close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Синтез новых p N-хиральных лигандов на основе камфары.

код для вставкиСкачать
УДК 547.599+541.49
И. З. Илалдинов, Д. А. Фаткулина, Ю. Н. Олудина,
Р. Кадыров
СИНТЕЗ НОВЫХ P,N-ХИРАЛЬНЫХ ЛИГАНДОВ НА ОСНОВЕ КАМФАРЫ
Ключевые слова: камфара, P,N-хиральные лиганды, асимметрический катализ.
Осуществлен синтез новых P,N-хиральных лигандов на основе камфары. Изучена их
структура.
Keywords: camphor, P,N-chiral ligand,asymmetric catalysis.
New P,N-chiral ligands on the basis of camphor is synthesized and their structure is studied.
В работе [1] впервые была предложена схема синтеза новых P,N-хиральных лигандов
на основе камары. Эта работа явилась продолжением работ [2,3], в которых на основе
камфары был предложен и реализован при синтезе дифосфиновых лигандов (I) новый
структурный тип хиральных лигандов, в которой центральная хиральность камфары
сочетается с аксиальной хиральностью. Аксиальная хиральность в дифосфиновых лигандах
возникает за счет присоединения арильного фрагмента к циклоолефиновой части камфары и
затрудненности его вращения по оси присоединения С-С, в результате которого молекула
лиганда будет существовать в виде двух атропоизомеров.
R2
R2
P
M
R1
P
C
R1
C
S
I
В качестве арильного фрагмента здесь была взята молекула тиофена с двумя
метильными группами, а в качестве фосфиновых заместителей фенильные и ксилильные
группы (R1=R2=Ph; R1=Ph, R2=Xyl; R1= Xyl, R2= Ph). В реакциях асимметрического
гидрирования стандартных субстратов катализируемых Rh и Ru с этими лигандами была
получена величина энантиомерного избытка равная значению 99,8%, которая соответствовала
значению в таких же реакциях с использованием хорошо известных хиральных лигандов типа
BINAP, DIPAMP, DuPHOS [4].
Настоящая работа является продолжением основной темы, заданная в этих работах –
синтез новых хиральных лигандов на основе камфары с аксиальной хиральностью. В работе
[1] была сделана попытка синтеза P,N-хиральных лигандов следующего вида:
R2
N
M
N
R2
P
C
R1
R2
II
95
Атропоизомерия у этих лигандов должна была возникнуть из-за затрудненности
вращения арильного фрагмента по оси N-C. Однако первоначальная попытка осуществить
синтез
P,N-хиральных
лигандов
на
основе
камары,
используя
(2-бром-4,6диметилфенил)гидразин (III) по предложенной схеме оказалось неудачной, при попытке
циклизации вместо ожидаемого пиразола удалось выделить лишь интенсивно окрашенное
азосоединение (V), образующееся в результате окисления промежуточного гидразона (IV).
HBr/AcOH
N
NH-NH2
OH
O
N
Br
Br
III
N
H
N
N
Br
N
Br
O
O
V
IV
Замена (2-бром-4,6-диметилфенил)гидразина (III) в этой реакции на (2-бром-6метоксифенил)гидразина (VII) привела к желаемому результату. Синтез пиразолов (VIII а,б)
был осуществлен в две стадии по аналогии с ранее опубликованным [5,6].
R
R
O
N
NH-NH2 HBr/AcOH
O
N
Br
O
O
Br
VI
R = H (а), Ме (б)
VIII
VII
Литирование полученных пиразолов (VIII а,б) с последующей реакцией с Ph2PCl при
температуре сухого льда приводит к желаемым лигандам (IX а,б).
R
R
1. t-BuLi,
N
N
O
Br
N
N
2. ClPPh2
VIII
O
IX
96
PPh2
R=H (a);
R=Me(б).
Состав и строение синтезированных веществ подтверждены методами ЯМР 1Н, ЯМР 31Р и
хромато-масс-спектроскопии. В дальнейшем были проведены эксперименты по гидрированию
различных субстратов с полученными лигандами, используя комплексы с Rh, Ru и Ir. О
результатах этих экспериментов мы сообщим позднее, после обработки экспериментальных
данных.
Экспериментальная часть
Растворители и реагенты перед применением очищали по хорошо известным
методикам. Чистоту веществ контролировали методом ТСХ на пластинках “Silufol UV 254” с
использованием ультрафиолетовой лампы.
Хромато-масс-спектральное исследование проводили на приборе “Perkin Elmer” с
квадрупольным масс-анализатором, системой обработки информации “TurboMassGold 4.4”,
метод ионизации – электронный удар, использовали капиллярную колонку с привитой фазой
“Elite Ms”, длина-30 м, диаметр – 0.25 мм, газ-носитель – гелий. Масс-спектры электронного
удара получены на приборе TRACE MS “Finnigan MAT” при энергии ионизирующих
электронов 70 эВ, температура источника ионов 200 0С. Прогрев ампулы – испарителя
системы прямого ввода осуществляли в программированном режиме от 35 0С до 190 0С с
шагом 35 0С/минуту. Обработку масс-спектральных данных проводили с использованием
программы “Xcalibur”.
