Verwendung von Tris (trifluoromethvlsulfonvl) methan und dessen Alkali- und Erdalkalimetallsalzen als Katalysatoren bei C-C verknüpfenden Syn- thesen und das neue Ma-Salz von Tris (trifluoromethvisulfonvl) methan Die Erfindung betrifft die Verwendung von Tris (trifluoromethylsulfonyl) methan und dessen Alkali-und Erdalkalimetallsalzen als Katalysatoren bei der Umsetzung von durch Lewis-Säuren bzw. Brönsted-Säuren aktivierbaren Elek- tophilen mit Nucleophilen oder zur Durchführung von [4+2]-Cycloadditionen sowie Bereitstellung des neuen Mg-Salzes von Tris (trifluormethylsulfonyl) methan.

Die Lewis-Säure induzierte Umsetzung von Elektrophilen, wie z. B. Alkylchlori- den oder Carbonylverbindungen, mit Nucleophilen stellt eine einfache, weit ver- breitete und seit langem bekannte Synthesemethode zum Aufbau von Kohlen- stoffgerüsten dar. <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <P>Die dabei als Lewis-Säuren eingesetzten Metallhalogenide MXn, wie z. B. TiC) 4, ZnCl2 oder AIC13, werden oft, wie im Falle von Friedel-Crafts-Acylierungen, in äquimolaren Mengen eingesetzt und müssen bei der Aufarbeitung der Reakti- onsansätze durch Hydrolyse irreversibel desaktiviert werden. Dabei fallen gro- ße Mengen nichtverwertbarer Abfälle an. Die Durchführung von Synthesen im großtechnischen Maßstab, bei denen nicht verwertbare Nebenprodukte entste- hen, ist aber aus ökologischer und ökonomischer Sicht sehr problematisch.

Wiederverwertbaren, Lewis-aciden Systemen und deren Einsatz bei Lewis- Säure induzierten CC-Verknüpfungen ist, wenn immer möglich, der Vorzug zu geben.

Wiedereinsetzbare Lewis-Säure-Systeme in C-C verknüpfenden Synthesen stellen z. B. Lithiumperchlorat oder Magnesiumperchlorat in stark koordinieren- den organischen Lösungsmitteln, wie Diethylether, oder in nicht koordinieren- den Lösungsmitteln, wie Dichlormethan, dar.

Dabei zeigen die Lösungen von Lithiumperchlorat oder Magnesiumperchlorat in Diethylether ein ausreichendes lonisationsvermögen, um z. B. Tritylchlorid par- tiell zu ionisieren, um die gewünschte Umsetzung zu erzielen, wobei das loni- sationsvermögen mit zunehmender Lithiumsalzkonzentration zunimmt. (vgl. Y.

Pocker, R. F. Buchholz, J. Am. Chem. Soc. 1970,92,2075-2084). Die starken koordinativen Wechselwirkungen zwischen dem Lithiumkation und dem Lö- sungsmittel Diethylether begünstigen aber die Ausbildung von Etheraten und vermindern daher die Lewis-Acidität des Lithiumkations erheblich (Y. Pocker et al., a. a. O). Daher bleiben die ausgeprägten Lewis-aciden Eigenschaften von Lithiumperchloratlösungen in Ether auf hochkonzentrierte Lösungen beschränkt.

Derartige Lösungen finden insbesondere bei der Katalyse von Diels-Alder- Reaktionen mit hydrolyseempfindlichen Substanzen Anwendung, wobei als zu- sätzlicher Effekt die Bildung der endo-Cycloaddukte begünstigt wird.

Obwohl die Löslichkeit von Lithiumperchlorat in nicht koordinierenden Lö- <BR> <BR> <BR> sungsmitteln wie Dichlormethan sehr gering ist (Löslichkeit <<10-3 mol/l), besitzt auch eine Suspension von Lithiumperchlorat in Dichlormethan Lewis-acide Ei- genschaften. Aldehyde werden beispielsweise für Reaktionen mit 1-tert.- Butyidimethylsiloxy-1-methoxy-ethen zu den entsprechenden ß- Siloxycarbonsäureestern (Mukaiyama-Aldolreaktion) in diesem heterogenen Medium ausreichend aktiviert, wobei Lithiumperchlorat in katalytischen Mengen bezüglich der Edukte eingesetzt wird.

Der Einsatz von Lithiumperchlorat und Magnesiumperchlorat als Lewis-Säuren in der organischen Synthese stellt jedoch ein erhebliches Gefahrenpotential dar, das einerseits durch die Redoxinstabitität der Perchlorate (Zersetzungs- und Explosionsgefahr) und andererseits durch die nicht sicher auszuschlieSen- de Bildung organischer Perchlorate bei der zu katalysierenden Reaktion be- gründet ist (P. G. Urben, Chemtech 1991 (5), 259 ; A. B. Charette in Encyclope- dia of Reagents for Organic Synthesis (Hrsg. L. A. Paquette), J. Wiley and

Sons, New York 1995 Vol. 5, S. 3155). Der Einsatz von Perchloraten als Lewis- Säuren in der industriellen Synthese ist daher problematisch. Zwar ist die Rück- gewinnung von Lithiumperchlorat oder Magnesiumperchlorat aus den organi- schen Reaktionslösungsmitteln, wie Ether, Dichlormethan oder Pentan, im Prinzip durch wäßrige Extraktion möglich, jedoch ist die Kristallisation der Perchlorate aus Wasser wiederum mit den vorstehend beschriebenen Gefahren und zudem mit einem hohen Energieaufwand verbunden, so daß die Aufarbei- tung aus sicherheitstechnischen und wirtschaftlichen Gründen ungünstig ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Lewis-Säure- Katalysatoren für die Umsetzung von Elektrophilen mit Nucleophilen bereitzu- stellen, die die gefahrlos industriell eingesetzt und leicht und gefahrlos ohne hohen Energieaufwand zurückgewonnen werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Verwendung von wenigstens einer Verbin- dung der Formel (1) M+X(S02CF3)(1) wobei x 1 oder 2 ist, M ein Wasserstoff-oder Alkalimetallatom bedeutet, wenn x für 1 steht, bzw. ein Erdalkalimetallatom bedeutet, wenn x für 2 steht, als Katalysator.

