Es ist bekannt, daß Alkene mit Hilfe übergangsmetallhaltiger Katalysatoren dimerisiert oder codimerisiert werden können. Wirtschaftlich besonders interessant ist die Codimerisierung von substituierten Alkenen mit Ethen [Deutsches Patent 20 39 125, Studiengesellschaft Kohle mbH (Priorität 1970) ; U. S. Patent 3,978,147 Studiengesellschaft Kohle mbH (Prioritãt 1973) ; U. S. Patent 4,098,834 Studiengesellschaft Kohle mbH (Prioritãt 1976) ; F. Petit et al., Bull.

Soc. Chim. 1979,11-415]. Setzt man als substituierte Alkene Vinylaromaten (z. B. Styrol, p-Methoxystyrol, 2-Methoxy-6-vinylnaphthalin) ein, können in 3-Stellung mit Arylresten substituierte 1-Butene erhalten werden, die als Zwischenprodukte zur Darstellung kommerziell wichtiger Pharmazeutika wie z. B. Ibuprofen und Naproxen dienen können. Als Katalysatoren haben sich besonders Nickelverbindungen bewãhrt, die mit Phosphorliganden modifiziert sind und mit Lewis-Säuren aktiviert werden. Der Einsatz chiraler Phosphorliganden, vor allem des Azaphospholens 1, ermöglicht enantioselektive Codimerisierungen von Alkenen [G. Wilke et al., Angew. Chem. 1972,1070 ; B. Bogdanovic et al., Angew. Chem. 1973,1013 ; F. Petit et al., J. Chem. Soc. 1980,937 ; Buono et al., J.

Org. Chem. 1985,50,1781 ; European Patent 0 247 595 A2, Studiengesellschaft Kohle mbH (Prioritãt 1987) ; P. W. Jolly und G. Wilke in Applied Homogeneous Catalysis with Organometallic Compounds 2 (B. Cornils, W. A. Herrmann, Eds.), VCH-Wiley 1996,1024]. Die enantioselektive Steuerung ist für die Produkte, die als Zwischenprodukte für Pharmazeutika dienen, von besonderer Bedeutung. Die bekannten Prozesse haben aber gravierende Nachteile. So werden die Reaktionen bei sehr niedrigen Temperaturen (-70°C bis-55°C) durchgeführt. Das bedingt einen sehr hohen Energieaufwand zur Kühlung des Reaktionsgemisches. Außerdem werden als Lewis-Säuren zur Aktivierung chlor-und aluminiumhaltige Verbindungen im großen Überschuß eingesetzt. Deren Verwendung kann teilweise durch den Einsatz von schwach-koordinierenden Anionen vermieden werden [T. V. RajanBabu et al., J. Am. Chem. Soc. 1998,120,459].

Entscheidender Nachteil ist aber die Verwendung flüssiger, organischer Lösungsmittel, wobei die besten Ergebnisse in Methylenchlorid erzielt werden. Solche toxikologisch bedenklichen Lösungsmittel müssen insbesondere für Zwischenprodukte in der Synthese von Pharmazeutika in aufwendiger Weise vollständig abgetrennt werden. Die anschließende Entsorgung dieser Lösungsmittel führt zu einer erheblichen Umweltbelastung.

Überkritisches Kohlendioxid (scCO2) ist schon als toxikologisch unbedenkliches und leicht zu entfernendes Lösungsmittel für chemische Synthese mit übergangsmetallhaltigen Katalysatoren beschrieben worden [R. Noyori et al., Science 1995,269,1065]. Die mögliche Verwendung in der Dimerisierung oder Codimerisierung ist bislang jedoch noch nicht erkannt worden. Insbesondere sind für andere Reaktionen mit nickelhaltigen Katalysatoren in scCO2 bisher nur sehr geringe Zyklenzahlen von weniger als 20 beobachtet worden, da vor allem Nickelphosphankomplexe durch Reaktion mit CO2 schnell zersetzt werden können [D.

Walther et al., Z. anorg. allg. Chem. 1998,624,602].

Wir beschreiben nun ein neues Verfahren für die übergangsmetallkatalysierte Dimerisierung oder Codimerisierung von Alkenen, dadurch gekennzeichnet, daß komprimiertes (flüssiges oder überkritisches) Kohlendioxid als Lösungsmittel verwendet wird. Das hier vorgestellte Verfahren ermöglicht die Codimerisierung von Alkenen und substituierten Alkenen, insbesondere Vinylaromaten, ohne den Einsatz ökologisch und toxikologisch bedenklicher, flüssiger, organischer Lösungsmittel. Außerdem können die Reaktionen ohne den Zusatz von chlor-und aluminiumhaltigen Verbindungen bei Reaktionstemperaturen im Bereich von -30°C bis +100°C, insbesondere von 0°C bis +60°C durchgeführt werden.

