DE69913003T2

DE69913003T2 - 1,2-bis(methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)-phosphino)ethan, verfahren zur herstellung davon, übergangsmetall-komplexe, die dieses als liganden enthalten und ihre verwendung

Info

Publication number: DE69913003T2
Application number: DE69913003T
Authority: DE
Inventors: Masashi Koto-ku SUGIYA; Hiroyuki Saitama-shi NOHIRA
Original assignee: Nippon Chemical Industrial Co Ltd
Current assignee: Nippon Chemical Industrial Co Ltd
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2019-12-21
Also published as: EP1245551B1; WO2001046098A1; JP4066139B2; EP1245551A4; EP1245551A1; DE69913003D1; US6603032B1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue Bisphosphinverbindung mit einem chiralen Zentrum am Phosphoratom, die als Ligand für asymmetrische Katalysatoren zur Verwendung bei der asymmetrischen Hydrierung nützlich ist, und ein Verfahren für die Herstellung dieser Bisphosphinverbindung und ferner einen Übergangsmetallkomplex mit dieser Bisphosphinverbindung als Ligand, und ein Verfahren für die asymmetrische Hydrierung einer ungesättigten Carbonsäure und ihres Esters unter Verwenden dieses Übergangsmetallkomplexes als ein asymmetrischer Katalysator zur asymmetrischen Hydrierung.
Stand der Technik
Asymmetrische katalytische Synthese ist von großer Bedeutung als Verfahren zum Herstellen von optisch aktiven Feinchemikalien, die landwirtschaftliche Produkte, pharmazeutische Präparate usw. einschließen. Ein optisch aktiver Phosphinligand hat eine Hauptrolle als Ligand für Übergangsmetallkomplexe gespielt, und daher wurde bis heute eine breite Vielfalt von verwandten Liganden berichtet. Sie sind z. B. in "Asymmetric Synthesis", Band 5, verfasst von J. D. Morrison (veröffentlicht 1985 von Academic Press Inc.), "Fundamentals and Applications of Chiral Technology", beschrieben von Kazuo Achinami (veröffentlich 1999 von IBC) und "Asymmetric Catalysis in Organic Synthesis", beschrieben von Ryoji Noyori offenbart.
Bisher wurden Verbindungen, die in der Lage sind, einen Substituenten, wie eine Phenylgruppe, dazu zu verleiten, an dem Phosphoratom vorzukommen, um durch C-Chiralität oder axiale Asymmetrie nicht gleichwertig zu sein, positiv untersucht, da sie durch einfache Synthese erhältlich sind. Es wurde jedoch berichtet, dass Phosphinverbindungen mit einem chiralen Zentrum direkt an dem Phosphoratom die hervorragendste Fähigkeit, Asymmetrie zu entwickeln, zeigen. Von diesen Liganden ist 1,2-Bis(o-methoxyphenyl)phenylphosphino)ethan (im allgemeinen DIPAMP genannt) bekannt, das ein Ligand ist, der in der frühesten Phase untersucht wurde (US-Patent Nr. 4,008,281 und Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 50-113489). Außerdem wurde ein neuer Bisphosphinligand, der so aufgebaut ist, dass er eine 1,2-Bis(phosphin)ethangruppe hat, durch Imamoto et al. (J. Am. Chem. Soc., 1998, 120, Seiten 1635–1636 und Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 11-80179) vorgeschlagen.
Daher ist von dem Biphosphin mit 1,2-Bis(phosphin)ethan-Struktur bekannt, dass es als chiraler Ligand wichtig ist. Damit eine asymmetrische Reaktion mit hoher Reaktivität fortschreitet, muss eine substituentenhaltige aromatische Gruppe oder eine sperrige Alkylgruppe im wesentlichen an dem chiralen Zentrum, d. h. an dem Phosphoratom, vorliegen. Die sperrige Alkylgruppe, von der bekannt ist, dass sie möglicherweise mit dem P-Atom einer solchen 1,2-Bis(phosphin)ethan-Struktur verbunden ist, ist jedoch nur auf Niederalkylgruppen, wie 1,1-Diethylpropyl oder t-Butyl, und eine Cycloalkylgruppe, wie Cyclopentyl, Cyclohexyl oder 1-Adamantyl, beschränkt. Auch im Falle von anderen Biphosphinliganden ist es in dem Fachgebiet anerkannt, dass als die mit dem chiralen Zentrum, d. h. mit dem Phosphoratom, verbundene sperrige Alkylgruppe gewöhnlich eine Kettenalkylgruppe verwendet wird, die 2 bis 4 Kohlenstoffatome hat, und sie wird durch eine t-Butylgruppe typisiert, und dass als Alkylgruppe mit einer viel größeren Anzahl an Kohlenstoffatomen gewöhnlich eine Cycloalkylgruppe verwendet wird, die durch eine Cyclopentyl- oder Cyclohexylgruppe typisiert wird. In Bezug auf die Kettenalkylgruppe ist eine sperrige Alkylgruppe mit 8 oder mehr Kohlenstoffatomen völlig unbekannt. Daher kann von der erfindungsgemäßen 1,1,3,3-Tetramethylbutylgruppen-haltigen Bisphosphinverbindung gesagt werden, dass sie absolut neu ist, soweit die derzeitigen Erfinder es wissen.
Das in der Japanischen ungeprüften Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 11-80179 offenbarte Verfahren schließt eine stereoselektive Deprotonierung von (–)-Spartein in einer äquimolaren Menge mit S-Butyllithium bei einer cryogenen Temperatur von –78°C ein, wodurch ein optisch aktiver Bisphosphinborankomplex erhalten wird. Solch eine cryogene Temperatur ist jedoch im allgemeinen extrem schwierig industriell durchzuführen und ist daher weit davon entfernt, praktisch anwendbar zu sein. Zusätzlich ist das S-Butyllithium eine Verbindung, die in Bezug auf Sauerstoff und Feuchtigkeit in der Luft stark aktiv ist und ist im industriellen Maßstab schwierig handzuhaben. Als ein weiteres Problem ist die optisch aktive Form, die erhalten werden kann, nur auf die (S,S)-Form als absolute Konfiguration beschränkt, und dies ist daher weniger vorteilhaft für die Industrialisierung.
Optisch aktive Bisphosphinliganden wurden wie oben erwähnt bisher entwickelt, aber von ihnen kann nicht gesagt werden, dass sie in Bezug auf Selektivität, katalytische Aktivität usw. ausreichend sind. Das Bereitstellen eines bis jetzt nicht bekannten Phosphinliganden ist entscheidend, wenn die Substrate, asymmetrischen Bedingungen und ähnliche bedacht werden.
Um die oben angegebenen Probleme zu klären, haben die derzeitigen Erfinder ausgedehnte Forschungen durchgeführt, wodurch sie gefunden haben, dass ein Übergangsmetallkomplex mit einer neuen 1,1,3,3-Tetramethylbutylgruppen-haltigen Bisphosphinverbindung als Ligand eine hohe asymmetrische katalytische Aktivität zeigt, welche Gruppe ein sperriger Substituent mit 8 Kohlenstoffatomen ist, und durch die vorangehende allgemeine Formel (1) dargestellt wird, und auch beide (S,S)- und (R,R)-Formen als absolute Konfiguration geben kann. Dieser Befund hat zur Vervollständigung der vorliegenden Erfindung geführt.