Спектры ЯМР 1Н и 31Р записывали на приборах Bruker AVANCE-600 с рабочими
частотами 600 МГц (1Н), а также Bruker MSL-400 с рабочими частотами 400МГц (1Н) и 162
МГц (31Р). В качестве стандартов использовали сигналы остаточных протонов
дейтерированных растворителей.
(1R,7S)-3-(2-Бром-6-метоксифенил)-1,10,10-триметил-3,4-диазатрицикло [5.2.1.02.6] дека2(6),4-диен (VIII а)
К раствору 20 г (1R)-2-гидроксиметиленкамфары (I) (0.11 моль) в 50 мл метанола добавили
раствор 24 г (2-бром-6-метоксифенил)гидразина (0.11 моль) в 100 мл метанола, продукт
реакции выпадал немедленно. После 2 ч перемешивания выпавший осадок отфильтровали,
промыли 95-ным % этанолом. Выход 32.7 г гидразона III. К суспензии полученного гидразона
21.69 г (57.2 ммоль) в 150 мл уксусной кислоте добавили 0.5 мл 47-ного % HBr, смесь нагрели
и перемешивали при 80 0С 2 ч. Полученный светло-коричневый раствор охладили, медленно
добавили 2Н NaOH, в результате выпал осадок. Продукт реакции экстрагировали эфиром,
органический слой промыли насыщенным водным раствором бикарбоната, затем
насыщенным водным раствором хлорида натрия и сушили MgSO4. К фильтрату добавили
гептан и медленно удалили эфир. Выход 31.0 г (78%) чистого соединения (IV а). Спектр ЯМР
1
Н (CDCl3), δ, м.д.: 0.75 с (3Н, СН3), 0.88 с (3Н, СН3), 0.91 с (3Н, СН3), 1.19 д.д.д. (1Н, J 12.0,
9.0, 3.6 Гц), 1.38 м (1Н), 1.75 д.д.д. (1Н, J 12.0, 9.5, 3.8 Гц), 2.07 т.д.д. (1Н, J 11.8, 9.4, 3.8 Гц),
2.80 д (1Н, J 3.8 Гц), 3.77 с (3Н, ОМе), 7.11 д (1Н, J 1.9 Гц), 7.16 д.д. (1Н, J 8.4, 2.0 Гц), 7.26 д
(1Н, J 8.2 Гц), 7.32 с (1Н). Масс-спектр, m/z (I отн., %): 362, 360 (95), 347(60), 345(60), 319(100)
317 (100).
(1R,7S)-3-(2-Бром-6-метоксифенил)-1,5,10,10-тетраметил-3,4-диазатрицикло[5.2.1.02.6]
дека-2(6),4-диен (VIII б)
К раствору 9.13 г (42ммоль) (2-бром-6-метоксифенил)гидразина в 70 мл метанола добавили
8.2 г (42 ммоль) (1R)-3-ацетилкамфары (Iб). Через 30 мин перемешивания при комнатной
температуре добавили 3 капли 47-ной % HBr, полученную смесь кипятили 5 ч. Метанол
удалили в вакууме, остаток нанесли на силикагель, продукт реакции выделили, элуируя
смесью гексан-этилацетат, 1:1. Остаток после удаления растворителей перекристаллизовали
из 100 мл гексана. Выход 7.95г (50%). Спектр ЯМР 1Н (CDCl3), δ, м.д.: 0.77 с (3Н, СН3), 0.87 с
(3Н, СН3), 0.89 с (3Н, СН3), 1.17 д.д.д. (1Н, J 12.0, 8.9, 3.4 Гц), 1,38 м (1Н), 1.72 д.д.д. (1Н, J
97
12.0, 9.3, 3.8 Гц), 2.05 т.д.д. (1Н, J 11.7, 9.4, 3.8 Гц), 2.24 с (3Н, СН3) 2.74 д (1Н, J 3.8 Гц), 3.76
с (3Н, ОМе), 7.08 д (1Н, J 2.0 Гц), 7.14 д.д. (1Н, J 8.4, 2.0 Гц), 7.26 д (1Н, J 8.2 Гц). Массспектр, m/z (I отн., %): 376 (18), 374 (18), 361(24), 359(24), 333(100) 331 (100).
