{2-6}" tal como se usa aquí tiene el mismo significado que la expresión anteriormente mencionada pero contiene menos átomos de carbono, precisamente un máximo de seis átomos de carbono. Las expresiones -alquenilo de C_{2-20}, o -alquenilo de C_{1-6} pueden incluir, por ejemplo, vinilo o alenilo.
La expresión "-alquinilo de C_{2-20}" tal como se usa aquí, solo o en combinación con otro substituyente, quiere decir substituyentes alquinilo acíclicos de cadena lineal o ramificada que contienen de dos a veinte átomos de carbono y por lo menos un triple enlace. La expresión "-alquinilo de C_{2-6}" tal como se usa aquí tiene el mismo significado que la expresión anteriormente mencionada pero contiene menos átomos de carbono, precisamente un máximo de seis átomos de carbono.
La expresión "-cicloalquilo de C_{5-6}" tal como se usa aquí, solo o en combinación con otro substituyente, quiere decir un substituyente cicloalquilo que contiene cinco o seis átomos de carbono e incluye, por ejemplo, ciclopentilo o ciclohexilo.
La expresión "-alcoxi de C_{1-6}" tal como se usa aquí, solo o en combinación con otro substituyente, quiere decir el substituyente -alquil de C_{1-6}-O- en la que alquil es como se define anteriormente, que contiene hasta seis átomos de carbono. Alcoxi incluye metoxi, etoxi, propoxi, 1-metil-etoxi, butoxi o 1,1-dimetiletoxi.
Realizaciones adicionales
Son preferidos los compuestos de fórmula la, en la que L^{1}, X, X', R^{1}, R^{2}, R^{3} y n se definen como anteriormente.
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Más preferidos son los compuestos de fórmula general 1 o 1a en la que
L^{1} es P(R^{11})_{3} y R^{11} son cada uno independientemente -.alquilo de C_{1-6}, -cicloalquilo de C_{3-8} o arito; o
L^{1} es un ligando de fórmula 6a, 6b, 6c o 6d,
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en las que
R^{7} y R^{8} son cada uno independientemente H, -alquilo de C_{1-20}, -alquenilo de C_{2-20}, o fenilo, en los que el fenilo está opcionalmente substituido hasta con tres grupos independientemente seleccionados de -alquilo de C_{1-6} -alcoxi de C_{1-6} o halógeno; particularmente
R^{9} y R^{10} son cada uno independientemente H, -alquilo de C_{1-20}, -alquenilo de C_{2-20}, o fenilo, en los que el fenilo está opcionalmente substituido hasta con tres grupos independientemente seleccionados de -alquilo de C_{1-6}, -alcoxi de C_{1-6} o halógeno; o
R^{9} y R^{10} junto con los átomos de carbono a los que están unidos se combinan para formar un anillo carbocíclico de 3 a 8 miembros.
Y e Y' son halógeno.
Particularmente preferidos son los compuestos en los que
R^{7} y R^{8} son cada uno independientemente H, -alquilo de C_{1-6}, -alquenilo de C_{2-6}, o fenilo, en los que el fenilo está opcionalmente substituido hasta con tres grupos independientemente seleccionados de -alquilo de C_{1-6}, -alcoxi de C_{1-6} o halógeno;
R^{9} y R^{10} son cada uno independientemente H, -alquilo de C_{1-6}, -alquenilo de C_{2-6}, o fenilo, en los que el fenilo está opcionalmente substituido hasta con tres grupos independientemente seleccionados de -alquilo de C_{1-6}, -alcoxi de C_{1-6} o halógeno; o
R^{9} y R^{10} junto con los átomos de carbono a los que están unidos se combinan para formar un anillo carbocíclico de 5 a 7 miembros.
Los más preferidos son los compuestos de fórmula general 1 o la, en la que
\bullet
R^{1} es un grupo isopropilo; y/o
\bullet
R^{2} es H, -alquilo de C_{1-6} o arito, en particular R^{2} tiene el significado de un átomo de hidrógeno; y/o
\bullet
X y X' son halógeno, particularmente cloro; y/o
\bullet
L^{1} es P(ciclohexil)_{3}; o
\bullet
L^{1} es un grupo de fórmula 6a, 6b, 6c o 6 d; y/o
\bullet
R^{7} y R^{8} son 2-metilbenceno, 2,6-dimetilbenceno o 2,4,6-trimetilbenceno; y/o
\bullet
n es 0.
Realizaciones adicionales son compuestos de fórmula 1 o la en la que:
\bullet
R^{1} es isopropilo;
\bullet
R^{2} es H;
\bullet
n es 0;
\bullet
X y X' son cada uno cloro; y
\bullet
L^{1} es un ligando de fórmula 6a:
13
en la que
\bullet
R^{7} y R^{8} son cada uno 2,4,6-trimetilfenilo; y
\bullet
R^{9} y R^{10} son cada uno H.