Die Herstellung von Tris (trifluormethylsulfonyl) methan sowie von bestimmten Alkali-und Erdalkali-tris (trifluormethylsulfonyl) methaniden der Formel (1) ist bekannt und in L. Turowski, K. Seppelt, Inorg. Chem. 1988,27,2135-2137 ; K.

Seppelt, Angew. Chem. 1993,105,1074-1076 und in J. Org Chem. Vol 38, No.

19, Seiten 3358 ff. beschrieben.

Tris (trifluomethylsulfonyl) methan sowie dessen Lithium-und Kaliumsalz sind auch aus (Beilstein-Registrier-Nummern 4767561,5899593, WO 92/FR1024) bekannt.

Die Verbindungen der Formel (1) lassen sich wegen ihrer geringen Löslichkeit in nicht-koordinierenden Lösungsmitteln einfach durch Filtration aus den Reak- tionsansätzen entfernen. Da sich die Verbindungen der Formel (1) durch hohe Redoxstabilität und thermische Stabilität auszeichnen, besitzen Synthesen mit diesen Salzen und ihre Wiedergewinnung aus den Reaktionsansätzen ein deut- lich niedrigeres Gefahrenpotential als analoge Reaktionen mit anorganischen Perchloraten.

Als Verbindung der Formel (1) werden bevorzugt die Säure selbst (M=H), die Lithium-, Kalium-, Magnesium-oder Calciumsalze, und insbesondere die Lithi- um-und Magnesiumsalze verwendet.

Die Verbindungen der Formel (1) werden in homogener Lösung in koordinie- rendem, organischem Lösungsmittel, wie z. B. Diethylether, THF oder Dioxan verwendet. Die Konzentration der Verbindung (1) liegt dabei in katalytischen Mengen vor, bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 0,1 mol/l, insbesodere 0,02-0,04 mol/l.

Die Verwendung der Verbindungen der Formel (1) als Suspension in nicht ko- ordinierenden, organischen Lösungsmitteln, wie z. B. Dichlormethan, Chloro- form, Tetrachlorkohlenstoff oder Kohlenwasserstoffen, wie n-Hexan, n-Pentan, bevorzugt Dichlormethan, ist ebenso möglich.

Bezogen auf Elektrophil können 0,01-10 mol%, vorzugsweise 0,5-6 mol% ei- ner Verbindung der Formel (1) eingesetzt werden.

Mit Hilfe der Verbindungen der Formel (1) können durch Lewis-Säuren bzw.

Brönsted-Säuren induzierte C-C verknüpfende Synthesen und [4+2] Cycloaddi- tionen jeder Art katalysiert werden.

Um die dabei erhaltenen Produkte mit einer ausreichend hohen Ausbeute und vertretbaren Reaktionsgeschwindigkeiten zu erhalten, ist es vorteilhaft, be- stimmte Mindestwerte sowohl bei der relativen Reaktivität der zur Umsetzung kommenden elektrophilen Verbindungen gegenüber den nucleophilen Verbin- dungen als auch der Nucleophilie N der zum Einsatz nucleophilen Verbindun- gen nicht zu unterschreiten.

Der Parameter N für die Nucleophilie einer Verbindung wurde von Mayr und Patz, Angew. Chem. 1994,106,990-1010 eingeführt.

Für zahireiche nucleophile Verbindungen kann der Wert N dieser Veröffentli- chung, insbesondere Seiten 1003-1004 entnommen werden. Tabelle 1 erthält auch eine Reihe von N-Werten.

Die relative Reaktivität von elektrophilen Verbindungen kann u. a. mit Hilfe der Ethanolysegeschwindigkeitskonstante kEtOH, d. h. der Solvolyse-Geschwindig- keitskonstante in 100% Ethanol bei 25°C angegeben werden.

Insbesondere für die Angabe der relativen Reaktivität von Alkylhalogeniden, insbesondere Chloriden oder-Bromiden, kann diese Bestimmungsgröße heran- gezogen werden. Die entsprechenden Werte für kaon (25°C) für zahireiche Al- kylhalogenide können z. B. der Veröffentlichung von J. P. Dau-Schmidt, und H.

Mayr in Chem. Ber. 1994,127, Seiten 205-212 oder der Dissertation von J. P.

Dau-Schmidt, Medizinische Universität Lübeck 1992 entnommen werden.

Dabei eignen sich für eine mit dem Lithiumsalz gemäß Formel (1) in einer Sus- pension in nicht koordinierenden, organischen Lösungsmitteln, vorzugsweise in

Dichlormethan, induzierte Umsetzung von Alkylhalogeniden, insbesondere von Alkylchloriden oder Alkylbromiden, solche mit einem kEtoH (25°C)-Wert von 2 5 x 10-5 s-1 bzw. mit dem Lithiumsalz gemäß Formel (1) in einer : 0,03 molaren Lö- sung in koordinierenden, organischen Lösungsmitteln, vorzugsweise in Diethy- lether, Alkylhalogenide, insbesonderer Alkylchloride oder Alkylbromide, mit ei- nem kEtOH > 1 x 10's'\ Bei Verwendung des Magnesiumsalzes gemäß Formel (1), in nicht koordinie- renden, organischen Lösungsmitteln, vorzugsweise in Dichlormethan, suspen- siert, ist es vorteilhaft Alkylhalogenide, insbesondere Chloride oder Bromide, mit einem von#1x10-7s-1einzusetzen.(25°C)-Wert Die entsprechenden zur Reaktion mit den Alkylhalogeniden kommenden nucleophilen Verbindungen sollten in jedem Fall einen Wert N von # 1, 62 auf- weisen.

Beispiele für Alkylhalogenide, vorzugsweise Alkylchloride oder Alkylbromide, mit den angegebenen Mindestwerten an kEtoH, die jedoch keine erschöpfende Aufzählung darstellen, sind Alkylhalogenide, wobei Alkyl vorzugsweise for ge- radkettiges oder verzweigtes C1-C, o-Alkyl steht, das gegebenenfalls durch 1 bis 3 gleiche oder verschiedene beliebige Reste am a-Kohlenstoffatom substituiert sein kann, insbesondere durch Aryl, bevorzugt Cs-C, o-Aryl, substituiertes Aryl, z.

