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Title:
NOVEL CHIRAL PHOSPHORUS LIGANDS AND THE USE THEREOF IN THE PRODUCTION OF OPTICALLY ACTIVE PRODUCTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/009147
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to novel chiral phosphorus ligands that can be easily produced on the basis of chinoline derivatives which represent inexpensive starting materials. The novel compounds have the general formula (I), wherein R?1¿, R?2¿, R?3¿, R?4¿, R?5¿ represent chiral or achiral organic residues that are derived from substituted or unsubstituted straight-chain, branched or cyclic aliphatic or aromatic groups and that may be interlinked in the case of R?1¿/R?2¿ and R?4¿/R?5¿. The invention further relates to the use of chiral phosphorus compounds of the general formula (I) as the catalysts or as the catalyst elements in methods for producing optically active products.

Inventors:
LEITNER WALTER (DE)
FRANCIO GIANCARLO (IT)
FARAONE FELICE (IT)
ARENA CARMELA G (IT)
Application Number:
PCT/EP2000/007053
Publication Date:
February 08, 2001
Filing Date:
July 22, 2000
Export Citation:
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Assignee:
STUDIENGESELLSCHAFT KOHLE MBH (DE)
LEITNER WALTER (DE)
FRANCIO GIANCARLO (IT)
FARAONE FELICE (IT)
ARENA CARMELA G (IT)
International Classes:
B01J31/18; C07B53/00; C07B61/00; C07C29/03; C07C29/04; B01J31/24; C07C33/22; C07C45/50; C07C47/228; C07C67/303; C07C69/34; C07C231/12; C07C231/16; C07C233/47; C07F9/60; C07F9/6568; C07F9/6571; (IPC1-7): C07F9/60; C07F9/6571; B01J31/24; C07B53/00; C07C45/50
Domestic Patent References:
WO1993003839A11993-03-04
Other References:
FRANCIÒ G. ET AL.: "Chiral phosphamidite ligands based on 8-chloroquinoline and their Rhodium(III), Palladium(II) and Platinum(II) complexes", EUROPEAN JOURNAL OF INORGANIC CHEMISTRY., no. 8, 20 July 1999 (1999-07-20), WILEY-VCH VERLAG, WEINHEIM., DE, pages 1219 - 1227, XP002151551, ISSN: 1434-1948
DOUCET H. ET AL.: "The scope of catalytic asymmetric hydroboration/oxidation with rhodium complexes of 1,1'-(2-diarylphos- phino-1-naphtyl)isoquinolines", CHEMISTRY - A EUROPEAN JOURNAL., vol. 5, no. 4, April 1999 (1999-04-01), VCH PUBLISHERS., US, pages 1320 - 1330, XP002151552, ISSN: 0947-6539
NOZAKI K.: "Highly enantioselective hydroformylation of olefins catalyzed by Rhodium(I) complexes of new chiral phosphine-phosphite ligands", JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY., vol. 119, no. 19, 14 May 1997 (1997-05-14), AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, WASHINGTON, DC., US, pages 4413 - 4423, XP002151553, ISSN: 0002-7863
BRUNEL J M ET AL: "Enantioselective Copper Catalyzed Diels-Alder Reaction Using Chiral Quinoline-Phosphine Ligand", TETRAHEDRON LETTERS,NL,ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS, AMSTERDAM, vol. 39, no. 52, 24 December 1998 (1998-12-24), pages 9663 - 9666, XP004144285, ISSN: 0040-4039
FRANCIÒ, G. ET AL: "Asymmetric catalysis with chiral phosphane/ phosphoramidite ligands derived from quinoline (QUINAPHOS)", ANGEW. CHEM., INT. ED. 39(8), 1428-1430, 17 April 2000 (2000-04-17), XP002151554
Attorney, Agent or Firm:
Von Kreisler, Alek (Deichmannhaus am Hauptbahnhof Köln, DE)
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Claims:
Ansprüche:
1. Chirale Phosphorverbindungen, der allgemeine Formel I, wobei R', R2, R3, R4, R5 chirale oder achirale organische Reste sind, die sich von substituierten oder unsusbstituierten geradkettigen, verzweigten, oder cyclischen aliphatischen oder aromatischen Gruppen ableiten, und die im Falle der Paare Rl/R2 und R4/Rs miteinander verbunden sein können.
2. Chirale Phosphorverbindungen nach Anspruch 1, wobei die Reste R', R2, R3, R4, oder Rs unabhängig voneinander gewählt werden können aus den Gruppen Methyl, Ethyl, nPropyl, nButyl, Hexyl, F (CF2)m(CH2)n(m = 110, n = 04). Cyclohexyl, Menthyl, Allyl, Benzyl,CH20 (CH2) 2OCH3, Phenyl, Tolyl, Anisyl, Trifluormethylphenyl, F (CF2)m(CH2)nC6H5 (m = 110, n = 0 4), Bis (trifluormethyl)phenyl, Chlorphenyl, Pentafluorphenyl, Hydroxyphenyl, Carboxyphenyl, NaO3SC6H4, Naphthyl, Fluorenyl, Pyridyl oder Furyl.
3. Chirale Phosphorverbindungen nach Anspruch 12, wobei die Reste R'und R2 so miteinander verbunden sind, daß substituierte oder unsubstituierte, chirale oder achirale Brücken entstehen, die sich von den Gerüsten (CH2)n (n=24),CH (CH3) CH (CH3),CH (CH3) CH2CH (CH3), l, l'Biphen2, 2'diyl oder 1,1'Binaphth2, 2'diyl ableiten.
4. Chirale Phosphorverbindungen nach Anspruch 13, wobei die Reste R4 und R'unter Verwendung der Alkohole Methanol, Ethanol, isoPropanol, Benzylalkohol, Cyclohexanol, Allylalkohol, Phenol, Methylphenol Chlorphenol, Naphthol, Furfurol, Ethylenglycol, 1,3Propandiol, 1,3 Pentandiol, Cyclohexandiol, Gylcerin, Monosaccharide, Oligosaccharide, Catechol, 2,2'Dihydroxy1, 1'Biphenyl, 3,3', 5,5'Tetratert.Butyl2,2' Dihydroxy1, l'Biphenyl, 5' 4', 6,6'Tetramethyl2,2' Dihydroxy1,1'Biphenyl, oder eingeführt werden.
5. Verwendung der unter Anspruch 14 genannten Phosphorverbindungen zur Herstellung optisch aktiver Produkte, wobei die Phosphorverbindungen als Katalysatoren oder Katalysatorbestandteile eingesetzt werden.
6. Verwendung nach Anspruch 5, wobei die Katalysatoren aus Phosphorverbindungen der Formel I und einem Übergangsmetall oder einer Übergangsmetallverbindungbestehen.
7. Verwendung nach Ansprüchen 56, wobei die optischen Produkte durch enantioselektive Hydroformylierung gebildet werden.
8. Verwendung nach Ansprüchen 56, wobei die optisch aktiven Produkte durch enantioselektive Hydrierung gebildet werden.
9. Verwendung nach Ansprüchen 56, wobei die optisch aktiven Produkte durch enantioselektive Hydroborierung gebildet werden.
Description:
Neue chirale Phosphorliganden und ihre Verwendung in der Herstellung optisch akfiver Produkte Die vorliegende Erfindung betrifft neue chirale Phosphorverbindungen, die sich in einfacher Weise aus Chinolinderivaten darstellen lassen sowie deren Verwendung als Katalysatoren oder Katalysatorbestandteile in Verfahren zur Herstellung optisch aktiver Produkte.

