CZ2003276A3 - Způsob kyanace aldehydů a kompozice pro tento způsob - Google Patents

Způsob kyanace aldehydů a kompozice pro tento způsob Download PDF

Info

Publication number
CZ2003276A3
CZ2003276A3 CZ2003276A CZ2003276A CZ2003276A3 CZ 2003276 A3 CZ2003276 A3 CZ 2003276A3 CZ 2003276 A CZ2003276 A CZ 2003276A CZ 2003276 A CZ2003276 A CZ 2003276A CZ 2003276 A3 CZ2003276 A3 CZ 2003276A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
group
chiral
catalyst
aldehyde
cyanide
Prior art date
Application number
CZ2003276A
Other languages
English (en)
Inventor
Michael North
Yuri Belokon
Original Assignee
King's College London
Nesmeyanov Institute Of Organoelement Compounds
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by King's College London, Nesmeyanov Institute Of Organoelement Compounds filed Critical King's College London
Publication of CZ2003276A3 publication Critical patent/CZ2003276A3/cs

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/16—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
    • B01J31/22—Organic complexes
    • B01J31/2204—Organic complexes the ligands containing oxygen or sulfur as complexing atoms
    • B01J31/2208—Oxygen, e.g. acetylacetonates
    • B01J31/2226—Anionic ligands, i.e. the overall ligand carries at least one formal negative charge
    • B01J31/2243—At least one oxygen and one nitrogen atom present as complexing atoms in an at least bidentate or bridging ligand
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B43/00—Formation or introduction of functional groups containing nitrogen
    • C07B43/08—Formation or introduction of functional groups containing nitrogen of cyano groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B53/00—Asymmetric syntheses
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C253/00—Preparation of carboxylic acid nitriles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2231/00—Catalytic reactions performed with catalysts classified in B01J31/00
    • B01J2231/30—Addition reactions at carbon centres, i.e. to either C-C or C-X multiple bonds
    • B01J2231/34—Other additions, e.g. Monsanto-type carbonylations, addition to 1,2-C=X or 1,2-C-X triplebonds, additions to 1,4-C=C-C=X or 1,4-C=-C-X triple bonds with X, e.g. O, S, NH/N
    • B01J2231/341—1,2-additions, e.g. aldol or Knoevenagel condensations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2531/00—Additional information regarding catalytic systems classified in B01J31/00
    • B01J2531/02—Compositional aspects of complexes used, e.g. polynuclearity
    • B01J2531/0202—Polynuclearity
    • B01J2531/0205—Bi- or polynuclear complexes, i.e. comprising two or more metal coordination centres, without metal-metal bonds, e.g. Cp(Lx)Zr-imidazole-Zr(Lx)Cp
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2531/00—Additional information regarding catalytic systems classified in B01J31/00
    • B01J2531/02—Compositional aspects of complexes used, e.g. polynuclearity
    • B01J2531/0238—Complexes comprising multidentate ligands, i.e. more than 2 ionic or coordinative bonds from the central metal to the ligand, the latter having at least two donor atoms, e.g. N, O, S, P
    • B01J2531/0241—Rigid ligands, e.g. extended sp2-carbon frameworks or geminal di- or trisubstitution
    • B01J2531/0252—Salen ligands or analogues, e.g. derived from ethylenediamine and salicylaldehyde
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2531/00—Additional information regarding catalytic systems classified in B01J31/00
    • B01J2531/40—Complexes comprising metals of Group IV (IVA or IVB) as the central metal
    • B01J2531/46—Titanium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2531/00—Additional information regarding catalytic systems classified in B01J31/00
    • B01J2531/50—Complexes comprising metals of Group V (VA or VB) as the central metal
    • B01J2531/56—Vanadium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

Oblast techniky
Předkládaný vynález se týká způsobu kyanace aldehydů, zejména asymetrické kyanace aldehydů, zahrnující syntézu chirálních kyanohydrinů a jejich derivátů, jako jsou chirální O-acyl-kyanohydriny.
Dosavadní stav techniky
Syntéza chirálních meziproduktů, jako jsou chirální kyanohydriny a deriváty, je důležitý proces pro použití při výrobě čistých chemikálií, agrochemikálií a farmaceutik. Je známo, že enanciomericky čisté kyanohydriny a deriváty jsou univerzálními meziprodukty pro syntézu širokého spektra komerčně důležitých sloučenin. Chirální kyanohydriny a deriváty jsou například meziprodukty pro syntézu: α-hydroxykyselin, a-aminoalkoholů a 1,2-diolů. Navíc jsou chirální kyanohydriny samotné složkami vysoce úspěšných pyrethroidních insekticidů.
Existuje mnoho syntetických cest vhodných pro asymetrickou syntézu kyanohydrinů a derivátů, z nichž vlastně všechny zahrnují použití chirálního katalyzátoru k vyvolání asymetrické adice kyanidového zdroje k prochirálnímu aldehydu či ketonu. Mezi vhodné katalyzátory patří enzymy, cyklické peptidy a komplexy přechodných kovů. Všechny tyto metody však mají jednu či více značných nevýhod, které znemožňují jejich komerční využití. Mnohé z těchto metod pracují s vysoce toxickým a nebezpečným HCN, vyžadují velmi nízké (cca. -80° C) reakční teploty nebo/a jsou jejich výsledkem produkty s nízkými až středními přebytky enanciomerů.