Son preferidos los compuestos de fórmula 2a, en la que R^{1}, R^{2}, R^{3}, R^{4}, m y n se definen como anteriormente
14
Más preferidos son los compuestos de fórmula general 2 o 2a, en la que
\bullet
R^{1} es un grupo isopropilo; y/o
\bullet
R^{2} es H, alquilo de C_{1-6} o arito, en particular R^{2} tiene el significado de un átomo de hidrógeno; y/o
\bullet
R^{4} es -alquilo de C_{1-6}, en particular metilo o etilo; y/o
\bullet
n es 0 y/o
\bullet
m es 0.
Realizaciones adicionales son compuestos de fórmula 2 o 2a, en la que:
\bullet
R^{1} es isopropilo;
\bullet
R^{2} es H;
\bullet
m es 0; y
\bullet
n es 0
Aún más preferido es un procedimiento para fabricar complejos de fórmula 1 o la, en el que un compuesto de fórmula general 2 o 2a se hace reaccionar con un complejo de rutenio de fórmula 5.
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en la que
L^{1} y L^{2} son ligandos neutros
R^{5} es H, -alquilo de C_{1-20}, -alquenilo de C_{2-20} -alquinilo de C_{2-20} o arilo; y
R^{6} es arito, vinilo o alenilo; y
X y X' son ligandos aniónicos;
opcionalmente en presencia de un ligando L^{1} neutro diferente.
Más preferida es la anteriormente mencionada síntesis de un complejo de rutenio de fórmula 1, cuando el procedimiento se lleva a cabo:
\bullet
en presencia de una sal de cobre, en particular CuCl; y/o
\bullet
en un disolvente halogenado o aromático, particularmente seleccionado de cloruro de metileno, cloroformo, benceno, tolueno, xileno, mesitileno o sus mezclas; y/o
\bullet
a una temperatura de 0 a 100ºC, en particular a una temperatura de 10 a 80ºC, más particularmente a una temperatura de 20 a 60ºC; y/o
\bullet
en un periodo de tiempo de 1 a 24 h, en particular de 1 a 10 h, más particularmente de 1 a 4 h.
La más preferida es la anteriormente mencionada síntesis de un complejo de rutenio, en la que la reacción se lleva a cabo en un recipiente mezclando el ligando de fórmula 6a, 6b, 6c o 6d con un complejo sólido de fórmula 5, en la que tanto el ligando L^{1} como el L^{2} son fosfinas de fórmula P(R^{11})_{3}, en la que R^{11} tiene el significado anterior y a continuación añadir un ligando de fórmula 2 o 2a.
Una variación preferida de la síntesis anteriormente mencionada de un complejo de rutenio es la generación de los ligandos de fórmula general 6a, 6b, 6c o 6d in situ a partir de las sales estables de las fórmulas 7a, 7b, 7c o 7d,
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en las que el anión se selecciona de formiato, acetato, trifluoroacetato u otro grupo ácido, o halógeno o [BF_{4}]^{-}. Por lo tanto, la sal está preferentemente en forma de una suspensión en disolventes tales como hidrocarburos alifáticos o aromáticos, preferentemente hexano, en reacción con una base fuerte, seleccionada de hidruros de metal alcalino, hidruros o alcoholatos de metal alcalinotérreo, particularmente terc-pentanolato de potasio, terc-amilato de potasio o terc-butanolato de potasio. A continuación se continua la reacción añadiendo un complejo sólido de fórmula 5, en la que tanto el ligando L^{1} como el L^{2} so fosfinas de fórmula P(R^{11})_{3} y a continuación añadiendo un ligando de fórmula 2 o 2a, para dar un compuesto de fórmula general 1 o 1a.
Más preferido es un procedimiento para fabricar intermedios, que comprende las etapas de a) alquilar un compuesto de fórmula general 3, con un reactivo de fórmula R^{1}Z (9) para formar un intermedio de fórmula 4, y b) hacer reaccionar 4 con un reactivo de olefinación de fórmula 10 para dar un compuesto de la fórmula general 2,
17
en las que
R^{1}, R^{2}, R^{3}, R^{4}, m y n de la fórmula 2a, 3, 4, 9 y 10 se definen como anteriormente y
W es un grupo saliente apropiado para reacciones de olefinación; y
Z es halógeno, -alquil de C_{1-6} -S(O)-O-, -fluroalquil de C_{1-6}-S(O)-O-, aril-S(O)-O- o aril- S(O)_{2}-O-.