Die Ziele der Erfindung sind es nämlich, eine neue Bisphosphinverbindung, die als Ligand, der in der Lage ist, eine höhere asymmetrische katalytische Aktivität als herkömmliche Katalysatoren zu ergeben, nützlich ist, ein Verfahren zum Herstellen der obigen Bisphosphinverbindung, einen Übergangsmetallkomplex mit der obigen Bisphosphinverbindung, die in der Lage ist, eine höhere asymmetrische katalytische Aktivität als herkömmliche Katalysation zu ergeben, als Ligand, und ein Verfahren zur asymmetrischen Hydrierung einer ungesättigten Carbonsäure und ihres Esters unter Verwenden des obigen Übergangsmetallkomplexes als ein Katalysator bereitzustellen.
Offenbarung der Erfindung
Die neue Bisphosphinverbindung, von der beabsichtigt ist, dass sie durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt wird, ist ein 1,2-Bis(methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphin)ethan, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (1):
(worin t-C₈H₁₇ 1,1,3,3-Tetramethylbutyl bezeichnet).
Außerdem umfasst das Verfahren zum Herstellen der oben genannten Bisphosphinverbindung die Schritte des Unterwerfens eines Phosphinoxidcarboxylats, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (2):
(worin A¹ und A² eine Methylgruppe bzw. 1,1,3,3-Tetramethylbutylgruppe bezeichnen, und A¹ und A² ihre entsprechenden unterschiedlichen Gruppen bezeichnen) einer elektrolytischen Kolbe-Kupplungsreaktion, wodurch ein 1,2-Bis(methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphinoyl)ethan, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (3):
(worin A¹ und A² die gleichen Bedeutungen wie oben definiert haben, und A¹ und A² ihre entsprechenden unterschiedlichen Gruppen bezeichnen) erhalten wird; und dann Reduzieren des resultierenden 1,2-Bis(methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphinoyl)ethans mit einem Reduktionsmittel.
Außerdem wird die Verwendung der oben genannten Bisphosphinverbindung auf so eine Weise durchgeführt, dass ein Übergangsmetallkomplex, der aus der Bisphosphinverbindung als Ligand besteht, als Katalysator verwendet wird, um eine ungesättigte Carbonsäure und ihren Ester asymmetrisch zu hydrieren.
Beste Ausführungsform zum Durchführen der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wird nun im Detail beschrieben.
In das erfindungsgemäße 1,2-Bis(methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphin)ethan, dargestellt durch die vorangehende allgemeine Formel (1) sind eine razemische Form und eine optisch aktive Form eingeschlossen. Als die optisch aktive Form kommen (S,S), (R,R) und Mesoformen vor, aber die Erfindung umfasst alle solchen Formen.
Als nächstes wird das Verfahren für die Herstellung des erfindungsgemäßen optisch aktiven 1,2-Bis(methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphin)ethans, dargestellt durch die vorangehende allgemeine Formel (1) beschrieben.
Das erfindungsgemäße 1,2-Bis(methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphin)ethan, dargestellt durch die vorangehende allgemeine Formel (1) kann einfach hergestellt werden, im wesentlichen durch Durchführen eines ersten Schrittes, in dem ein Phosphinoxidcarboxylat, dargestellt durch die vorangehende allgemeine Formel (2) einer elektrolytischen Kolbe-Kupplungsreaktion unterworfen wird, wodurch 1,2-Bis(methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phospinoyl)ethan, dargestellt durch die vorangehende allgemeine Formel (3) erhalten wird, und dann einem zweiten Schritt, in dem das resultierende 1,2-Bis(methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphinoyl)ethan mit einem Reduktionsmittel reduziert wird.
Erster Schritt
Der erste Schritt erlaubt es, dass ein Phosphinoxidcarboxylat der vorangehenden allgemeinen Formel (2) eine elektrolytische Kolbe-Kupplungsreaktion durchläuft, wodurch 1,2-Bis(methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphinoyl)ethan der vorangehenden allgemeinen Formel (3) erhalten wird.
In der vorangehenden allgemeinen Formel (2), die das Reaktantmaterial darstellt, d. h. das Phosphinoxidcarboxylat, bezeichnen A¹ und A² eine Methylgruppe bzw. eine 1,1,3,3-Tetramethylbutylgruppe, und A¹ und A² bezeichnen ihre entsprechenden unterschiedlichen Gruppen.
Die elektrolytische Kolbe-Kupplungsreaktion kann gemäß den zuvor durch die derzeitigen Erfinder in der Japanischen ungeprüften Patentanmeldung Puplikationsnummer 11-228586 vorgeschlagenen Verfahren durchgeführt werden. Speziell setzt diese Reaktion ein Lösungsmittel beim Erreichen der Elektrolyse ein, wobei das Lösungsmittel Methanol und wasserhaltiges Methanol einschließt. Wenn wasserhaltiges Methanol verwendet wird, ist der Wassergehalt bevorzugt nicht mehr als 4%. Eine wässrige Lösung oder ein aprotisches polares Lösungsmittel, wie Acetonitril, ist nicht sehr wünschenswert, da es wahrscheinlich ist, dass das Ausgangsmaterial ein abnormal durch die Kolbe-Reaktion abgeleitetes Nebenprodukt, wie Olefin oder Alkohol (Hofer-Moest-Reaktion), ergibt.
Der pH der elektrolytischen Flüssigkeit ist bevorzugt neutral oder angesäuert. Ein Trägersalz kann, wo gewünscht, beim Stabilisieren der Stromverteilung zugegeben werden. Geeignete Trägersalze schließen Natriumsalze, wie Natriumperchlorat, Natriummethylat usw., und Lithiumsalze, wie Lithiumperchlorat usw., ein. Wünschenswert sollte jedoch die Verwendung eines Trägersalzes vermieden werden, da die Ausbeute des beabsichtigten Bisphosphinoxids mit einem Anstieg in der Menge des Salzes abnimmt. Wenn trotzdem so ein Trägersalz verwendet wird, ist die zuzugebende Menge des Salzes bevorzugt unter 5 Gew.-%, basierend auf einem Gewichtsteil des Ausgangsmaterials.