B. Methoxyphenyl, Tolyl, Cumenyl, Aminophenyl, Di-oder Trialkylaminophenyl, C2-C6-Alkenyl, z. B. 1-Methyl-2-butenyl, C5-C6-Cycloalkenyl, insbesondere Cy- clopentenyl und 1,1-Dimethyl-2-butinyl, 3-Pentan-2-yl. Halogenid steht für Flu- orid, Chlorid, Bromid oder lodid, bevorzugt für Chlorid und Bromid, besonders bevorzugt chlorid.

Nachfolgend wird eine Aufstellung (1.1.) von ausgewähiten Alkylchloriden, die in einer Suspension von LiC (SO2CF3) 3 in Dichlormethan als mögliche Reakti-

onspartner von Allyltrimethylsilan oder reaktiveren Nucleophilen (N #1,62) in Frage kommen, gegeben : Aufstellung (1.1) gut stabilisierte Carbokationen weniger gut stabilisierte Carbokationen ci ci ci ; CI Cl I Cl Mep U met ci ! Cl 4 3 1 0 O-lX-2/-3-4 ; cri Cl I : : : : : ;. :. : : : :. : : : : ; : :. : :. : :.... : ; : : :.,. : : : ; : : : :. : : : : > : : : :. : : : : : :, : :. : : : : : : : :._ : : : : :. : : _ :. _. : _. : :. : : : : < : :, :. : <. ....................... : : : : : : : : : : : :. : : :. : : : :. : _ : : : : : :. : : :. : : :.. _ : : : : :. : :., :.. : : :. : : : : : : :. :. :.. :. _. : : _ : : :.. : : : :. :. : :. _ : : : :........................................................... .................................... : :,. : :. : > : > : : :. :... :. : :... : > : :...... > :... : :. : :. : : :. : :. : > : : :. : :,. : > : > : :. : : : : : :. : : :,. : : :. : : :. : : > : : ; : :. : ; : :. : :, ; : :. :...... :. : : : « :, : :. Cl : :. :. :. : : : : : : : : :. : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : :. : : : : : : : : : : : :. : : : : : : : : : : : : : : : : : : :. : : :. : : :. :. : :. :.., : : : : :.... : : : : :. : :.-. : : : :.-..-. : : : : : : ; : : : : : : : : :.-. : : :.-. : : : : : :. : : : : : : : : : : : : : : : :.-. :.-. : : : : : : :.-- : : : : : : : : :.-. : : : : : : ; :.. : : : :.. :., :., :.,. 19 kF OH ............... w : : r : : : : : : : :. : : ;,.' :. : : : : :..,' : : : : : : : :' : : : : : ......... k t. ., 3fltfbys : mtgb. C An Ph Tol Ph Ph C6H4-p-Ci ........... LiC (SO2CF,), SiMe3 R R + + Ci-R (1. 2) (1.2) Entsprechend dem vorstehenden Reaktionsschema (1.2) ergeben Alyichloride mit einer #5x10-5s-1gutstabilisier-kEtOH te Carbokationen mit den erfindungsgemäß verwendeten Li-Salzen der Formel (1) und sind daher zur Umsetzung mit nucleophilen Verbindungen, deren Wert N # 1, 62 ist, geeignet.

Ausgewähtte Alkylchloride, die in einer 0,03 M Lösung von LiC (S02CF3) 3 in Diethylether als mögliche Reaktionspartner von Allyltrimethysilan oder reaktive- ren Nucleophilen (N2 1,62) in Frage kommen, sind nachstehender Aufstellung (1.3) zu entnehmen :

Aufstellung (1.3) gut stabilisierte Carbokationen weniger gut stabilisierte Carbokationen C1 CI ci ci ci ci Cl ci mocr- An 1-Ad-Cl ... : : : : : : : ; :.. ; ; ; : :.. . ;. ." ; : ; : ; : :. .", ;,,.,.. : : :, . ; : : : : : : : : : ; : : :"., :. : : :. ..,. ; ;, .. : ; ; : : ;. : : > : : ;. : : :, w :" ; ; ; ;""..,",. ci ci /.....,......................,.."......".................... ...................".,."........".,...,.....,.. ............................................................ ................................................. Cl................,......................................... .................................................. ............................................................ ................................................. .......................,.................................... ...................... _.............................. i : :.. :,. : :. :,. :.,. : : :. : :.... : : :. :.",.... :. : : : : : :. : : : : : : : : :. _ :. :,. : :.,. : :. :.. _. : _ : : : : : : :.,.... : : : : _ : :. :, :.. : :....... :". : : : :. : :................. _.............................. _................,..."...............".. :. _............ .......... ...."..............,.. :. : :......................... : : : :... : : :,. : : :........ ;............................. :. : :. :.. :. : : : : :. :... : :. : : : : :. :. :. :. : :... :. : : _ :." :. :...... : :.. : : : : : _ :...'. : : : : : : : : : :. :. : : : : : : : : :'. : : v" : :. .........,.........,,....... ; :-.. : : :..................................... : : : : : : : : : : ;. ......... _..., :..... An Cl An Cl Tol I'Ll Cl Tol Cl Ph 1 6H, Cl 0.03 M LiC (SOZCF,), R-Cl R+ + Cl R EtO (1.4) Entsprechend dem Reaktionsschema (1.4) ergeben Alkylchloride mit einer Et- hanolysegeschwindigkeitskonstante kEtoH (25°C) 2 1 x 10-3 s-1 mit den erfin- dungsgemäß verwendeten Li-Salzen der Formel (1) gut stabilisierte Carboka- tionen, die mit nucleophilen Verbindungen, deren N 1,62 ist, umgesetzt wer- den können.