Más preferido es un procedimiento en el que la anteriormente mencionada etapa a) se lleva a cabo:
\bullet
en un disolvente aprótico, en particular seleccionado de DMF, DMSO, acetona, acetonitrilo, acetato de etilo, éter de glicol, metano, etanol o sus mezclas, más particularmente el disolvente es DMF; o
\bullet
en un sistema disolvente bifásico provisto de un catalizador de transferencia de fase; o
\bullet
en presencia de un catalizador, en particular el catalizador se selecciona de Cs_{2}CO_{2}, CsF, sales de amonio cuaternario, éteres corona o criptandos, más particularmente Cs_{2}CO_{3}; o
\bullet
en presencia de un carbonato de metal alcalino o un hidróxido alcalino, en particular seleccionado de Na_{2}CO_{3}, K_{2}CO_{3}, Li_{2}CO_{3}, Cs_{2}CO_{3}, NaOH, KOH, LiOH, CsOH; o
\bullet
en un periodo de tiempo de 1 a 24 h, en particular de 8 a 24 h, más particularmente de 16 a 24 h.
\bullet
a una temperatura de 0 a 150ºC, en particular a una temperatura de 10 a 100ºC, más particularmente a una temperatura de 20 a 80ºC; o
Partiendo del compuesto 4, el compuesto 2 está disponible en las condiciones de Tebbe, Wittig, Wittig-Horner, Wittig-Horner-Emmons o Peterson, pero es preferido un procedimiento, en el que la anteriormente mencionada etapa b) se lleva a cabo:
\bullet
en un disolvente seleccionado de alcoholes, éteres de glicol o éteres cíclicos, se prefiere el THF; o
\bullet
W es un grupo saliente apropiado para reacciones de olefinación según Tebbe, con el reactivo de titanio de Tebbe, o según Wittig, con el reactivo de iluro de fosfonio de Wittig, más particularmente un grupo saliente se selecciona de PPh_{3} o TiCp_{2}; en la que Ph es fenilo substituido o sin substituir y Cp es un anión ciclopentadienilo substituido o sin substituir, que se puede encontrar después de la reacción en su forma oxidada.
Otra realización preferida de la invención es un procedimiento para reacciones de metátesis de todos los tipos, que comprende poner en contacto una olefina con un catalizador de fórmula general 1 o 1a; en particular en el que la reacción de metátesis es una reacción con cierre del anillo o de crosmetátesis.
Los siguientes ejemplos son para ilustrar varias realizaciones de la presente invención y no se debe entender que limitan la presente invención de ningún modo.
Ejemplo 1
18
4.I: A una suspensión agitada de carbonato de potasio anhidro en polvo (1,1 g, 8 mmol), una cantidad catalítica de carbonato de cesio (521 mg, 40% en moles) y 3.I (668 mg, 4 mmol) en DMF seco (25 ml) se añadió 2-yodopropano (0,8 ml, 8 mmol) puro. La mezcla reaccionante se agitó durante 24 h a temperatura ambiente (TA), y a continuación el disolvente se evaporó a vacío. El residuo se vertió en agua (50 ml) y se extrajo con t-BuOMe (4 x 25 ml). Las capas orgánicas combinadas se lavaron con salmuera, se secaron con Mg_{2}SO_{4} y se evaporaron hasta sequedad. El producto en bruto se purificó usando cromatografía en columna de gel de sílice (ciclohexano/EtOAc 8:2) para dar 2-iso-propoxi-5-nitrobenzaldehído 4.I en forma de sólido de bajo punto de fusión (850 mg, 86% de rendimiento).
IR (KBr): \nu [cm^{-1}] = 3115, 2991, 2942, 1679, 1609, 1526, 1348, 1284, 1111, 950, 832, 748, 667;
^{1}H-RMN (500 MHz, CDCl_{3}): \delta [ppm]= 1,48 (d, 6H, J = 6,1 Hz), 4,85 (q, 1H, J = 6,1 Hz), 7,10 (d, 1H, J = 9,2 Hz), 8,39 (dd, 1H, J = 2,9, 9,2 Hz), 8,69 (d, 1H, J = 2,9 Hz), 10,41 (s, 1H);
^{13}C-RMN (125 MHz, CDCl_{3}): \delta [ppm] = 21,8, 72,6, 113,6, 124,7, 125,12, 130,4, 141,1, 164,3, 187,8;
MS (EI): m/z 209 (10, [M]+.), 167 (100), 137 (18), 120 (11), 93 (7), 75 (3), 65 (10), 53 (4);
HRMS (El) calculado para [M]+ (C_{10}H_{11}O_{4}N): 209,0688; encontrado 209,0686.
2.I: A una suspensión agitada de Ph_{3}PCH_{3}Br (932 mg, 2,53 mmol) en THF seco (20 ml) se añadió lentamente a -78ºC sucesivamente una disolución de BuLi en hexano (1,8 ml, 2,7 mmol, 1,5 M) y una disolución de 4.I en THF (2 ml) seco. Después de esto la mezcla de reacción se dejó calentar hasta t.a. y se agitó durante 10 h adicionales. Después de este tiempo se añadió una disolución saturada de NH_{4}Cl (2 ml) y t-BuOMe (100 ml). El material insoluble se separó por filtración y la disolución resultante se evaporó a vacío. El producto en bruto se purificó por cromatografía en columna en gel de sílice (usando ciclohexano/EtOAc 8:2) para dar 2-iso-propoxi-5-nitroestireno 2.1 en forma de un aceite amarillo pálido (236 mg, 63% de rendimiento).
