Ахиральные p,n-бидентатные лиганды и способ их получения

 

Изобретение относится к новым P,N-бидентатным лигандам формулы (I):

где А представляет S или NR,

где R представляет C₁-C₄ алкил,

R₁ и R ₂ представляют водород, C₁-C₄ алкил или R₁ и R₂ могут быть замкнуты в бензольное кольцо,

R₃ и R₄ представляют C ₁-C₄ алкил или фенил,

R₅ и R₆ представляют C₁-C₄ алкил.

Указанные соединения могут быть использованы в качестве компонентов катализаторов в реакциях аминирования, кросс-сочетания, гидроформилирования, аллильного алкилирования и др. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к новым ахиральным Р,N-бидентатным лигандам гетероарил-арильного типа, способу их получения и области применения.

Среди лигандов, используемых для получения комплексов переходных металлов, особое место занимают Р,N-системы. Процессы, катализируемые комплексами переходных металлов с Р,N-бидентатными лигандами, такие как аминирование, кросс-сочетание, аллильное алкилирование, гидроцианирование, гидроформилирование, гидрирование и другие, являются объектом повышенного интереса науки и индустрии. Однако стоит отметить, что эффективность комплексов в каталитических реакциях очень сильно зависит от выбранного процесса и используемого субстрата.

Предложенные соединения не известны ни из технической, ни из патентной литературы.

Предложены новые ахиральные Р,N-бидентатные лиганды гетероарил-арильного типа общей формулы I

где А=S, N, О.

R₁, R₂ - водород; линейный или разветвленный C₁-C₂₀ алкил; циклический С₃-C₈ алкил; фенил; замещенный арил или гетарил, где заместители - линейный или разветвленный C₁-C₂₀ алкил, галоген; OR₁₁, где R₁₁ - водород, линейный или разветвленный C ₁-C₂₀ алкил, фенил, замещенный арил; NR ₁₂R₁₃ (R₁₂=R₁₃ или R ₁₂≠ R₁₃), где R₁₂ и R₁₃ - линейный или разветвленный C₁-C₂₀ алкил, арил; SR₁₄, где R₁₄ - линейный или разветвленный C₁-C₂₀ алкил; R₁ и R₂ могут быть замкнуты в замещенное или незамещенное ароматическое кольцо.

R₃, R₄ - линейный или разветвленный C₁-C₂₀ алкил; циклический С₃ -C₈ алкил; фенил; замещенный арил или гетарил, где заместители - это линейный или разветвленный C₁-C ₂₀ алкил, галоген; OR₁₅, где R₁₅ - водород, линейный или разветвленный C₁-C₂₀ алкил, фенил, замещенный арил; NR₁₆R₁₇ (R₁₆=R₁₇ или R₁₆≠ R₁₇), где R₁₆ и R₁₇ - линейный или разветвленный C₁-C₂₀ алкил, фенил, замещенный арил; SR₁₈, где R₁₈ - линейный или разветвленный C₁-C₂₀ алкил; R₃ и R₄ могут быть связаны мостиком (OR ₁₉O, где R₁₉ -1,1’-бинафтил; кислородным; серным; азотным).

R₅, R₆ - линейный или разветвленный C₁-C₂₀ алкил.

R ₇=R₈=R₉=R₁₀ или R ₇≠ R₈≠ R₉≠ R₁₀ - водород; линейный или разветвленный C₁-C₂₀ алкил; циклический С₃ -C₈ алкил; галоген; OR₂₀, где R₂₀ - водород, линейный или разветвленный C₁-C₂₀ алкил; SO₃Н или соответствующая соль; NR ₂₁R₂₂ (R₂₁=R₂₂ или R ₂₁≠ R₂₂), где R₂₁ и R₂₂ - линейный или разветвленный C₁-C₂₀ алкил, фенил, замещенный арил; R₉ и R₁₀ могут быть замкнуты в замещенное или незамещенное ароматическое кольцо.