Als die zu verwendende Elektrode ist eine Platinelektrode bevorzugt, um die Konzentration der Radikale, die pro Einheitsfläche gebildet werden, zu erhöhen, so dass die Elektrolyse mit einer hohen Stromdichte (mit einem hohen Potential) bewirkt werden kann. Eine durch Platieren von Platin auf einer Titanplatte hergestellte Elektrode kann auch in industriellem Maßstab eingesetzt werden. Eine aus Iridium, Gold, Palladium, Bleioxid oder ähnlichen hergestellte Elektrode kann anstelle der Platinelektrode verwendet werden. Bevorzugt wird die elektrolytische Flüssigkeit bei einer konstanten Temperatur gehalten, indem sie in ein Wasserbad eingetaucht wird. Dies ist so, da die Flüssigkeitstemperatur ansteigt, wenn das Elektrolysevolumen ansteigt. Die Elektrolysetemperatur ist bevorzugt relativ niedrig, und der Bereich von 0 bis 20°C ist insbesondere wünschenswert. Außerdem wird die elektrolytische Flüssigkeit bevorzugt gerührt, um ihre Temperatur gleichmäßig zu halten.
Die Elektrolyse wird gewöhnlich durch Elektrolyse mit konstantem Strom durchgeführt, und die Stromkapazität ist im Bereich von 0,1 bis 3 A, bevorzugt 0,5 bis 2 A. Der Abstand von Elektrode zu Elektrode ist gewöhnlich im Bereich von etwa 1 bis 5 mm, um sicherzustellen, dass die Stromdichte im Bereich von 10 bis 100 mA/cm² ist. Die Stromverteilungszeit ist mit dem Ausgangsmaterial und den verwendeten Elektrolysebedingungen variabel, aber sie ist gewöhnlich im Bereich von 0,5 bis 36 Stunden, bevorzugt etwa 1 bis 10 Stunden.
Bei Beendigung der Reaktion wird das Lösungsmittel durch Destillation entfernt, um ein 1,2-Bis(methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphinoyl)ethan, dargestellt durch die vorangehende allgemeine Formel (3) zu ergeben. Erfindungsgemäß kann die resultierende Verbindung durch herkömmliche Mittel, wie Rekristallisation usw., gereinigt werden.
Erfindungsgemäß kann einfach eine optisch aktive Form des 1,2-Bis(methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphin)ethans der vorangehenden allgemeinen Formel (1) hergestellt werden, wobei die axiale Asymmetrie auf dem P-Atom liegt, in dem ein Reaktantmaterial, d. h. ein Phosphidoxidcarboxylat der vorangehenden allgemeinen Formel (2), einer früher genannten elektrolytischen Kolbe-Kupplungsreaktion unterworfen wird, wobei das Reaktantmaterial zuvor optisch getrennt wurde, und anschließend ein zweiter Schritt, der später beschrieben werden wird, durchgeführt wird.
Keine besondere Beschränkung wird dem Verfahren für die optische Trennung des Phosphinoxidcarboxylats der vorangehenden allgemeinen Formel (2) auferlegt. Als ein Beispiel ist ein früher durch die derzeitigen Erfinder vorgeschlagenes Verfahren zweckmäßig nützlich, in dem eine razemische Mischung des Phosphinoxidcarboxylats der vorangehenden allgemeinen Formel (2) mit einem optisch aktiven Amin, wie 1-Phenylethylamin, behandelt wird, um ein diastereoisomeres Salz zu bilden, das dann durch Verwenden der Löslichkeitsdifferenz in Bezug auf ein verwendetes Lösungsmittel getrennt wird (Japanische unveröffentlichte Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 10-29803).
Zweiter Schritt
Der zweite Schritt erlaubt, dass das 1,2-Bis(methyl(1,1,3,3-tetra-methylbutyl)phosphinoyl)ethan der vorangehenden allgemeinen Formel (3), das wie zuvor erwähnt erhalten wurde, mit einem Reduktionsmittel reduziert wird, wodurch das beabsichtigte 1,2-Bis(methyl(1,1,3,3-betramethylbutyl)phosphin)ethan der vorangehenden allgemeinen Formel (1) erhalten wird.
Das Reduktionsmittel zur Verwendung beim Reduzieren des 1,2-Bis(methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphinoyl)ethans der vorangehenden allgemeinen Formel (3) ist nicht besonders beschränkt, aber eine Silanverbindung kann im allgemeinen eingesetzt werden. Die Silanverbindung schließt z. B. Trichlorsilan, Dichlorsilan, Methyldichlorsilan, Dimethylchlorsilan, Phenyldichlorsilan, Phenylmethylchlorsilan, Diphenylchlorsilan, Phenylsilan usw. ein. Von diesen Verbindungen ist Phenylsilan bevorzugt.
Die Menge des zuzugebenden Reduktionsmittels ist gewöhnlich im Bereich von 1 bis 100 mol, bevorzugt 5 bis 50 mol, basierend auf 1 mol des 1,2-Bis(methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphinoyl)ethans der vorangehenden allgemeinen Formel (3). Die Reaktionstemperatur ist gewöhnlich im Bereich von Raumtemperatur bis 150°C, bevorzugt 50 bis 120°C, wogegen die Reaktionszeit gewöhnlich im Bereich von 1 bis 48, bevorzugt 5 bis 24 Stunden, ist.
Auf diese Weise wird das 1,2-Bis(methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphin)ethan der vorangehenden allgemeinen Formel (1) in einer razemischen oder optisch aktiven Form erhalten. Die optisch aktive Form hängt von den (S)- und (R)-Formen des Ausgangsmaterials, d. h. des Phosphinoxidcarboxylats der vorangehenden allgemeinen Formel (2), ab. Wenn der zuvor beschriebene erste und zweite Schritt unter Verwenden einer gewünschten Form des Ausgangsmaterials durchgeführt werden, kann das 1,2-Bis(methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphin)ethan der vorangehenden allgemeinen Formel (1) in einer willkürlich aus den (S,S), (R,R) und Mesoformen ausgewählten optisch aktiven Form synthetisiert werden.
Das erfindungsgemäße (1,2-Bis(methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphin)ethan der vorangehenden allgemeinen Formel (1) kann als Ligand mit einem Übergangsmetall beim Bilden des entsprechenden Komplexes zusammenwirken. Das Übergangsmetall, das einen Komplex bilden kann, schließt z. B. Rhodium, Ruthenium, Iridium, Palladium, Nickel usw. ein. Ein Rhodiummetall ist bevorzugt.
In den Formeln der Übergangsmetallkomplexe, die folgen werden, bezeichnet cod 1,5-Cyclooctadien, nbd bezeichnet Norbornadien, Ph bezeichnet Phenyl bzw. Ac bezeichnet Acetyl wogegen L das optisch aktive 1,2-Bis(methyl(1,1,3,3- tetramethylbutyl)phosphin)ethan der vorangehenden allgemeinen Formel (1) bezeichnet.
Rhodiumkomplex
Als Verfahren zum Bilden eines Komplexes unter Verwenden eines Rhodiummetalls zusammen mit dem optisch aktiven 1,2-Bis(methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphin)ethan der vorangehenden allgemeinen Formel (1) als Ligand kann das erfindungsgemäße optisch aktive 1,2-Bis(methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphin)ethan der vorangehenden allgemeinen Formel (1) z. B. mit einem Bis(cycloocta-1,5-dien)rhodium(I)-tetraboratsalz durch ein z. B. in Courses in Experimental Chemistry, 4. Auflage (herausgegeben von der Chemical Society of Japan, veröffentlicht von Maruzen Co., Ltd., Band 18, Seiten 327–353) offenbartes Verfahren umgesetzt werden.