IR (película): \nu [cm^{-1}] = 3088, 2982, 2967, 1627, 1607, 1583, 1516, 1341, 1271, 1107, 950, 742 cm-1; ^{1}H-RMN (500 MHz, CDCl_{3}): \delta[ppm] = 1,41 (d, 6H, J = 6,0 Hz), 4,71 (q, 1H, J = 6,0 Hz), 5,40 (dd, 1H, J = 0,5, 11,2 Hz), 5,87 (dd, 1H, J = 0,5, 17,7 Hz), 6,91 (d, 1H, J = 9,1 Hz), 7,00 (dd, 1H, J = 11,2, 17,7 Hz), 8,12 (dd, 1H, J = 2,8, 9,1 Hz), 8,36 (d, 1H, J = 2,8 Hz); ^{13}C-RMN (125 MHz, CDCl_{3}): \delta [ppm] = 21,9, 71,5, 112,2, 116,8, 122,4, 124,5, 128,1, 130,1, 141,0, 159,9; MS (EI): m/z 207 (4, [M]+.), 165 (59), 148 (100), 135 (4), 118 (96), 104 (2), 90 (15), 65 (8), 63 (7), 51 (4); MS (ESI): m/z 230 ([M+Na]+);
HRMS (ESI): m/z calculado para [M+Na]+ (C_{11}H_{13}O_{3}NNa): 230,0788; encontrado 230, 0776.
Ejemplo 2
19
En atmósfera de argón un complejo de carbeno de fórmula 5.II, en el que L^{2} representa un ligando NHC de fórmula 6a.II (153 mg, 0,18 mmol),
20
y CuCl anhidro (18 mg, 0,18 mmol) se colocaron en un tubo de Schelenck. A continuación se añadió CH_{2}Cl_{2} (10 ml) desoxigenado y seco seguido de una disolución del compuesto 2.I (38 mg, 0,18 mmol) en CH_{2}Cl_{2} (4 ml). La suspensión resultante se agitó a 30ºC durante 1 h, a continuación se concentró a vacío, y se purificó por cromatografía en columna de gel de sílice (ciclohexano/EtOAc 5:2). Después de la retirada del disolvente y del lavado con una pequeña cantidad de n-pentano se obtuvo el complejo 1.II, en el que Mes tiene el significado de un grupo mesitilo, en forma de sólido verde microcristalino (100 mg, 83% de rendimiento). R^{f} = 0,30 (hexano/EtOAc 8:2);
^{1}H-RMN (500 MHz, CD_{2}Cl_{2}): \delta [ppm]= 16,42 (s, 1H), 8,46 (dd, 1H, J = 9,1, 2,5 Hz), 7,80 (d, 1H, J = 2,5 Hz), 7,10 (s, 4H), 6,94 (d, 1H, J = 9,1 Hz), 5,01 (sept, 1H, J = 6,1 Hz), 4,22 (s, 4H), 2,47 (2s, 18H), 1,30 (d, 6H, J = 6,1 Hz); ^{13}C-RMN (125 MHz, CD_{2}Cl_{2}): \delta [ppm]= 289,1, 208,2, 156,8, 150,3, 145,0, 143,5, 139,6, 139,3, 129,8, 124,5, 117,2, 113,3, 78,2, 52,0, 21,3, 21,2, 19,4; IR (KBr): \nu [cm^{-1}] = 2924, 2850, 1606, 1521, 1480, 1262, 1093, 918, 745; MS (ESI): m/z 636 [M-Cl]+; HRMS(EI): m/z calculado para C_{31} H_{37}N_{3}O_{3}Ru: [M+.] 671,1255, encontrado 671,1229; Análisis elemental, calculado: (%) para C_{31}H_{37}N_{3}O_{3}Ru (671,63): C 55,44, H 5,55, N 6,26; encontrado: C 55,35; H 5,70, N 6,09.
Ejemplo 3
21
En una atmósfera de argón un complejo de carbeno de fórmula 5.III (164,4 mg, 0,20 mmol) se colocó en un tubo de Schlenck. A continuación se añadió CH_{2}Cl_{2} (15 ml) desoxigenado y seco seguido de una disolución del compuesto 2.I (50 mg, 0,24 mmol) en CH_{2}Cl_{2} (5 ml). La suspensión resultante se agitó a 40ºC durante 1 h, a continuación se concentró a vacío, y se purificó por cromatografía en columna de gel de sílice (ciclohexano/EtOAc 5:2). Después de la retirada de los disolventes y lavado con una pequeña cantidad de n-pentano seco se obtuvo un complejo 1.III en forma de sólido marrón microcristalino (95 mg, 70% de rendimiento).