Вариантами P,N-лигандов общей формулы I являются

Предложен способ синтеза ахиральных Р,N-бидентатных лигандов общей формулы I, включающий две стадии: 1) действие BuLi в Et ₂O на исходные соединения при температуре -78°С, 2) обработка промежуточных литиевых солей (R₃R₄ )РСl.

Предложена область применения ахиральных Р,N-бидентатных лигандов общей формулы I в качестве компонентов катализаторов в реакциях аминирования, кросс-сочетания, гидроформилирования, гидроцианирования, гидрирования, аллильного алкилирования, полимеризации α -олефинов и других реакциях, приводящих к образованию С-С и C-N связей.

Пример 1. Синтез соединения 1а.

К раствору N,N-диметил-2-(5-метил-3-тиенил)анилина (2 г, 0.0092 моль) в Et₂O (20 мл) при охлаждении до -70° С в атмосфере аргона прибавили 1.6 М раствор BuLi в гексане (6.1 мл, 0.0097 моль). Реакционную смесь перемешивали при комнатной температуре в течение 4 часов, охладили до -40° С и прибавили раствор Ph₂PCl (1.8 мл, 0.0099 моль) в Et₂O (5 мл). Охлаждение сняли и оставили перемешиваться на 12 часов. Затем к реакционной смеси прибавили 10% раствор NH₄ Cl (20 мл), осадок отфильтровали, промыли водой и гексаном. Полученное вещество высушили в высоком вакууме и очистили колоночной хроматографией (силикагель 60, бензол). Растворитель удалили при пониженном давлении. Продукт: белое мелкокристаллическое вещество. Выход: 2.13 г (55%). ЯМР ¹H (CDCl₃, δ , м.д., J/Гц): 2.44 (с., 6Н, Me); 2.55 (с., 3Н, Me); 6.99-7.02 (м., 1Н, -СН=тиофенового кольца); 7.08 (д., 1Н, J=8.1), 7.20 (д., 1H, J=7.3), 7.32-7.51 (гр.м., 12Н) (-СН=, Аr). ЯМР ³¹Р (CDCl₃, δ , м.д.): -28.82 (с.). Найдено (%): С, 74.64; Н, 5.93; N, 3.60. C₂₅H₂₄NPS. Вычислено (%): С, 74.79; Н, 6.02; N, 3.49.

Пример 2. Синтез соединения Iб.

К раствору N,N-диметил-2-(5-метил-3-тиенил)анилина (1 г, 0.0046 моль) в Et₂O (10 мл) при охлаждении до -70° С в атмосфере аргона прибавили 1.6 М раствор BuLi в гексане (3 мл, 0.0048 моль). Реакционную смесь перемешивали при комнатной температуре в течение 4 часов, охладили до -40° С и прибавили раствор Вu^t₂РСl (0.89 г, 0.0049 моль) в Et₂O (3 мл). Охлаждение сняли и оставили перемешиваться на 12 часов. Затем к реакционной смеси прибавили воду (10 мл), органический слой отделили, водный экстрагировали Et₂ O. Объединенную органическую фракцию высушили над MgSO₄ , растворитель удалили при уменьшенном давлении. Остаток перекристаллизовали из пентана. Продукт: желтые кристаллы. Выход: 1 г (60%). ЯМР ¹Н (C₆D₆, δ , м.д., J/Гц): 1.34 (д., 18Н, J=11.5, Bu^t); 2.29 (д., 3H, J=1, Me); 2.53 (с., 6Н, Me); 6.88-6.90 (м., 1Н, -CH=тиофенового кольца); 6.97-7.00 (дд., 1Н, J=8.1, J=1.1), 7.02-7.07 (тд, 1Н), 7.24-7.29 (м., 1H), 7.39-7.42 (дд., 1H, J=7.5, J=1.8) (-СН=, Аr). ЯМР ³¹P (С₆D₆ δ , м.д.): 14.2 (с.). Найдено (%): С, 69.61; Н, 9.02; N, 3.98. C₂₁H₃₂NPS. Вычислено (%): С, 69.77; Н, 8.92; N, 3.87.