Überraschenderweise finden wir, daß unter diesen Bedingungen selbst nickelhaltige Phosphankatalysatoren eine hohe Aktivität, Selektivität und Lebensdauer aufweisen. Selbst bei +40°C werden 5500 mmol Substrat pro mmol Nickel umgesetzt. Diese Ergebnisse sind erstaunlicherweise sogar besser als Resultate vergleichbarer Experimente in Methylenchlorid unter ansonsten identischen Bedingungen. Aufgrund der mit Druck und Temperatur variablen Lösungseigenschaften von überkritischem Kohlendioxid [Zosel et al., Angew. Chem. Int. Ed.

Engl. 1978,702 und M. McHugh, V. Krukonis, Supercritical Fluid Extraction, Butterworth Publishers, 1986] ist ferner bei geeigneter Wahl der äußeren Parameter die selektive Abtrennung der gewünschten Produkte aus der Reaktionsmischung möglich, wobei der Katalysator in aktiver Form zurückgewonnen wird. Als Lösungsmittel dient bei der vorliegenden Erfindung komprimiertes (flüssiges oder überkritisches) Kohlendioxid. Der Gesamtdruck liegt im Bereich von 15-500 bar, bevorzugt bei 35-300 bar.

Die Reaktionen werden bei Temperaturen im Bereich von-30 bis +100°C, bevorzugt bei Temperaturen von 0 bis +60°C durchgeführt.

Die Reaktionszeit unterliegt keiner besonderen Beschränkung und richtet sich nach dem Verlauf der Reaktion, der mittels geeigneter Analysenmethoden (z. B. GC, NMR) untersucht werden kann. Die Reaktionszeit liegt gewöhnlich im Bereich von 2 Minuten bis 24 Stunden und hängt unter anderem vom Verhältnis von Substrat zu Katalysator ab. Das Verhältnis von Substrat zu Katalysator ist in sehr weiten Grenzen von 100-100.000, besonders bevorzugt 300-10. 000 variierbar.

Als Quelle für das Übergangsmetall können beliebige Verbindungen und Salze von Übergangsmetallen, insbesondere von Nickel und Palladium, verwendet werden. Die Verbindungen und Salze können z. B. aus der Gruppe Ni (cod), (cod = 1,5-Cyclooctadien), Ni (acac) 2 (acac = Acetylacetonat), NiCl2, NiBr2, PdC12, PdBr2, Pd (acac) 2, Pd (dba) 2 (dba = Dibenzylidenaceton), oder Pd (CH3COO) 2 gewählt werden. Besonders bevorzugte Metallquellen sind Hydrido-oder Allylkomplexe, wie beispielsweise [Ni (C3Hs) Cl] 2 oder der Komplex 2.

Die Übergangsmetallverbindungen können durch einzähnige oder mehrzähnige Phosphorliganden modifiziert werden, z. B. PPh3, Ph2P (CH2) nPPh2 (n=1-6), P (OPh) 3, PR3, P (OR) 3 oder P (NR2) 3, wobei R ein geradkettiger, verzweigter oder cyclischer Alkylrest sein kann. Die Verwendung chiraler Phosphorliganden, wie z. B. mddp, nmddp, Norphos, Chiraphos, Binap, Binaphos, mop, Diop, DuPHOS, Glyphos oder bppm, ermöglicht die enantioselektive Steuerung der Reaktion. [Eine Auflistung weiterer Liganden und Erklärung der Akronyme ist in der Literatur zu finden : H. Brunner, W. Zettlmeier, Handbook of Enantioselective Catalysis, Vol. II, VCH-Wiley 1993]. Besonders effizient ist die Verbindung 1. Die mit Liganden modifizierten Katalysatoren können in situ in der Reaktionsmischung aus den Metallquellen und den Phosphorliganden gebildet werden oder in Form isolierter Komplexe (z. B. 2) eingesetzt werden. Das Verhältnis von Ligand zu Metall kann in weiten Bereichen variiert werden und liegt typischerweise zwischen 0.1 und 100, bevorzugt zwischen 0.5 und 10.