^{1}H-RMN (500 MHz, CDCl_{3}): \delta [ppm] = 1,26 – 2,35 (m, 39 H), 5,33 – 5,40 (m 1H), 7,18 (d, J = 5 Hz, 1H), 8,54 (d, J = 5 Hz, 1H), 8,60 (s, 1H), 17,38 (d, J = 5,0 Hz, 1H);
^{13}C-RMN (125 MHz, CDCl_{3}): \delta [ppm] = 22,1, 26,2, 27,7 (d, J= 24 Hz), 30,1, 35,8 (d, J= 10 Hz), 78,2, 113,2, 117,6, 124,2, 143,3, 157,0, 273,2; IR (CH_{2}Cl_{2}, film): \nu [cm^{-1}] = 2930 (s), 2852 (s), 1604 (m), 1575 (m), 1521 (s), 1476 (m), 1447 (m), 1379 (w), 1342 (s), 1275 (s), 1241 (m), 1205 (w), 1181 (w), 1136 (m), 1095 (s), 1049 (w), 1005 (w), 951 (m), 918 (s), 851 (m), 830 (m), 789 (m), 745 (s), 656 (m), 606 (m), 518 (m); HRMS (EI): m/z calculado para C_{28}H_{44}O_{3}N^{(35)}Cl_{2}P^{(102)}Ru (M^{+}): 645,14794; encontrado 645,14706.
Ejemplo 4
La sal 7.IV (152 mg, 0,388 mmol) se suspendió en argón en un tubo de Schlenck en n-hexano (7 ml).
22
A continuación se añadió terc-amilato de potasio CH_{3}CH_{2}C(CH_{3})_{2}O^{-}K^{+} (0,22 ml, 0,372 mmol, disolución de tolueno 1,7 M) y la disolución turbia amarillo pálido resultante se agitó a t.a. durante 30 min.
23
A continuación se añadió complejo de rutenio sólido de fórmula 5.III (255 mg, 0,310 mmol) y la suspensión resultante se calentó a reflujo durante 30 min. A la suspensión amarillo rosáceo resultante se añadió una disolución de compuesto 2.I (83,5 mg, 0,403 mmol) en CH_{2}Cl_{2} (7 ml) y CuCl sólido (33,8 mg, 0,341 mmol) a t.a.
24
La mezcla resultante se calentó a 40ºC durante 1 h. La mezcla resultante se concentró a vacío y purificó por cromatografía en columna de gel de sílice (ciclohexano/EtOAc 5:2). Después de la retirada de disolvente y lavado con una pequeña cantidad de n-pentano seco se obtuvo el complejo 1.II en forma de sólido verde microcristalino (149 mg, 72% de rendimiento). Los datos analíticos están de acuerdo con los obtenidos previamente (véase Ejemplo 2).
Ejemplo 5
25
La preparación del complejo 1.V análoga al Ejemplo 2 da como resultado un sólido verde microcristalino (40% de rendimiento).
IR (KBr): \nu [cm^{-1}] = 2924 (s), 2853 (s), 1608 (m), 1523 (m), 1483 (s), 1343 (s), 1267, 1010 (w), 905 (s), 826 (m), 745 (m). MS(EI): m/z 643 (3), 322 (4), 304 (100), 289 (11), 246 (5), 181 (12), 159 (12), 158 (12), 105 (8), 77 (15), 43 (58). MS (LSIMS) m/z 644 (M+H+).
El uso de un compuesto de fórmula general 1 como catalizador para la reacción de metátesis, respectivamente la síntesis de compuestos que contienen un doble enlace C=C y/u otros grupos funcionales ocurre con sorprendentemente alto éxito. Por lo tanto los (pre)catalizadores de fórmula 1 descritos a continuación parecen ser mejores que otros catalizadores de rutenio altamente activo conocidos comparables, especialmente si se refiere a su actividad.
Como consecuencia de ello son necesarias cantidades más bajas del catalizador, temperaturas de reacción más bajas y tiempos de reacción más bajos, para un mejor rendimiento en comparación con los complejos establecidos usualmente usados. Los siguientes ejemplos 6-10 muestran esta superioridad de los catalizadores de fórmula 1.