Пример 3. Синтез соединения Iв.

Соединение получили аналогично соединению Iа, исходя из: N,N-диметил-2-(1-метил-1Н-индол-3-ил)анилина (1.42 г, 0.0057 моль), ТМЭДА (0.9 мл, 0.006 моль), 1.6 М раствора BuLi в гексане (3.8 мл, 0.006 моль), Ph₂PCl (1.1 мл, 0.006 моль) и Et₂O (20 мл). Полученное вещество очистили колоночной хроматографией (силикагель 60, бензол:EtOAc, 4:1). Продукт: белое мелкокристаллическое вещество. Выход: 1.17 г (47%). ЯМР ¹Н (CDCl₃, δ , м.д.): 2.21 (с., 6Н, Me); 3.34 (с., 3Н, Me); 7.11-7.16 (м., 2Н), 7.20-7.54 (гр.м., 15Н, 7.72-7.75 (м., 1H) (-СН=, Аr). ЯМР ³¹P (CDCl₃, δ , м.д.): -31.93 (с.). Найдено (%): С, 80.04; Н, 6.15; N, 6.59. C₂₉H₂₇N₂P. Вычислено (%): С, 80.16; Н, 6.26; N, 6.45.

Использование соединений формулы I в качестве лигандов для получения палладиевых комплексов. Исследование каталитической активности палладиевых комплексов в реакции аллильного замещения.

Для исследования активности и селективности палладиевых комплексов, полученных на основе Р,N-лигандов формулы I, в качестве модельной реакции была рассмотрена реакция аллильного замещения между 1,3-дифенилпроп-2-ен-1-ил-ацетатом и диметилмалонатом (схема 1).

(схема 1).

Реакция проводилась при комнатной температуре под аргоном в присутствии основания: гидрида натрия. Металлокомплексный катализатор получали in situ при взаимодействии Pd(dba)₂ и P,N-лигандов формулы I в соотношении 1:1.5. В качестве катализатора сравнения был использован MAP: аналог BINAP, в котором вместо одной дифенилфосфиногруппы находится N,N-диметиламиногруппа. Степень превращения и выходы реакции определяли методом ¹H ЯМР спектроскопии. Результаты каталитических превращений при взаимодействии 1,3-дифенилпроп-2-ен-1-ил-ацетата и диметилмалоната - в таблице 1.

Условия реакции: 0.05 ммоль Pd(dba)₂, 0.075 ммоль лиганда, 1 ммоль ацетата, 2 ммоль диметилмалоната, 2 ммоль гидрида натрия, 7 мл растворителя, комнатная температура.

Таким образом, комплексы, полученные на основе Р,N-лигандов формулы I, по отношению к уже известным Р,N-лигандам демонстрируют новые свойства.

Формула изобретения

1. Ахиральные Р,N-бидентатные лиганды формулы (I)

где А представляет S или NR, где R представляет C ₁-C₄ алкил;

R₁ и R₂ представляют водород, C₁-C₄ алкил или R₁ и R₂ могут быть замкнуты в бензольное кольцо;

R₃ и R₄ представляют C ₁-C₄ алкил или фенил;

R₅ и R₆ представляют C₁-C₄ алкил.

2. Способ получения соединений формулы (I) по п.1, заключающийся в том, что соединение общей формулы (III)

где A, R₁, R₂, R₅ и R ₆ имеют указанные в п.1 значения,

подвергают взаимодействию с бутиллитием с последующей обработкой образующегося продукта хлорфосфином формулы (IV)

R₃R₄ PCl (IV),

где R₃ и R₄ имеют указанные в п.1 значения.