Spezielle Beispiele der resultierenden Verbindungen werden unten aufgezählt.
Rh(CO)(acac)(L), [Rh(cod)(L)]ClO₄, [Rh(cod)(L)]PF₆, [Rh(cod)-(L)]BF₄, [Rh(nbd)(L)]ClO₄, [Rh(nbd)(L)]PF₆, [Rh(nbd)(L)]BF₄, Rh(cod)(L)Cl, Rh(nbd)(L)Cl, Rh(cod)(L)Br und Rh(nbd)(L)Br.
Palladiumkomplex
Ein Palladiumkomplex kann durch ein durch Uozumi and Hayashi (Y. Uozumi and T. Hayashi, J. Am. Chem. Soc., 1991, 113, 9887) offenbartes Verfahren hergestellt werden, in dem L z. B. mit n-Allylpalladiumchlorid umgesetzt wird. Spezielle Beispiele der resultierenden Verbindung werden unten aufgezählt.
PDCl₂(L), (π-Allyl)Pd(L), [Pd(L)]ClO₄, [Pd(L)]PF₆ und [Pd(L)]BF₄.
Rutheniumkomplex
Ein Rutheniumkomplex kann durch ein durch Mashima et al. (K. Mashima, K. Kusano, T. Ohta, R. Noyori und H. Takaya, J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1208 (1989)) offenbartes Verfahren hergestellt werden, in dem L und z. B. [Ru(p-Cymen)I₂]₂ unter Erwärmen in Methylenchlorid und Ethanol gerührt werden. Spezielle Beispiele der resultierenden Verbindungen sind unten aufgezählt.
[RuCl(Benzol)(L)]Cl, [RuBr(Benzol)(L)]Br, [RuI(Benzol)(L)]I, [RuCl(p-Cymene)(L)]Cl, [RuBr(p-Cymene)(L)]Br, [RuI(p-Cymene)(L)]I, [RuCl(Mesitylen)(L)]Cl, [RuBr(Mesitylen)(L)]Br, [RuI(Mesitylen)(L)]I, [RuCl(Hexamethylbenzol)(L)]Cl, [RuBr(Hexamethylbenzol)(L)]Br und [RuL(Hexamethylbenzol)(L)]I.
Iridiumkomplex
Ein Iridiumkomplex kann durch ein durch Mashima et al. (K. Mashima, T. Akutagawa, X. Zhang, T. Taketomi und H. Kumobayashi, J. Organomet. Chem, 1992, 428, 213) offenbartes Verfahren hergestellt werden, in dem L z. B. mit [Ir(cod)(CH₃CN)₂]BF₄ unter Rühren in Tetrahydrofuran umgesetzt wird. Spezielle Beispiele der resultierenden Verbindungen sind unten aufgezählt.
[Ir(cod)(L)]ClO₄, [Ir(cod)(L)]PF₆, [Ir(cod)(L)]BF₄, [Ir(nbd)-(L)]ClO₄, [Ir(nbd)(L)]PF₆, [Ir(nbd)(L)]BF₄, Ir(cod)(L)Cl, Ir(nbd) (L) Cl, Ir(cod)(L)Br und Ir(nbd)(L)Br.
Der von dem erfindungsgemäßen optisch aktiven 1,2-Bis(methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphin)ethan der vorangehenden allgemeinen Formel (I) abgeleitete Übergangsmetallkomplex, bevorzugt der Rhodiummetallkomplex, und eine Übergangsmetallverbindung, können als Katalysator für die asymmetrische Synthese eingesetzt werden.
Als nächstes wird die asymmetrische Hydrierung, die den erfindungsgemäßen Übergangsmetallkomplex verwendet, beschrieben.
Eine ungesättigte Carbonsäure der vorangehenden allgemeinen Formel (4):
oder ihr Ester wird unter Verwenden des erfindungsgemäßen Übergangsmetallkomplexes als Katalysator hydriert, wodurch eine gesättigte Carbonsäure der vorangehenden allgemeinen Formel (5):
oder ihr Ester erhalten wird. Der Schritt, um dies zu tun, kann auf eine herkömmliche Weise durchgeführt werden. Die ungesättigte Carbonsäure der vorangehenden allgemeinen Formel (4) oder ihr Ester wird nämlich zusammen mit dem erfindungsgemäßen Übergangsmetallkomplex-Katalysator in einen druckdichten Behälter unter einer Stickstoffatmosphäre gegeben, und die Reaktion wird mit eingefülltem Wasserstoffgas bewirkt.
In den vorangehenden allgemeinen Formeln (4) und (5) bezeichnen R₁, R₂ und R₃ Wasserstoff, eine gerad- oder verzweigtkettige Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, die einen Alkylsubstituenten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen besitzt, oder eine Aralkylgruppe. R₄ bezeichnet einen Wasserstoff, eine gerad- oder verzweigtkettige Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, die einen Alkylgruppensubstituenten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen besitzt, eine Aralkylgruppe oder -NHCOCH₃.
Beispiele der in R₁ bis R₄ definierten Alkylgruppen sind Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Octyl, Decyl usw. von C1 bis C10. Beispiele der Arylgruppe sind Phenyl, Naphthyl usw. von C6 bis C12. Beispiele der Aralkylgruppe sind Benzyl, Phenethyl, Naphthylmethyl usw. Die hier bezeichneten Alkyl-, Aryl- und Aralkylgruppen können Substituenten haben, die inert gegenüber Hydrierung sind, wie Alkyl, Halogen, Alkoxy und Ester.
Die Menge des als Katalysator zu verwendenden erfindungsgemäßen Übergangsmetallkomplexes ist gewöhnlich im Bereich von 0,02 bis 0,00001 mol, bevorzugt 0,005 bis 0,0001 mol, basierend auf 1 mol der Carbonsäure der vorangehenden allgemeinen Formel (4) oder ihres Esters. Das Lösungsmittel ist nicht besonders beschränkt unter der Bedingung, dass es gegenüber dem verwendeten Reaktantmaterial und den erhaltenen Reaktionsprodukten inert ist. Zum Beispiel können Alkohole, wie Methanol, Ethanol, Isopropylalkohol und ähnliche, THF, Benzol, Toluol usw. allein oder als gemischtes Lösungsmittel verwendet werden. Die zu verwendende Menge des Lösungsmittels ist gewöhnlich im Bereich von 0,5 bis 200 mol, bevorzugt 5 bis 100 mol, basierend auf 1 mol der ungesättigten Carbonsäure der vorangehenden allgemeinen Formel (3) oder ihres Esters. Der Wasserstoffgasdruck kann im Bereich von 0,1 bis 100 atm sein, aber er ist bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 5 atm. Das ist so, da wenn der Gasdruck höher wird, die asymmetrische Hydrierung im allgemeinen dazu neigt, weniger selektiv zu sein, was schließlich einen Abfall in der asymmetrischen Ausbeute hervorruft. Die Reaktionstemperatur ist im Bereich von 0 bis 100°C, bevorzugt 20 bis 50°C.
In Bezug auf die absolute Konfiguration des erfindungsgemäßen optisch aktiven 1,2-Bis(methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphin)ethans der vorangehenden allgemeinen Formel (1) werden beide Formel von (R,R) und (S, S) erreicht. Daher kann ein spezielles Ziel mit einer gewünschten absoluten Konfiguration mit hoher optischer Reinheit und auch mit guter Ausbeute unter Verwenden eines Übergangsmetallkomplexes als Katalysator erhalten werden, wobei der Komplex als Liganden jeden ausgewählt aus den (R, R)- und (S,S)-Formen des obigen Bisphosphins trägt.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird weiter in größerem Detail mittels Beispielen beschrieben. Die Erfindung sollte jedoch nicht als auf diese Beispiele beschränkt interpretiert werden.