Ejemplo 6
Reacciones de metátesis con cierre del anillo catalizadas por compuestos de la fórmula 1.II (véase Ejemplo 2)
26
A una disolución de dieno S1 (210 mg, 0,75 mmol) en CH_{2}Cl_{2} (35 ml) se añadió una disolución de catalizador 1.II (5 mg, 1% en moles) en CH_{2}Cl_{2} (2 ml) a 0ºC. Después de agitar a 0ºC durante una hora adicional, el disolvente se retiró a vacío y el residuo se purificó usando cromatografía en columna de gel de sílice (ciclohexano/EtOAc 8:2) para dar P1 (186 mg, 99% de rendimiento) en forma de un sólido incoloro. IR (KBr): \nu [cm^{-1}] = 3030, 2942, 2899, 2855, 1657, 1596, 1450, 1332, 1286, 1162, 910, 816, 712; ^{1}H-RMN (200MHz, CDCl_{3}): \delta [ppm] = 2,28 (m, 4H), 2,39 (s, 3H), 3,25 (m, 4H), 5,72 (m, 2H), 7,25 (d, 2H, J = 8,2 Hz), 7,64 (d, 2H, J = 8,2 Hz); ^{13}C- RMN (50MHz, CDCl_{3}): \delta [ppm] = 21,5, 29,9, 48,2, 126,9, 129,5, 130,1, 136,2, 142,9; MS (EI): m/z 251 (5, [M]+) 223 (2), 184 (6), 155 (4), 105 (2), 91 (19), 96 (16), 77 (1), 65 (13), 42 (100); HRMS (El) m/z calculado para [M]+ (C_{13}H_{17}O_{2}NS): 251,0980; encontrado 2251,0979.
Ejemplo 7
Reacciones de crosmetátesis catalizadas por compuestos de la fórmula 1.11 (véase Ejemplo 2)
27
A una disolución agitada de indo) S2 (77,8 mg, 0,36 mol) y acrilato de metilo S2b (92,9 mg, 1,1 mmol) en CH_{2}Cl_{2} (15 ml) seco se añadió una disolución del catalizador 1.II (12,1 mg, 5% en moles) en CH_{2}Cl_{2} (5 ml). La mezcla resultante se agitó a t.a. durante 2 h. El disolvente se retiró a vacío y el residuo se purificó usando cromatografía en columna de gel de sílice (ciclohexano/EtOAc 8:2) para dar (E)-P2 (186 mg, 99% de rendimiento) en forma de sólido amarillo cristalino.
IR (KBr): \nu [cm^{-1}] = 3364, 2953, 2904, 1707, 1655, 1504, 1324, 1215, 750 cm-1; ^{1}H- RMN (500 MHz, CDCl_{3}): \delta [ppm] = 2,42 (s, 3H), 3,61 (dd, 2H, J = 1,7, 6,0 Hz), 3,70 (s, 3H), 5,74 (dt, 1H, J = 1,7, 15,7 Hz), 7,09 (dt, 1H, J = 6,0, 15,7 Hz), 7,42 (d, 1H, J = 8,8 Hz), 7,98 (dd, 1H, J = 2,0, 8,8 Hz), 8,24 (d, 1H, J = 2,0 Hz), 8,51 (s ancho, 1H), ^{13}C- RMN (125 MHz, CDC_{3}): \delta [ppm] = 12,0, 26,7, 51,5, 107,2, 108,8, 115,4, 117,5, 121,4, 133,2, 133,6, 138,9, 142,6, 146,7, 167,0; MS (EI): m/z 274 (100, [M]+.), 259 (75), 242 (63), 215 (38), 199 (11), 189 (15), 175 (15), 168 (53), 154 (18), 143 (31), 127 (12), 115 (12), 84 (17); HRMS (EI): m/z calculado para [M]+. (C_{14}H_{14}O_{4}N_{2}): 247,0954; encontrado 274,0959. Análisis elemental, calculado (C_{14}H_{14}O_{4}N_{2}): C, 61,31; H, 5,14; N, 10,21; encontrado: C, 61,05; H, 5,22; N, 10,09.
\newpage
Ejemplo 8
Examen de la velocidad de ciclación del substrato S3 (malonato de 2-alil-2-(2- metilalil)dietilo) cuando se usa el catalizador 1.II
28
En un tubo de Schlenck se colocó una disolución de dieno S3 (100 mg, 0,4 mmol) en CH_{2}Cl_{2} (20 ml) a una temperatura de 25ºC, se añadió una disolución del catalizador 1.II (2,6 mg, 0,004 mmol, 1% en moles) en CH_{2}Cl_{2} (1 ml). La mezcla resultante se agitó durante 18 horas adicionales a la misma temperatura. Las conversiones se calcularon por CG (cromatografía de gases) (se enfriaron rápidamente alícuotas de la mezcla de reacción por adición de la cantidad calculada de disolución 1 M de etil-vinil-éter y se analizaron por la técnica de CG. Los resultados obtenidos se presentan en la Figura 1 como curva 10 (\blacklozenge).