Chirale Phosphorverbindungen sind als Katalysatoren oder Katalysatorbestandteile ("Liganden") für die enantioselektive chemische Synthese optisch aktiver Produkte von großem Interesse (Handbook of Enantioselective Catalysis with Transition Metal Compound, Vol. II, VCH, Weinheim, 1993).

Optisch aktive Produkte haben große wirtschaftliche Bedeutung als Aromastoffe, Kosmetika, Pflanzenschutzmittel, Lebensmittelzusatzstoffe, Pharmazeutika oder in der Herstellung von High-Tech Werkstoffen wie z. B. Spezialkunststoffen (Comprehensive Asymmetric Catalysis, Springer, Berlin, 1999). Trotz der Vielfalt bekannter chiraler Phosphorverbindungen haben bislang nur wenige Vertreter Verwendung in industriellen Prozessen zur Herstellung optisch aktiver Produkte gefunden, da viele Liganden für technische Anwendungen gravierende Nachteile aufweisen. Viele Liganden weisen zwar hohe Enantioselektivitäten auf, bilden die gewünschten chiralen Produkte aber mit zu geringen Aktivitäten oder unzureichenden Chemo-oder Regioselektivitäten. Chirale Phosphorverbindungen, die als effiziente Liganden wirken, sind ferner vielfach nur über aufwendige Synthesen unter Verwendung teurer Ausgangsmaterialien zugänglich. Die chirale Information, die zur selektiven Bildung der optisch aktiven Produkte führt, beruht bei den meisten effizienten Liganden auf der Verwendung chiraler Bausteine, die entweder von natürlich vorkommenden Verbindungen abgeleitet sind, oder anderweitig in enantiomerenreiner Form kommerziell verfügbar sind. Eine strukturelle Variation am chiralen Zentrum zur Optimierung der Phosphorverbindung ist dann in einfacher Form nicht realisierbar und häufig steht nur eine der beiden möglichen Konfigurationen zur Verfügung. Es besteht daher ein großer Bedarf an neuen chiralen Phosphorverbindungen, die sich in einfacher und flexibler Weise aus leicht zugänglichen und billigen Ausgangsverbindungen synthetisieren lassen und die als Katalysatoren oder Katalysatorbestandteile für die Herstellung chiraler Produkte in verschiedenen Reaktionstypen effektiv eingesetzt werden können.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue Klasse von chiralen Phosphorverbindungen der allgemeinen Formel I, wobei R', R2, R3, R4, R'chirale oder achirale organische Reste sind, die sich von substituierten oder unsubstituierten geradkettigen, verzweigten, oder cyclischen aliphatischen oder aromatischen Gruppen ableiten und die im Falle der Paare R'/R ? und R4/Rs miteinander verbunden sein können. Diese Verbindungen lassen sich in einfacher Weise und in wenigen Schritten ausgehend von Derivaten des Chinolins als billigen Ausgangsmaterialen darstellen. Die für die selektive Bildung der gewünschten optisch aktiven Produkte ausschlaggebende chirale Information in 2-Position des Chinolingerüsts wird während der Synthese erzeugt und kann leicht über die Wahl von R3 variiert werden. Die beiden Isomeren mit den unterschiedlich Konfigurationen in 2-Position lassen sich in effektiver Weise voneinander trennen. Die Verbindungen der Formel I können als effiziente Katalysatoren oder Katalysatorbestandteile in der Herstellung optisch aktiver -Produkte eingesetzt werden, wobei insbesondere in der enantioselektiven Hydroformylierung und Hydrierung hohe Aktivitäten und Selektivitäten erzielt werden.

