PL130111B1 - Process for preparing novel chiral borane complexes - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania nowych chiralnych kompleksów boranu, wykazuja¬ cych czynnosc optyczna i przydatnych w asyme¬ trycznych reakcjach hydroborowania i redukcji.Wiekszosc znanych chiralnych srodków stosowa¬ nych do hydroborowania i redukcji ma te «wade, ze trzeba je wytwarzac in situ, jako ze sa nietrwale i nie sa substancjami stalymi. Wady te utrudniaja manipulowanie nimi i uniemozliwiaja wprowadze¬ nie do zastosowan technicznych. Tymczasem kom¬ pleksy boranu wytwarzane sposobem wedlug wy¬ nalazku sa stale, stabilne i daja sie przechowywac przez szereg miesiecy w niskiej temperaturze.Sposobem wedlug wynalazku wytwarza siie nowe chiralne organoborany o wzorze 1, w którym X oznacza grupe metylenowa lub atom siarki, zas n i p oznaczaja liczbe 0 lub 1.Te chiralne organoborany rozpuszczaja sie w, wzglednie mieszaja sie z róznymi rozpuszczalni¬ kami organicznymi, takimi jak chlorek metylenu, benzen, eter etylowy, n-pentan, tetrahydrofuran i dwumetylowy eter glikolu dwuetylenowego.W temperaturze pokojowej zwiazki te sa cialami stalymi i ponizej podano ich temperatury topnie¬ nia. Ich asymetryczna zdolnosc indukcyjna w re¬ akcjach hydroborowania odpowiada zdolnosci zna¬ nych srodków stosowanych do hydroborowania, takicn jak mono- i dwuizopinokamfeilboran lub dilongofolyboran. Jednakze te znane zwiazki maja ten brak, ze albo wymagaja wytwarzania in situ 10 20 25 30 bezposirednio przed reakcja (mono- i diazopino- kamfeiloboran)/ wzglednie w odniesieniu do dilon- gofolybwranu, który jest stalym dialkiloboranem, ze zwiazek wyjsciowy do jego syntezy, Longofolen, jest trudny do otrzymywania.W przeciwienstwie do tego chiralne organoborany wytwarzane sposobem wedlug wynalazku sa to optycznie czynne monoalkiloborany latwe do otrzy¬ mania* z dosteipnych w handlu materialów wyjscio¬ wych; sa to substancje stale i tym samym latwiej¬ sze do manipulowania. Zwiazki te mozna wytwa¬ rzac wykorzystujac sposób pochodny wzgledem tego, jaki opisal H. C. Brown (Wiley Ihtersoience, New York, N. Y. 1975), i stosujac podobna apara¬ ture.Sposób wytwarzania nowych chiralnych kom¬ pleksów boranu o wzorze 1, w którym X. oznacza grupe metylenowa lub atom siarki, zas n i p ozna¬ czaja liczbe 0 lub 1 polega na tym, ze bkykliczny podstawiony di- lub tritian o wzorze 2, w którym n, pi X maja wyzej podane znaczenie, poddaje sie, w ciagu 15 minut do 2 godzin, w atmosferze obo¬ jetnej, w aporotonowym rozpuszczalniku, w tempe¬ raturze od —20°C do +40°C, reakcji z. boranem takim jak B2H6 albo kompleks BH8: zasada Lewisa.Zwiazki o wzorze r, w którym n=l, X=CH* lub S, zas p=0 lub 1 mozna otrzymywac wychodzac z technicznego (-)myrtenolu przez chlorowcowanie sposobem, jaki opisali G. Osloff, F. Farnow i G. Schade, Chem. Ber, 1956, 89, 1549, po czym 1301113 130111 4 przeprowadza sie wymianie chlorowca na metal po¬ miedzy litoorganiczna pochodna 1,3-ditiainu lub 1,3,5-tritiainu a chlorowcopochodna, jak opisali D. Seebach i E. J. Corey, J. Org. Chem., 1975, 40, 231, po czym ewentualnie przeprowadza sie utle¬ nianie przy uzyciu metanadjodanu sodowego, jak opisali G. M. Carlson i P. M. Helquist, J. Org.Chem., 1969, 33, 2596. Zwiazki o wzorze 2, w których n = 0, X = CH2 a p = 0 lub 1 mozna otrzymywac przez kondensacje (-)myrtenalu i technicznego pro- pano-l,3^ditiolu, jak opisali P. Stutz i P. A. Stadler, Org. Symith. 1977, 56, 8. Produkt cyklizacji mozna utlemdc przy uzyciu metainadjodanu sodowego.Boran otrzymuje aie dowolnym z dobrze znanych konwencjonalnych sposobów, wzglednie wychodzac z kompleksu BHaizasada Lewisa. Tak wiec na przyklad kompleks boranu otrzymuje sie sposobem, jaki opisal H. C. Brown i A. K. Mandal, Synthesis, 1980, 153, w którym nosnikiem boranu jest kom¬ pleks BH3: tetrahydirofuran, wzglednie sposobem, jaki opasali M. Anez, G. Uiribe, L. Mendoza i R. Contreras, Synithesis 1981, (3), 214,-w którym nosnikiem boranu jest gazowy diboran (6).Wytwarzame sposobem wedlug wynalazku jedino- alkilowe chóralne kompleksy borowodioru o wzo¬ rze 1, stosuje sie jako. srodki do asymetrycznych reakcji hydrobarowania i redukcji. Wykazuja one te zalete, ze sa substancjami stalymi i w zwiazku z tym latwo nfai manipulowac. Ponadto wykazuja duza stabilnosc i, pod warunkiem przechowywania w temperaturze od 0°C do, —4°C, mozna je przy¬ gotowywac na kilka miesiecy przed przewidywa¬ nym uzyciem. Prowadza one do otrzymywania asy¬ metrycznych zwiazków, zapewniajac wysoce enan- cjoselektywny i stereospecyficzny przebieg reakcji.Wynalazek zilustrowano podanymi ponizej przy¬ kladami Przyklad I. 2-myrtenylo-1,3 - ditianoboran (n=i, X = CH2, p = 0). 125 g (0,429 mola) 2Hmyrtenylo-l,3-ditiainu [a] 2p — = —8,67, c = 5, benzen) rozpuszczonego w 600 ml bezwodnego tetrahydrofuraffiu wlewa sie do kolby 1 1 przy stalym przeplywie azotu. Do mieszaniny reakcyjnej ochlodzonej do temperatury —10°C po¬ woli, w ciagu 1 godziny 30 minut wprowadza sie 0,256 mola ddboramu (6) (B2H«).Diboran (6) otrzymuje sie przez traktowanie 14,2& g (0,375 mola) borowodorku sodowego (o czys¬ tosci 98?/©), rozpuszczonego w 200 ml dwumetylo- wego eteru glikolu dwuetylenowego, swiezo prze¬ destylowanego z nad wodorku glinowo-litowego, przez dodawanie kroplami 61,5 ml (0,5 mola) eteratu trifluorku boru, równiez swiezo przedestylowanego.Mieszanine BH4Na — BF*: (CzH5)zO ogrzewa sie przez 15 mimit w temperaturze 60°C.Po pozostawiendiu mieszaniny reakcyjnej do osia¬ gniecia temperatury pokojowej, przetrzymuje sie ja przez 25 godzin przy stalym mieszaniu w atmo¬ sferze azotu. Koniec reakcji hydroboirowania okresla sde przez skontrolowanie nieobecnosci pro¬ tonu etylowego metoda NMR. Po zatezeniu pod zmndejs;:onym cisnieniem otrzymuje sie bialy staly zwiazek: o temperaturze topnienia 90°C (Kofler), z wydajnoscia 9S*/o wydajnosci teoretycznej: ([«] d =^1,79, c = 5, benzen).Identyifkacje zwiazku przeprowadzono, wykorzy¬ stujac metody analityczne podane po przykladach.I Przyklad II. 1-tlenek 2-myrtenylo-l,3-ditia- boranu (n = 1, X = XH2, p = 1).Tytulowy zwiazek otrzymuje sie z wydajnoscia 95°/o wydajnosci teoretycznej, stosujac sposób opi¬ sany w przykladzie I, ale uzywajac 1-tlenek 2-myr- II tenylo-l,3-ditianu ([a] 2£ = —8, c = 5,9, benzen) i chlorek metylenu jako rozpuszczalnik. Jest to bialy staly zwiazek o temperaturze topnienia 70°C, [«] d = +912 c = 5, benzen).Identyfikacje zwiazku przeprowadzono wykorzy¬ stujac metody analityczne podane po przykladach.Przyklad III. 2-myrtenylo^1,3,5-tritianoboran (n = i, p.= o, X = S).Tytulowy zwiazek otrzymuje sie z wydajnoscia 94% wydajnosci teoretycznej w sposób opisany w przykladzie I, ale stosujac 2-myrtenylo-l,3,5-tritian ([«] d =—'12,16, c = 5, benzen). Jest to bialy staly zwiazek o temperaturze topnienia 98—100°C (Kof¬ ler), ([alp = ^-4,6, c=5, benzen). Identyfikacje » zwiazku przeprowadzono wykorzystujac metody analityczne podane w przykladach.Przyklad IV. 2 - [6,6 - dimetylobicyklo[3,l,l]- heptylo]-l,3-ditianoboran (n = 0, p = 0, X = CH2).Tytulowy zwiazek otrzymuje sie z wydajnoscia 96°/o wydajnosci teoretycznej, stosujac sposób opi¬ sany w przykladzie I, ale uzywajac 2-[6,6-dimetylo- bicyklo[3,2,l] - hept - 2,3-eno]-l,3 - ditian ([al ^ — ' =^= —38,48, c = 4,2 benzen). Jest to bialy staly zwia- n zek o temperaturze topnienia 64—67°C (Kofler) ([«1d = +14,02, c = 4,l, benzen). Identyfikacje zwiazku przeprowadzono wykorzystujac metody analityczne podane w przykladach.Stechiometrie i czystosc kompleksów otrzyma- «• nych w powyzszych przykladach okresla sie przez metanolize, stosujac technike, jaka opisali J. Beres, A. Dodds, A. J. Morabito i R. M. Adams, Inorg, Chem., 1971, 10, 2072 oraz mikroanalize.Strukture kompleksów potwierdza sie przez wy- 45 konywarnie analizy w podczerwieni (2°/o roztwór w czterochlorku wegla), wykazujacej wystepowanie pasm absorpcyjnych pomiedzy 2360 cm-1 a 2400 cm-1, charakterystycznych dla wiazan B-H (H. C. Brown, E. Negishi i J. J. Katz, J. Amer, w Chem. Soe., 1975, 97, 2791), jak równiez przez bada¬ nie widma NMR H1, wykazujacego zarówno zanik¬ niecie . protonu etylenowego, jak i obecnosc -OCH3 w grupie -B(OCH3)2 poprzez chemiczne przesuniecie grup metoksylowych wystepujace po metamolizie 15 przy 3,50 ppm (w 1 ml czterochlorku wegla i 0,45 ml benzenu), w sposób, jaki opisali A. K. Mandal i N. M. Yoon, J. Organmetal, Chem., 1978, 156, 183.Strukture potwierdza sie takze przez badanie wid¬ ma NMR B11, wykazujacego szerokie pasmo miedzy 60 9 a 10 ppm (wewnetrzny lub zewnetrzny wzorzec — BF3: eter etylowy).Metoda spektroskopii masowej okresla sie mase czasteczkowa zwiazków z fragmentem wskazuja* U cym na strefe elementu B-H.130 111 Stabilnosc otrzymanych kompleksów badano przez szereg miesiecy i l:umtrolaw«no przy uzyciu metanolizy i spektroskopii w podczerwieni: zwL;zf.:i przechowywane 'w niskiej temperaturze w atmo¬ sferze azotu nie wykazywaly zadnej zmiany. Czyn¬ nosc oraz korzysci