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Title:
POLYMER-BOUND CATALYST FOR THE ENANTIOSELECTIVE CLEAVAGE OF PRO-CHIRAL ANHYDRIDES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/088047
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to the use of catalysts comprising the structures of general formulas (I), (II) or (III), for the asymmetric cleavage of anhydrides.

Inventors:
WOELTINGER JENS (DE)
KRIMMER HANS-PETER (DE)
REICHERT DIETMAR (DE)
ALMENA PEREA JUAN JOSE (DE)
DRAUZ KARLHEINZ (DE)
KARAU ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2002/003050
Publication Date:
November 07, 2002
Filing Date:
March 20, 2002
Export Citation:
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Assignee:
DEGUSSA (DE)
WOELTINGER JENS (DE)
KRIMMER HANS-PETER (DE)
REICHERT DIETMAR (DE)
ALMENA PEREA JUAN JOSE (DE)
DRAUZ KARLHEINZ (DE)
KARAU ANDREAS (DE)
International Classes:
C07B53/00; B01J31/06; C07B61/00; C07C69/75; (IPC1-7): C07B53/00
Domestic Patent References:
WO1998022466A11998-05-28
Other References:
CHEM, Y.; TIAN, S.-K.; DENG, L.: "A Highly Enantioselective Catalytic Desymmetrization of Cyclic Anhhydrides with modified Cinchoa Alkaloids", J. AM. CHEM. SOC:, vol. 122, 2000, pages 9542 - 3, XP002204669
HYUNSOO H ET AL: "A Soluble Polymer-Bound Approach to the Sharpless Catalytic Asymmetric Dihydroxylation (AD) Reaction: Preparation and Application of a [(DHQD)2PHAL-PEG-OMe] Ligand", TETRAHEDRON LETTERS, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS, AMSTERDAM, NL, vol. 38, no. 9, 3 March 1997 (1997-03-03), pages 1527 - 1530, XP004053217, ISSN: 0040-4039
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Claims:
Patentansprüche :
1. Verwendung von optisch aktiven homogen löslichen poly mervergrößerten Katalysatoren aufweisend als aktive die chirale Induktion bedingende Einheit eine oder mehrere Strukturen der allgemeinen Formel (I), (II) o der (III) worin R1, R2 unabhängig voneinander stehen für H, (C1C8) Alkyl, (C1C8)Acyl, (C3C8)Cycloalkyl, (C6C18)Aryl, (C7C19)Aralkyl, (C3C18)Heteroaryl, (C4C19) Heteroaralkyl, ((C1C8)Alkyl)13(C3C8)Cycloalkyl, ((C1C8)Alkyl)13(C6C18)Aryl, ((C1C8)Alkyl)13(C3 C18)Heteroaryl, R3 ist H, oder R1, R2 oder R3 ist die Anbindung an die Polymer vergrößerung, R4 = DHQ (I) oder DHQD (II) darstellt und R5 H oder die Anbindung an ein Polymer ist in einem Verfahren zur asymmetrischen Öffnung von pro chiralen Anhydriden.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aktive die chirale Induktion bedingende Einheit ü ber einen Linker ausgewählt aus der Gruppe a)Si (R2) b) (SiR20) n n=110000 c) (CHRCHRO)n n=110000 d) n=120 e) n=020 f) (X) nW n=020 g) Z (X) nW n=020 wobei R bedeutet H, (C1C8)Alkyl, (C6C18)Aryl, (C7Clu) Aralkyl, ((C1C8)Alkyl)13(C6C18)Aryl, X bedeutet (C6C18)Arylen, (C1C8)Alkylen, (C1C8) Alkenyle, ((ClC8)Alkyl) 13 (C6C18)Arylen, (C7Clg) Aralkylen, Z, W bedeuten unabhängig voneinanderC (=0) 0, C(=O)NH, C(=O), NR, O, CHR, CH2 C=S, S, PR, an das Polymer gebunden ist.
3. Verwendung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymervergrößerung durch Polyacrylate, Polyacry lamide, Polyvinylpyrrolidinone, Polysiloxane, Polybu tadiene, Polyisoprene, Polyalkane, Polystyrole, Polyo xazoline oder Polyether oder Mischungen derselben ge bildet wird.
4. Verwendung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das es sich um einen homogen löslichen Katalysator handelt.
5. Verwendung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mittlere Molekulargewicht des Katalysators im Be reich von 5.000300.000 g/mol liegt.
6. Verwendung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man die asymmetrische Öffnung prochiraler Anhydride in einem Membranreaktor durchführt.
7. Verwendung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reaktion im repetitiveBatchModus betreibt und zwischen den Reaktionen den Katalysator im Memb ranReaktor wäscht.
8. Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man das Waschen derart ausführt, dass im Reaktor kein Produktmolekül chemisch oder physikalisch gebunden verbleibt.
9. Verwendung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man die Reaktion unter Bedingungen betreibt, die eine Reaktion des Anhydrids mit dem Katalysator unterbin det.
Description:
Polymergebundener Katalysator zur enantioselektiven Öffnung von prochiralen Anhydriden Die vorliegende Erfindung ist auf die Verwendung von op- tisch aktiven polymervergrößerten Katalysatoren gerichtet.