Synthese der Phosphorverbindungen I : Zur Synthese der Phosphorverbindungen I (Schema 1) geht man zweckmäßig von 8-Phosphinochinolinen II aus. Verbindungen II sind für verschiedene Reste R' und R'bereits bekannt und lassen sich auf verschiedenen Wegen einfach im Multigramm-Maßstab herstellen (typische Beispiele : Inorg. Chem. 1982,21, 1007 ; J. Organomet. Chem. Mithilfe dieser Synthesen und geeigneten einfachen Modifikationen können Verbindungen vom Typ II hergestellt werden, bei denen R'oder W identische oder voneinander verschiedene, chirale oder achirale organische Reste sind, die sich von substituierten oder unsubstituierten geradkettigen, verzweigten, oder cyclischen aliphatischen oder aromatischen Gruppen ableiten, und die miteinander verbunden sein können. Die Reste R'und R2 können unabhängig voneinander gewählt werden aus den Gruppen Methyl, Ethyl, n-Propyl, n-Butyl, Hexyl, F (CF2) m (CH2) n- (m = 1-10, n = 0-4), Cyclohexyl, Menthyl, Allyl, Benzyl, CH30 (CH2) 2OCH2-, Phenyl, Tolyl, Anisyl, Trifluormethylphenyl, F (CF2) m (CH2) nC6H4- (m= 1-10, n = 0-4), Bis- (trifluormethyl)-phenyl, Chlorphenyl, Pentafluorphenyl, Hydroxyphenyl, Carboxyphenyl, NaO3SC6H4-, Naphthhyl, Fluorenyl, Pyridyl oder Furyl ohne daß durch die genannten Gruppen eine Beschränkung der Anwendungsbreite impliziert werden soll. Wenn die beiden Gruppen miteinander verbunden werden, können substituierte oder unsubstituierte, chirale oder achirale Brücken entstehen, die sich z. B. von den Gerüsten -(CH2)n- (n=2-4), - CH (CH3) CH (CH3)-,-CH (CH3) CH2CH (CH3)-, 1,1'-Biphen-2,2'-diyl oder 1,1'- Binaphth-2,2'-diyl ableiten, wobei auch hier durch die Auflistung keine Einschränkung impliziert wird.

Die Umsetzung von II mit Nukleophilen Reagentien R3M liefert die Verbindungen III, wobei R3 der gleichen Definition wie R'oder W entspricht. Die Addition in 2-PositiorUdes Chinolins ist mit Grignard-Verbindungen (M = MgHal, Hal = Halogen) und vielen anderen Organometallverbindungen (z. B. M = Li, ZnR, SnR3 ; R = Alkyl oder Arylrest) möglich, so daß eine große Variationsbreite möglicher Derivate resultiert. Bei der Addition in 2-Position des Chinolins wird ein chirales Zentrum erzeugt, wobei die Stereochemie an diesem Zentrum in Abwesenheit eines zusätzlichen chiralen Hilfstoffs oder Katalysators nicht festgelegt wird. \ \ \- N R3 + NaH H/HC4Q N H + H P RP\R2 RR2 II Na R R IVt H+/H20 Ra R Base 0 R0-1 P-Cl 3 R1/R23 R50,-N R3 + N H R50 N R3 + N H Na N Base I i--P P PCI3 \ Pcb 3 I \ \ Rs .,,.,H R3/i H RZ RZ PC Vb Schema 1 R/PCz Va RP Durch Hydrolyse lassen sich die Verbindungen III in die 1,2- Dihydrochinolinderivate IV überführen. Reaktion mit Chlorophosphiniten (R4O) (R5O) PCl in Gegenwart von Basen wie z. B. Triethylamin oder Pyridin ergibt die gewünschten Phosphorverbindungen der Formel I. Ein alternativer Zugang besteht in der Reaktion von III mit PCl3, wobei die Dichlorophosphinderivate V entstehen. Umsetzung mit Alkoholen oder Diolen in Gegenwart von Base liefert wiederum I. Die Verbindungen III können auch direkt mit Chlorophosphiniten (R4O) (R5O) PCl ohne weiteren Zusatz von-Basen zu I umgesetzt werden.