Beispiel 1
Synthese von (–)-(S,S)-1,2-Bis[methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)-phosphin]ethan-Rhodium-Metallkomplex
(Synthese von [Methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphinoyl]-acetat)
Nachdem er mit Stickstoff evakuiert wurde, wurde ein 1 1 Edelstahlautoklav bei Raumtemperatur mit 300 ml n-Hexan als Lösungsmittel, 112,2 g (1,0 mol) Isobutylenen (eine Mischung von 2,4,4-Trimethyl-l-penten 75% und 2,4,4-Trimethyl-2-penten 22%) und 34,0 g (1,0 mol) Phosphin befällt. Die Reaktionstemperatur wurde auf 80°C erhöht, und 96,1 g (1,0 mol) Methansulfonat wurden über etwa 3 Stunden mit einer Druckpumpe zugegeben. Der Druck in dem Autoklaven fiel von 12,5 atm auf 4,5 atm. Die Reaktionsmischung wurde ferner 4 Stunden mit bei 80°C gehaltener Temperatur gereift. Nach Beendigung der Reaktion wurde das System auf Raumtemperatur gekühlt, und unreagiertes Phosphin wurde herausgelassen, gefolgt durch ausreichende Evakuierung des Systems mit Stickstoff. Das Reaktionsprodukt wurde aus dem Autoklaven entnommen, über Nacht bei Raumtemperatur stehen gelassen und dann getrennt, um das zurückgelassene Methansulfonat in einer unteren Phase zu entfernen. Die n-Hexanphase wurde im Vakuum destilliert, um 98,3 g (67,2% Ausbeute) einer farblosen transparenten Flüssigkeit zu ergeben. Von der Flüssigkeit wurde gefunden, dass sie 1,1,3,3-Tetramethylbutylphosphin mit einem Siedepunkt von 79 bis 80°C (62 mmHg) war. Die Ergebnisse dieser durch NMR und andere Mittel analysierten Verbindung sind unten gezeigt.
¹H-NMR (δ, CDCl₃); 1,02 (s, 9H), 1,32 (d, 6H, J = 10,8 Hz), 1,63 (s, 2H), 2,94 (d, 2H, J = 190,2 Hz)
³¹P-NMR (δ, CDCl₃); –68,2 (6, J = 190 2 Hz)
FT-IR (sauber, cm^–1); 2950, 2880, 2275, 1465, 1360, 1065
GC-MS (Pos., m/e); 146 [M]⁺
Nachdem er ausreichend mit Stickstoff evakuiert wurde, wurde ein 1000 ml Vierhalskolben bei Raumtemperatur mit 73,1 g (0,5 mol) des 1,1,3,3-Tetramethylbutylphosphins und 212,9 g (1,5 mol) Methyliodid befällt. Wenn sie auf Rückflusstemperatur erwärmt wurde, trübte sich die Reaktionsmischung und schied Kristalle ab, und das Erwärmen wurde fortgesetzt, bis das Rühren schwierig durchzuführen war. Die Kristalle wurden nach der Zugabe von 300 ml n-Hexan abgefiltert und weiter mit Hexan gewaschen. Die resultierenden Kristalle wurden in 300 ml reinem Wasser gelöst, und die Lösung wurde mit 400 ml Hexan als ein Lösungsmittel, das für das Bewirken der Extraktion verwendet wurde, gemischt. Zu dieser Mischung wurden 1,1 mol wässriges Ätznatron zugegeben, gefolgt von Trennung unter einer Stickstoffatmosphäre. Die Hexanphase wurde konzentriert und dann im Vakuum destilliert, um 63,9 g (79,8% Ausbeute) einer farblosen transparenten Flüssigkeit zu ergeben. Von der Flüssigkeit wurde gefunden, dass sie (1,1,3,3-Tetramethylbutyl)methylphosphin mit einem Siedepunkt von 63 bis 66°C (16 mmHg) war. Die Ergebnisse dieser durch NMR und anderen Mitteln analysierten Verbindung sind unten gezeigt.
¹H-NMR (δ, CDCl₃); 0,99 (s, 9H), 1,01 (d, 3H, J = 3,1 Hz), 1,20 (d, 6H, J = 11,8 Hz), 1,42 (d, 2H, J = 9,2 Hz), 3,00 (d, 1H, J = 181,7 Hz)
³¹P-NMR (δ, CDCl₃); –33,80 (d, J = 181,1 Hz)
FT-IR (sauber, cm^–1); 2965, 2280, 1470, 1364, 1296, 1236, 972
GC-MS (Pos., m/e); 160 [M]⁺
Nachdem er ausreichend mit Stickstoff evakuiert wurde, wurde ein 1000 ml Vierhalskolben mit 48,0 g (0,3 mol) des (1,1,3,3-Tetramethylbutyl)methylphosphins und 150 ml Ethanol befällt, und 100,2 g (0,9 mol) Bromethylacetat wurden tropfenweise zugegeben. Nach der tropfenweise Zugabe wurde die Reaktionsmischung 3 Stunden bei Rückflusstemperatur gereift und mit einem Verdampfer konzentriert, um das Lösungsmittel zu entfernen. Danach wurden 200 ml reines Wasser zugegeben, und 2,2 mol wässriges Natriumhydroxid wurden tropfenweise bei Raumtemperatur zugegeben. Diese Lösung wurde weiter 3 Stunden bei Rückflusstemperatur gereift. Extraktion wurde zweimal mit Dichlormethan bewirkt, und die resultierende organische Phase wurde mit einer 0,1 N wässrigen Lösung von Salzsäure und dann mit reinem Wasser gewaschen. Die organische Phase wurde über Natriumsulfatanhydrid entwässert und über Nacht stehengelassen, gefolgt von Filtration und anschließender Konzentration mit einem Verdampfer, wodurch ein weißer Feststoff erhalten wurde. Der Feststoff wurde durch Rekristallisation mit Aceton gereinigt, um 17,1 g (24,3% Ausbeute) weißer Kristalle mit einem Schmelzpunkt von 99 bis 100°C zu ergeben. Die Analyse deckte auf, dass die Kristalle [Methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphinoyl]acetat waren.
Die Ergebnisse dieser durch NMR und andere Mittel analysierten Verbindung sind unten gezeigt.
¹H-NMR (δ, CDCl₃); 1,06 (s, 9H), 1,34 (d, 6H, J = 17,9 Hz), 1,52 (d, 2H, J = 8,8 Hz), 1,71 (d, 3H, J = 12,3 Hz), 2,71 (dd, 1H, J = 9,2 Hz, J = 13,4 Hz), 3,00 (dd, 1H, J = 14,3 Hz, J = 13,4 Hz), 10,78 (s, 1H)
FAB-MASS (Pos.); m/z) = 235 [M⁺H⁺]
FT-IR (KBr, cm^–1); 2955, 2872, 1714, 1270, 1158, 1103, 970, 896
(Optische Trennung von ([Methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphinoyl]acetat)
In einen 300 ml Kolben wurden 16,7 g (71,5 mmol) des resultierenden [Methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphinoyl]acetats und 200 ml Methylethylketon eingebracht, und 8,7 g (71,5 mmol) (–)-(S)-1-Phenylethylamin wurde zugegeben. Die Mischung wurde über Nacht bei Raumtemperatur stehen gelassen, um Kristalle abzuscheiden, und Filtration und Vakuumtrocknung ergab 20,5 g weißer Kristalle. Anschließend wurden die Kristalle zweimal mit 220 ml Aceton rekristallisiert, um 2,6 g weißer Kristalle zu ergeben, die dann mit Salzsäure freigesetzt und mit Dichlormethan extrahiert wurden, wodurch 1,2 g weißer Kristalle erhalten wurden. Von den resultierenden Kristallen wurde gefunden, dass sie (–)-(S)-[Methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphinoyl]acetat mit einem Schmelzpunkt von 99 bis 100°C, einer optischen Reinheit von 98,6%ee und einer optischen Drehung von [α]25D = –15,8 (C 1,04, CHCl₃) waren. Die Ergebnisse dieser durch NMR und andere Mittel analysierten Verbindung sind unten gezeigt.