Insbesondere befaßt die Erfindung sich mit polymervergrö- ßerten Katalysatoren aufweisend als aktive die chirale In- duktion bedingende Einheit eine oder mehrere Strukturen der allgemeinen Formel (I) bzw. (II) Homogen lösliche polymervergrößerte chirale Katalysatoren sind wichtige Hilfsmittel zur Synthese enantiomerenangerei- cherter organischer Verbindungen gerade auch im technischen Maßstab, helfen sie doch aufgrund der katalytischen Aktivi- tät einerseits und der Fähigkeit zur Recyclierung und Wie- derbenutzung andererseits die Herstellung der gewünschten Produkte in äußerst kostengünstiger Weise bewerkstelligen zu können. Darüber hinaus weisen die mit ihnen durchgeführ- ten Reaktionen nicht die für heterogen lösliche polymerver- größerte Katalysatoren immanenten die Reaktion beeinflus- senden Phasenwechsel des Substrats und Produkts auf.

Es besteht weiterhin ein Bedarf an Katalysatoren für den Einsatz in der organischen katalytischen Synthese chiraler Verbindungen.

Janda und Bolm et al. berichteten über die in letzter Zeit synthetisierten Vertreter der Chinin/Chinidin-Liganden (Chem. Commun. 1999,1917-1924 ; Eur. J. Org. Chem. 1988, 21-27).

Auf dem Gebiet der enantioselektiven Dihydroxylierungsreak- tion nach Sharpless sind bereits homogen lösliche polymer- vergrößerte Chinin/Chinidin-Liganden bekannt (J. Am. Chem.

Soc. 1996,118,7632 ; Tetrahedron Lett. 1997,38,1527 ; An- gew. Chem., Int. Ed. Engl. 1997,36,773).

Es ist weiterhin bekannt Chinin/Chinidin-Liganden als Kata- lysatoren in der enantioselektiven Öffnung prochiraler An- hydride einzusetzen (Deng et al., J. Am. Chem. Soc. 2000, 9542 ; Bolm et al., Synlett, 1999,2,195-196).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war deshalb die Angabe von weiteren Verwendungen für homogen lösliche polymerver- größerte Katalysatoren des Chinin/Chinidin-Typs für die a- symmetrische Synthese organischer Verbindungen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Verwendung der Kataly- satoren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ansprüche 2 bis 6 stellen besondere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verwendung unter Schutz.

Dadurch, dass man in einem Verfahren zur asymmetrischen Öffnung von prochiralen Anhydriden optisch aktive homogen lösliche polymer vergrößerte Katalysatoren aufweisend als aktive die chirale Induktion bedingende Einheit eine oder mehrere Strukturen der allgemeinen Formel (I), (II) oder (III) verwendet, worin R1, R2 unabhängig voneinander stehen für H, (Ci-C8)-Alkyl, (C1-C8)-Acyl, (C3-C8)-Cycloalkyl, (C6-C18)-Aryl, (C7-C19)- Aralkyl, (C3-C18)-Heteroaryl, (C4-C19)-Heteroaralkyl, ((C1- C8)-Alkyl) 1-3- (C3-C8)-Cycloalkyl, ((C1-C8)-Alkyl)1-3-(C6-C18)- Aryl, ((C1-C8)-Alkyl)1-3-(C3-C18)-Heteroaryl, R3 ist H, oder R1, R oder R3 ist die Anbindung an die Polymervergrö- ßerung, R4 = DHQ (I) oder DHQD (II) darstellt und R5 H oder die An- bindung an ein Polymer ist,

gelangt man in ganz ausgezeichneten Ausbeuten und mit hohen Enantiomerenüberschüssen zu den gewünschten optisch ange- reicherten Verbindungen. Die Katalysatoren sind dabei durch die Polymeranbindung z. B. durch Filtration sehr gut von den niedermolekularen Verbindungen zu trennen und damit der ü- beraus einfachen damit aber nicht minder vorteilhaften er- findungsseits erwünschten Recyclierung zugänglich.

Polymervergrößerung : Die Polymervergrößerung kann im Rahmen der Erfindung frei gewählt werden. Sie wird einerseits durch Praktikabilitäts- und Kostenerwägungen, andererseits durch technische Rahmen- bedingungen (Rückhaltevermögen, Löslichkeit etc.) begrenzt.