Způsoby asymetrické syntézy kyanohydrinů a derivátů jsou popsané v M. North, Synlett, 1993, 807-20; F. Effenberger,
- 2 «···
Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1994, 33, 1555; M. North,
Comprehensive Organic Functional Group Transformations ed. Katritzky, A. R. ; Meth-Cohn, O.; Rees, C. W.; Pattenden, G.; Pergamon Press, Oxford, 1995, sv. 3, kapitola 18; Y. Belokon' a kol., Tetrahedron Asymmetry, 1996, 7, 851-5; Y. Belokon' a kol., J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 1997, 1293-5; Y. N. Belokon' a kol., Izvestiya Akademii Nauk. Seriya Khimicheskaya, 1997, 2040: přeloženo jako Russian Chem. Bull., 1997, 46, 1936-8; V. I. Tararov a kol., Chem. Commun., 1998,
387-8; Y. N. Belokon' a kol., J. Am. Chem. Soc., 1999, 121,
Chem. Bull.
3968-73;
1128-30;
8147-50;
2655-61;
V.
Y.
Y.
Y.
I. N. N. N.
Tararov a kol., Russ
Belokon' a kol
Tetrahedron Lett
1999, 48,
1999, 40,
Belokon1
Belokon', M. North a T,
J. Org. Chem., 2000, Parsons; Org. Lett.,
2000, 2, 1617-9.
Zejména J. Am. Chem. Soc., 1999, 121, 3968-73 popisuje použití katalyzátorů 1 a 2 obecných vzorců uvedených níže (v nichž R1 a R2 = terc-butylová skupina), které představují nejúčinnější známé katalyzátory pro tuto reakci (schéma 1).
či 2 (0,1 mol. %) pokojová teplota + Me3SiCN-φ.
OSiMe
R
Schéma 1
- 3 • · » « ©· • «·
kde
Me znamená methylovou skupinu
R1 a R2 každý nezávisle znamenají atom vodíku, alkylovou skupinu, arylovou skupinu, aralkylovou skupinu, alkoxyskupinu, aryloxyskupinu, atom halogenu, nitroskupinu, halogenalkylovou skupinu, aminoskupinu (včetně alkylových či arylových substituentů na atomu dusíku) nebo amidoskupinu.
Výhodně R1 a R2 znamenají skupinu CMe3- Ačkoliv však je chemie, kterou ukazuje schéma 1, akademicky zajímavá, má kvůli odrazujícím nákladům na trimethylsilylkyanid malý komerční význam. Navíc je trimethylsilylkyanid vysoce výbušný a nebezpečný při zacházení.
Podstata vynálezu
Podle prvního provedení předkládaný vynález poskytuje způsob kyanace aldehydu, který zahrnuje reakci aldehydu s:
i) kyanidovým zdrojem, který neobsahuje vazbu Si-CN či skupinu C-(C=O)-CN; a ii) substrátem přístupným pro nukleofilní atak neobsahujícím halogenovou odstupující skupinu;
v přítomnosti chirálního katalyzátoru.
Aldehydy, které lze použít při způsobu podle předkládaného vynálezu mají obecný chemický vzorec R-CHO, ve kterém R znamená substituovanou či nesubstituovanou uhlovodíkovou skupinu, včetně perhalogenovaných uhlovodíkových skupin. Mezi uhlovodíkové skupiny, které mohou znamenat symbol R, patří alkylové skupiny, alkenylové skupiny, arylové skupiny a heterocyklické skupiny a jejich libovolné kombinace, jako jsou aralkylové skupiny a alkarylové skupiny, například benzylová skupina.
Mezi alkylové skupiny, které mohou znamenat symbol R, patří lineární a rozvětvené alkylové skupiny obsahující až 20 uhlíkových atomů, zejména od 1 do 7 uhlíkových atomů a výhodně od 1 do 5 uhlíkových atomů. Pokud jsou alkylové skupiny rozvětvené, obsahují často tyto skupiny až 10 uhlíkových atomů rozvětveného řetězce, výhodně až 4 uhlíkové atomy řetězce. V určitých provedeních může být alkylová skupina cyklická, obvykle obsahující od 3 do 10 uhlíkových atomů v největším kruhu a popřípadě se vyznačující jedním či více přemosťujícími kruhy. Mezi alkylové skupiny, které mohou znamenat symbol R, patří methylová skupina, ethylová skupina, propylová skupi-na, 2-propylová skupina, butylová skupina, 2-butylová skupina, terc-butylová skupina a cyklohexylová skupina.
Mezi alkenylove skupiny, ktere mohou znamenat symbol R, patří alkenylové skupiny obsahující 2 až 20 uhlíkových atomů, výhodně 2 až 6 uhlíkových atomů. Mohou obsahovat jednu či více dvojných vazeb uhlik-uhlik jeden či více substituentů, Mezi příklady alkenylových styrylová skupina a indenylo1
Alkenylove skupiny mohou nést zejména fenylových substituentů. skupin patří vinylová skupina, á skupina.
Arylové skupiny, které mohou znamenat symbol R, mohou obsahovat 1 kruh či 2 či více spojené kruhy, mezi které může patřit cykloalkylový kruh, arylový kruh nebo heterocyklický kruh. Mezi příklady arylových skupin, které mohou znamenat symbol R, patří fenylová skupina, tolylová skupina, fluorfenylová skupina, chlorfenylová skupina, bromfenylová skupina, trifluormethylfenylová skupina, anisylová skupina, naftylová skupina a ferrocenylová skupina.
Mezi perhalogenované uhlovodíkové skupiny, které mohou znamenat symbol R, patří perhalogenované alkylové a arylové skupiny, a libovolné jejich kombinace, jako jsou aralkylové a alkarylové skupiny. Mezi příklady perhalogenovaných alkylových skupin, které mohou znamenat symbol R, patří skupina -CF3 a -C2F5.