Ausgewähtte Alkylchloride, die in einer Suspension von Mg (C (S02CF3) 3) 2 in Dichlormethan als mögliche Reaktionspartner von Allyltrimethylsilan oder reak- tiveren Nucleophilen (N 2 1,62) in Frage kommen, sind der nachfolgenden Auf- stellung (1.5) zu entnehmen :

Aufstellung (1.5) gut stabilisierte Carbokationen weniger gut stabilisierte Carbokationen C1 Cl Cl Cl I Cl Ivlep w -Cl ci ci ci ci ci MeO'I : :)"'t', L, An Ph Tol Ph Ph C6H4-p-C ........ ..............,. .,.....'....... Cl : : v : :.-. : : ^.. : : : : : ;. : :.,. :.,. :. :. :.". : : : : :.,.. :, _ : : : :. : : : : : : 19 ketch : ;..,.....,. : :... : : :. : :. :. : : :. :. :....' : :. : :.' :............. An-il PhCI p-CIC. HCl Mg (C (SozCF} SiMe3 R-CI R+ + Cl-- R (1. 6) (1.6) Entsprechend dem vorstehenden Reaktionsschema (1.6) ergeben Alkylchloride mit einer Ethanolysegeschwindigkeitskonstante kEtoH (25°C) 2 1 x 10-7 s-'mit den erfindungsgemäß zum Einsatz kommenden Mg-salzen der Formel (1) gut stabilisierte Carbonkationen, die mit nucleophilen Verbindungen, deren N # 1, 62 ist, gut reagieren.

Die relative Reaktivität einer elektrophilen Verbindung gegenüber einer nucleo- philen Verbindung bei der erfindungsgemäß induzierten Reaktion kann auch durch Angabe der relativen Reaktivitätskonstante kre erfolgen, Durch krel werden z. B. die relativen Reaktivitäten von Acetalen und Alkylethern gegenüber Allyl- trimethylsilan in Dichlormethan in Anwesenheit katalytischer Mengen ZnCl2- Etherat beschrieben. Entsprechende Werte können H. Mayr, J.-P. Dau-Schmidt, Chem. Ber. 1994,127,213-217 entnommen werden.

Für die erfindungsgemäß mit dem Lithiumsalz Formel (1), suspendiert in nicht koordinierenden Lösungsmitteln, vorzugsweise in Dichlormethan, als Katalysa- tor induzierten Umsetzungen eignen sich vorzugsweise Acetale oder Alkylether, vorzugsweise Methylether, deren relative Reaktivitätskonstante kr.) gteich oder größer der von Benzaldehyddimethylacetal ist. Beim Einsatz des Magnesium- salzes gemäß Formel (1) sollten die Acetale bzw. Alkylether, vorzugsweise Methylether, eine relative Reektivitätskonstante krel aufweisen, die gleich oder größer der von 1-Tolyl-1-methoxy-ethan ist, wobei die nucleophile Verbindung in jedem Fall einen Wert N # 1,62 aufweisen sollte.

Dialkylacetale beliebiger Ketone oder Aldehyde, insbesondere Ci-Ce- Alkylacetale, besonders bevorzugt Dimethylacetale, gemischte und cyclische Dialkylacetale können eingesetzt werden, sofern sie die angegebene relative Reaktivitätskonstante kre, aufweisen. Dies gilt auch für Alkylether beliebiger Hydroxyverbindungen, wobei Alkyl, vorzugsweise für C,-C6-Alkyl, insbesondere Methyl oder Ethyl, steht, oder für N, O-Acetale, d. h. für Reaktionsprodukte be- liebiger disubstituierter Amine, wie beispielsweise Diisopropylamin oder Ethyl- phenylamin, mit Alkoholen und Aldehyden, insbesondere Formaldehyd.

Nachfolgende Aufstellung (1.7) gibt ausgewähite Methylether und Acetale an, die als mögliche Reaktionspartner von Allyltrimethylsilan oder reaktiveren Nucleophilen (N 2 1,62) in einer Suspension aus LiC (S02CF3) 3 in Dichlor- methan in Frage kommen.

Aufstellung (1.7)

OMe OMe OMe OMe OMe OMe OMe OMe OMe Me Me0 OMe Mep OMe HC (OMe), OMe Ph OMe OMe OMe ....................,....................................... .........................,.."..... : : : : : : :. . : : y : : : :, : : : : : : : :. : ;.' : :.'..' : : : : : : : : : : : :. : :. _ : : : : : : : : :. : : :. : : :............. : ;. : : : :,.. :.,.. : : : : ; : : :.... ; : : _" ; < :' : : : : : : : : :. : : ; ; : y : :, : : v :. : : : ; : ; : : : :. : : ; : : : : :. :' : : : ;, : ;.. : : : : : : : : : : : : : : : : ; ; : :. : :.....,.','v"v : : : : : : ; .......,....... :.......................................,................... .................. :........ ........... : : :.......,................................... :.. :........................... t......... ; R N OMe An Ph Tol Ph R'An OMe An OMe TollOMe PhAOMe LiC (SO, CF,), R-OMe R++ Me0 crack (1.8) Nach dem vorstehenden Reaktionsschema (1.8) sind Umsetzungen von Aceta- len bzw. Methylethern möglich, deren relative Reaktivitätskonstante krel 2 der von Benzaldehyddimethylacetal ist.

Die nachfolgende Aufstellung (1.9) stellt ausgewählte Methylether und Acetale dar, die als mögliche Reaktionspartner von Allyltrimethylsilan oder reaktiveren Nucleophilen (N # 1, 62) in einer Suspension aus Mg (C (S02CF3) 3) 2 in Dichlor- methan in Frage kommen.

Aufstellung (1.9)

OMe OMe OMe OMe OMe OMe , OMe C OM < OMe OMe MET OMe Me OMe HC (OMe) 3/UJ OMe Ph OMe OMe OMe OMe /30 v ! Ó-2 ............ ......... ............... .......... ..................... ............... : : : : : : : : : :. : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : ; : : ......... N OMe An Ph Tol Ph An OMe An OMe PhOMeJj Mg (C (SOZCF,),) R-OMe R+ + Me0 c cl CHCL (1.10) Gemäß dem vorstehenden Reaktionsschema (1.10) können Methylether oder Acetale mit Nucleophilen, deren N # 1,62 ist, umgesetzt werden, sofern ihre re- krelgleichodergrößerdevon1-Tolyl-1-methoxy-lativeReaktivit ätskonstante ethan ist.