El examen de la velocidad de ciclación del substrato S3 (malonato de 2-alil-2- (2-metilalilo) se repitió con el catalizador A. El experimento se realizó en idénticas condiciones a las que se describe anteriormente, excepto que la cantidad de catalizador A se elevó a 2,5% en moles. Los resultados obtenidos se presentan como curva 2 (\bullet).
Ejemplo 9
Comparación de la eficiencia de los catalizadores 1.II y C en una reacción de crosmetátesis
29
Condición
a) Catalizador 1.11 (1% mol). t.a., 30 min, rendimiento 95%
\quad
b) Catalizador C (2,5% mol), t.a., 20 min, rendimiento 91%.
A una disolución agitada de olefina S4 (107 mg, 0,5 mmol) y acrilato de metilo S2b (86 mg, 1 mmol) en CH_{2}Cl_{2} (10 ml) se añadió una disolución del catalizador 1.11 (3,4 mg, 1% mol) en CH_{2}Cl_{2} (2 ml). La mezcla resultante se agitó a continuación a temperatura ambiente durante 30 min. El disolvente se retiró a presión reducida y el resido se purificó usando cromatografía en columna de gel de sílice (ciclohexano/EtOAc 8:2). El producto P4 se obtuvo como mezcla de los isómeros E y Z en una relación 95:5 (130 mg, 95% de rendimiento) en forma de aceite incoloro.
Según los datos en Angew Chemie 2002, 114, 2509-2511 el catalizador de la fórmula C da en una reacción análoga el producto P4 con un rendimiento de 91%.
Ejemplo 10
Comparación de la eficiencia de los catalizadores 1.II y A en una reacción de crosmetátesis
30
Condición
a) Catalizador 1.II (5% mol). t.a., 30 min, rendimiento 87%
\quad
b) Catalizador A (8% mol), t.a., 6 h, rendimiento 79%.
A una disolución agitada de alilmalonato de dietilo S5 (100 mg, 0,5 mmol) y S5a (53 mg, 1 mmol) en CH_{2}Cl_{2} (5 ml) se añadió una disolución del catalizador 1.II (16,8 mg, 5% mol) en CH_{2}Cl_{2} (5 ml). La disolución resultante se agitó a temperatura ambiente durante 30 min. El disolvente se retiró a presión reducida y el resido se purificó usando cromatografía en columna de gel de sílice (ciclohexano/EtOAc 8:2). El producto P5 se obtuvo como mezcla de los isómeros E y Z en una relación 1:2 (98 mg, 87% de rendimiento) en forma de aceite incoloro.
Según Synlett 2001, 430-431 el catalizador A da en una reacción análoga el producto P5 con un rendimiento de 79%.

Claims (19)

1. Un compuesto de la fórmula 1,
31
en la que
L^{1} es un ligando neutro;
X/X' son ligandos aniónicos;
R^{1} es -alquilo de C_{1-5} o -cicloalquilo de C_{5-6};
R^{2} es H, -alquilo de C_{1-20}, -alquenilo de C_{2-20}, -alquinilo de C_{2-20} o arilo;
R^{3} es -alquilo de C_{1-6}, -alcoxi de C_{1-6} o arilo, en el que el arilo está opcionalmente substituido con -alquilo de C_{1-6} o -alcoxi de C_{1-6};
n es 0, 1,2 o 3.
2. Un compuesto según la reivindicación 1 de la fórmula 1a,
32
en la que L^{1}, X, X', R^{1}, R^{2}, R^{3} y n se definen como en la reivindicación 1.
3. Un compuesto según las reivindicaciones 1 o 2, en el que
L^{1} es P(R^{11})_{3};
R^{11} es -alquilo de C_{1-6}, -cicloalquilo de C_{3-5} o arilo;
o L^{1} es un ligando de fórmula 6a, 6b, 6c o 6d;
33
R^{7} y R^{8} son cada uno independientemente H, -alquilo de C_{1-20}, -alquenilo de C_{2-20}, o fenilo, en los que el fenilo está opcionalmente substituido hasta con tres grupos independientemente seleccionados de -alquilo de C_{1-6}, -alcoxi de C_{1-6} o halógeno;
R^{9} y R^{10} son cada uno independientemente H, -alquilo de C_{1-20}, -alquenilo de C_{2-20}, o fenilo, en los que el fenilo está opcionalmente substituido hasta con tres grupos independientemente seleccionados de -alquilo de C_{1-6}, -alcoxi de C_{1-6} o halógeno; o
\newpage
R^{9} y R^{10} junto con los átomos de carbono a los que están unidos se combinan para formar un anillo carbocíclico de 3 a 8 miembros.
Y e Y' son halógeno.