Als Cokatalysator können Lewis-Säuren eingesetzt werden, wie sie schon vorher in der Literatur beschrieben wurden [F. Petit et al., Bull. Soc. Chim. 1979 11-415 ; G. Wilke et al., Angew. Chem. 1972,1070 ; F. Petit et al., J. Chem. Soc. 1980,937 ; Buono et al., J. Org. Chem. ; European Patent 0 247 595 A2, Studiengesellschaft Kohle mbH (Priorität 1987) ; P. W. Jolly und G. Wilke in Applied Homogeneous Catalysis with Organometallic Compounds 2 (B. Cornils, W. A. Herrmann, Eds.), VCH-Wiley 1996,1024]. Die Lewis-Säure kann eine Verbindung der allgemeinen Zusammensetzung RM'X sein, wobei R ein Alkyl-oder Arylrest ist, X ein Halogen ist, M'ein Element der 3., 4. oder 5. Hauptgruppe ist und m und n ganze Zahlen zwischen 0 und 5 sind und die Summe von m und n der maximalen Valenz von M'entspricht. Als Lewis-Säure können auch Aluminiumsesquichlorid oder Methylalumoxan eingesetzt werden.

Als Cokatalysator können auch Salze von schwach-koordinierenden Anionen [zur Definition schwach-koordinierender Anionen siehe : S. H. Strauss, Chem. Rev. 1993,93,927] verwendet werden. Beispiele für schwach-koordinierende Anionen sind Verbindungen vom Typ [M'R'RZR3R4]-, wobei M'ein Metall der 3. Hauptgruppe ist und wobei R', R2, R3 und R4 die gleichen oder verschiedene Reste sein können, unabhängig voneinander wählbar sind und aufgebaut sein können aus einem Halogenatom oder geradkettigen, verzweigten, cyclischen oder aromatischen (C,-C20)-Kohlenwasserstoffen, in denen ein oder mehrere Kohlenstoffe durch Heteroatome ersetzt sein können und die mit Halogen-, Hydroxy-, Alkoxy-, Acyl-, Phenoxy-, Acyloxy-, Alkoxycarbonyl-oder Phenoxycarbonyl-Gruppen substituiert sein können. Dabei können die Reste R', R2, R3 oder R4 untereinander zu Ringen oder kondensierten Ringsystemen verbunden sein. Das schwach-koordinierende Anion kann auch eine Verbindung vom Typ [M3R'R2R3R4R5R6]-sein, wobei M3 ein Element der 5.

Hauptgruppe ist und die Definition der Reste R', R2, R3 R4, R5, R6 der obigen Definition für R'-R4 entspricht. Weiterhin kann das schwach-koordinierende Anion eine Verbindung der allgemeinen Formel [M4 (OM5F5) 6]-, wobei M4 ein Element der 5. Haupt-oder Nebengruppe ist und M5 ein Element der 6. Haupt-oder Nebengruppe ist, sein. Verwendet werden können auch Perchlorat [C104]-oder Anionen der allgemeinen Formel [RSO3]-, wobei R ein Halogen- oder Wasserstoffatom, eine (C,-C, o)-Alkylgruppe, eine Halogen-substituierte (C,-C, o)- Alkylgruppe, eine Arylgruppe, eine Halogen-substituierte Arylgruppe, eine Arylalkylgruppe oder eine Halogen-substituierte Arylalkylgruppe sein kann.

Die Menge an eingesetztem Cokatalysator unterliegt keiner besonderen Beschränkung. Das Verhältnis von Cokatalysator zu Übergangsmetall kann bis zu 1000 betragen, bei den schwach-koordinierenden Anionen wird bevorzugt ein Verhältnis von 0.2-10 eingestellt.

Als Alkene können geradkettige oder verzweigte, cyclische oder acyclische, aromatische oder nicht-aromatische ungesättigte Kohlenwasserstoffe eingesetzt werden. Die Alkene können auch mehrere Doppelbindungen in konjugierter oder nicht-konjugierter Anordnung enthalten. Die Alkene können auch einen oder mehrere Substituenten wie z. B. CF3, Halogen, Alkoxy, Acyloxy, Carboxy, Carbonyl, Amin, Amid, Nitro, Alkinyl, Hydroxy, Phenoxy, Alkoxycarbonyl oder Phenoxycarbonyl, Thiol und Sulfid enthalten. Besonders bevorzugt sind die Codimerisierung und die enantioselektive Codimerisierung von substituierten und nicht- substituierten Vinylaromaten mit Ethen.