In den vorstehenden Aufstellungen haben die Abkürzungen folgende Bedeu- tung: An 4-Methoxyphenyl-Rest Ph Phenyl-Rest Tol 4-Methylphenyl-Rest Me Methyl-Rest

Die erfindungsgemäß zum Einsatz kommenden Lewis-Säure-Katalysatoren können auch Reaktionen von Aldehyden, deren Reaktivität 2 der von Benzalde- hyd gegenüber Nucleophilen mit einer Nucleophilie N 2 5, wie z. B. gegenüber 1-Phenyl-1-trimethylsiloxy-ethen, 1-Trimethylsiloxycyclopenten oder 1-Methoxy- 1-trimethylsiloxy-2-methyl-1-propen induzieren. Als Aldehyde sind insbesondere Benzatdehyd oder Methoxybenzaldehyd geeignet. Vorzugsweise werden hierfür Suspensionen von Li-Salzen oder Mg-Salzen der Formel (1) als Lewis-Säure Katalysatoren verwendet.

Vorzugsweise wird dieses Lewis-Säure Katalysatorsystem auch zur Induktion der Umsetzung von Ketonen, deren Reaktivität gleich oder größer als die von Acetophenon gegenüber Nucleophilen mit einer Nucleophilie N 2 9 wie z. B.

Methoxy-1-trimethylsiloxy-2-methyl-1-propen ist, verwendet.

Ebenso bevorzugt ist der Einsatz von Li-oder Mg-Salzen der Formel (1) als Lewis-Säure Katalysatoren, vorzugsweise ohne Zusatz eines Lösungsmittels, zur Katalyse der Umsetzung von Carbonsäurehalogeniden, insbesondere Car- bonsäurechloriden oder-bromiden, deren Reaktivität gleich oder größer als die <BR> <BR> <BR> <BR> von Benzoylchlorid gegenüber Nucleophilen mit einer Nucleophilie N 2 9 wie z.

B. ist.

Dies gilt auch für die Umsetzung von Carbonsäureanhydriden, deren Reaktivität gleich oder größer als die von Acetanhydrid gegenüber Nucleophilen mit einer Nucleophilie N 2-2ist.

Li-und Mg-Salze der Formel (1) induzieren auch die [4+2]-Cycloaddition belie- biger Diene, wie z. B. oder Cyclopentadien. Die mit den Dienen umzusetzenden Olefine, tragen bevorzugt elektronenziehende Substituenten. Beispiele sind Methylvinylketon oder Maleinsäureanhydrid. Die Cycloadditionen verlaufen i. a. bereits bei Raumtemperatur und sind gegenüber

den unkatalysieren Reaktionen deutlich beschleunigt, i. a. um einen Faktor von etwa 1,5. Als zusätzlicher Effekt wird die Bildung des endo-Produkts bevorzugt.

Für [4+2]-Cycloadditionen ist die Verwendung von Verbindungen der Formel (1) als Suspension in Dichlormethan bevorzugt, wobei die Konzentration 2-20 mol%, vorzugsweise 5-15 mol% bezogen auf das zu aktivierende Dienophil be- trägt.

Die Reaktionen werden i. a. bei einer Temperatur von 0 bis 60°C, bevorzugt bei 10 bis 30°C, unter Inertgas durchgeführt.

Bevorzugterweise eignet sich Tris (trifluoromethylsulfonyl) methan in einer Kon- zentration von 0,5-10 mol%, vorzugsweise 1-5 mol%, bezogen auf das elektro- phile Carbonsäurehalogenid, vorzugsweise Carbonsäurechlorid, wie z. B. Ace- tylchlorid oder Benzoylchlorid zur Katalyse von Friedel Crafts-Acylierungen.

Dabei sollen vorzugsweise Reaktionstemperaturen von 60-105°C, bevorzugt 80-110°C eingehalten werden.

Dies gilt auch für eine entsprechende intramolekulare Friedel-Crafts-Acylierung Die Reaktionszeiten betragen im allgemeinen 2 bis 250 Stunden, bevorzugt 3 bis 72 Stunden und besonders bevorzugt 12 bis 48 Stunden.

Die Edukte, Elektrophil und Nucleophil, werden entweder als Lösung im Lö- sungsmittel oder Suspensionsmittel der Katalysatorverbindung der Formel (1), wie z. B. Diethylether oder Dichlormethan, oder, falls sie bei der Reaktionstem- peratur flüssig sind, in Substanz eingesetzt.

Die für die erfindungsgemäßen Reaktionen verwendeten Lösungsmittel bzw.

Suspensionsmittel sind jeweils wasserfrei ; sie werden auf bekannte Weise ab- solutiert.

Der Verlauf der Reaktion kann jeweils mit GC oder HPLC verfolgt werden.

Nach Beendigung der Reaktion wird das Reaktionsgemisch auf übliche Art auf- gearbeitet, z. B. durch Hydrolyse mit Wasser und Extraktion bei Einsatz koordi- nierender Lösungsmittel oder aber durch Abfiltrieren bei Einsatz nicht koordinie- render Lösungsmittel. Das Rohprodukt kann z. B. durch Chromatographie, Um- kristallisation oder Destillation gereinigt werden.

Die Verbindung der Formel (1) wird entweder durch Abfiltrieren der Reaktions- mischung oder durch Eindampfen der nach der Hydrolyse der Reaktionsmi- schung anfallenden wäßrigen Phase zurückgewonnen. Die so zurückerhaltene Verbindung (1) kann auf übliche Art, z. B. durch Suspendieren in einem geeig- neten Lösungsmittel wie z. B. Dichlormethan/Pentan (1/1 v/v) und anschließen- des Absaugen gereinigt werden. Sie wird anschließend auf übliche Weise bis zur Gewichtskonstanz getrocknet, z. B. bei 120-170°C/0,01 bis 0,1 mbar, bevor sie wiedereingesetzt wird.

Weitere Reaktionsparameter sind den allgemeinen Arbeitsvorschriften für ho- mogene bzw. heterogene Synthesen, die mit Hilfe von den erfindungsgemäßen Katalysatoren der Formel (1) induziert werden, zu entnehmen, wobei diese An- gaben auf alle erfindungsgemäß zum Einsatz kommenden Verbindungen der Formel (1) bei entsprechender homogener oder heterogener Synthese ange- wendet werden können.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die erfindungsgemäß zum Einsatz kommende Mg-Verbindung der Formel (1).

