Введение 4
П. Металлкатализируемые реакции асимметрического аллильного замещения (литературный обзор) 9
II. 1. Pd-Катализируемое асимметрическое алкилирование и аминирование «симметричных» аллильных субстратов 13
П.2. Металлкатализируемое асимметрическое алкилирование и аминирование «несимметричных» аллильных субстратов 39
II.3. Использование ионных жидкостей в реакциях аллильного замещения 54
III. Pd-, Іг- И Rh-Катализируемые реакции аллилирования с использованием в качестве лигандов хиральных .Р-моно и РД-бидентатных производных фосфористой кислоты
(обсуждение результатов) 63
III. 1. Pd-Катализируемое асимметрическое аллилирование «симметричными» субстратами 66
III. 1.1. Pd-Катализируемое аллилирование бензиламина и диметилмалоната метил(пент-3-ен-2-ил)карбонатом 67
III. 1.2. Pd-Катализируемое аллилирование бензиламина 1,3-дифенилпроп-2-енилацетатом 73
Ш.2. Применение -диамидофосфитных лигандов в Pd-катализируемом асимметрическом аллилировании в карборановом и морфинановом ряду 82 Іїї.
2.1. Pd-Катализируемое аллилирование метилового эфира а-(2-фенил-орюо-карборанил-1)фенилуксусной кислоты 82
ПІ.2.2. Pd-Катализируемое аминирование С кольца морфинановых алкалоидов 88
Ш.З. Каталитические реакции аллилирования «несимметричными» субстратами 93
Ш.3.1. Региоспецифичное и стереоселективное аллилирование диметилмалоната на комплексах Pd, Ir и Rh с хиральными фосфитными лигандами 95
Ш.З.2. Региоспецифичное 1г-катализируемое аллилирование диметилмалоната в ионной жидкости 117
IV. Экспериментальная часть 121
V. Выводы 130
VI. Литература 131
Приложения 148
Список сокращений 168
Актуальность темы. Разработка эффективных методов асимметрического синтеза является важной и бурно развивающейся областью современной органической химии. Один из наиболее удобных способов получения оптически активных веществ - металлокомплексный катализ с использованием хиральных лигандов. Эффективность катализаторов при этом определяется как природой металла, так и координированными с ним хиральными лигандами. До недавнего времени подавляющее большинство используемых лигандов имели фосфиновую природу. Однако, начиная с 1990-х годов, стремительно возрос интерес к производным фосфористой кислоты. Так, в последнее пятилетие появилось большое число работ в области синтеза Р-моно- и РД-бидентатных фосфитных и амидофосфитных лигандов и их применения в различных асимметрических реакциях. Во многих случаях эффективность таких лигандов оказалась выше, чем традиционных фосфиновых.
Эффективность новых хиральных лигандов в асимметрическом катализе оценивают на модельных реакциях, что одновременно позволяет сравнить новые лиганды с уже известными.
Важным методом образования связей С-С и C-N являются катализируемые комплексами переходных металлов реакции аллилирования (т. н. аллильное алкилирование и аминирование). Большое внимание к этим реакциям связано с тем, что введение в молекулу аллильной группы открывает широкие возможности для дальнейшей функционализации соединения. Кроме того, аллильный фрагмент присутствует в структуре многих веществ, представляющих практический интерес, например, в природных и физиологически активных соединениях.
В отличие от реакций асимметрического гидрирования и сопряженного присоединения, использование хиральных Р-ионо- и Р -бидентатных фосфитных и амидофосфитных лигандов в каталитических реакциях аллильного замещения исследовано в существенно меньшей степени. Поэтому поиск (дизайн) высокоэффективных хиральных фосфитов и амидофосфитов для реакций аллильного алкилирования и аминирования является актуальной задачей.
Цель работы. Данная работа является составной частью совместных исследований, проводимых в ИНЭОС РАН и Рязанском государственном университете и направленных на дизайн новых хиральных лигандов для реакций асимметрического металлокомплексного катализа. Целью работы являлась оценка на модельных реакциях эффективности новых типов хиральных фосфитных и амидофосфитных лигандов для процессов аллильного алкилирования и аминирования, а также выявление факторов, определяющих регио- и стереохимический результат реакций, для дальнейшей оптимизации строения лигандов и условий проведения процессов. Научная новизна и практическая ценность работы. На модельных реакциях аллильного алкилирования и аминирования, катализируемых комплексами Pd, Ir и Rh, протестировано около 50 новых хиральных фосфитных и амидофосфитных лигандов, синтезированных в лаборатории стереохимии сорбционных процессов ИНЭОС РАН и лаборатории координационной химии Рязанского государственного университета, а также комплексы на их основе.
1. Выявлены типы новых хиральных лигандов, перспективные для осуществления регио- и стереоселективного аллилирования в случае симметрично и несимметрично замещенных аллильных субстратов. В частности, показана высокая эффективность фосфитных и диамидофосфитных лигандов с (2і?,55)-3-фенил-1,3-диаза-2 фосфабицикло[3.3.0]октановым, ферроценилиминным и оксазолиновым блоками. 2. Установлено, что в реакциях аллильного алкилирования и аминирования в присутствии одного и того же лиганда асимметрическая индукция более выражена в реакции алкилирования. В реакции аминирования оптический выход продукта обнаруживает явную зависимость от природы Р-донорного центра в лиганде и резко снижается при переходе от диамидофосфитных лигандов к фосфитным. 3. Впервые при сравнении на 3-х металлах (Pd, Ir и Rh) проведено изучение влияния природы переходного металла и типа хирального лиганда на регио- и стереохимию реакций алкилирования несимметрично б замещенных аллильных субстратов, которое показало, что в сочетании с определенным типом лигандов использование Pd-катализа позволяет добиться региоспецифичного образования линейного (ахирального), а 1г-катализа - разветвленного (хирального) продукта замещения. Выявлены структурные особенности хиральных лигандов, способствующие повышению энантиоселективности образования разветвленного продукта.
4. Впервые Ir-катализируемое аллилирование осуществлено в среде ионной жидкости. Показано, что даже при использовании одного из самых доступных Ir-комплексов, [Ir(COD)Cl]2, одной из наиболее распространенных ионных жидкостей, [bmim][BF4], и в нейтральных условиях алкилирование несимметрично замещенного аллильного субстрата протекает региоспецифично с образованием разветвленного продукта.
5. Показана эффективность новых -диамидофосфитов в Pd-катализируемом асимметрическом аллилировании в карборановом ряду, перспективном для получения оптически активных производных карборанов.
6. На примере производного кодеина показана принципиальная возможность использования металлкатализируемых реакций аллилирования для модификации кольца С морфинановых алкалоидов, представляющих интерес для поиска новых лекарственных средств.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на XXI Международной Чугаевской конференции по координационной химии (Киев, 2003), International conference dedicated to 50 anniversary of A.N. Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds "Modern trends in organoelement and polymer chemistry" (Moscow, Russia, 2004), 16th International Symposium on Chirality (New York, USA, 2004).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 4 статьи и тезисы 3 докладов на конференциях.