ze stosowania zwiazków wytwa¬ rzanych sposobem wedlug wynalazku potwierdza sie jak nastepuje: A) w toku reakcji hydiroborowania, w sposób po¬ dobny jak opisali A. K. Mandal i N. M. Yoon, J. Otrganomethl. Chem., 1978, 156, 183 dla 2-cis- -butenu; lub jak opisali P. K. Jadha i H. C. Brown, J. Org. Chem., 1981, 46, 2988, dla 2-metylo-2-bu- teniu; wzglednie jaik opisali H. C. Brown i N. M. Yoon, J. Amer. Chem. Soc., 1977, 99, 5514 dla 1-metylocyklohekseniu.Tak wiec na przyklad optycznie czynne organo- borany otrzymane w wyndiku reakcji 2-myrtenylo- -l,3-datianoboranu (MDBH2) z wyzej wymieniony¬ mi alkenami utlenia sie w alkoholach przy uzyciu zwyklych sposobów utleniania onganoboranów (H. C. Brown, opis patentowy St Zjedn. Ameryki nr 3 254129). Otrzymane w wyndiku utleniania asy¬ metryczne alkohole oczyszcza sie wykorzystuja pre- pairatywna chromatografie gazowa (Caarbowax 400, 20 M), celem okreslenia ich skrecalnosci optycznej i porównania z wartosciami z literatury). Otrzy¬ mane wyniki zestawiono w tabeli 1. W tabeli tej podanp procenitowa czystosc optyczna alkoholi opi¬ sanych w literaturze, otrzymanych przy zastosowa¬ niu znanych onganoboranów (-)IPC2BH, (Lgf)2BH i (-) IPCBH2 oraz tych alkoholi otrzymanych przy zastosowaniu zwiazku wytworzonego sposobem wedlug wynalazku (-) MDBH2. Porównanie aktyw¬ nosci znanego zwiazku (-) IPCBH2 i zwiaku nowe¬ go wykazuje, ze przy zastosowaniu w reakcjach asymetrycznego hydtroborowania nowego 2-myrte- nylo-l,3-dditdainoiboranii osiaga sie enancjoselektyw- ny i stereospecyficzny przebieg reakcji na takim samym poziomie jak dla IPCBH2.\ Oleimy j Alkohole\ [a]D teor.(-) IPC2BH (Lgf)2BH (-)IPCBH2 (-)MDBH* Tabi 2-cis- 1 -buten 2-butanol [«]2D5 -13,5 czysty (a) 98,4% (d) R 78% (d) R 25% (f) S 27,5% R ela 1 2-metylo_ 1 -2-buten 3-metylo- -2-butanol [a]2D7 +4,96 (b) [ 15% (d) S | 70% (d) R 52% (d) S 50% R 1-metylo- cyklohek- sen 2-trans- -metylo- cyklohek- sanol [a]2D° +43,1 (c) +42,9 C:l CH*OH - (e) — 1 72% (g) 1 S 2 S *7,5%. [ 1 R 2 R J II IPCBHa — monoizopinokamfeiloboran IPCa BH — diizoplnokamfeiloboran (Lgf), BH — dilonglfolyboran (a) P.J. Leroux i H.J. Lucas, J. Amer. Chem. Soc, 1951, 7:, 41. . (b) W.A. Sanderson i H.S. Mosher, J. Amer. Chem. Soc, 1966, 88, 4ie5. (c) R. Backstron i B. Sjoberg, Arkiv for Keml, 1967, 26, 549. (d) P.K. Jadhav i H.C. Brown, J. Org; Chem., 1981, 46,- 2988. (e) Jak podaja H.C. Brown, N.R. Ayangar i G. Zweifel, J. Amer. Chem. Soc, 1964, 86, 1071, te dialkiloborany nie reaguja z 2-metylocykloheksenem; w tym alkenie trudno jest uzyskac asymetryczna indukcje. (f) A.K. Mandal i N.M. Yoon, J. Organometal. Chem., 1978, 156, 163. (g) H.C. Brown i N.M. Yoon, J. Amer. Chem. Soc, 1977, 99, 5514.Ponadto przeprowadzono asymetryczne hydroibo- rowanie 2-metylo-2-butenu przy uzyciu monoizo- pinokamfeiloboranu (IPCBH2) wytworzonego sposo¬ bem opisanym w Mteratuirze, pozycja (d) powyzej.W wyniku tej próby otrzymano 3-metylo-2-butanol o czystosci optycznej 9,#Vo, jak wynika