Die Reste R4 und Rs können gleich oder verschieden, achiral oder chiral, und miteinander verbunden sein. Ansonsten weisen die Reste die gleiche Definition Die Reste R4 und Rs können gleich oder verschieden, achiral oder chiral, und miteinander verbunden sein. Ansonsten weisen die Reste die gleiche Definition wie die Reste R1 and R2 auf. Beispiele für Alkohole und Diole, die zur Herstellung entsprechenden Verbindungen (R40) (R50) PCl verwendet oder direkt mit V umgesetzt werden können sind Methanol, Ethanol, iso-Propanol, Benzylalkohol, Cyclohexanol, Allylalkohol, Phenol, Methylphenol, Chlorphenol, Naphthol, Furfurol, Ethylenglycol, 1,3-Propandiol, 1,3-Pentandiol, Cyclohexandiol, Glycerin, Monosaccharide, Oligosaccharide, Catechol, Biphenyl, 3,3', 1'-Biphenyl, 3,3'-Di-tert.- 5,5'-Dichloro-4,4', 6,6'- Tetramethyl-2,2'-Dihydroxy-1, 1'-Biphenyl, oder 2, 2'-Dihydroxy-1, 1'-Binaphthyl, wobei durch die Auflistung keine Einschränkung der Anwendungsbreite impliziert werden soll.

Bei Verwendung optisch aktiver (R40) (R5O) P-Gruppen erhält man die Verbindungen I als Diastereomere, die sich durch Kristallisation, Chromatographie oder andere geeignete Trennmethoden separieren lassen.

Alternativ kann die Trennung der beiden Stereoisomeren auf der Stufe der 1,2- Dihydrochinolinderivate IV erfolgen, die sich mittels konventioneller Methoden in die Enantiomeren IVa und IVb spalten lassen (siehe z. B. Tetrahedron Asymmetry1999,10,1079).

Tabelle 1 gibt einen Überblick über repräsentative Beispiele für Verbindungen der Formel I, die nach den genannten Methoden erzeugt und spektroskopisch charakterisiert wurden. Eine detaillierte Beschreibung für die Herstellung der Diastereomerenmischung (R, Rc*)-Quinaphos und der reinen Diastereomeren (Ra, Rc)-Quinaphos und (Ra, Sc)-Quinaphos (Quinaphos : R'=R'=Ph, R'=n-Bu, R'-R'= 1, 1'-Binaphth-2, 2'-diyl) ist in Beispiel 1 zu finden. Die Zuordnung der absoluten Konfiguratian des chiralen Zentrums in 2-Position des Chinolingerüsts beruht auf dem Vergleich NMR-spektroskopischer Daten mit verwandten chiralen Derivaten des Chinolins (Eur. J Inorg. Chem. und ist mit der entsprechenden Unsicherheit behaftet.

Tabelle I : Anwendung in der Katalyse : Die chiralen Phosphorverbindungen I können in enantiomerenreiner Form, als Diastereomerengemisch oder in Form der reinen Diastereomeren als effektive Katalysatoren oder Katalysatorbestandteile in der Synthese optisch aktiver 'Produkte verwendet werden. Besonders bevorzugt sind Synthesen, bei denen die Verbindungen I als Bestandteile ("Liganden") von Übergangsmetallkatalysatoren eingesetzt werden. Solche Katalysatoren enthalten ein oder mehrere Übergangsmetallzentren, die verschieden oder identisch sein können. Bevorzugte Übergangsmetallzentren, die verschieden oder identisch sein können. Bevorzugte Metalle sind Cu, Ag, Au, Ni, Pd, Pt, Co, Rh, Ir, Fe, Ru, Os, Mn, Re, Cr, Mo, W, Ti, oder Zr. Besonders bevorzugt sind Cu, Ni, Pd, Pt, Rh, Ir oder Ru.

Die Katalysatoren können in Form isolierter Verbindungen, die bereits das Metall und den Liganden I enthalten, eingesetzt werden, oder in situ aus I und geeigneten metallhaltigen Komponenten gebildet werden. Als metallhaltige Komponenten können die Metalle selbst, einfache Salze, oder Komplexverbindungen der entsprechenden Metalle verwendet werden. Das molare Verhältnis zwischen Ligand I und Metallzentrum kann für die jeweilige Reaktion optimal angepaßt werden und liegt in der Regel zwischen 1 : 1 und 10 : 1.