Aus dem Stand der Technik sind einige Polymervergrößerungen für Katalysatoren bekannt (Reetz et al., Angew. Chem. 1997, 109,1559f. ; Seebach et al., Helv. Chim Acta 1996,79, 1710f. ; Kragl et al., Angew. Chem. 1996,108,684f. ; Schu- rig et al., Chem. Ber./Recueil 1997,130,879f. ; Bolm et al., Angew. Chem. 1997,109,773f. ; Bolm et al. Eur. J.

Org. Chem. 1998,21f. ; Baystone et al. in Speciality Chemi- cals 224f. ; Salvadori et al., Tetrahedron : Asymmetry 1998, 9,1479 ; Wandrey et al., Tetrahedron : Asymmetry 1997,8, 1529f. ; ibid. 1997,8,1975f. ; Togni et al. J. Am. Chem.

Soc. 1998,120,10274f., Salvadori et al., Tetrahedron Lett. 1996,37,3375f ; WO 98/22415 ; insbesondere DE 19910691.6 ; Janda et al., J. Am. Chem. Soc. 1998,120, 9481f. ; Andersson et al., Chem. Commun. 1996,1135f. ; Janda et al., Soluble Polymers 1999,1,1 ; Janda et al., Chem.

Rev. 1997,97,489 ; Geckler et al., Adv. Polym. Sci. 1995, 121,31 ; White et al., in The Chemistry of Organic Silicon Conpounds"Wiley, Chichester, 1989,1289 ; Schuberth et al., Macromol. Rapid Commun. 1998,19,309 ; Sharma et al., Syn- thesis 1997,1217 ; Functional Polymers"Ed. : R. Arshady, ASC, Washington, 1996 ;"Praktikum der Makromolekularen Stoffe", D. Braun et al., VCH-Wiley, Weinheim 1999).

Weiterhin vorzugsweise wird die Polymervergrößerung durch Polyacrylate, Polyacrylamide, Polyvinylpyrrolidinone, Poly- siloxane, Polybutadiene, Polyisoprene, Polyalkane, Polysty- role, Polyoxazoline oder Polyether oder Mischungen dersel- ben gebildet. In einer ganz besonders bevorzugten Ausges- taltung benutzt man Polystyrole zum Aufbau der Polymerver- größerung.

Linker : Zwischen eigentlicher aktiver Einheit und der Polymerver- größerung kann ein Linker eingebaut sein. Der Linker dient dazu, einen Abstand zwischen aktiver Einheit und Polymer aufzubauen, um gegenseitige für die Reaktion nachteilige Wechselwirkungen abzumildern bzw. auszuschalten.

Die Linker können durch den Fachmann im Prinzip frei ge- wählt werden. Sie sind nach den Gesichtspunkten auszuwäh- len, wie gut sie einerseits an das Polymer/Monomer, ande- rerseits an das aktive Zentrum anzukoppeln sind. Geeignete Linker sind unter anderem den oben unter der Rubrik Poly- mervergrößerung erwähnten Literaturstellen zu entnehmen.

Im, Rahmen der Erfindung sind diese aktiven Einheiten der Formeln (I) bis (III) vorteilhafterweise also direkt oder bevorzugt über einen Linker ausgewählt aus der Gruppe a)-Si (R2)- <BR> <BR> <BR> b)- (SiR2-O) n- n=1-10000<BR> <BR> <BR> <BR> c)-(CHR-CHR-O) n-n=1-10000<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> d)- (X) n- n=1-20 e) Z- (X) n- n=0-20 f)- (X) n-W n=0-20 g) Z- (X) n-W n=0-20 wobei R bedeutet H, (Cl-C8)-Alkyl, (C6-Cl8)-Aryl, (C7-Cl9)-Aralkyl, ((Cl-C8)-Alkyl) 1-3- (C6-Cl8)-Aryl, X bedeutet (C6-C18)-Arylen, (C1-C8)-Alkylen, (C1-Cs)- Alkenylen, ((C1-C8)-Alkyl)1-3-(C6-C180-Arylen, (C7-C19)- Aralkylen,

Z, W bedeuten unabhängig voneinander-C (=O) 0-, - C (=0) NH-,-C (=O)-, NR, 0, CHR, CH2, C=S, S, PR, an die Polymervergrößerung gebunden.

Weitere bevorzugte Verbindungen, die als Linker eingesetzt werden können, sind in folgendem Schema dargestellt : Ganz besonders bevorzugt sind jedoch Linker wie z. B.