Die Menge an eingesetztem Alken unterliegt keiner besonderen Beschränkung, beträgt aber gewöhnlich 0.1-1000 mmol pro 100 g CO2, bevorzugt 15-600 mmol pro 100 g CO2. Bei der Verwendung von gasförmigen Alkenen kann der Partialdruck des Alkenes im Bereich von 0 bis 300 bar liegen.

Zweckmäßigerweise verfährt man bei der Durchführung der Reaktionen so, daß ein isolierter Komplex aus Metallquelle und Phosphorliganden oder die beiden getrennten Komponenten in einem flüssigen Substrat (z. B. Styrol) gelöst werden. Diese Lösung wird zum Cokatalysator gegeben, der zusammen mit CO2 und einem zweiten Substrat (z. B. Ethen) in einem Hochdruckreaktor bei Reaktionstemperatur vorgelegt wird. Andere Vorgehensweisen können je nach technischen Voraussetzungen und Aggregatzustandes der Substrate ebenfalls eingesetzt werden.

Anhand der folgenden ausgewählten Beispiele soll die vorliegende Erfindung näher beschrieben werden, ohne daß die Anwendung des Verfahrens dadurch in irgendeiner Weise limitiert werden sollte. Insbesondere die Aufarbeitung ist für den Labormaßstab bestimmt und kann in einer industriellen Anwendung z. B. durch geeignete Verfahren der Stofftrennung mit komprimiertem Kohlendioxid ersetzt werden [G. Brunner, Gas Extraction, Steinkopff-Verlag, Darmstadt, 1994].

Beispiele Der Vergleich der Beispiele 1-3 mit den Kontrollexperimenten in Beispiel 4-5 verdeutlicht den positiven Effekt von CO2 gegenüber Methylenchlorid.

Beispiel 1 Na [B (C6H3 (CF3) 2) 4] (33.4 mg, 35.5x10-3 mmol) wurde unter Argon-Atmosphäre in einen Edelstahl-Hochdruckreaktor mit Sichtfenster (V = 27 mL), PTFE-Rührkern, Bohrungen für Temperaturfühler, Nadel-und Kugelventil eingebracht. Eine Lösung von 2 (5.4 mg, 6.3x10-' mmol) in Styrol (0.45 g, 4.37 mmol) wurde in eine Dosiervorrichtung eingewogen, die über das Kugelventil mit dem Reaktor verbunden wurde. Über das Nadelventil wurden Ethen (l. lg, 39.3 mmol) und mit Hilfe eines Kompressors CO2 (14.6 g) in den Reaktor gefüllt. Die Reaktionsmischung wurde unter Rühren auf 40°C erwärmt. Die Dosiervorrichtung wurde ebenfalls mit CO2 (7.1 g) befüllt und auf etwa 60°C erhitzt. Durch Öffnen des Kugelventils wurde das Styrol in den Reaktor eingebracht. Nachdem für 15 min gerührt worden war, wurde der Reaktor innerhalb von 20 Minuten entspannt, wobei der Gasstrom durch eine auf- 55°C gekühlte Falle geleitet wurde. 0.2282g Kondensat wurde mit Toluol aus der Falle und 0.3931g Rohprodukt wurde mit Aceton aus dem Hochdruckreaktor herausgespült (in Summe 100% der Theorie). Die gaschromatographische Analyse der vereinigten Lösungen ergab ein Produkt der Zusammensetzung 77.2% 3-Phenyl-l-buten, 13.2% 2-Phenyl-2-buten und 9.2% Substanzen mit einem Molgewicht höher als 136. Durch gaschromatographische Untersuchungen wurde der Enantiomerenüberschuß des 3-Phenyl-l-butens zu 83.2% bestimmt.

Beispiele 2-3 Die Beispiele 2-3 (siehe Tabelle 1) wurden analog Beispiel 1 unter Variation der Reaktionstemperatur durchgeführt.

Beispiel 4 In einen 500ml Glaskolben mit Innenthermometer, Tropftrichter und Gaseinleitungsrohr wurden 50 mL CH2Cl2 auf 10°C gekühlt. Es wurden Na [B (C6H3 (CF3) 2) 4] (410 mg, 0.463 mmol) und 2 (100 mg, 0.115 mmol) hinzugefügt und Ethen wurde eingeleitet. Innerhalb von 30 Minuten wurde Styrol (27.5g, 0.265 mmol) zugetropft, währenddessen die Temperatur auf 35°C stieg. Unter Rühren wurde noch für weitere 30 Minuten Ethen eingeleitet.