Die katalytischen Synthesen unter Verwendung der Liganden I können entweder in Abwesenheit oder Anwesenheit eines Lösungsmittels durchgefiihrt werden, wobei das Lösungsmittel einen positiven Einfluß auf die Aktivität oder die Enantioselektivität haben kann, oder die Trennung von Produkt und Katalysator erleichtern kann. Als Lösungsmittel können typische organische Lösungsmittel wie z. B. Benzol, Toluol, Methylenchlorid, Ethanol, Tetrahydrofuran, oder Diethylether verwendet werden. Auch Wasser ist als Lösungsmittel geeignet, wenn der Ligand durch geeignete polare Substituenten (z. B.-COOH, NH3+, SO3-, siehe Angew. Chem. eine ausreichende Löslichkeit in Wasser aufweist. Die Reaktionen können auch in überkritischem Kohlendioxid als Lösungsmittel durchgeführt werden, wenn durch geeignete Substituenten (z. B.

Perfluoralkylreste, siehe PCT-Anmeldung WO 98/32533) eine ausreichende Löslichkeit sichergestellt wird. Die Liganden I können zur leichteren Abtrennung von den Reaktionsprodukten mittels bekannter Methoden (Adsorption, Einschluß, kovalente Verknüpfung : Synthesis 1997,1217.) an feste Träger gebunden werden.

Die Anwendungsbreite der Liganden I beinhaltet asymmetrische Reduktionen (z. B. Hydrierung, Trausfer-Hydrierung), asymmetrische C-C-Verknüpfung (z. B.

Hydroforrnylierung, Heck-Kupplung, Allylische Alkylierung, Hydrocyanierung, Hydrovinylierung, Polymerisation) und asymmetrische Knüpfung von Bindungen zwischen Kohlenstoff und Heteroatomen (z. B. Hydroborierung, Hydrosilylierung, Hydroaminierung, Hydrophosphinierung), wie in den folgenden Beispielen anhand des Quinaphos-Liganden verdeutlicht wird.

Enantioselektive Hydroformylierung mt Liganden I : Die enantioselektive Hydroformylierung ist eine effiziente Methode zur Synthese chiraler, nicht-racemischer Aldehyde aus Olefinen (Catalytic Asymmetric Synthesis, Hrsg. : I. Ojima, VCH, Weinheim, 1993, S. 273ff). Dieser Reaktionstyp hat insbesondere als möglicher Zugang zu chiralen Bausteinen für die Produktion von Aromastoffen, Kosmetika, Pflanzenschutzmitteln, Lebensmittelzusatzstoffen (Vitamine) und Pharmazeutika großes Interesse gefunden (Chirality 1991,3,355).

Besonders erwähnt sei hier die Darstellung der entzündungshemmenden und schmerzstillenden Wirkstoffe Ibuprofen und Naproxen durch Oxidation der entsprechenden Aldehyde, welche mit Hilfe der enantioselektiven Hydroformylierung aus Vinylarenen gewonnen werden können. Neben der Enantioselektivität ist in dieser Reaktion auch die Chemoselektivität (Nebenreaktion v. a. Hydrierung) und die Regioselektivität zugunsten des verzweigten chiralen Aldehyds von besonderer Bedeutung. Im Falle des Quinaphos werden die besten Enantioselektivitäten in der Hydroformylierung von Styrol mit dem (Ra, Rc)-Diastereomer gebildet (Beispiel 2-4). Die Hydrierung spielt als unerwünschte Nebenreaktion keine Rolle. Im Vergleich zu Liganden mit vergleichbarer Aktivität und Enantioselektivität werden die höchsten Regioselektivitäten zugunsten des chiralen Aldehyds erreicht (Chem. Rev. 1995, 95,2485-2506) Bevorzugte Katalysatoren für die Hydroformylierung werden auf Basis der Metalle Fe, Co, Ir, Ru, Pt, Rh, besonders bevorzugt auf Basis von Pt und Rh gebildet. Das molare Verhältnis Ligand/Metall sollte zwischen 1 : 1 und 10 : 1, bevorzugt zwischen 1 : 1 und 4 : 1 liegen.

Das molare Verhältnis von Substrat und Katalysator kann in weiten Grenzen variiert werden, bevorzugt wird ein Verhältnis zwischen 100 : 1 bis 10 000 : 1 verwendet. Die Gase H2 und CO können entweder getrennt oder als Gemisch dem Reaktor zugefügt werden. Der Partialdruck der einzelnen Gase liegt im Bereich von 1-100 bar. Der Gesamtdruck an Synthesegas kann im Bereich von 1-200 bar, bevorzugt im Bereich von 10-100 bar liegen. Die Reaktionstemperatur kann in weiten Bereichen variiert werden und liegt zwischen-20°C und 150°C, bevorzugt zwischen 20°C und 80°C.