1, 4'-Biphenyl, 1,2-Ethylen, 1,3-Propylen, PEG- (2-10), a, w-Siloxanylen oder 1,4-Phenylen sowie Bisethylenbenzol oder Linker, welche ausgehend von Siloxa- nen der allgemeinen Formel IV

R : Me, Et n=0-10 erhältlich sind. Diese lassen sich unter Hydrosilylierungs- bedingungen (Übersicht über die Hydrosilylierungsreaktion von Ojima in The Chemistry of Organic Silicon Compounds, 1989 John Wiley & Sons Ltd., 1480-1526) leicht an evt. vorhandene Doppelbindungen in den Polymeren und geeignete funktionelle Gruppen der aktiven Zentren binden.

Die Größe der Polymervergrößerung sollte so bemessen sein, dass der Katalysator sich in dem zu verwendenden Lösungs- mittel löst, man also in homogener Phase arbeiten kann. Es handelt sich bei dem verwendeten Katalysator also vorzugs- weise um einen homogen löslichen. Dadurch lassen sich nega- tive Effekte, die durch die ansonsten bei Einsatz von hete- rogenen Katalysatoren notwendigen Phasenwechsel der Sub- strate und Produkte auftreten, vermeiden.

Die polymervergrößerten Katalysatoren können ein mittleres Molekulargewicht im Bereich von 1.000-1.000.000, vorzug- weise 5.000-500.000, besonders bevorzugt 5.000-300.000, g/mol aufweisen.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass nach Maßgabe des Wissens eines Fachmanns die oben genannten Bestandteile der polymervergrößerten Katalysatoren (I) bis (III) (Polymer, Linker, aktives Zentrum/Einheit) im Hinblick auf eine opti- male Reaktionsführung beliebig kombiniert werden können.

Kombination von Polymervergrößerung zu Linker/aktive Ein- heit : Im Prinzip gibt es zwei Vorgehensweisen, wie die Lin- ker/aktive Einheit an die Polymervergrößerung angehängt werden können :

a) die aktive die chirale Induktion bedingende Einheit wird mit angebundenem Linker oder direkt an ein Monomer gebunden und dieses mit weiteren nicht modifizierten Monomeren copolymerisiert, oder b) die aktive die chirale Induktion bedingende Einheit wird über einen Linker oder direkt an das fertige Polymer gebunden.

Ggf. können Polymere nach a) oder b) erstellt und diese mit anderen Polymeren blockcopolymerisiert werden, welche eben- falls die aktiven die chirale Induktion bedingenden Einhei- ten aufweisen oder welche diese nicht aufweisen.

Weiterhin gilt prinzipiell für die Anzahl der Lin- ker/aktiven Einheiten pro Monomer im Polymer, dass mög- lichst viele derartige katalytisch aktiver Einheiten auf einem Polymer Platz finden sollten, so dass der Umsatz pro Polymer dadurch gesteigert ist. Auf der anderen Seite soll- ten die Einheiten jedoch einen solchen Abstand voneinander einnehmen, dass eine gegenseitige negative Beeinflussung der Reaktivität (TOF, Selektivität) minimiert wird bzw. gar nicht erst stattfindet. Vorzugsweise sollte daher der Ab- stand der Linker/aktiven Zentren im Polymer voneinander im Bereich von 1-200 Monomereinheit, vorzugsweise 5-25 Mono- mereinheiten, liegen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden dabei solche Stellen im Polymer oder zu polymerisierendem Monomer zur Anbindung des Linkers/aktiver Einheit herangezogen, welche sich leicht funktionalisieren lassen bzw. es erlauben, schon eine vorhandene Funktionalität zur Anbindung zu be- nutzen. So eignen sich bevorzugt Heteroatome oder ungesät- tigte Kohlenstoffatome zum Aufbau der Anbindung.

Z. B. können im Falle von Styrol/Polystyrol die vorhanden Aromaten als Verbindungspunkte zu den Linkern/aktiven Zent- ren herangezogen werden. An diese Aromaten können, vorzugs- weise in 3-, 4-, 5-Stellung, besonders bevorzugt ist die 4- Stellung, über die normale Aromatenchemie Funktionalitäten

gut angeknüpft werden. Vorteilhaft ist aber auch, der zu polymerisierenden Mischung z. B. bereits funktionalisiertes Monomer zuzumischen und nach der Polymerisation an die im Polystyrol vorhandenen Funktionalitäten den Linker zu bin- den. Vorteilhaft für diesen Zweck sind z. B. para-Hydroxy-, para-Chlormethyl-oder para-Aminostyrölderivate geeignet.

Im Falle der Polyacrylate ist im Monomerbestandteil jeweils eine Säuregruppe oder Estergruppe vorhanden, an. der vor o- der nach der Polymerisation der Linker oder die aktive Ein- heit vorzugsweise über eine Ester-oder Amidbindung ange- bunden werden kann.