Mezi heterocyklické skupiny, které mohou znamenat symbol R, patří aromatické, nasycené a částečně nenasycené kruhové systémy a mohou tvořit 1 kruh či 2 či více spojených kruhů, mezi které mohou heterocyklické kruhy patřit cykloalkylové, arylové či
Heterocyklické skupiny obsahují alespoň jeden heterocyklický kruh, přičemž největší z nich obsahuje obvykle od 3 do 7 kruhových atomů, z nichž alespoň jeden atom je atom uhlíku a alespoň jeden atom je zvolen ze skupiny zahrnující atomy dusíku, atomy kyslíku, atomy síry a atomy fosforu. Mezi příklady heterocyklických skupin, které mohou znamenat symbol R, patří pyridylová skupina, pyrimidylová skupina, pyrrolylová skupina, thiofenylová skupina, furanylová skupina, indolylová skupina, chinolylová skupina, isochinolylová skupina, imidazoylová skupina a triazoylová skupina.
Pokud R znamená substituovanou uhlovodíkovou či heterocyklickou skupinu, měl(y) by být substituent(y) takové, aby nepříznivě neovlivňovaly reakci. Mezi případné substituenty patří atomy halogenu, kyanoskupiny, nitroskupiny, hydroxyskupiny, aminoskupiny, thiolové skupiny, acylové skupina, uhlovodíkové skupiny, perhalogenované uhlovodíkové skupiny, heterocyklylové skupiny, hydrokarbyloxyskupiny, mono- či dihydrokarbylaminoskupiny, hydrokarbylthioskupiny, estery, karbonáty, amidy, sulfonylové skupiny a sulfonamidoskupiny, přičemž uhlovodíkové (hydrokarbylové) skupiny nabývají významů uvedených výše pro symbol R. Může být přítomen jeden či více substituentů.
Mezi kyanidové zdroje neobsahující vazbu Si-CN či skupinu C- (C=0)-CN, které lze použít při způsobu podle předkládaného vynálezu, patří dikyanogen; ammonium-kyanidové soli, zejména kvartérní ammoniové soli, jako jsou tetraalkylammoniové soli, výhodně obsahující vždy 1 až 6 uhlíkových atomů v každé z alkylových částí; sulfonylkyanidy, například tosylkyanid a mesylkyanid; a organické kyanidy obecného vzorce R3-O-CO-CN, ve kterém R3 znamená atom vodíku nebo substituovanou či nesubstituovanou uhlovodíkovou skupinu, jak je popsáno výše, obvykle alkylovou skupinu obsahující 1 až 6 uhlíkových atomů. V mnoha provedeních je kyanidovým zdrojem anorganický kyanid, výhodně kyanid kovu nebo in šitu zdroj anorganického kyanidu, jako je aceton-kyanohydrin. Obzvláště výhodné kyanidové zdroje zahrnují kyanidy alkalických kovů a kovů alkalických zemin, například kyanidy lithia, sodíku, draslíku, rubidia, cesia, hořčíku a vápníku. Nejvýhodnějším kyanidovým zdrojem je kyanid draselný.
Reakce mezi aldehydem a kyanidovým zdrojem probíhá v přítomnosti substrátu přístupného pro nukleofilní atak, který neobsahuje halogenovou odstupující skupinu. Příklady takových substrátů jsou sloučeniny obecného vzorce Q-Y, ve kterém Q znamená zbytek organické kyseliny a Y znamená nehalogenovou odstupující skupinu. V mnohých provedeních je odstupující skupinou Y odstupující skupina jejíž konjugovaná kyselina má pKa větší než přibližně -2, jako např větší než 3, a často méně než 12. Mezi příklady odstupujících skupinpatří alkyl- a arylsulfonáty, jako jsou mesylát a tosylát; karbonáty; zejména alkylkarbonáty; karboxyláty, zejména alkylkarboxyláty; a skupiny obecného vzorce -NRxRy, kde Rx a Ry společně s atomem dusíku tvoří nenasycený heterocyklický kruh, který může obsahovat jeden či více dalších heteroatomů, zejména atomů
dusíku, zejména imidazolový či benzimidazolový kruh. Mezi zbytky organických kyselin, které mohou znamenat symbol Q, patří skupiny obecných vzorců R-(C=O)-, R-(C=S)-, RO-(C=O)-, RN-(C=O)-, RO-(C=S)-, RN-(C=S)-, RS-(C=O)-, RS-(C=S)-, R-(P=O)(OR)-, R-SO2- a R-SO-, kde R znamená substituovanou nebo nesubstituovanou uhlovodíkovu skupinu, jak je popsáno výše.
V mnoha provedeních má substrát přístupný pro nukleofilní atak, který neobsahuje halogenovou odstupující skupinu, obecný vzorec R4-(C=X)-A-Z, kde R4 znamená organický zbytek, jako je substituovaná či nesubstituovaná uhlovodíková skupina, jak je popsáno výše, nebo hydrokarbyloxyskupina, přičemž hydrokarbylová část nabývá významů uvedených výše; X znamená atom kyslíku, atom síry, skupinu N-R nebo NOR, kde R znamená atom vodíku nebo substituovanou či nesubstituovanou uhlovodíkovou skupinu, jak je popsáno výše; A znamená chalkogen, výhodně atom kyslíku nebo atom síry a Z znamená skupinu obecného vzorce (C=0)-R4 nebo (C=S)-R4, kde R4 nabývá významů uvedených výše; nebo -A-Z znamená skupinu -NRxRy, jak je posána výše. Výhodně X a A znamenají každý atom kyslíku 0, a Z znamená skupinu (C=O)-R4.