Enantioselektive Hydrierung mit Liganden I : Die enantioselektive Hydrierung ist eine effiziente Methode zur Synthese chiraler, nicht-racemischer organischer Verbindungen (Catalytic Asymmetric Synthesis, Hrsg. : I. Ojima, VCH, Weinheim, 1993, S. lff), die vor allem zur Herstellung von biologisch aktiven Wirkstoffen große Bedeutung hat. Die enantioselektive Hydrierung ist für eine Vielzahl funktioneller Gruppen bekannt, insbesondere für Substrate mit prochiralen C=C, C=N oder C=O Doppelbindungen. Die Hydrierung von Dehydroaminosäuren ist ein attraktiver Zugang zu natürlichen und nicht-natürlichen Aminosäuren und hat beispielsweise in der Herstellung von L-Dopa, einem Medikament gegen die Parkinson'sche Krankheit, bereits technische Anwendung gefunden (Topics in Catalysis 1998,5,3).

Bevorzugte Katalysatoren für die Hydrierung mit Liganden I werden auf Basis der Metalle Pd, Pt, Co, Ir, Rh und Ru gebildet. Das molare Verhältnis Ligand/Metall sollte zwischen 1 : 1 und 10 : 1, bevorzugt zwischen 1 : 1 und 2.5 : 1 liegen. Im Falle des Quinaphos werden die besten Enantioselektivitäten in der Hydrierung von Itaconsäuredimethylester mit dem (Ra, Sc)-Diastereomer erreicht (Beispiele 5,7).

Das molare Verhältnis von Substrat und Katalysator kann in weiten Grenzen variiert werden und liegt bevorzugt zwischen 100 : 1 und 100 000 : 1. Das Katalysatorsystem Rh (I)/Quinaphos zeigt eine für Rhodiumkatalysatoren bemerkenswert hohe Aktivität und Lebensdauer (Beispiel 11). Die Hydriergeschwindigkeit von mindestens 36 000 katalytischen Zyklen pro Stunde ist erheblich höher als die typischer Weise für Katalysatoren auf Basis von Rhodiumkatalysatoren mit Phosphorverbindungen beobachteten Aktivitäten (ca.

200 Zyklen pro Stunde, J. Chem. Soc. (A) 1967,1574.) Der Partialdruck des Wasserstoffs während der Hydrierung sollte im Bereich von 0.3-200 bar, bevorzugt zwischen 10-100 bar liegen. Die Reaktionstemperatur kann in weiten Bereichen variiert werden und liegt zwischen-20°C und 150°C, bevorzugt zwischen 20°C und 60°C. mitLigandenI:EnantioselektiveHydroborierung Die enantioselektive Hydroborierung ist ein typisches Beispiel für eine Reaktion unter Ausbildung einer Kohlenstoff-Heteroatom Bindung. Sie hat reges Interesse gefunden, da die entstehenden Borane interessante Zwischenstufen für weitere Synthesen (z. B. Bildung von chiralen Alkoholen, C-C-Verkniipfung etc.) sind (Tetrahedron Neben der Enantioselektivität der C-B- Verknüpfung sind für diese Reaktion auch die Chemoselektivität (Nebenreaktion v. a. Reduktion) und die Regioselektivität wichtige Kenngrößen.

Bevorzugte Katalysatoren für die Hydroborierung mit Liganden I werden auf Basis von Rh gebildet. Das molare Verhältnis Ligand/Metall sollte zwischen 1 : 1 und 4 : 1, bevorzugt zwischen 1 : 1 und 2 : 1 liegen (Beispiel 14,17).

Das molare Verhältnis von Substrat und Katalysator kann in weiten Grenzen variiert werden und liegt bevorzugt zwischen 100 : 1 und 10 000 : 1. Die Reaktionstemperatur kann in weiten Bereichen variiert werden und liegt zwischen -80°C und 100°C, bevorzugt zwischen 20°C und 80°C.

Beispiele Beispiel von(Ra,RC*)-Quinaphos,(Ra,RC)-Quinaphosund(Ra,SC)-Synthese Quinaphos In einem Schlenkgefaß wurde zu 8-Diphenylphosphinochinolin (1.0 g, 3.2 mmol) in THF (40 mL) bei-78°C eine Lösung von n-BuLi in Pentan (1.6 M, 2 mL) mit einer Spritze zugegeben. Die Lösung wurde auf 0°C erwärmt und 30 min. bei dieser Temperatur gerührt. Die erhaltene dunkelrote Lösung wurde in einen gekühlten Tropftrichter überführt und bei -30°C langsam zu einer Lösung von (R)- 1,1'-Binaphthyl-2,2'-dioxy)-chlorophosphin in THF (20 mL) getropft. Die Reaktionsmischung wurde unter Rühren über Nacht auf Raumtemperatur erwärmt.

Nach Entfernen des Lösungsmittels im Vakuum wurde der Rückstand mit Toluol (50 mL) extrahiert. Das Extraktionsmittel wurde im Vakuum entfernt und der Rückstand aus Methylenchlorid/Ethanol bei-20°C umkristallisiert. Es wurden 1.24 g (1.8 mmol, 56% d. Th.), (Ra,RC*)-Quinaphos als 1 : 1 Diastereomerenmischung in Form eines weißen mikrokristallinen Pulvers erhalten.