Polysiloxane als Polymervergrößerung werden vorzugsweise gleich so aufgebaut, dass neben Dimethylsilaneinheiten auch Hydromethylsilaneinheiten vorliegen. An diesen Stellen kön- nen dann weiterhin die Linker/aktiven Einheiten über eine Hydrosilylierung angekoppelt werden. Vorzugsweise lassen sich diese unter Hydrosilylierungsbedingungen (Übersicht über die Hydrosilylierungsreaktion von Ojima in The Che- mistry of Organic Silicon Compounds, 1989 John Wiley & Sons Ltd., 1480-1526) an die ins Auge gefaßten Funktionalitä- ten im Polymer anbinden.

Geeignete derart modifizierte Polysiloxane sind in der Li- teratur bekannt ("Siloxane polymers and copolymers, White et al., in Ed. S. Patai"The Chemistry of Organic Silicon Compounds"Wiley, Chichester, 1989, 46, 2954 ; C. Wandrey et al. TH : Asymmetry 1997,8,1975).

Kombination von Linker zu aktiver Einheit : Was für die Verbindung von Polymer zu Linker/aktiver Ein- heit gilt, ist synonym für die Anbindung des aktiven Zent- rums (aktive Einheit) an den Linker anzuwenden.

So kann die Linkeranbindung an die aktiven Einheiten bevor- zugt über Heteroatome oder bestimmte Funktionalitäten wie C=O, CH2, O, N, S, P, Si, B erfolgen, wobei bevorzugt E-

ther-/Thioetherbindungen, Aminbindungen, Amidbindungen ge- knüpft oder Veresterungen, Alkylierungen, Silylierungen so- wie Additionen an Doppelbindungen durchgeführt werden.

Besonders bevorzugt sind solche Anbindungsmöglichkeiten, welche im Stand der Technik für die Polymervergrößerung der monomeren aktiven Einheiten schon beschrieben sind (W098/35927 ; Chem. Commun. 1999,1917 ; Angew. Chem. 1997, 16,1835 ; J. Am. Chem. Soc. 1996,118,7632 ; Tetrahedron Lett. 1997,38,1527 ; Eur. J. Org. Chem. 1998,21 ; Angew.

Chem. 1997,109,773 ; Chem. Commun. 1997, 2353 ; Tetra- hedron : Asymmetry 1995,6,2687 ; ibid 1993,4,2351 ; Tetra- hedron Lett. 1995,36,1549 ; Synlett 1999,8,1181 ; Tetra- hedron : Asymmetry 1996,7,645 ; Tetrahedron Lett. 1992,33, 5453 ; ibid 1994,35,6559 ; Tetrahedron 1994,50,11321 ; Chirality 1999,11,745 ; Tetrahedron Lett. 1991,32,5175 ; Tetrahedron Lett. 1990,31,3003 ; Chem. Commun. 1998,2435 ; Tetrahedron Lett. 1997,38,2577).

Die Herstellung eines polymervergrößerten Katalysators für den erfindungsgemäßen Zweck kann prinzipiell auch nach der Vorschrift in DE10029600 erfolgen.

Die aktiven Einheiten werden vorzugsweise über folgende Gruppen von Verbindungen an die Polymere/Linker angeknüpft.

Für die Reste R4 und R5 gelten die weiter oben angegebenen Definitionen. Die gezeigten Strukturen können über die Res- te R5 günstigerweise an das Polymer/Linker angeknüpft wer- den, wobei mindestens einer der angegebenen Anbindungsmög- lichkeiten pro Verbindung realisiert sein sollte.

Besonders bevorzugt verwendet man die betrachteten Kataly- satoren zur asymmetrische Öffnung prochiraler Anhydride, wobei das Verfahren in einem Membranreaktor durchgeführt wird. Die in dieser Apparatur neben der batch und semikon- tinuierlichen Fahrweise mögliche kontinuierliche Fahrweise kann dabei wie gewünscht im Cross-Flow-Filtrationsmodus (Fig. 2) oder als Dead-End-Filtration (Fig. 1) durchgeführt werden.

Beide Verfahrensvarianten sind prinzipiell im Stand der Technik beschrieben (Engineering Processes for Bioseparati- ons, Ed. : L. R. Weatherley, Heinemann, 1994,135-165 ; Wan- drey et al., Tetrahedron Asymmetry 1999,10,923-928).