4. Un compuesto según las reivindicaciones 1-3, en el que.
R^{7} y R^{8} son cada uno independientemente H, -alquilo de C_{1-6}, -alquenilo de C_{2-6}, o fenilo, en los que el fenilo está opcionalmente substituido hasta con tres grupos independientemente seleccionados de -alquilo de C_{1-6}, -alcoxi de C_{1-6} o halógeno;
R^{9} y R^{10} son cada uno independientemente H, -alquilo de C_{1-6}, -alquenilo de C_{2-6}, o fenilo, en los que el fenilo está opcionalmente substituido hasta con tres grupos independientemente seleccionados de -alquilo de C_{1-6}, -alcoxi de C_{1-6} o halógeno; o
R^{9} y R^{10} junto con los átomos de carbono a los que están unidos se combinan para formar un anillo carbocíclico de 5 a 7 miembros.
5. Un compuesto según las reivindicaciones 1-4, en el que
R^{2} es H, -alquilo de C_{1-6} o arilo;
X y X' son cada uno halógeno.
6. Un compuesto según las reivindicaciones 1-5, en el que
L^{1} es PC_{y3} o un ligando de fórmula 6a, 6b, 6c o 6d;
C_{y} es ciclohexilo;
X y X' son cada uno cloro.
7. Un compuesto según las reivindicaciones 1-6, en el que
L^{1} es un ligando de fórmula 6a, 6b, 6c o 6d; y
R^{7} y R^{8} son 2-metilfenilo, 2,6-dimetilfenilo o 2,4-6-trimetilfenilo.
8. Un compuesto según las reivindicaciones 1-7, en el que
n es 0
9. Un compuesto según las reivindicaciones 1-8, en el que
R^{1} es ^{i}Pr;
R^{2} es H.
10. Un compuesto de fórmula 2,
34
en la que
R^{1} es -alquilo de C_{1-5} o -cicloalquilo de C_{5-6};
R^{2} es H, -alquilo de C_{1-20}, -alquenilo de C_{2-20}, -alquinilo de C_{2-20} o arilo;
R^{3} es -alquilo de C_{1-6}, -alcoxi de C_{1-6} o arilo, en el que el arilo puede estar substituido con -alquilo de C_{1-6} o -alcoxi de C_{1-6};
R^{4} es -alquilo de C_{1-20};
m es 0, 1 o 2; y
n es 0, 1, 2 o 3.
11. Un compuesto según la reivindicación 10, de fórmula 2a
35
en la que R^{1}, R^{2}, R^{3}, R^{14}, m y n se definen como en la reivindicación 10.
12. Un compuesto según las reivindicaciones 10 o 11, en el que
R^{2} es H, -alquilo de C_{1-0} o arilo;
R^{4} es -alquilo de C_{1-6};
m es 0 o 1.
13. Un compuesto según las reivindicaciones 10-12, en el que
R^{4} es metilo o etilo;
n es 0.
14. Un compuesto según las reivindicaciones 10-13, en el que
R^{1} es isopropilo;
R^{2} es H;
m es o.
15. Un procedimiento para fabricar complejos según una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en el que un compuesto de la fórmula 2 o 2a, según las reivindicaciones 10-14, se hace reaccionar con un complejo de rutenio de fórmula general 5.
36
en la que
L^{1} y L^{2} son ligandos neutros;
R^{5} es H, -alquilo de C_{1-20}, -alquenilo de C_{2-20}, -alquinilo de C_{2-20} o arilo;
R^{6} es arilo, vinilo o alenilo;
X/X' son ligandos aniónicos.
16. Un procedimiento según la reivindicación 15, que se lleva a cabo en presencia de una sal de cobre.
17. Un procedimiento para fabricar un intermedio de fórmula 2 o 2a, según una cualquiera de las reivindicaciones 10-14, que comprende las etapas de
a) alquilar un compuesto de fórmula 3,
37
con un reactivo de fórmula R^{1}Z(9) para forma un intermedio de fórmula 4
38
y
b) hacer reaccionar el intermedio de fórmula 4 con un reactivo de olefinación de fórmula
39
para dar un compuesto de la fórmula general 2,
40
en la que
R^{1}, R^{2}, R^{3}, R^{4}, m y n de fórmula 2a, 3, 4, 9 y 10 se definen como en las reivindicaciones 10-14 y
W es un grupo saliente apropiado para reacciones de olefinación;
Z es halógeno, -alquil de C_{1-6}-S(O)_{2-}, -fluoroalquil de C_{1-6}-S(O)_{2-}. aril-S(O)2- o aril- S(O)_{3-}.
18. Un procedimiento para reacciones de metátesis, que comprende poner en contacto dos compuestos que tienen un doble enlace C=C o un compuesto que tiene por lo menos dos dobles enlaces C=C con un catalizador, en el que el catalizador comprende un complejo de rutenio según las reivindicaciones 1-9.
19. Un procedimiento para llevar a cabo una reacción de metátesis con cierre de anillo o de crosmetátesis, procedimiento que comprende poner en contacto un compuesto de dialquenilo con un complejo de rutenio según las reivindicaciones 1-9.
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