Obvykle je substrátem přístupným pro nukleofilní atak, který neobsahuje halogenovou odstupující skupinu, anhydrid karboxylové kyseliny nebo anhydrid karbonové kyseliny. Mezi anhydridy karboxylových kyselin patří směsné anhydridy a často jsou jimi anhydridy alkylkarboxylových kyselin obsahujících 1 až 8 uhlíkových atomů v alkylové části či arylkarboxylových kyselin, jako jsou anhydrid kyseliny octové a anhydrid kyseliny trifluoroctové. Mezi anhydridy karbonových kyselin patří di-fcerc-butyldikarbonát, (tBuOCOOCOOtBu), Ν,N'-disukcinyldikarbonát, Ν,N'-dimaleinyldikarbonát, N-(terc-butyl-oxykarbonyloxy)-maleimid či sukcinimid a N-(benzyloxykarbonyloxy)-maleimid či sukcinimid.
• 4 i · »» · ·
Chirálními katalyzátory, které lze použít při způsobu podle předkládaného vynálezu, jsou v oboru známé katalyzátory pro katalýzu adice kyanidové skupiny ke karbonylové skupině, a patří mezi ně enzymy a cyklické peptidy. Výhodně jsou chirálními katalyzátory komplexy kovů, například boru, hořčíku, hliníku, cínu, bismutu, zejména komplexy přechodných kovů obsahující chirální ligand, např. Re a lanthanidy. V mnoha provedeních je přechodným kovem Lewisova kyselina schopná vytvořit tetrakoordinované komplexy s chirálními ligandy. Výhodnými komplexy přechodných kovů jsou komplexy titanu a vanadu, zejména titanu (IV) a vanadu (V) . Chirálními ligandy je výhodně tetradentát a obvykle jsou koordinované prostřednictvím atomu kyslíku nebo/a atomu dusíku. Mezi příklady patří binol, taddol, sulfoximiny, salicyliminy a tartráty, zejména tartrátestery. Nejvýhodnější skupinou ligandu však jsou chirální Salenovy ligandy a jejich deriváty. Obzvláště výhodně je chirálním katalyzátorem použitým při způsobu podle předkládaného vynálezu katalyzátor obecného vzorce 1 či 2 popsaných výše. Pokud se použije katalyzátor obecného vzorce 1, lze také použít směsný katalyzátor obsahující jeden ion vanadu a jeden ion titanu v každé jednotce bimetalického katalyzátoru.
Způsob podle předkládaného vynálezu se obvykle provádí v přítomnosti rozpouštědla. Výhodnými rozpouštědl jsou polární, aprotická rozpouštědla, zahrnující halogenované uhlovodíky, například dichlormethan, chloroform a 1,2-dichlorethan; nitrily, například acetonitril; ketony, například aceton a methylethylketon; ethery, například diethylether a tetrahydrofuran; a amidy, například dimethylformamid, dimethylacetamid a N-methylpyrolidinon.
Výhodně se způsob podle předkládaného vynálezu provádí v přítomnosti přísad, které urychlují rychlost reakce. Obvykle jsou tyto přísady anorganické báze, jako je Na2CO3, K2CO3 či
CaCO3 nebo obsahují nukleofilní heteroatom, a často mají pKa vyšší než 10, například v rozmezí od 15 do 35, jako je od 15 do 25. Mezi příklady výhodných přísad patří organické báze, jako jsou pyridin, 2,6-lutidin a imidazol; alkoholy, jako jsou alkoholy obsahující 1 až 6 uhlíkových atomů, zejména tertiární alkoholy jako je terc-butanol; a voda.
Zjistilo se, že, pokud je kyanidovým zdrojem kyanid kovu, je reakční směs heterogenní. Za takových okolností je proto žádoucí použít účinného v oboru známé míchací míchadla a ultrazvuková podle reakce.
míchání reakční směsi. Lze použít prostředky, například mechanická míchadla, které se vhodně vyberou
Způsob podle předkládaného vynálezu se často provádí při teplotě pohybující se od přibližně -4,0° C do přibližně 40° C. Pokud je to žádoucí, lze použít nižších teplot, ačkoliv tyto nejsou považovány za výhodné. Obvykle se reakce provádí při teplotě od -25° C do pokojové teploty, jako je 15 až 25° C.
Produkt kyanační reakce v přítomnosti substrátu přístup-ného pro nukleofilní atak, který neobsahuje halogenovou odstupující skupinu, lze poté podrobit reakci, například hydrolýze, za vzniku kyanohydrinu. Pokud má substrát přístupný pro nukleofilní atak, který neobsahuje halogenovou odstupující skupinu, obecný vzorec Q-Y, může proces znázorněn rovnicí:
CN H
R-CHO + CN + Q - Y-► V + Y
R O-Q
Způsob podle předkládaného vynálezu je obzvláště vhodný pro enancioselektivní kyanaci aldehydů. Zjistilo se, že obzvláště účinné enancioselektivní kyanace aldehydů lze dosáhnout zařazením přídavného stupně, ve kterém se připraví směs chirálního katalyzátoru, kyanidového zdroje, rozpouštědla a aldehydu, výhodně se k této směsi přidá přísada, jak je popsána výše. Pokud je to nutné, upraví se teplota této směsi
na požadovanou reakční teplotu a přidá se substrát přístupný pro nukleofilní atak neobsahující halogenovou odstupující skupinu. Zjistilo se, že tento postup je zejména vhodný, pokud přísada obsahuje lutidin a substrátem přístupným pro nukleofilní atak neobsahujícím halogenovou odstupující skupinu je anhydrid karboxylové kyseliny.
Určitá provedení předkládaného vynálezu zahrnují použití heterogenní směsi kyanidu alkalického kovu či kyanidu kovu alkalických zemin (či dalšího nenákladného kyanidového zdroje, jako je aceton-kyanohydrin), přísady (kterou může být báze, např. pyridin; či voda) a acetanhydridu (či dalších anhydridů karboxylových kyselin) za účelem vytvoření kyanačního činidla pro aldehydy. Toto lze provádět in šitu s katalyzátorem 1 (a odvozenými katalyzátory) a aldehydu za vzniku chirálních O-acyl-kyanohydrinů (za podmínek uvedených ve schématu 2) . Tato metoda používá pouze nenákladné reagencie, a produkuje kyanohydrinové deriváty, které nejsou citlivé vůči vlhkosti a spontánně neracemizují.
+ MCN + (R6CO)2O (0,1 mol. %) teplota mezi -40° C a 25° C
V r5//XOCOR6
Schéma 2
R5 znamená alkylovou skupinu, lovou skupinu, a může ve skupině kyslíku, dusíku či síry.
arylovou obsahovat skupinu, aralkyatomy halogenu,
R6 znamená alkylovou skupinu, lovou skupinu, a může ve skupině kyslíku, dusíku či síry.
arylovou obsahovat skupinu, aralkyatomy halogenu,
M znamená alkylický kov nebo kov alkalických zemin.
• ··
Výhodně se jako kyanidový zdroj použije kyanid draselný, jako anhydrid acetanhydrid, jako přísada 2,6-lutidin a jako katalyzátor katalyzátor 1 (nebo odpovídající enanciomer odvozený od (R,R-cyklohexan-1,2-diaminu) s R1 a R2 = terc-butyl.
Tento vynález umožňuje syntézu chirálních kyanohydrinových derivátů odvozených od širokého spektra aldehydů. Produkty lze transformovat do jejich chirálních sloučenin pomocí běžných chemických metod za použití buď acylových či nitrilových funkčních skupin.
Podle jednoho výhodného provedení předkládaný vynález poskytuje způsob kyanace aldehydové skupiny, který zahrnuje reakci aldehydu s:
i) kyanidem alkalického kovu; a ii) anhydridem karboxlové kyseliny;
v přítomnosti katalyzátoru obsahujícího chirální komplex titanu či vanadu.
Podle jiného výhodného provedení předkládaný vynález poskytuje způsob přípravy O-acyl-kyanohydrinu, který zahrnuje reakci aldehydu s kyanidem draselným a anhydridem karboxylové kyseliny v přítomnosti katalyzátoru obsahujícího chirální komplex titanu či vanadu.
Další preference jsou jaká jsou popsána výše předkládaného vynálezu.
ve výhodných provedeních taková, s ohledem na první provedení
V určitých provedeních lze chirální katalyzátor na bázi přechodného kovu a kyanid kovu přidat jako směs. Tato směs je považována za novou kompozici látek, a proto představuje další provedení předkládaného vynálezu. Výhodnými katalyzátory na
Φ Φ φφ φφ φ φφ φφφφ φφφφ φφφφ φφ φ φφφ φφ · φφ φ φφφ φφφ φφφφ φφφφ φφ φφ φφφ φφ φφ bázi přechodných kovů a kyanidy kovů jsou ty popsané výše s ohledem na první provedení předkládaného vynálezu.
Předkládaný vynález je ilustrován, bez omezení, následujícími příklady provedení vynálezu. V příkladech má katalyzátor la obecný vzorec:
·· · to · · · to··· • «toto to·*· ·· · « ·· ··· · · · « · · · · ♦ ···· • •toto ·· ·· ··· ·· ··
Příklady provedeni vynálezu
Příklad 1
Ke směsi KCN (5,0 g, 77 mmol) a katalyzátoru la (R1 = R2 = tBu (terc-butyl) (0,3 g, 0,25 mmol) v CH2CI2 (60 ml) byly za míchání přidány benzaldehyd (2,5 ml, 25 mmol), 2,6-lutidin (0,28 ml, 2,4 mmol) a voda (0,4 ml, 24 mmol). Reakční směs byla ochlazena na -30° C a byl přidán Ac2O (5 ml, 53 mmol) . Reakční směs byla míchána po dobu 10 hodin při -30° C a poté filtrována, ponechána projít přes sloupec SiO2 (1 cm x 10 cm) ve směsi hexan/AcOEt 10:1 k odstranění katalyzátoru. Filtrát byl odpařován a destilován ve vakuu za vzniku 2,7 g (63 %) O-acetyl-(S)-mandelonitrilu s 87% enantiomerním přebytkem (ee), jak bylo stanoveno pomocí chirální plynné chromatografie.
Tento postup byl použit u skupiny aldehydů za stejných podmínek, kromě reakční teploty. Použité teploty a výsledk jsou uvedeny níže v tabulce 1.
Tabulka 1
R2 (R1 = H) teplota 24° C teplota -40° C teplota -78° C
ee (%) ee (%) ee (%)
c6h5 80 90 86
4-CF3C6H4 60 76 54
4-FC6H4 65 90 84
4-C1CsH4 - 90 -
2-FC6H4 45 86 CO co
3-PhOC6H4 - 90 -
C6H5CH2CH2 40 82 -
(CH3)2CH - 64 -
(CH3)3C 40 62 -
• ti titititi titi ti • ti ti ti ti ti • ti titi ti titi • ti ···· titi ti
Reakce lze provádět za pokojové teploty za zisku kvantitativních chemických výtěžků během 2 až 3 hodin nebo za nižších teplot, přičemž posledně jmenované vedou k lepším enanciomerním přebytkům, i přes nevýhody nižších chemických výtěžků (40 až 70 %) a delších reakčních časů (10 hodin).
Příklad 2
Způsob z příkladu 1 byl zopakován pro kyanaci 3-fenylpropanalu při -35° C, kromě toho, že byl použit imidazol namísto 2,6-lutidinu. Byl získán O-acetyl-kyanohydrin v 90% výtěžku a 85% ee.
Příklad 3
Způsob z příkladu 1 byl zopakován, kromě toho, že katalyzátor la, kde R1 = Ph (fenyl) a R2 = H vedl k 90% chemickému výtěžku a 82% ee, pokud byl použit při -35° C s benzaldehydem jako substrátem.
Příklad 4
Míchaná směs KCN (12,37 g, 0,19 mol), katalyzátoru lb (0,487 g, 4xl04 mol), fc-BuOH (3,7 g, 4,8 ml, 5,0xl0’2 mol) a 2-chlorbenzaldehydu (6,68 g, 5,35 ml, 4,75xl0~2 mol) v suchém dichlormethanu (120 ml) byla ochlazena na -42° C a poté byl najednou přidán acetanhydrid (19,4 g, 17,9 ml, 0,19 mol). Reakční směs byla míchána po dobu 7 hodin při stejné teplotě. Pevné soli byly filtrovány a důkladně promyty dichlormethanem. K odstranění katalyzátoru byl filtrát ponechán projít přes výplň ze siliky (10 mm x 50 mm) za eluce dichlormethanem. Rozpouštědlo bylo odpařeno a výsledný nažloutlý výparek destilován ve vakuu za zisku (R)-2-chlorbenzaldehyd-kyanohydrinacetátu. Výtěžek 8,87 g (88,6 %); teplota varu:
127 až 130° C (0,2 mm); ee (R), 88,3%;
+27,4° (c=l, v
CHC13); n25D = 1,5189; 4H NMR (200 MHz, CDC13, 25° C) : δ = 2,15
Φ· ····
- 15 φφ φφ φφ φφφφ φφφ φ φφ φ · φ φ φφφ φ φφφ φ φ φφφφ φφ φφ φ φφ (s, 3Η; CH3); 6,66 (s, 1Η; CH) ; 7,32 až 7,70 (m, 4Η; ArH).
Elementární analýza (%), vypočteno pro Ci0H8C1NO2: C 57,30, H 3,85, Cl 16,91, N 6,68; zjištěno C 56,93, H 3,83, Cl 17,03, N 6, 69.
Postup byl opakován za použití různých aldehydů a katalyzátorů. Konkrétní údaje o použitých aldehydech a katalyzátorech a získané výsledky jsou uvedeny níže v tabulce
2. Chemické výtěžky byly stanovovány pomocí NMR, pokud není uvedené jinak.
Tabulka 2
Enancioselektivní syntéza O-acetyl-kyanohydrinů, podle schématu 2 podporovaná la či lb.[al
Chemický ee %[c]
Aldehyd Katalyzátor výtěžek, % konfigurace
PhCHO la [lb] 93 [ 92 [d] ] 90 (S) [89(R)]
p-MeOC6H4CHO lb 74 93 (R)
m-MeOC6H4CHO lb 1 ; 99] 93 (R)
m-PhOC6H4CHO la tib] 99 [99] 90 (S) [89(R)]
p-FC6H4CHO la [lb] 98 [99] 92 (S) [93(R)]
o-FC6H4CHO la [lb] 87 [86] 85 (S) [82(R)]
m-FC6H4CHO lb 99 89 (R)
o-C1C6H4CHO la [lb] 87 [ 8 9[d]] 86 (S) [88(R)]
PhCH2CH2CHO la [lb] 80 [79Id]] 84 (S) [82(R)]
(CH3) 2chcho la [lb] 64 [62[dl] 69 (S) [72(R)]
(CH3) 2ccho la [lb] 40 [40[dl] 62 (S) [60(R)]
[c] stanoveno chirální GLC, [d] výtěžek izolovaného produktu.
«· 4· ·« • · 9 · · · ♦ Μ ♦ · • · ♦ 9 · 9
9 9 9 9
9999 99 99
- 16 99 9999
9 9 • 99
9 9 9 • 9 9 9

Claims (13)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Způsob kyanace aldehydu, vyznačující se tím, že se aldehyd podrobí reakci s:
    i) kyanidovým zdrojem, který neobsahuje vazbu Si-CN či skupinu C-(C=O)-CN; a ii) substrátem přístupným pro nukleofilní atak neobsahujícím halogenovou odstupující skupinu;
    v přítomnosti chirálního katalyzátoru.
  2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že kyanidovým zdrojem je kyanid alkalického kovu, výhodně kyanid draselný.
  3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se t í m , že substrátem přístupným pro nukleofilní atak neobsahujícím halogenovou odstupující skupinu je anhydrid karboxylové kyseliny či anhydrid karbonové kyseliny.
  4. 4. Způsob podle libovolného z nároků 1 až 3 , vyznačující se tím, že chirální katalyzátor obsahuje komplex vanadu nebo titanu.
  5. 5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že použitý katalyzátor má obecný vzorec
    - 17 nebo ·· ·· 99 9 4« ···· * 4 4 4 4··· 44 4 « 44 444 · 4 ·
    9 9 9 9 9 9 9 9 9 9
    9999 99 99 999 99 99 kde
    R1 a R2 každý nezávisle znamená atom vodíku, alkylovou skupinu arylovou skupinu, aralkylovou skupinu, alkoxyskupinu aryloxyskupinu, atom halogenu, nitroskupinu, halogenalky lovou skupinu, aminoskupinu nebo amidoskupinu.
    ·· φφ φφ φ ···»♦· φφφφ φφφφ φφ φ φ ·· φφφ φφφ φφφφφφ φφφφ φ • φ · φ · φ φφφφ φφφφ φφ φφ φφφ φφ φφ
    β. Způsob podle libovolného z nároků 1 až
  6. 6 , vyznačující se tím, že se provádí v přítomnosti přísady mající pKa vyšší než 10.
  7. 7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že se přísada zvolí ze skupiny zahrnující pyridin, 2,6-lutidin, imidazol, terc-butanol; a vodu.
  8. 8. Způsob podle libovolného z nároků 1 až 7 , vyznačující se tím, že se provádí v polárním, aprotickém rozpouštědle.
  9. 9. Způsob podle libovolného z nároků 1 až 8 , vyznačující se tím, že se substrát přístupný pro nukleofilní atak neobsahující halogenovou odstupující skupinu přidá ke směsi chirálního katalyzátoru, kyanidového zdroje, aldehydu a popřípadě rozpouštědla a přísady s pKa vyšší než
  10. 10.
    10. Způsob kyanace aldehydové skupiny, vyznačuj ící se t i m , že se aldehyd podrobí reakci s:
    i) kyanidem alkalického kovu; a ii) anhydridem karboxylové kyseliny;
    v přítomnosti katalyzátoru obsahujícího chirální komplex titanu nebo vanadu.
  11. 11. Způsob přípravy O-acyl-kyanohydridu, vyznačující se tím, že se aldehyd podrobí reakci s kyanidem draselným a anhydridem karboxylové kyseliny v přítomnosti katalyzátoru obsahujícího chirální komplex titanu nebo vanadu.
    ·· ·* • · « · · · « »· · · « ·· 9999
    9 9 9 9 9
    9 9 9 9 ♦ · · · 9
    9999 99 99 • · · · ♦
    999 99 9 9
  12. 12. Způsob podle nároku 10 nebo 11, vyznačuj ící se t í m , že má chirální komplex titanu nebo vanadu obecný vzorec nebo • fl flflfl·
    - 20 • fl flfl flfl flflfl· flflfl * flfl flfl • fl flflfl · • flfl flfl · · • · · • « fl fl · · · • fl flfl kde
    R1 a R2 každý nezávisle znamená atom vodíku, alkylovou skupinu, arylovou skupinu, aralkylovou skupinu, alkoxyskupinu, aryloxyskupinu, atom halogenu, nitroskupinu, halogenalkylovou skupinu, aminoskupinu nebo amidoskupinu.
  13. 13. Kompozice látek, vyznačující se tím, že obsahuje směs chirálního katalyzátru na bázi přechodného kovu a kyanid kovu.
CZ2003276A 2000-08-02 2001-08-01 Způsob kyanace aldehydů a kompozice pro tento způsob CZ2003276A3 (cs)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB0018973.8A GB0018973D0 (en) 2000-08-02 2000-08-02 Synthesis of chiral cyanohydrins

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ2003276A3 true CZ2003276A3 (cs) 2003-05-14

Family

ID=9896847

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2003276A CZ2003276A3 (cs) 2000-08-02 2001-08-01 Způsob kyanace aldehydů a kompozice pro tento způsob

Country Status (16)

Country Link
EP (1) EP1307427B3 (cs)
JP (1) JP2004505097A (cs)
KR (1) KR100820273B1 (cs)
CN (1) CN100406433C (cs)
AT (1) ATE323069T1 (cs)
AU (1) AU2001275740A1 (cs)
CA (1) CA2418116A1 (cs)
CZ (1) CZ2003276A3 (cs)
DE (2) DE60118752T4 (cs)
DK (1) DK1307427T5 (cs)
ES (1) ES2262665T7 (cs)
GB (1) GB0018973D0 (cs)
HU (1) HUP0301824A3 (cs)
MX (1) MXPA03000903A (cs)
PT (1) PT1307427E (cs)
WO (1) WO2002010095A2 (cs)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0212017D0 (en) * 2002-05-24 2002-07-03 King S College London Catalyst and process
GB0103857D0 (en) * 2001-02-16 2001-04-04 Avecia Ltd Preparation of chloromandelic acid
DE10131811A1 (de) * 2001-06-30 2003-04-03 Clariant Gmbh Optisch aktive Katalysatoren
DE10131810A1 (de) * 2001-06-30 2003-02-27 Clariant Gmbh Verfahren zur Herstellung von optisch aktiven Cyanhydrinen und deren korrespondierenden Säuren
MXPA04000196A (es) 2001-07-12 2004-03-18 Avecia Ltd Catalizador microencapsulado, metodos de preparacion y metodos para su uso.