Besonders bevorzugt ist die Verwendung der vorliegenden Er- findung dergestalt, dass man die Reaktion im repetitive- Batch-Modus betreibt und zwischen den Reaktionen den Kata- lysator im Membran-Reaktor wäscht. Repetitive-batch bedeu- tet dabei die Ausfühfung der Reaktion mehrmals hintereinan- der, wobei zu Anfang die Reaktanden dem Reaktor zugeführt und nach Beendigung der Reaktion die Produkte abgezogen werden, bevor eine erneute Beschickung des Reaktors er- folgt. Das Waschen des im Reaktors verbleibenden Katalysa- tors erfolgt dabei jeweils vor der Beschickung des Reaktors mit den Reaktanden. Es hat die Aufgabe noch im Reaktor an- heftende Reaktionsrückstände wie Produkt, Edukt und der- gleichen aus dem Reaktor zu entfernen, um jeweils von gleich guten Startvoraussetzungen ausgehen zu können. Es hat sich gezeigt, dass die Produkte zum Teil durch den Ka- talysator gebunden werden (z. B. Säure-Base Paar). Das Wa- schen kann daher bevorzugt auch dazu dienen und kann so ausgeführt werden, dass im Reaktor kein Produktmolekül che-

misch oder physikalisch gebunden verbleibt.

Auf der anderen Seite ist es jedoch auch möglich, diese Re- aktion der Anhydride mit dem Katalysator unter Bedingungen zu betreiben, die eine Reaktion des Produkts mit dem Kata- lysator unterbinden hilft. Als solche wäre z. B. die Tatsa- che anzusehen, dass weitere Basen der Reaktion zugesetzt werden, um die Säure-Base-Reaktion der Produkte mit dem Ka- talysator zurückzudrängen.

Damit ein Katalysator für den Einsatz in einem Membranreak- tor geeignet erscheint, muß er verschiedensten Kriterien genügen. So ist zum einen darauf zu achten, dass ein ent- sprechend hohes Rückhaltevermögen für den polymervergrößer- ten Katalysator vorhanden sein muß, damit eine zufrieden- stellende Aktivität im Reaktor über einen gewünschten Zeit- raum gegeben ist, ohne dass fortwährend Katalysator nachdo- siert werden muß, was betriebswirtschaftlich nachteilig ist (DE19910691). Weiterhin sollte der eingesetzte Katalysator eine angemessene tof (turn over frequency) besitzen, um das Substrat in ökonomisch vernünftigen Zeiträumen in das Pro- dukt umwandeln zu können. Die aus dem Stand der Technik be- kannten Katalysatoren des Chinin/Chinidin-Typs mit Reakti- onsgeschwindigkeiten im Zeitraum von 2 h und ee-Werten von 85% konnten für den Einsatz im Membranreaktor auf Reakti- onsgeschwindigkeiten von 15 min und >90% ee optimiert wer- den. Dafür muß der Katalysator im bis zu 10-fachen Über- schuß gegenüber dem Anhydrid eingesetzt werden. Durch das Konzept der in-situ-Recyclierung des Katalysators mittels Membranreaktor ist ein wirtschaftlicher Betrieb trotz hohem Katalysatoreinsatz möglich.

Eine Herstellung eines polymervergrößerten (DHQ) 2AQN- Katalysator kann wie folgt aussehen. Mit diesem Katalysator wurde folgende Reaktion im Menbran- Reaktor im repetitive-batch-Modus durchgeführt. Hn 0 < 3/MeOH ß Toluene/RT O OMe C) OH K 0 Bedingungen : repetitive-batch in der Dead-End-Apparatur (Fig. 1) mit 10 ml Toluol, 025 mmol Anhydrid, 2,5 mmol Methanol pro Batch und insgesamt 0,25 mmol Katalysator Das Ergebnis ist in Fig. 3 dargestellt. Es ist zu ersehen, dass hinsichtlich des Umsatzes eine fast quantitative Aus- beute erzielt wird. Der ee-Wert fällt jedoch nach kurzer Zeit dramatisch ab. Durch das ein oder mehrmalige Waschen des Katalysators im Membranreaktor zwischen den einzelnen Runs z. B. mit einer Lösung aus Toluol und Methanol (10 eq.

Methanol bezogen auf das eingesetzte Anhydrid) und an- schließend ein oder mehrmals mit reinem Toluol kann der ee- Wert bei gleich gutem Umsatz auf ca. 60% konstant gehalten werden. Ein NMR-Protokoll des eingesetzten Katalysators zeigte anschließend jedoch, dass pro AQN-Einheit 2 eq. Pro- dukt vorhanden waren, was darauf schließen läßt, dass das Produkt (Säure) an dem Katalysator (Base) gebunden zu sein scheint. Dies könnte der Grund dafür sein, dass der ee-Wert