¹H-NMR (δ, CDCl₃); 1,06 (s, 9H), 1,34 (d, 6H, J = 18,0 Hz), 1,53 (d, 2H, J = 8,7 Hz), 1,69 (d, 3H, J = 12,0 Hz), 2,71 (dd, 1H, J = 9,6 Hz, J = 13,2 Hz), 3,04 (dd, 1H, J = 15,3 Hz, J = 13,2 Hz), 11,32 (s, 1H)
FAB-MASS (Pos.); m/z = 235 [M⁺H⁺]
(Synthese von 1,2-Bis[methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphinoyl]ethan)
In einem zylindrischen 50 ml Glasgefäß wurden 0,95 g (0,004 mol) des (–)-(S)-[Methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphinoyl]acetat mit einer optischen Drehung von [α]25D = –15,8 (C 1,04, CHCl₃), einer optischen Reinheit von 98,6% ee und einem Schmelzpunkt von 99 bis 100°C in 30 ml Methanol gelöst, und zu der Lösung wurden 0,02 g Natriummethoxid als Elektrolyt zugegeben. Platinelektroden (2 cm × 4 cm × 1 mm) wurden mit einem Abstand von Elektrode zu Elektrode von 1 mm angeordnet, und konstante dc-Elektrolyse wurde bei 0,7 A durchgeführt. Die Reaktionsmischung wurde mit Eiswasser gekühlt, um die Temperatur im wesentlichen konstant zu halten, und gerührt, um dieselbe homogen zu machen. Nachdem die Stromverteilung 3 Stunden durchgeführt wurde, wurde die Reaktionsflüssigkeit durch Hochgeschwindigkeits-Flüssigkeits-Chromatographie analysiert, um herauszufinden, dass das Ausgangsmaterial um 98,7% abgenommen hatte.
Das Lösungsmittel wurde durch Destillation unter Verwendung eines Verdampfers entfernt, und das unreagierte Ausgangsmaterial wurde in 100 ml Dichlormethan gelöst und mit einer 1 N wäßrigen Lösung von Natriumhydroxid extrahiert, gefolgt von Waschen der organischen Phase mit reinem Wasser. Diese Phase wurde über Nacht mit Natriumsulfatanhydrid entwässert, und das Lösungsmittel wurde mit einem Verdampfer entfernt, wodurch 0,54 g weiße Kristalle erhalten wurden (Rohausbeute: 70,4%). Die Kristalle wurden weiter durch Rekristallisation mit Aceton gereinigt, um 0,47 g weißer Kristalle mit einem Schmelzpunkt von 117 bis 119°C zu ergeben (Kristallisationsausbeute: 61,0%).
Von dem resultierenden Produkt wurde gefunden, dass es (–)-(S,S)-1,2-Bis-[methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphinoyl]ethan mit einer optischen Drehung von [α]25D = –2,85 (C 1,05, CHCl₃) war. Die Ergebnisse dieser durch NMR und andere Mittel analysierten Verbindung sind unten gezeigt.
FAB-MS (Pos.); 379 [M⁺H⁺]
¹H-NMR (δ, CDCl₃); 1,06 (s, 18H), 1,31–1,41 (m, 18H), 1,49–1,62 (m, 4H), 1,70–1,81 (m, 2H), 2,17–2,29 (m, 2H)
(Synthese von (–)-(S,S)-1,2-Bis[methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphin]ethan)
In einen Auberginen-förmig geformten 30 ml Kolben wurden 0,4 g (0,001 mol) des (–)-(S,S)-1,2-Bis[methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphinoyl]ethans und 5 ml Phenylsilan eingebracht, und die Mischung wurde bei 120°C 12 Stunden unter einem Stickstoffstrom umgesetzt. Beim Kühlen wurde überschüssiges Phenylsilan im Vakuum entfernt, und 3 ml eines entlüfteten Lösungsmittels wurde zugegeben, wobei das Lösungsmittel aus Ethanol : Wasser (10 : 1) mit 0,56 g (10 mmol) gelöstem Kaliumhydroxid bestand. Die Extraktion wurde dann dreimal mit 5 ml entlüftetem Ether durchgeführt. Die Etherphase wurde über Natriumsulfatanhydrid entwässert, und das Lösungsmittel wurde im Vakuum entfernt, wodurch 0,35 g eines öligen Produkts erhalten wurden. Die Ergebnisse dieser durch NMR analysierten Verbindung sind unten gezeigt.
³¹P-NMR (δ, CDCl₃); –4,53 (s)
Synthese des Rhodiumkomplexes
Dieses (–)-(S,S)-1,2-Bis[methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphin]ethan wurde in einer Menge von 0,35 g (0,001 mol) in entwässertem THF unter einer Stickstoffstrom gelöst, und die Lösung wurde unter eine Stickstoffatmosphäre mit einer 0,37 g (0,001 mol) [Rh(nbd)₂]BF₄ enthaltenden entwässerten THF-Aufschlämmung gemischt. Unmittelbar nach dem Mischen verfärbte sich die Flüssigkeit gleichmäßig orange. Die Entfernung des meisten THFs im Vakuum und die Zugabe von Hexan schiebt orange Kristalle ab. Die Menge war 0,56 g und die Ausbeute 88,8%.
Beispiel 2
Synthese von (+)-(R,R)-1,2-Bis[methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphin]ethan-Rhodium-Metallkomplex Eine Mutterflüssigkeit, in der reichlich (+)-(R)-[Methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphinoyl]acetat vorhanden war, d. h. eine nach Abtrennen des (–)-(S)-[Methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphinoyl]acetats in Beispiel 1 übrige Mutterflüssigkeit wurde über Nacht bei Raumtemperatur stehengelassen, um Kristalle abzuscheiden.
Die Kristalle wurden durch Filtration gesammelt und im Vakuum getrocknet, so dass 2,6 g weiße Kristalle erhalten wurden. Die weißen Kristalle wurden weiter mit 100 ml Aceton rekristallisiert, um 1,5 g weiße Kristalle zu ergeben, die dann mit Salzsäure freigesetzt und mit Dichlormethan extrahiert wurden, wodurch 1,5 g weiße Kristalle erhalten wurden. Von den resultierenden Kristallen wurde gefunden, dass sie (+)-(R)-[Methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphinoyl]acetat mit einem Schmelzpunkt von 98 bis 99°C, einer optischen Reinheit von 93,7%ee und einer optischen Drehung von [α]25D = +14,8 (C 1,28, CHCl₃) waren. Die Ergebnisse dieser durch NMR und andere Mittel analysierten Verbindung sind unten gezeigt.
¹H-NMR (δ, CDCl₃); 1,06 (s, 9H, CH₃), 1,35 (d, 6H, JPCCH = 17,9 Hz, CH₃), 1,56 (d, 2H, CH₂, JPCCH = 8,3 Hz), 1,67 (d, 3H, P-CH₃, JPCH = 10,9 Hz), 2,84 (dd, 1H, JPCH = 9,2 Hz, Jgem = 13,4 Hz, P-CH-), 3,02 (dd, 1H, J = 14,3 Hz, Jgem = 13,4 Hz, P-CH'-), 10,36 (s, 1H, COOH)
FAB-MASS (Pos.); m/z = 235 [M⁺H⁺]
(Synthese von 1,2-Bis[methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphinoyl]ethan)