Zur Trennung der Diastereomeren wurden 0.24 g (Ra, Rc*)-Quinaphos an ausgeheiztem Kieselgel (Merck, Typ 9385,230-400 mesh) chromatographiert. Mit Methylenchlorid/Pentan (1 : 5) wurde als erste Fraktion (Ra, SC)-QUinaphos (0.12 g, 100% d. Th.) eluiert. Anschließend wurde mit reinem Methylenchlorid (Ra, RC)- Quinaphos (0.05g, 42% d. Th.) eluiert.

Ausgewählte analytische Daten : (Ra, Sc)-Quinaphos : 'H NMR (C6D6) : b = 7.86 (d, J= 8.7 Hz, IH, Ar-H), 7.70-7.39 (m, 11H, Ar-H), 7.31 (m, 1H, Ar-H), Ar-H), 7.78 (m, 1H, Ar-H), 6.39 (d, 3J= 9.5 Hz, 1H, CH=CH), 5. 72 (dd,'J = 9.5 Hz, 3J= 5.6 Hz, 1H, CH=CH), 4.01 (m, 1H, CH), 1.40-0.90 (m, 6H, CH2), 0.61 (t, 3J= 7.2 Hz, 3H, CH3).

3'P-NMR (C6D6) : siehe Tabelle 1 ; (Ra, Rc)-Quinaphos : 'H-NMR (C6D6) : 8 = 7.63-7.57 (m, 6H, Ar-H), 7.51-7.43 (m, 2H, Ar-H), 7.28- 7.22 (m, 4H, Ar-H), (m, 12H, Ar-H), 7.79 (m, 1H, Ar-H), 6.18 (d, 3J= 9.6 Hz, 1H, CH=CH), 5. 56 (dd, 3J = 9. 6 Hz, 3J = 5. 7 Hz, 1H, CH=CH), 3.88 (m, 1H, CH), 1.40-0.88 (m, 6H, CH2), 0.73 (t, 3J= 7.2 Hz, 3H, CH3).

3'P-NMR (C6D6) : siehe Tabelle 1 ; Die Diastereomerenmischung (Ra, Rc*)-Quinaphos zeigt die beiden Datensätze der einzelnen Diastereomeren im Verhältnis 1 : 1.

Beipiel 2-4 : Enantioselektive Hydroformylierung von Styrol CHO H2/CO < w U [Rh (acac) (CO) 2]/Quinaphos In einem mit Sichtfenstem, einem Manometer, Ventilen, und je einem Thermofühler für Mantel-und Innentemperatur ausgestatten Stahlautoklaven (V=11. 4 mL) wurde der Komplex [Rh (acac) (CO)2] (0.52 mg, 2 x 10-3 mmol, acac = Acetylacetonat) und Quinaphos (5.5 mg, 8 x 10-3 mmol) vorgelegt.

Anschließend wurde Styrol (0.5 mL) zugegeben (molares Verhältnis Substrat/Rhodium = S/Rh). Synthesegas (CO/H2=1 : 1) wurde mit dem Druck von 100 bar bei Raumtemperatur aufgepreßt und auf 40 °C erhitzt. Nach der Reaktionszeit t wurde der Reaktor auf Raumtemperatur abgekühlt, entspannt und die Reaktionsmischung nach konventionellen Methoden aufgearbeitet. Umsatz, zugunstendesverzweigtenAldehydsundChemoselektivität,Regisel ektivität Enantiomerenüberschuß (ee) wurden mittels Gaschromatographie (HP 5890 mit FID, Säule : Ivadex 7, Injektortemp. : 240°C, Säulentemp. : 60-200°C ; Detektortemp. : 300°C, Carriergas : H2) bestimmt.

Beispiel S/Rh Quinaphos L/Rh t Umsatz Chemo-Regio-ee (h) (%) sel. (%) sel.(%) -(%) 2 2200 (R, Rc*) 4 90 54.8 >99 96.3 35.6 (S) 3 2200 (R, Sc) 4 74 79.3 >99 96.0 4.8 (S) 4 2200 (R, 4 70 75 >99 96.7 74.0 (S) Beispiel 5-10 : Enantioselektive Hydrierung von Itaconsäuredimethylester CH3 CO Me H2, CH2C12 I* 2/C02Me MeO2C [Rh (COD) 2] [BF4]/Quinaphos MeO2C In einem mit Sichtfenstem, einem Manometer, Ventilen und je einem Thermofühler für Mantel-und Innentemperatur ausgestatteten Stahlautoklaven (V=11. 4 mL) wurde der Komplex [Rh (COD) 2] [BF4] (2 x 10-3 mmol Rh, COD = 1,5-Cyclooctadien) und soviel Quinaphos in Methylenchlorid (2-6 mL) gelöst, daß das gewünschte Quinaphos-zu-Rhodium-Verhältnis (L/Rh) erhalten wurde.

Anschließend wurde die entsprechende Menge Substrat (ca. 0. 32-1. 90 g) zugegeben (molares Verhältnis Substrat/Rhodium = S/Rh siehe Tabelle).

Wasserstoff wurde mit dem Druck pH2 bei Raumtemperatur (RT) aufgepreßt.