nicht die Güte hat, wie sie der Monomere Ligand zeigt, da der monomere Ligand nur einmal eingesetzt wird und somit eine Bildung des Säure-Base-Paares nicht auf die Selektivi- tät Einfluß nehmen kann. Dieses wird auch beim Einsatz des molekulargewichtsvergrößerten Katalysators 3 deutlich, da auch hier im ersten Batch eine mit dem monomeren Katalysa- tor vergleichbare Selektivität erzielt wird. Erst die wei- teren Einsätze des Katalysators führen zur Verringerung der Selektivität durch Ausbildung des Produkt-Katalysator- Paares. Durch geeignete Protokolle zum Waschen des Kataly- sators zwischen den Batch-Versuchen in einem repetitive- Batch kann dieser Komplex aufgebrochen werden, wobei die Selektivität erhöht werden kann. (Fig. 3). Das Prinzip der Umsetzung dieser Reaktion im Membran-Reaktor ist jedoch eindrucksvoll unter Beweis gestellt worden.

Unter Mischungen von polymervergrößerten Polymeren wird im Rahmen der Erfindung die Tatsache verstanden, dass einzelne Polymere verschiedener Provenienz zu Blockpolymeren zusam- menpolymerisiert werden. Auch statistische Mischungen der Monomere im Polymer sind möglich.

Unter Polymervergrößerung wird im Rahmen der Erfindung die Tatsache verstanden, dass ein oder mehrere aktive die chi- rale Induktion bedingende Einheiten in dazu geeigneter Form mit weiteren Monomeren copolymerisiert werden oder dass diese Einheit/en an ein schon vorhandenes Polymer nach dem Fachmann bekannten Methoden angekoppelt werden. Zur Copoly- merisation geeignete Formen der Einheiten sind dem Fachmann wohl bekannt und von ihm frei wählbar. Vorzugsweise geht man dabei so vor, dass man das betrachtete Molekül je nach Art der Copolymerisation mit zur Copolymerisation befähig- ten Gruppen derivatisiert z. B. bei der Copolymerisation mit (Meth) acrylaten durch Ankopplung an Acrylatmoleküle.

Als (C1-C8)-Alkyl sind anzusehen Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, Isobutyl, sec-Butyl, tert-Butyl, Pen- tyl, Hexyl, Heptyl oder Octyl samt aller Bindungsisomeren.

Unter einem (C6-Cl8)-Arylrest wird ein aromatischer Rest mit 6 bis 18 C-Atomen verstanden. Insbesondere zählen hierzu Verbindungen wie Phenyl-, Naphthyl-, Anthryl-, Phe- nanthryl-, Biphenylreste. Diese können einfach oder mehr- fach mit (C1-C8)-Alkoxy, (C1-C8)-Haloälkyl, OH, Cl, NH2, N02 substituiert sein. Außerdem kann der Rest ein oder mehrere Heteroatome wie N, O, S aufweisen.

(C1-C8)-Alkoxy ist ein über ein Sauerstoffatom an das be- trachtete Molekül gebundener (C1-C8)-Alkyl-Rest.

Ein (C7-C19)-Aralkylrest ist ein über einen (C1-C8)- Alkylrest an das Molekül gebundener (C6-C18)-Arylrest.

Unter dem Begriff Acrylat wird im Rahmen der Erfindung auch der Begriff Methacrylat verstanden.

(C1-C8)-Haloalkyl ist ein mit einem oder mehreren Halogen- atomen substituierter (Cl-C8)-Alkyl-Rest. Als Halogenatome kommen insbesondere Chlor und Fluor in Betracht.

Ein. (C3-C18)-Heteroarylrest bezeichnet im Rahmen der Erfin- dung ein fünf-, sechs-oder siebengliedriges aromatisches Ringsystem aus 3 bis 18 C-Atomen, welches Heteroatome wie z. B. Stickstoff, Sauerstoff oder Schwefel im Ring auf- weist. Als solche Heteroaromaten werden insbesondere Rest angesehen, wie 1-, 2-, 3-Furyl, wie 1-, 2-, 3-Pyrrolyl, 1-, 2-, 3-Thienyl, 2-, 3-, 4-Pyridyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-Indolyl, 3-, 4-, 5-Pyrazolyl, 2-, 4-, 5-Imidazolyl, Acri- dinyl, Chinolinyl, Phenanthridinyl, 2-, 4-, 5-, 6-Pyrimidinyl. Dieses kann einfach oder mehrfach mit (C1-C8)-Alkoxy, (C1-C8)-Haloalkyl, OH, Halogen, NH2, NO2, SH, S-(Cl-C8)-Alkyl substituiert sein.

Unter einem (C4-C19)-Heteroaralkyl wird ein dem (C7-C19)-Aralkylrest entsprechendes heteroaromatisches Sys- tem verstanden.