In einem zylindrischen 50 ml Glasgefäß wurden 1,00 g (0,0042 mol) des (+)-R-(Methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphinoyl]acetat mit einer optischen Drehung von [α]25D = +14,8 (C 1,28, CHCl₃), einer optischen Reinheit von 93,7%ee und einem Schmelzpunkt von 98 bis 99°C in 30 ml Methanol gelöst, und zu der Lösung wurden 0,02 g Natriummethoxid als ein Elektrolyt zugegeben. Platinelektroden (2 cm × 4 cm × 1 mm) wurden mit einem Abstand von Elektrode zu Elektrode von 1 mm angeordnet, und konstante dc-Elektrolyse wurde bei 0,7 A durchgeführt. Die Reaktionsmischung wurde mit Eiswasser gekühlt, um die Temperatur im wesentlichen konstant zu halten, und gerührt, um die Mischung zu homogenisieren. Stromverteilung wurde 3 Stunden durchgeführt.
Das Lösungsmittel wurde durch Destillation unter Verwenden eines Verdampfers entfernt, und das unreagierte Ausgangsmaterial wurde in 100 ml Dichlormethan gelöst und mit einer 1 N wäßrigen Lösung von Natriumhydroxid extrahiert, gefolgt von Waschen der organischen Phase mit reinem Wasser. Diese Phase wurde über Nacht mit Natriumsulfatanhydrid entwässert, und das Lösungsmittel mit einem Verdampfer entfernt, wodurch 0,57 g weiße Kristalle erhalten wurden (Rohausbeute: 70,4%). Die Kristalle wurden weiter durch Rekristallisation mit Azeton gereinigt, um 0,47 g weiße Kristalle mit einem Schmelzpunkt von 118 bis 119°C zu ergeben (Kristallisationsausbeute: 59,0%).
Von dem resultierenden Produkt wurde gefunden, dass es (+)-(R,R)-1,2-Bis[methyl(1,1,3,3- tetramethylbutyl)phosphinoyl]ethan mit einer optischen Drehung von [α]25D = +2,36 (C 1,04, CHCl₃) war. Die Ergebnisse dieser durch NMR und andere Mittel analysierten Verbindung wird unten gezeigt.
FAB-MS (Pos.); 379 [M⁺H⁺]
¹H-NMR (δ, CDCl₃); 1,06 (s, 18H), 1,31–1,41 (m, 18H), 1,49–1,62 (m, 4H), 1,70–1,81 (m, 2H), 2,17–2,29 (m, 2H).
(Synthese von (+)-(R,R)-1,2-Bis[methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphin]ethan)
In einen Auberginen-förmig geformten 30 ml Kolben wurden 0,4 g (0,001 mol) des (+)-(R,R)-1,2-Bis[methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphinoyl]ethans und 5 ml Phenylsilan eingebracht, und die Mischung wurde bei 120°C 12 Stunden unter einem Stickstoffstrom umgesetzt. Beim Kühlen wurde überschüssiges Phenylsilan im Vakuum entfernt, und 3 ml eines entlüfteten Lösungsmittels wurde zugegeben, wobei das Lösungsmittel aus Ethanol : Wasser (10 : 1) mit 0,56 g (10 mmol) gelöstem Kaliumhydroxid bestand. Extraktion wurde dann dreimal mit 5 ml entlüftetem Ether durchgeführt. Die Etherphase wurde über Natriumsulfatanhydrid entwässert, und das Lösungsmittel wurde im Vakuum entfernt, wodurch 0,35 g eines öligen Produkts erhalten wurden. Die Ergebnisse dieser durch NMR analysierten Verbindung sind unten gezeigt.
³¹P-NMR (δ, CDCl₃);: –4,53 (s)
(Synthese des Rhodiumkomplexes)
Dieses (+)-(R,R)-1,2-Bis[methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphin]ethan wurde in einer Menge von 0,35 g (0,001 mol) in entwässertem THF unter einem Stickstoffstrom gelöst, und die Lösung wurde unter einer Stickstoffatmosphäre mit einer 0,37 g (0,001 mol) [Rh(nbd)₂]BF₄ enthaltenden entwässerten THF-Aufschlämmung gemischt. Unmittelbar nach dem Mischen verfärbte sich die Flüssigkeit gleichmäßig orange. Nach Entfernung des meisten THFs im Vakuum und Zugabe von Hexan wurden orange Kristalle abgeschieden. Die Menge war 0,55 g und die Ausbeute 84,2%.
Asymmetrische Hydrierung
Beispiel 3
Ein 100 ml Glasautoklav wurde mit 143,1 mg (1,0 mmol) eines Methylesters von 2-Acetamidacrylat und 1,3 mg (0,002 mmol) des in Beispiel 1 erhaltenen Rhodiumkomplexes befällt, und das System wurde dreimal mit Stickstoff evakuiert. Dann wurden 5 ml entwässertes Methanol zugegeben, während das System mit Eiswasser gekühlt wurde, und Wasserstoffgas wurde unter Druck in das System bis zu 2 atm hineingeblasen. Rühren wurde bei Raumtemperatur 70 Minuten durchgeführt. Die Reaktionsflüssigkeit wurde aus dem Autoklaven entnommen und unter Verwenden einer optisch aktiven Säule (Chrome Pack, Chiral-L-Val, 25 m × 0,25 mm ID, 120°C) analysiert. Es wurde bestätigt, dass ein hydriertes Produkt, d. h. ein (R)-N-Acetylalaninmethylester, mit einer optischen Reinheit von 96,3 o ee erhalten wurde.
Beispiel 4
Die gleiche Reaktion wie in Beispiel 3 wurde durchgeführt, außer dass der Rhodiumkomplexkatalysator in den in Beispiel 2 Erhaltenen geändert wurde. Es wurde bestätigt, dass ein hydriertes Produkt, z. B. ein (S)-N-Acetylalaninmethylester, mit einer optischen Reinheit von 97,3%ee erhalten wurde.
Beispiel 5
Dieselbe Reaktion wie in Beispiel 3 wurde durchgeführt, außer dass 205,2 mg (1,0 mmol) α-Acetamidzinnamat anstelle des Methylesters verwendet wurde. Die Flüssigkeit wurde aus dem Autoklaven entnommen und durch Zugabe von 1 ml Trimethylsilyldiazomethan und durch Rühren der Reaktionsmischung bei Raumtemperatur 30 Minuten methylverestert.
Der Ester wurde unter Verwenden einer optisch aktiven HPLC-Säule (Chiral Cell OD-H, 10 ml/min, 10% 2-Isopropanol/Hexan) analysiert. Es wurde bestätigt, dass ein hydriertes Produkt, d. h. ein (R)-N-Acetylalaninmethylester, mit einer optischen Reinheit von 95,9%ee erhalten wurde.
Beispiel 6
Dieselbe Reaktion wie in Beispiel 4 wurde durchgeführt, außer dass der Rhodiumkomplexkatalysator in den in Beispiel 2 Erhaltenen geändert wurde. Es wurde bestätigt, dass ein hydriertes Produkt, z. B. ein (S)-N-Acetylalaninmethylester, mit einer optischen Reinheit von 96,4%ee erhalten wurde.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung stellt einen Rhodiumkomplex mit 1,2-Bis[methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphinoyl]ethan als einem Liganden bereit. Der erfindungsgemäße Rhodiumkomplex ist als ein Katalysator zur asymmetrischen Hydrierung nützlich und ist in der Lage, beide Formen mit (R,R) und (S, S) als absolute Konfigurationen zu erreichen. Daher erlaubt dieser Rhodiumkomplex Aminosäuren und ähnlichen mit guter Effizienz und hoher Selektivität mit einer absoluten Konfiguration in der (S)-Form sowie in der (R)-Form herzustellen. Außerdem hat die Alkylgruppe in der erfindungsgemäßen Phosphinverbindung 8 Kohlenstoffatome und zeigt Eigenschaften, die einer lipophilen Gruppe bemerkenswert ähneln. Nichts ist über einen Phosphinliganden bekannt, der so aufgebaut ist, dass er diese spezielle Art von Alkylgruppe enthält, und asymmetrische Hydrierung ist möglich, die charakteristisch in Bezug auf ein verwendetes Substrat ist.