Anschließendes Einleiten von NH3 beendete die Reaktion. Nach Umkondensation im Ölpumpenvakuum wurde das Lösungsmittel abdestilliert. Das Produkt wurde gaschromatographisch analysiert und enthielt 57.2% 3-Phenyl-l-buten mit einem Enantiomerenüberschuß von 81.4%.

Beispiel5 Analog Beispiel 4, wobei die Reaktionstemperatur auf 23°C kontrolliert wurde.

Tabelle 1 Beispiel Substrat Lösungsmittel Temperatur 3-Phenyl-1-buten ee (°C) (%) (%) Styrol scCO2 40 77. 2 83.2 2 Styrol liquid CO2 23 71.4 85.6 3 Styrol liquid CO2 1 82.9 86.2 4 Styrol CH2Cl2 35 57.2 81.4 5 Styrol CH2C12 23 70.5 84.6 Beispiele 6-9 Die Beispiele 6-9 (siehe Tabelle 2) wurden analog Beispiel 1 unter Variation der Substrate und der Reaktionstemperatur durchgeführt.

Tabelle 2 Beispiel Substrat Lösungsmittel Temperatur 3-Aryl-l-buten ee (°C) (%) (%) 6 4-Chlorstyrol scCO2 40 80. 5 >70 7 4-Chlorstyrol liquid CO2 24 87.0 >80 8 4-Isobutylstyrol scCO2 35 44.4 89.4 9 4-Isobutylstyrol liquid CO2 20 71.4 76.6 Beispiele 10-12 Die Beispiele 10-12 (siehe Tabelle 3) wurden analog Beispiel 1 unter Variation des Cokatalysators und der Reaktionstemperatur durchgeführt.

Tabelle 3 Beispiel Cokatalysator Cokatal./Ni Lösungs-Temperatur 3-Phenyl-1-ee mittel (°C) buten (%) (%) 1 [B (C6H3 (CF3) 2) 4] 2. 8 scCO2 40 77. 2 83.2 10 [OSO2CF3]-7. 5 scCO2 40 1. 0 n. b.

11 [Al (OC (Ph) (CF3) 2) 4] 3.9 liquid C02 22 33.0 76.0 12 Cl3Al2 1.5 liquid CO, 1 92.9 70.2 Beispiel 13 Na [B (C6H3 (CF3) 2) 4] (28.2 mg, 31.8x10-3 mmol) wurde unter Argon-Atmosphäre in einen Edelstahl-Hochdruckreaktor mit Sichtfenster (V = 225 mL), PTFE-Rührkern, Bohrungen für Temperaturfühler, Nadel-und Kugelventil eingebracht. Eine Lösung von 2 (1.5 mg, 1.73x10-3 mmol) in Styrol (3.64 g, 34.9 mmol) wurde in eine Dosiervorrichtung eingewogen, die über das Kugelventil mit dem Reaktor verbunden wurde. Über das Nadelventil wurden Ethen (16g, 571 mmol) und mit Hilfe eines Kompressors CO2 (142 g) in den Reaktor gefüllt. Die Reaktionsmischung wurde unter Rühren auf 40°C erwärmt. Die Dosiervorrichtung wurde ebenfalls mit CO2 (10 g) befüllt und auf etwa 60°C erhitzt. Durch Öffnen des Kugelventils wurde das Styrol in den Reaktor eingebracht. Während für 24 Stunden gerührt wurde, wurden in regelmäßigen Abständen Proben aus der Reaktionsmischung entnommen und direkt gaschromatographisch analysiert. Am Anfang der Reaktion wurden in einer Stunde 1300 mmol Substrat pro mmol Nickel umgesetzt. Insgesamt reagierten 5500 mmol Substrat pro mmol Nickel. Als einziges Produkt wurde 3-Phenyl-l-buten mit einem Enantiomerenüberschuß von 79.6% beobachtet.

Beispiel 14-19 (siehe Tabelle 4) Wie Beispiel 1, doch betrug die Reaktionstemperatur 28°C. Nach Entspannen und Entfemen aller im Ölpumpenvakuum bei 40°C flüchtigen Substanzen wurde der Edelstahl- Hochdruckreaktor mit den gleichen Einwaagen an Styrol, Ethen und CO, wie vorher erneut beschickt, ohne den Katalysator oder Cokatalysator auszutauschen. Dieser Vorgang wurde noch viermal wiederholt.

Tabelle 4 Beispiel Wiederholung 3-Phenyl-1-buten ee (%) (%) 14 84. 3 83.4 15 1 88.8 83.0 16 2 89.0 81.4 17 3 76.6 80.2 18 4 30.5 79.8 19 5 8.5 79.4