Dieses Mg-tris [ (trifluormethyl) sulfonyl] methanid kann durch Umsetzung von Ma- gnesiumcarbonat mit Tris (trifluormethyl) sulfonyl)-methan vorzugsweise in stöchiometrischen Mengen erhalten werden. Als Lösungsvermittler wurde soviel

Wasser zugesetzt, bis eine leichte Gasentwicklung einsetzte und die Feststoffe in Lösung gingen. Man erhält eine stark viskose farblose Lösung. Aus dieser Lösung kann das Mg-Salz der Formel (1) durch Trocknung gewonnen werden.

Da das Salz stark hygroskopisch ist, muß es unter Schutzgas aufbewahrt wer- den.

Beispiel C : Allgemeine Arbeitsvorschrift 1 für homogene Synthesen in etheri- schen LiC (S02CF3) 3-Lösungen Zu 5 bis 10 ml einer 0.03 m Lösung von LiC (S02CF3) 3 in abs. Diethylether wer- den unter Inertgasatmosphäre (Stickstoff) die Edukte (jeweils 50 mmol), entwe- der als Flüssigkeiten oder als Lösungen in Diethylether getropft. Dabei beträgt die Konzentration des Li-Salzes 1 bis10 mol% bezogen auf das Elektrophil. Es wird bis zur angegebenen Reaktionszeit bei 20 °C gerührt. Zur Entfernung des Lithiumsalzes aus der etherischen Phase wird unter heftigem Rühren 10 ml Wasser zugegeben. Anschließend werden die Phasen getrennt und die wäßrige Phase wird dreimal mit je 10 mL Dichlormethan extrahiert. Die vereinigten or- ganischen Phasen werden über Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und die Lösungsmittel werden i. Vak. entfernt. Das verbleibende Rohprodukt wird durch Umkristallisation oder Destillation gereinigt.

Zur Wiedergewinnung des LiC (S02CF3) 3 wird die wäßrige Phase i. Vak. einge- engt und das kristallisierende Salz abgesaugt. Zur Entfernung eventuell anhaf- tender organischer Substanzen wird das LiC (S02CF3) 3 in einem Gemisch aus Dichlormethan und Pentan (1/1 v/v) suspendiert und anschließend abgesaugt.

Das so erhaltene Salz wird bis zur Gewichtskonstanz bei 150 °C/0.01 mbar getrocknet.

Aligemeine Arbeitsvorschrift 2 für heterogene Synthesen mit LiC (S02CF3) 3 bzw. Mg (C (S02CF3) 3) 2 in CH2C12 <BR> <BR> <BR> <BR> Zu einer Suspension von 0.05 bis 0.50 g des Methanids in 20 bis 30 mi trocke- nem Dichlormethan werden unter Inertgasatmosphäre (Stickstoff) die Edukte (jeweils 50 mmol), entweder als Flüssigkeiten oder als Lösungen in Dichlor- methan, zum heterogenen Salz-Dichlormethan-Gemisch getropft. Dabei beträgt die Konzentration des Li-Salzes 1 bis 10 mol% bezogen auf das Elektrophil. Es wird bis zur angegeben Zeit bei 20 °C gerührt. Nach Filtration des Reaktions- gemisches wird das Dichlormethan i. Vak. entfernt. Das verbleibende Rohpro- dukt wird durch Umkristallisation oder Destillation gereinigt. Das im Filtrat be- findliche Methanid täßt sich für weitere Synthesen nach Umkristallisation wie- derverwenden.

Allgemeine Arbeitsvorschrift 3 für homogene Synthesen mit HC (S02CF3) 3 ohne Lösungsmittel Zu einem Gemisch der Edukte (jeweils 50 mmol) wird unter tnertgasatmosphäre (Stickstoff) Tris (trifluoromethylsulfonyl) methan (ca. 0.1 mmol) zugegeben.

Dabei beträgt die Konzentration der HC (S02CF3) 3 0,002-0,01 mmol/mmol Elek- trophil.

Das Reaktionsgemisch wird bis zur angegebenen Zeit bei 20°C bzw. 80 bis 110 °C gerührt. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur werden 15 mL Wasser und 25 ml Diethylether zugegeben, die Phasen getrennt und die wäßrige Phase drei mal mit je 10 mi Diethyether extrahiert. Die vereinigten Pasen werden über MgSO4 getrocknet, filtriert und das Lösungsmittel wird i. Vak. entfernt. Das ver- bleibende Rohprodukt wird durch Umkristallisation oder Destillation gereinigt.

HC (C02CF3) 3 wird zurückgewonnen wie in der aligemeinen Arbeitsvorschrift 1 beschrieben.

Die Ergebnisse der nach den vorstehenden Arbeitsvorschriften durchgeführten Reaktionen sind in den folgenden Tabellen und Schemata zusammengefaßt, wobei folgende Abkürzungen verwendet wurden : An 4-Methoxyphenyl-Rest Ad Adenyl-Rest Tol4-Methylphenyl-Rest Beispiele 1-8 Qemäß Arbeitsvorschrift 1 bzw. 2 wurden mit Lithium- tris (trifluoromethylsulfonyl) methanid induzierte Synthesen von Alkylchloriden mit Allyltrimethylsilan durchgeführt. Die Resultate der Umsetzung sind in Tabelle 1 zusammengefaßt

Tabelle 1 : LiC(SO2CF3)3-induzierte[a] Umsetzungen von Alkylchloriden mit Al- lyltrimethylsilan bei 20 °C. R-CI kE Produkt t/Ausbeute t/Aus- /LiC (S02CF3) beute S-1 3/LiC (S02 CH2Cl2 CF3) 3/ (Susp.) Et20 (0.03 M) ci 57. 5 3h/99% 3h/ Me0 \ I \ I OMe I I 89 % Me0 OMe \ OMe ci 0.501 18 h/98 % 18 h met Mu0 ci 1.23x me., 10-3 33% cl 5.5. 37x 120h/30% 120h/ 10-5 0% [a] Einsatz von 5 mol-% bezüglich Alkylchlorid, [b] Ethanolysekonstante der Alkylchloride

Beispiele 9-12 Gemäß Arbeitsvorschrift 2 wurden mit Lithium- tris (trifluoromethyisulfonyl) methanid induzierte Synthesen von Acetalen und Methylethern mit Allyltrimethylsilan durchgeführt.