Unter dem Begriff (Cl-C8)-Alkylen-Kette ist ein (C1-C8)- Alkylrest zu verstehen, der über zwei verschiedene C-Atome an das betreffende Molekül gebunden ist. Dieser kann ein- fach oder mehrfach mit (C1-C8)-Alkoxy, (C1-C8)-Haloalkyl, OH, Halogen, NH2, NO2, SH, S- (C1-C8)-Alkyl substituiert sein.

Unter (C3-C8)-Cycloalkyl versteht man Cyclopropyl, Cyclobu- tyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl bzw. Cycloheptyl oder Cyclooc- tylreste.

Halogen ist Fluor, Chlor, Brom, Iod.

Im Rahmen der Erfindung wird unter Membranreaktor jedwedes Reaktionsgefäß verstanden, bei dem der Katalysator in einem Reaktor eingeschlossen wird, während niedermolekulare Stof- fe dem Reaktor zugeführt werden oder ihn verlassen können.

Dabei kann die Membran direkt in den Reaktionsraum integ- riert werden oder außerhalb in einem separaten Filtrations- modul eingebaut sein, bei der die Reaktionslösung kontinu- ierlich oder intermittierend durch das Filtrationsmodul strömt und das Retentat in den Reaktor zurückgeführt wird.

Geeignete Ausführungsformen sind u. a. in der W098/22415 und in Wandrey et al. in Jahrbuch 1998, Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen, VDI S. 151ff. ; Wandrey et al. in Ap- plied Homogeneous Catalysis with Organometallic Compounds, Vol. 2, VCH 1996, S. 832 ff. ; Kragl et al., Angew. Chem.

1996,6,684f. beschrieben.

Die dargestellten chemischen Strukuren beziehen sich auf alle möglichen Stereoisomeren, die durch Abänderung der Konfiguration der einzelnen chiralen Zentren, Achsen oder Ebenen erreicht werden können, also alle möglichen Diaste- reomere, sowie alle darunter fallenden optischen Isomere (Enantiomere). Es sei jedoch klargestellt, dass innerhalb eines polymervergrößerten Katalysators alle vorhandenen ak- tiven Einheiten gemäß der Erfindung von gleicher Chiralität sein sollten.

Beschreibungen der Zeichnungen : Fig. 1 zeigt einen Membranreaktor mit Dead-End-Filtration.

Das Substrat 1 wird über eine Pumpe 2 in den Reaktorraum 3 überführt, der eine Membran 5 aufweist. Im rührerbetriebe- nen Reaktorraum befinden sich neben dem Lösungsmittel der Katalysator 4, das Produkt 6 und nicht umgesetztes Substrat 1. Über die Membran 5 wird hauptsächlich niedermolekulares 6.abfiltriert.

Fig. 2 zeigt einen Membranreaktor mit Cross-Flow- Filtration. Das Substrat 7 wird hier über die Pumpe 8 in den gerührten Reaktorraum überführt, in dem sich auch Lö- sungsmittel, Katalysator 9 und Produkt 14 befindet. Über die Pumpe 16 wird ein Lösungsmittelfluß eingestellt, der über einen ggf. vorhandenen Wärmetauscher 12 in die Cross- Flow-Filtrationszelle 15 führt. Hier wird das niedermoleku- lare Produkt 14 über die Membran 13 abgetrennt. Hochmoleku- larer Katalysator 9 wird anschließend mit dem Lösungsmit- telfluß ggf. wieder über einen Wärmetauscher 12 ggf. über das Ventil 11 zurück in den Reaktor 10 geleitet. Beispiele : 1.

10 eq. MeOH H COOMe ~\0 Toluol/DHQD-> 1 - AQN COOH H p H In 10 ml Toluol werden 81,4 mg (0,5 mmol) cis-4-Cyclohexen- 1,2-dicarbonsäureanhydrid (95% ig) und 449,6 mg (DHQ) 2AQN- Katalysator (0,5 mmol) suspendiert. Durch Zugabe von 63,3 1 Methanol (2,5 mmol) entstand eine klare homogene Lösung.

Nach 15 Minuten konnte mittels HPLC kein Edukt nachgewiesen werden. Das Produkt wurde mit einem Enantiomerenüberschuß von 90,4 % gebildet.

2. Li 0 H 3/10 eq. MeOH C COOMe O Toluol/RT H COOH n o'' Die Reaktion wurde in 10 ml Toluol durchgeführt. 0,25 mmol Anhydrid und 2,5 mmol Methanol wurden eingesetzt. Als Kata- lysator wurden Katalysator 3 eingesetzt. Nach Ende der Re- aktion wurde die Reaktionslösung über eine Membran aus dem Reaktor gedrückt. Der moleku-largewichtsvergröi3erte Kataly- sator 3 verblieb jedoch hinter der Membran. Der nächste Batch Versuch wurde durch Zugabe der Edukte, die in Toluol gelöst waren, gestartet.