Claims

1,2-Bis(methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphin)ethan, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (1):

(worin t-C₈H₁₇ 1,1,3,3-Tetramethylbutyl bezeichnet).

Optisch aktive Form des 1,2-Bis(methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphin)ethans, dargestellt durch die allgemeine Formel (1) gemäß Anspruch 1.

Verfahren zum Herstellen eines 1,2-Bis(methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphin)ethans gemäß Anspruch 1 oder 2, umfassend: Unterwerfen eines Phosphinoxidcarboxylats, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (2):

(worin A¹ und A² eine Methylgruppe bzw. 1,1,3,3-Tetramethylbutylgruppe bezeichnen, und A¹ und A² ihre entsprechenden unterschiedlichen Gruppen bezeichnen) einer elektrolytischen Kolbe-Kupplungsreaktion, wodurch ein 1,2-Bis(methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphinoyl)ethan, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (3):

(worin A¹ und A² die gleichen Bedeutungen wie oben definiert haben, und A¹ und A² ihre entsprechenden unterschiedlichen Gruppen bezeichnen) erhalten wird; und dann Reduzieren des resultierenden 1,2-Bis(methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphinoyl)ethans mit einem Reduktionsmittel.

Verfahren zum Herstellen einer optisch aktiven Form des 1,2-Bis(methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphin)ethans gemäß Anspruch 2, wobei eine optisch aktive Form des Phosphinoxidcarboxylats verwendet wird, die durch die allgemeine Formel (2) gemäß Anspruch 3 dargestellt wird.

Übergangsmetallkomplex, umfassend als Ligand ein 1,2-Bis(methyl(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phosphin)ethan oder eine optisch aktive Form davon, dargestellt durch die allgemeine Formel (1) gemäß Anspruch 1 oder 2.

Verfahren zum Herstellen einer gesättigten Carbonsäure oder eines Esters davon, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (5):

(worin R₁, R₂ und R₃ Wasserstoff, eine gerad- oder verzweigtkettige Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, die einen Alkylgruppensubstituenten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen besitzt, oder eine Aralkylgruppe bezeichnen; R₄ Wasserstoff, eine gerad- oder verzweigtkettige Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, die einen Alkylgruppensubstituenten mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen besitzt, eine Aralkylgruppe oder -NHCOCH₃ bezeichnet; wobei die Alkyl-, Aryl- und Aralkylgruppen Substituenten tragen können, die gegenüber der Hydrierung inert sind), wobei das Verfahren asymmetrisches Hydrieren einer ungesättigten Carbonsäure oder eines Esters davon, dargestellt durch die folgende allgemeine Formel (4):

(worin R₁, R₂, R₃ und R₄ wie oben definiert sind) unter Verwenden des Übergangsmetallkomplexes gemäß Anspruch 5 als Katalysator umfaßt.

Verfahren zum Herstellen einer gesättigten Carbonsäure oder eines Esters davon gemäß Anspruch 6, wobei der Übergangsmetallkomplex zur Verwendung als Katalysator ein Rhodiummetallkomplex oder ein Ester davon ist.