Die Resultate sind in Tabelle 2 zusammengefaßt Tabelle 2 : Umsetzungen von Methylethern und Acetalen mit Allyltrimethylsilan in einer Suspension von LiC (SO2CF3) 3[a] in Dichlormethan (20 °C). R-OMe t/h Produkt Ausbeute orme OMe >130 900/o . 0',ome OMe OMe OMe 120 ome me OMe OMe , OMe 130 57% OMe OMe C OMe 240 ~ 35 % [a] Einsatz von 5 mol-% bezüglich Methylether bzw. Acetal.

Während sich Bis- (4-methoxyphenyl) methylchlorid in einer Suspension von Lithium-tris (trifluoromethylsulfonyl) methanid in Dichlormethan innerhalb von drei Stunden mit Allyltrimethylsilan quantitativ zum allylierten Produkt umsetzen täßt (Tabelle 1), liefert der analoge Methylether Bis- (4-

methoxyphenyl) methoxymethan mit Allyltrimethylsilan erst innerhalb von 120 Stunden in 90 % Ausbeute das allylierte Produkt Ausbeute (Tabelle 2). Die Lithium-tris (trifluoromethylsulfonyl) methanid induzierte Umsetzung von Anisal- dehyddimethylacetal mit Allyltrimethylsilan liefert innerhalb von 130 Stunden den entsprechenden Homoallylalkohol in 78 % Ausbeute. Das weniger reaktive Tolylatdehyddimethylacetal bzw. Benzaldehyddimethylacetal reagieren inner- halb von 130 bzw. 240 Stunden in deutlich schlechteren Ausbeuten zu den ent- sprechenden Homoallylethern.

Beispiele 13-14 Gemäß Arbeitsvorschrift 2 wurden mit Lithium- tris (trifluoromethylsulfonyl) methanid induzierte Synthesen von N, O-Acetalen mit 1-Methoxy-2-methyl-1- trimethylsiloxy-propan durchgeführt.

Das lonisationsvermögen einer Suspension von Lithium- tris (trifluoromethylsulfonyl) methanid in Dichlormethan ist ausreichend groß um aus N, O-Acetalen Iminiumionen zu generieren. Die durch eine Suspension von Lithium-tris (trifluoromethylsulfonyl) methanid in Dichlormethan induzierte Umset- zung der N, O-Acetale mit 1-Methoxy-2-methyl-1-trimethylsiloxy-propen liefert die entsprechenden Aminoester in sehr guten Ausbeuten (Tabelle 3).

Tabelle 3 : Umsetzungen von N, O-Acetalen mit 1-Methoxy-2-methyl-1- trimethylsiloxy-propen in einer Suspension von LiC(SO2CF3)3[a] in Dichlor- methan (20 °C).

R-OMe t/h Produkt Ausbeute zozo N oye N^oMe 35N OMe 89/o 1) CoM. 48-JL. 88% J J [a] Einsatz von 5 mol-% bezüglich N, O-Acetal.

Beispiele 15-17 Gemäß der aligemeinen Arbeitsvorschrift 2 wurden mit Lithium- tris (trifluoromethylsulfonyl) methanid induzierte Synthesen von Benzaldehyd mit den in der Tabelle 4 angegebenen Nucelophilen durchgeführt Tabelle 4 : Lithium-tris (trifluoromethylsulfonyl) methanid induzierte Reaktio- nenfal von Benzaldehyd in Dichlormethan (20 °C). Nucleophil N [b] t/h Produkt Ausbeute OSiMe3 Me3SiO O 5.95 40 h Bu3SnO ! JL L S SnBu3 7. 92 23 h < 75 % OSiMe3 Me3SiO O \tOMe 9 49 3 h ß<OMe 60 % [a] Es wurden 5 mol-% LiC (S02CF3) 3 bezüglich Benzaldehyd eingesetzt ; [b] Nucleophiliepara- meter N

Beispiel 18 Gemäß der aligemeinen Arbeitsvorschrift 2 wurde eine Umsetzung von Aceto- phenon mit 1-Methoxy-2-methyl-1-trimethylsiloxy-propen nach folgendem Reak- tionsschema durchgeführt Die Ausbeute des Produktes betrug 44 % Beispiel 19 Umsetzung von Acetanhydrid Erhitzt man ein Gemisch von Acetanhydrid und Anisol (N =-1.56) in Anwesen- heit von 6 mol-% Lithium-tris (trifluoromethylsulfonyl) methanid 48 Stunden lang ohne den Zusatz eines Lösungsmittels auf 120 °C, isoliert man das Acylie- rungsprodukt in 41 % Ausbeute.

Beispiel 20 Umsetzung von Benzoylchlorid Unter analogen Reaktionsbedingungen wie in Beispiel 19 gelingt die Umset- zung von Benzoylchlorid mit dem deutlich nucleophileren 1-Methoxy-2-methyl-1- trimethylsiloxy-propen (N = 9.49). Man erhalt das Acylierungsprodukt innerhalb von 24 Stunden in 72 % Ausbeute.

Beispiele 21-23 Lithium-tris (trifluoromethylsulfonyl) methanid induzierte [4+2]-Cycloadditionen Cycloaddition mit 2,3-Dimethyl-1,3-butadien In Gegenwart von 15 mol-% Lithium-tris (trifluoromethylsulfonyl) methanid in Dichlormethan erhält man innerhalb von 60 Stunden aus 2,3-Dimethyl-1,3- butadien und Methylvinylketon das [4+2]-Cycloaddukt in 50 % Ausbeute. Der aktivierende Effekt von Lithium-tris (trifluoromethylsulfonyl) methanid auf diese Cycloaddition ist in Diethylether wegen koordinierender Wechselwirkungen zwi- schen dem Lewis-aciden Lithiumkation und dem Sauerstoff des Ethers deutlich schwächer ausgeprägt. Man erhält das Cycloaddukt nach 20 Stunden Reakti- onszeit in nur 2 % Ausbeute (Tabelle 5). Zum Vergleich : Die unkatalysierte Re- aktion dauert bei quantitativen Umsatz der Edukte bei 20 °C 4000 Stunden (167 Tage).

rabelle 5 : Umsetzungen von mit Methylvinyl-keton bei20°C.