(1R,7S)-3-(2-дифенилфосфино-6-метоксифенил)-1,10,10-триметил-3,4-диазатрицикло
[5.2.1.02.6]дека-2(6),4-диен (IXа)
В атмосфере аргона 3.4 мл раствора 1.6 М BuLi в гексане (5.5 ммоль) добавили к раствору 1.81
г соединения (IV a) (5 ммоль) в 20 мл безводного ТГФ при – 85-90 0С. Через 10 мин
перемешивания добавили 1.21 г дифенилхлорфосфина (5.5 ммоль) в 3 мл ТГФ, поддерживая
температуру ниже - 85 0С. Затем осторожно поднимали температуру до 5 0С в течение 12 ч,
добавили 50 мл водного раствора NH4Cl в атмосфере аргона. После отделения органического
слоя из водной фазы полученное вещество дополнительно экстрагировали эфиром,
объединенные органические слои сушили MgSO4. После удаления растворителей получили
3.2 г вязкого маслообразного вещества, которое растворили в 2 мл толуола и очищали с
помощью колоночной хроматографии, используя смесь гексан-этилацетат 1:4 в качестве
элюента. Выход 1.3 г. (56%) Спектр ЯМР 31Р (CDCl3), δ, м.д.: - 3.0. Спектр ЯМР 1Н (CDCl3),
δ, м.д.: 0.68 с (3Н, СН3), 0.81 с (3Н, СН3), 0.85 с (3Н, СН3), 1.12 д.д.д. (1Н, J 12.1, 9.0, 3.5 Гц),
1,32 м (1Н), 1.66 д.д.д. (1Н, J 12.0, 9.4, 3.7 Гц), 1.99 т.д.д. (1Н, J 11.8, 9.4, 3.9 Гц), 2.72 д (1Н, J
3.8 Гц), 3.55 с (3Н, ОМе), 6.81 д.д.д. (1Н, J 7.9, 6.4, 1.5 Гц), 6.85 д.д. (1Н, J 8.3, 1.5 Гц), 7.297.25 м (12Н).
Аналогично из 1.88 г (5 ммоль) из соединения (IV б) получили 1.5 г (62%).
(1R,7S)-3-(2-дифенилфосфино-6-метоксифенил)-1,5,10,10-тетраметил-3,4диазатрицикло [5.2.1.02.6] дека-2(6),4-диен (IX б)
Спектр ЯМР 31Р (CDCl3), δ, м.д.: - 3.05. Спектр ЯМР 1Н (CDCl3), δ, м.д.: 0.69 с (3Н, СН3),
0.80 с (3Н, СН3), 0.83 с (3Н, СН3), 1.09 д.д.д. (1Н, J 12.1, 9.0, 3.5 Гц), 1,33 м (1Н), 1.63 д.д.д.
(1Н, J 12.0, 9.4, 3.7 Гц), 1.96 т.д.д. (1Н, J 12.0, 9.4, 3.9 Гц), 2.18 с (3Н), 2.65 д (1Н, J 3.9 Гц),
3.55 с (3Н, ОМе), 6.79 д.д.д. (1Н, J 7.9, 6.4, 1.6 Гц), 6.84 д.д. (1Н, J 8.3, 1.6 Гц), 7.29-7.25 м
(11Н).
Литература
1. Илалдинов, И.З. Некоторые подходы в синтезе P,N-хиральных лигандов на основе камфары. / И.З.
Илалдинов, Д.А. Фаткулина, Ю.Н. Олудина, Р.З. Мусин, С.В. Бухаров, Р. Кадыров. // Вестник техн.
ун-та. – 2010.- №6.- Р. 54-58.
2. Kadyrov, R. Chiral diphosphine ligands based on camphor: synthesis and applications in asymmetric
hydrogenations. / I.Z. Ilaldinov, J. Almena, A. Monsees, T.H. Riermeier. // Tetrahedron Letters. - 2005. Vol. 46. - P. 7397-7400.
3. Илалдинов, И.З. Синтез 3-бромзамещенных 2-арилборниленов по реакции кросс-сочетания. /
Илалдинов, И.З., Бухаров С.В., Кадыров Р. // ЖОрХ. – 2007. –т. 43. Р.750 - 755.
4. Blaser H.-U. Selective hydrogenation for fine chemicals: Recent trends and new developments. / Blaser H.U., Malan C., Pugin B., Spindler F., Steinder H., Studer M. // Adv. Synth. Catal. – 2003.- Vol.345. – No
1+2., P.103-151.
5. Le Cloux, D. D. Optically Active and a-Symmetric Tris(pyrazolyl)hydroborate and
Tris(pyrazolyl)phosphine. Oxide Ligands: Synthesis and Structural Characterization. / D.D. Le Cloux, C.J.
Tokar, M. Osawa, R.P. Houser, M.C. Keyes, W.B. Tolman // Organometallics. 1994, 13, Р 2855-2866.
6. Nagai,S. Synthesis of pyrazolone derivatives XXXVI. 1). Synthetic and pharmacological studies on some
(4S,7R)-4,7- methano-1H (or 2H)-indazoles and indazolium compounds. / S. Nagai, N. Oda, I. Ito, Y. Kudo
// Chem. Pharm. Bull. – 1979. - Vol.27. – P. 1771-1779.
_________________________________________________________________________________________________
© И. З. Илалдинов - канд. хим. наук, доц. каф. технологии основного органического и
нефтехимического синтеза КГТУ, ilaldinov@mail.ru; Д. А. Фаткулина – асп. той же кафедры;
Ю. Н. Олудина – магистр КГТУ; Р. Кадыров – канд. хим. наук, рук. группы в Evonik Degussa GmbH,
Rodenbacher Chaussee 4, 63457 Hanau, Germany.
98
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
5
Размер файла
268 Кб
Теги
синтез, основы, лигандов, новый, камфары, хиральных
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа