Содержание к диссертации
Введение 4
.4
Глава 1. Энантиоселективное гидрирование на комплексах переходных
металлов с хиральными лигандами (литературный обзор) 8
-
Гидрирование молекулярным водородом на моно- и дифосфиновых комплексах родия(+1) 8
-
Гидрирование с переносом водорода 23
1.2.1. Энантиоселективный перенос водорода: суть метода и
рЬ механизм 23
-
Сокатализаторы и доноры 25
-
Лиганды для энантиоселективного гидрирования переносом
водорода 25
1.2.3.1. Фосфорсодержащие лиганды 25
^4 1.2.3.2. Азотсодержащие лиганды 29
1.2.3.3. Комбинированные лиганды 42
Глава 2. Синтез хиральных Сг-симметричных лигандов и
энантиоселективное гидрирование на их родиевых комплексах
(обсуждение результатов) 44
* 2.1. Синтез, превращения, и гидрирование на комплексе
[(l,5-COD)Rh-/^(-)DIOP]+CF3S03" 44
2.2. Превращения в ряду 1,4-дизамещенных 2,3-0-изопропилиден-2,3-
дигидроксибутанов 53
&
-
Синтез и превращения Сг-симметричных диаминовых лигандов диоксоланового ряда 58
-
Взаимодействие винной кислоты с пентахлоридом фосфора 74
-
Энантиоселективное гидрирование прохиральных субстратов на комплексах родия с диаминами 77
2.6. Природа комплексообразования СоСЬ с 45,55(+)-2,2-диметил-
ІУ4Д*,ІУ5уДг5-тетрафенил-1,3-Диоксолан-4,5-диметанамином 84
Глава 3. Экспериментальная часть 89
Выводы 106
Список литературы 108
Введение к работе
Актуальность работы. Асимметрический синтез, т.е. получение оптически чистых или обогащенных одним из стереоизомеров продуктов является одной из наиболее актуальных задач современной органической химии. Он ведет отсчет с конца 19-го века, когда Э.Фишер обнаружил преимущественное образование одного из диастереомеров при присоединении синильной кислоты к L-арабинозе. Возможность осуществления асимметрического синтеза, например, при присоединении какого-либо реагента по С=0 или С=С двойной связи, или при раскрытии эпоксидов, определяется разницей энергий двух диастереомерных активированных комплексов, ведущих к этим стереоизомерам. Так как пространственные диастереомеры характеризуются наличием двух хиральных элементов (это может быть центральная, осевая, или плоскостная хиральность), то, кроме возникающего центра хиральности в продукте реакции, должен быть как минимум один такой элемент в исходной реагирующей системе. Это может быть асимметрический центр (или иной элемент) в молекуле самого субстрата, в молекуле реагента, или в катализаторе. Это может быть также оптически активный растворитель или асимметрическое внешнее воздействие (например, циркулярно поляризованный свет). Как правило, наличия в реагирующей системе только элемента асимметрии недостаточно для высокой энантио-селективности. Очень важным фактором является жесткое закрепление конформации субстрата, обеспечивающее если не исключительную, то гораздо большую доступность одной из сторон субстрата для атаки реагента. Именно таков принцип действия ферментов в ферментативных процессах, происходящих в природных объектах. В современной органической химии имитацией принципа действия ферментов является металлокомплексный катализ с участием оптически активных лигандов.
Ш Около 35 лет назад выяснилось, что родий-фосфиновые комплексы эффективно катализируют реакции гидрирования; тогда же было предложено заменить трифенилфосфин оптически активными моно- и дифосфиновыми хелатирующими лигандами. Одни из них имеют вид Аг2Р-С7-С2-РАг2, где С7 и С2 - асимметрические атомы углерода, и образуют с родием хелатные пятичленные циклы. К ним относятся DIPAMP, CHIRAPHOS, PROPHOS, PHEPHOS. Другие имеют более длинную цепочку, разделяющую атомы фосфора, Аг2Р-С-С7-С2-С-РАг2, такие как NORPHOS, DIOP, и образуют с родием хелатные семичленные ^ циклы. Использование металлокомплексного катализа для асимметрического синтеза было отмечено Нобелевской премией по химии 2001 г. (W. S. Knowles, R. Noyori, К. В. Sharpless). Разработанные двумя первыми авторами чрезвычайно эффективные металлокомплексные катализаторы с оптически активными дифосфиновыми лигандами
Г* получили широкое распространение. Едва ли не единственный их недостаток - это общая склонность фосфинов к окислению до фосфиноксидов, которые как лиганды намного менее эффективны, чем сами фосфины. Попыткой преодолеть этот недостаток были исследования
, азотистых аналогов этих хиральных дифосфинов, так как амины более устойчивы по отношению к окислению, чем фосфины. Эти работы относятся почти исключительно к последним 10-15 годам и они все так же актуальны. Из оптически активных диаминов диоксоланового ряда до наших исследований были известны лишь два простейших азотистых j. аналога 2,3-0-изопропилиден-2,3-дигидрокси-1,4-бис(дифенилфосфино)- бутана (DIOP), одного из эффективных дифосфиновых лигандов, и ничего не было известно об их эффективности как хиральных лигандов в асимметрическом гидрировании. (f* Цель работы: разработка способов синтеза оптически чистых Ст симметричных диаминов диоксоланового ряда, получение металло-комплексных катализаторов на их основе — катионных родиевых трифлатных комплексов, изучение последних в реакциях гидрирования непредельных карбоновых кислот, и сопоставление данных для диаминовых лигандов с таковыми для их структурного дифосфинового аналога, DIOP.
Научная новизна и практическая значимость. Синтезирован новый катионный родиевый циклооктадиен-дифосфиновый трифлатный комплекс. Показано, что в реакциях энантиоселективного гидрирования он как по активности, так и по энантиоселективности превосходит другие катионные родиевые комплексы, давая близкие к количественным оптические выходы продуктов гидрирования.
Изучены разнообразные превращения (45,55)-4,5-бис(гидроксиметил)- трифторметансульфонилхлоридом. В зависимости от условий образуются продукты трифлирования, хлорирования, тандемного замещения, а также продукты раскрытия диоксоланового цикла, как содержащие, так и не
Ф содержащие трифлатную группу.
Предложен ряд способов получения неизвестных ранее оптически активных Сг-симметричных диаминов диоксоланового ряда на основе винной кислоты и ее производных, в том числе прохиральных по атому азота. Разработаны четыре различных метода синтеза, позволяющих ^ получать диамины разной основности и стерической затрудненности.
Обнаружена неожиданная циклизация 1,2-дианилино-1,2-этандиола под действием 2,2-диметоксипропана по Ы,0-типу с образованием (55,5 '5)-2,2,2',2'-тетраметил-3,3'-дифенил-5,5'-биоксазолидина, строение которого установлено методом рентгеноструктурного анализа. ^ Обнаружено различное направление взаимодействия дифениламида и метиланилида натрия с (-)-транс-4,5-бис(тозилоксиметил)-2,2-диметил-1.3-диоксоланом - замещение тозильной группы с образованием азотистого аналога DIOP с дифениламидом натрия, и нуклеофильное замещение у атома серы с расщеплением связи O-S, с образованием N-метилтозиланилида с метиланилидом натрия.
Получен 2-хлор-3-[(тетрахлорфосфоранил)окси]сукциноилдихлорид, первый представитель интермедиатов хлорирования алифатических спиртов пентахлоридом фосфора.
Изучено каталитическое энантиоселективное гидрирование итаконовой и а-ацетамидокоричной кислот на комплексах Rh(l+) с хиральными Сг-симметричными дифосфиновым (DIOP) и диаминовыми лигандами. Показано, что природа заместителей у атома азота в лигандах существенно влияет как на величину энантиоселективности процесса, так 1 и на знак преимущественного энантиомера продукта гидрирования, вплоть до обращения знака асимметрической индукции.
Апробация работы и публикации: по материалам диссертационной работы опубликовано 4 статьи и тезисы 2 докладов. Результаты работы
0 были представлена на VII-й Всероссийской конференции по металло- органической химии (Москва, 1999) и на 16-ом Международном
Симпозиуме по химии фтора (Дарем, Великобритания, 2000).
Объем и структура работы: диссертация состоит из введения, обзора литературы, посвященного реакциям энантиоселективного гидрирования >4 на комплексах переходных металлов с хиральными лигандами молекулярным водородом и с переносом водорода, обсуждения результатов собственных исследований, экспериментальной части, выводов и списка литературы из 144 наименований. Диссертация включает 125 страниц текста, 16 таблиц и 3 рисунка.
![Мультихиральные N, O-лиганды ряда [2.2]парациклофана : Синтез и применение](/i/i/4294/421221.png "Мультихиральные N, O-лиганды ряда [2.2]парациклофана : Синтез и применение Данилова Татьяна Игоревна")