UmsatzLösungsmittel/KatalysatortRkt/h mol-%[a])202%EtO2/LiC(SO2CF3)3(5 CH2Cl2/LiC (S02CF3) 3 (15 60 50 % mol-%[a]) [a] Relative Stoffmenge des Lithiumsatzes bezüglich Methylvinylketon.

Cycloaddition mit Cyclopentadien gemäß dem nachfolgenden Reaktionsschema COOMe COOMe COOMe endo exo Die Reaktion von Cyclopentadien mit Methylacrylat gemäß den vorstehenden Bedingungen wird durch Zugabe von 2 mol-% Lithium- tris (trifluoromethylsulfonyl) methanid bezüglich Methylacrylat zum Lösungsmittel Dichlormethan um den Faktor 1.5 beschleunigt. Das endo / exo - Verhältnis beträgt 4.4/1.

Beispiele 24-27 A) Herstellung von Magnesiumtris ( (trifluormethyl) sulfonyl) methanid Man vereinigt 0,8153 g, (1,979 mmol) Tris (trifluormethylsulfonyl) methan und <BR> <BR> <BR> 0,0962 g (0,198 mmol) basisches Magnesiumcarbonat (4 MgC03-Mg (OH) 2- 5H20) und vermengt dies mit 0,3 ml Wasser, wobei C02 freigesetzt wird. Die hoch viskose Flüssigkeit täßt man 3 h bei Raumtemperatur rühren. Das nach Entfernen des Lösungsmittel i. Vak. erhaltene farblose kristalline Pulver läßt <BR> <BR> <BR> man 2 d bei 50°C (1,2 x 10-2 mbar) trocknen. Man erhält das Magnesiumsalz als farblose stark hygroskopische Kristallite.

Ausbeute : 96% (0,185 g) mit Schmelzpunkt 141-143°C.

B) Gemäß Arbeitsvorschrift 2 wurden mit den nach A) hergesteliten Magnesium- tris (trifluoromethylsulfonyl) methanid induzierte Synthesen von Alkylchloriden mit Allyltrimethylsilan durchgeführt. Die Resultate sind Tabelle 6 zu entnehmen.

Tabelle 6 : Umsetzungen von Alkylchloriden mit Allyltrimethylsilan in einer Sus- pension von Mg (C (S02CF3) 3) 2 in Dichlormethan (20 °C). R-CI N Mg (C (S02CF3) t/h Aus- s 3) 2 beute mol-% ci 10 18 93 % 2. 04x10-2 5 22 88 % Me 1 24 80 %

Cl 10 24 91 % w w 5. 37 x 10'S 5 24 76 % Cl C1 9. 12xlO-6 10 22 93 % 1 24 81 % ci f 1. 66x10-7 10 22 41 % [a] Ethanolysekonstante der Alkylchioride Beispiele 28-29 Gemäß Arbeitsvorschrift 2 wurden unter Einsatz des nach Beispiel 24-27 A) hergesteliten Magnesium-tris (trifluoromethylsulfonyl) methanid Umsetzungen von Methylethern mit Allyltrimethylsilan durchgeführt. Die Resultate sind in Ta- belle 7 zusammengefaßt.

Tabelle 7 : Umsetzungen von Methylethern mit Allyltrimethylsilan in einer Sus- pension von Mg (C (S02CF3) 3) 2 in Dichlormethan (20°C).

R-OMe Mg (C (S02 t/h Produkt Ausbeute C F3) 3) 2 mol-% OMe 10 24 96 % Mezzo07% i i Me0 $t % 1 48 Mye Me 10 72 62% 5 72 56% 43 % 72 Beispiele 30-31 Gemäß Arbeitsvorschrift 3 wurden mit Tris (trifluoromethylsulfonyl)-methan in- duzierte Friedel-Crafts-Acylierungen nach dem nachstehenden Reaktionssche- ma mit den angeführten Benzolderivaten durchgeführt. Die Resultate sind Ta- belle 8 zu entnehmen.

Synthesen von Acetylchlorid mit Benzolderivaten

Tabelle 8 : Umsetzungen von Acetylchlorid mit Benzolderivaten.

X Y T/°C t/h H(SO2 Ausb.

CF3)3 mol-% H OMe 20 48 5 10 % 85 20 5 44% 100 20 1 26 % Me Me 20 24 5 5 % 110 16 5 32 % 110 43 1 10 % Beispiele 32-34 <BR> <BR> <BR> <BR> Gemäß Arbeitsvorschrift 3 wurden mit Tris (trifluoromethylsulfonyl) methan indu- zierte Umsetzungen von Benzoylchlorid mit Benzolderivaten gemäß Tabelle 9 durchgeführt. Die Resultate sind Tabelle 9 zu entnehmen.

Tabelle 9 : Umsetzungen von Benzoylchlorid mit Benzolderivaten.

Y T/°C t/h H (S02C Ausb.

F3) 3 mol-% H OMe 100 15 5 62 % 100 43 1 63 % Me Me 110 15 5 87 % 110 20 1 67 % H Me 110 20 5 75 % 110 48 1 68 % Beispiele 35-36 Intramolekulare Friedel-Crafts-Acylierungen Gemäß Arbeitsvorschrift 3 wurden mit Tris (trifluoromethylsulfonyl)-methan als Katalysator die intramolekulare Friedel-Crafts-Acylierung von o- o-BenzoylbenzoesäurezuAnthronbzw.AnthrachinonBenzylbenzoesà ¤urebzw. durchgeführt. Die Ausbeute der Produkte lag bei 45 %.

Tabelle10 N \ _7 ome / I SiMe/\ Ph OMe .. C = w-1 1 eo _ Ph , yle0 OMe Fe (CO), go SiMe OEt- SnBu- osi-me, OSLMe 11 OYE F p 9 -I OIe 9 Fp Q-I, T O 11 11