DE10259162A1 (de) * 2002-12-18 2004-07-08 Clariant Gmbh Optisch aktive Komplexe enthaltende Mischungen
KR100884441B1 (ko) 2004-10-15 2009-02-19 미쓰이 가가쿠 가부시키가이샤 티탄 화합물 및 광학 활성 시아노하이드린류의 제조 방법
UA94449C2 (ru) * 2006-03-10 2011-05-10 Ниссан Кэмикал Индастриз, Лтд. Способ получения оптически активного соединения оксида хромена
KR20080112290A (ko) 2006-03-10 2008-12-24 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 광학 활성 크로멘 옥사이드화합물의 제조 방법
EP2132155A4 (en) * 2007-03-29 2010-05-05 Agency Science Tech & Res METHOD FOR PRODUCING AN OPTICALLY ACTIVE CYANOHYDRIN DERIVATIVE
CN102234291B (zh) * 2010-04-23 2014-10-15 中国科学院上海有机化学研究所 桥连双希夫碱钛络合物、合成方法及其应用
CN106552671A (zh) * 2015-09-25 2017-04-05 沈阳中化农药化工研发有限公司 一种多相催化剂及其制备和应用
CN116987004B (zh) * 2023-09-27 2023-12-12 新华制药（寿光）有限公司 一种3-(3,4-二甲氧基苯基)-2-氨基-2-甲基丙腈的合成方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2919974A1 (de) * 1979-05-17 1980-11-27 Hoechst Ag Verfahren zur herstellung von cyanhydrinacylaten von aldehyden
JPH0429965A (ja) * 1990-05-28 1992-01-31 Katakura Chitsukarin Kk α―Ｎ―アルキルアミノニトリル誘導体鏡像異性体の製造方法
JP3303327B2 (ja) * 1992-03-18 2002-07-22 住友化学工業株式会社 不斉誘起触媒
US5349079A (en) * 1992-12-14 1994-09-20 Akzo Nobel Nv Process for forming α-aminonitriles from carbonyl compound and fatty amine hydrohalide
JPH06271522A (ja) * 1993-01-21 1994-09-27 Sumitomo Chem Co Ltd 光学活性シアノヒドリンエステルの製造方法
JPH0770040A (ja) * 1993-06-22 1995-03-14 Sumitomo Chem Co Ltd 光学活性シアノヒドリンエステルの製造法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1468212A (zh) 2004-01-14
ES2262665T7 (es) 2009-11-05
EP1307427B1 (en) 2006-04-12
KR20030022339A (ko) 2003-03-15
PT1307427E (pt) 2006-07-31
WO2002010095A2 (en) 2002-02-07
EP1307427B3 (en) 2009-04-29
CA2418116A1 (en) 2002-02-07
ES2262665T3 (es) 2006-12-01
DK1307427T5 (da) 2009-06-15
HUP0301824A2 (hu) 2003-09-29
HK1062008A1 (zh) 2004-10-15
KR100820273B1 (ko) 2008-04-07
HUP0301824A3 (en) 2005-11-28
CN100406433C (zh) 2008-07-30
GB0018973D0 (en) 2000-09-20
DE60118752T2 (de) 2007-03-15
DE60118752D1 (de) 2006-05-24
DE60118752T4 (de) 2009-10-22
DK1307427T3 (da) 2006-07-31
AU2001275740A1 (en) 2002-02-13
JP2004505097A (ja) 2004-02-19
MXPA03000903A (es) 2004-08-02
ATE323069T1 (de) 2006-04-15
WO2002010095A3 (en) 2002-04-18
EP1307427A2 (en) 2003-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bandini et al. The First Catalytic Enantioselective Nozaki–Hiyama Reaction
Ramu et al. Zn (OAc) 2· 2H2O: a versatile catalyst for the one-pot synthesis of propargylamines
Bolm et al. Asymmetric, catalytic phenyl transfer to aldehydes: enantioselective synthesis of diarylmethanols
CZ2003276A3 (cs) Způsob kyanace aldehydů a kompozice pro tento způsob
Kang et al. (−)-α-Isosparteine as a chiral ligand in asymmetric allylic alkylation
Wienand et al. Reactions of Fischer carbene complexes with electron-deficient olefins: scope and limitations of this route to donor-acceptor-substituted cyclopropanes
Ouyang et al. A Clean, Facile and Practical Synthesis of α‐Oxoketene S, S‐Acetals in Water
Pineschi et al. Unprecedented copper-catalyzed asymmetric conjugate addition of organometallic reagents to α, β-unsaturated lactams
Wu et al. Synthesis of axially chiral thiourea by NHC-catalyzed desymmetrizative amidation
Hayashi et al. Enantioselective trimethylsilylcyanation of some aldehydes promoted by modified sharpless catalyst
Dyker et al. Synthesis of novel chiral ligands from amino acids by the Ugi reaction
US6897332B2 (en) Process for the cyanation of aldehydes
Yu et al. Generation of Diverse 2 H-Isoindol-1-ylphosphonates via Three-Component Reaction of 2-Alkynylbenzaldehyde, Aniline, and Phosphite
Shibata et al. A Novel Darzens type reaction promoted by tributylstannylcarbamate
US7005521B1 (en) Catalytic compositions and methods for asymmetric allylic alkylation
PL231881B1 (pl) Chiralne iminy bicykliczne oparte na trans-1,2-diaminocykloheksanie i sposób ich wytwarzania
KR20050013551A (ko) 알데히드의 시안화를 위한 촉매 및 방법
HK1062008B (en) Process for the cyanation of aldehydes
Méndez Abt Propargyl vinyl ethers: synthetic applications
CN121342661A (zh) 一种氮杂环卡宾催化的双不饱和酯类化合物的合成方法
JP2646266B2 (ja) アルコキシニトリル化合物の製法
JP5053895B2 (ja) 窒素含有複素環化合物の製造方法
JPS6160818B2 (cs)
Shiina et al. Full Text HTML
Anthony Catalytic asymmetric synthesis of α-methylene-β-hydroxy-ketones