z maksy¬ malnej skrecaLnosci [a] 2£: +4,96, patrz literaifcura, pozycja (b) powyzej, po oczyszczeniu droga prepa- ratywnej chromatografii gazowej (Carbowax 400).Róznica w wartosci czystosci optycznej otrzyma¬ nej 9,8°/o i podawanej w literaturze, pozycja (d) po¬ wyzej 52P/o wyraznie wykazuje trudnosc synte¬ zy moncfl2opiinokaimleQoboxanu. Stwierdzono, ze IPCBH2 jest jedynym monoalkiloboranem opisanym w literaturze jaiko optycznie czynny, a nie wyodre¬ bniony, który mozna stosowac w asymetrycznych reakcjach hydroborowania, B) W toku asymetrycznych reakcji redukcji. Re¬ akcje redukcji acetofenonu przy pomocy otrzyma¬ nego sposobem wedlug wynalazku 2-[6,6-dimetylo- bicyklo[3,l,l] -heptylo]-1-3-ditianoboraniu (PiBH2) przeprowadzono sposobem podobnym do opisanego w publikacji, jaka przedstawili H.C. Brown i A.K. Mandal, J. Org. Chem., 1977, 42, 2996. Otrzy¬ mamy po utlenieniiu optycznie czynnego organobo- ranu 1-fenyloetanol oczyszczono przez prepara- tywna chromatografie gazowa (Carbowax 20 M).Czystosc optyczna 1-fenyloetanolu wynosi 16,7e/o (w oparciu o maksymalna skrecalnosc znajdowana w literaturze — [a] Jf = —45,5, c = 5, metanol, Hamdbook of Chemisitry and Physics, 1976—7, 57 wyd., CRC Press, s. 297).Porównawcze wyniki uzyskanych czystosci op¬ tycznych w odniesieniu do dwu znanych chóralnych onganoboranów podano w tabeli 2. Przytoczone dane wykazuja, ze przy zastosowaniu nowego zwiazku uzyskuje sie wyniki lepsze, niz dla (-)IPCBH2, opisane w literaturze.Acetofe- non) 1-fenylo¬ etanol) Tabi (—JIPCzBH 9*/o (h) sla 2 (—)IPCBH2 15«/o (j) (+)PiBH* l^/o (h) H.C. Brown i A.K. Mandal, J. Org. Chem., 1977, 42, m 2m13C1111 (j) Niepublikowana praca, której wyniki cytowane byly w publikacji H.C. Brown, P.K. Jadhav i A.K. Mandal, Tetrahedron 1981, 37 (21), 3547.Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania nowych chiralnych kom¬ pleksów boranu o wzorze 1, w którym X oznacza grupe metylenowa lub atom siarki, zas n i p ozna¬ czaja liczbe 0 lub. 1, znarcienny tym, ze podsta- 8 wiany bicykliczny di- lub tritian o wzorze 2, w którym n, p i X maja wyzej podane znaczenie, poddaje sie w ciagu 15 minut do 2 godzin, w at¬ mosferze obojetnej, w aprotonowym rozpuszczal¬ niku, w temperaturze od —20°C do +40°C, reakcji z boranem takim jak B2H6 albo kompleks BH3: za¬ sada Lewisa.WZÓR I '»'Z0R 2 OZAraf. Z.P. Oz-wo, z. 679 (85+15) 3.8 Cen* IN d PL PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania nowych chiralnych kom¬ pleksów boranu o wzorze 1, w którym X oznacza grupe metylenowa lub atom siarki, zas n i p ozna¬ czaja liczbe 0 lub. 1, znarcienny tym, ze podsta- 8 wiany bicykliczny di- lub tritian o wzorze 2, w którym n, p i X maja wyzej podane znaczenie, poddaje sie w ciagu 15 minut do 2 godzin, w at¬ mosferze obojetnej, w aprotonowym rozpuszczal¬ niku, w temperaturze od —20°C do +40°C, reakcji z boranem takim jak B2H6 albo kompleks BH3: za¬ sada Lewisa. WZÓR I '»'Z0R 2 OZAraf. Z.P. Oz-wo, z. 679 (85+15) 3.8 Cen* IN d PL PL