Nachdem die Lösung bei der angegebenen Reaktionstemperatur T während der Reaktionszeit t kräftig gerührt wurde, wurde entspannt und nach konventionellen Methoden aufgearbeitet. Umsatz und Enantiomerenüberschuß (ee) wurden mittels Gaschromatographie (HP 5890 mit FID, Säule : y-Cyclodextrin, Injektortemp. : 180°C, Säulentemp. : 60-87°C ; Detektortemp. : 250°C, Carriergas : H2) bestimmt.

Beispiel S/Rh Quinaphos L/Rh T PH2 t Umsatz ee (°C) (bar) (h) (%)- (%) 5 1000 (R, R) 1.1 RT 30 24 >99 64.2 (R) 6 1000 (R,R) 2.2 RT 30 24 >99 78.8 (R) 7 1000 (R,S) 1.1 RT 30 24 >99 95.6 (R) 8 1000 (R,S) 2.2 RT 30 24 >99 98.8 (R) 9 1000 (R, S) 2. 2 0 10 144 41.5 55.0 (R) 10 1000 (R,S) 2.2 RT 0.8 24 5.5 24.6 (R) Beispiel 11 : Katalysatoraktivitat und Lebensdauer.

Der Versuch wurde entsprechend Beispiel 5-10 durchgeführt, wobei jedoch der isolierte Komplex [{(R,S)-Quinaphos) Rh (COD)] [BF4] als Katalysator eingesetzt wurde. Die Reaktion wurde bereits nach 5 min. durch Entspannen abgebrochen, eine Probe entnommen und analysiert (l la). Anschließend wurde erneut Substrat zu der Reaktionslösung gegeben und H2 aufgepreßt. Nach 10 min. wurde wiederum entspannt und analysiert (11b). In beiden Fällen erfolgte vollständige <BR> <BR> <BR> <BR> Hydrierung, so daß als Untergrenze der Aktivität eine Katalysatoraktivität (TOF = katalytische Zyklen pro Stunde) von 36 000 h-1 abgeschätzt werden kann.

Beispiel S/Rh T PH2 t Conv. TOF ee (°C) (bar) (min) (%) (h-') (%) l la 1000 27 50 5 >99 >12000. 98. 2 (R) 11b 6000 27 70 10 >99 >36000 99.4 (R) HydrierungvonN-Acetamidoacrylsäurmethylester.Beispiel12-13: H H H3C Nv H2, CH2CI2 H3C N ~ CH3 [Rh (COD) 2] [BF4]/Quinaphos ll l O C02Me O C02Me Die Beispiele 12-13 wurden analog zu den Beispielen 5-10 durchgeführt.

Beispiel Quinaphos S/Rh L/Rh T/°C PH2 t/h Conv. ee (bar) (%) (%) 12 (R,S) 1000 2.2a RT 30 85 8.0 12.4 (S) 13 (R,S) 1000 1. 0b RT 30 25 >99 97.8 (, S) a) in situ Katalysator aus Quinaphos und [Rh (COD) 2] [BF4] ; b) isolierter Komplex [(Quinaphos) Rh (COD)] [BF4] als Katalysator.

Beispiel 14 : Enantioselektive Hydroborierung von Styrol 0\ OH OH 1 ah NaOH 1 ( S) 4uinaphos)) Rh (COD)] [B F4] In einem Schlenkgefäß wurde [{(R,S)-Quinaphos}Rh (COD)] [BF4] (4 x 10-3 mmol) und soviel Quinpahos vorgelegt, daß das gewünschte Quinaphos-zu- Rhodium-Verhältnis (L/Rh) erhalten wurde. Der Katalysator wurde in 3 mL Lösungsmittel (LM) gelöst und Styrol (0.045 mL) zugegeben (molares Verhältnis Substrat/Rhodium = S/Rh siehe Tabelle). Nach Zugabe von Catecholboran (0.048 mL) wurde die Lösung bei der angegebenen Reaktionstemperatur T während der Reaktionszeit t gerührt und anschließend nach konventionellen Methoden oxidativ aufgearbeitet. Umsatz, Chemo-und Regioselektivität sowie Enantiomerenüberschuß (ee) des sekundären Alkohols wurden mittels Gaschromatographie (HP 5890 mit FID, Säule : Ivadex 7, Injektortemp. : 220°C, Säulentemp. : 60-160°C ; Detektortemp. : 250°C, Carriergas : H2) bestimmt.

Beispiel S/Rh L/Rh LM T t Umsatz Chemo-Regio-ee (°C) (h) (%) sel (%) sel. (%) (%) 14 100 1 Toluol 25 3 >99 >99 91.8 30.4 (S) 15 100 1 Toluol-20 14 48.5 93.7 76.3 19.0 (S) 16 100 1 Toluol-78 20 4.7 56.4 88.9 15.3 (S) 17 100 2 Toluol 25 3 3.8 93.5 78.4 20.8 (S) 18 100 2 THF 25 3 2.4 92.5 69.1 5.0 (S)