Синтез орто-палладированных хиральных вторичных аминов и оксимов и их эстеролитическая активность тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.03, кандидат химических наук Медведько, Алексей Викторович

• Медведько, Алексей Викторович
• кандидат химических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат химических наук Медведько, Алексей Викторович

1. Введение.

2. Литературный обзор.

2.1. Циклопалладированные соединения.

2.2. Структуры циклопалладированных соединений.

2.2.1. Олигомерные палладациклы.

2.2.2. Мономерные палладациклы.

2.3. Расщепление сложноэфирных связей координированными нуклеофилами.

2.3.1. Катализ гидролиза эфиров комплексами переходных металлов.

2.3.2. Гидролиз сложных эфиров а-аминокислот под действием палладациклов.

2.3.3. Механизм гидролиза сложных эфиров аминокислот.

2.3.3.1. Внутримолекулярный гидролиз.

2.3.3.2. Межмолекулярный гидролиз.

2.3.4. Гидролитическая активность циклопалладированных оксимов.

2.4. Методы синтеза палладациклов.

2.4.1. Прямое циклопалладирование.

2.4.2. Реакции обмена.

2.4.3. Источники палладия.

2.5. Получение лигандов для циклопалладирования.

2.5.1. Вторичные амины.

2.5.1.1. Получение рацемических первичных аминов.

2.5.1.2. Получение иминов.

2.5.1.3. Получение рацемического вторичного амина в одну стадию.

2.5.1.4. Получение энантиомеров 2-метил-1 -фенилпропанамина.

2.5.2. Оптически активный 2-метилбутирофенон.

2.5.2.1. Реакция Фриделя-Крафтса.

2.5.2.2. Синтез кетонов по Вайнребу.

2.5.2.3. Стереоселективное алкилирование.

2.5.3. Оксим 2-метилбутирофенона.

2.6. Выводы из литературного обзора.

3. Результаты и обсуждение.

3.1. Получение энантиомеров 2-метилбутирофенона.

3.1.1. Ацилирование по Фриделю-Крафтсу.

3.1.2. Хиральное алкилирование.

3.1.2.1. Получение SAMP.

3.1.2.2. Получение (7?)-2-метилбутирофенона.

3.2. Получение оксима 2-метил-1-фенилбутанона и его циклопалладирование.

3.2.1. Е- и Z-изомеры оксимов.

3.2.2. Ор/ио-палладирование оксимов.

3.3. Получение вторичных аминов и их циклопалладирование.

3.3.1. Синтез первичных аминов.

3.3.2. Получение оптически чистого 2-метил-1 -фенилпропанамина.

3.3.2.1. Разделение энантиомеров изопропилиденглицерин фталата.

3.3.2.2. Разделение а-изопропилбензиламина (21) на энантиомеры.

3.3.3. Синтез вторичных аминов.

3.3.4. Циклопалладирование вторичных аминов.

3.3.5. Состояние палладациклов в твердой фазе и в растворе.

3.3.5.1. Олигомердые структуры.

3.3.5.2. Мономерные структуры.

3.4. Синтез субстратов для изучения гидролиза.

3.5. Кинетические эксперименты.

3.5.1. Активность циклопалладированных аминов.

3.5.1.1. Предварительные тесты.

3.5.1.2. Гидролиз эфиров кислот.

3.5.1.3. Гидролиз эфиров а-аминокислот.

3.5.2. Гидролиз сложных эфиров циклопалладированными оксимами.

4. Экспериментальная часть.

4.1. Приборы и методы.

4.2. Кинетические исследования.

4.3. Исходные вещества.

4.4. Описание синтезов.

5. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтез орто-палладированных хиральных вторичных аминов и оксимов и их эстеролитическая активность»

Поиск новых биоимитирующих каталитических систем на основе низкомолекулярных катализаторов, способных использовать принципы ферментативного катализа, является одним из важных подходов к дизайну новых гомогенных каталитических систем. К ним можно отнести комплексы металлов, в частности Рс1(11), Р1:(П), Zn(II), Си(П). В водных растворах циклопалладированных соединений генерируется сильный нуклеофильный центр за счет сильного снижения рКа координированной с атомом палладия в транс-положении к ароматическому углероду молекулы воды. Ввиду того, что циклопалладированные соединения легко синтезировать с определенной абсолютной конфигурацией стереоцентров, то естественным представляется изучение их поведения в качестве катализаторов гидролиза оптически активных субстратов, в первую очередь, сложных эфиров кислот.

Для более ясного понимания механизмов гидролиза необходимо изучить влияние абсолютной конфигурации стереоцентров в палладацикле на скорость гидролиза сложных эфиров. Очень интересными в этом отношении являются комплексы вторичных аминов, которые имеют не один, а два стереоцентра. Второй хиральный центр в этих соединениях расположен ближе к реакционному центру, чем в изучавшихся ранее оптически активных циклопалладированных первичных и третичных аминах. Для описанных в литературе соединений разница в каталитических константах гидролиза под действием энантиомерных пар палладациклов остается небольшой, на уровне 1.3-2. Введение объемных заместителей при асимметрическом атоме азота может повлиять на селективность взаимодействия катализатора и субстрата.

Палладациклы на основе аминов также имеют существенный недостаток - их активность довольно мала. Циклопалладированные же оксимы по сравнению с ними значительно активнее. Следовательно, возможно совместить активность и селективность в одном соединении, получив хиральные палладациклы на основе 1-фенил-1-алкилоксимов и использовав их в качестве катализаторов гидролиза сложных эфиров.

2. Литературный обзор

Заключение диссертации по теме «Органическая химия», Медведько, Алексей Викторович

5. Выводы

1. Синтезированы два класса энантиоселективных катализаторов реакции гидролиза сложных эфиров: хиральные орто-палладированные вторичные бензиламины и хи-ральные ор/яо-палладированные оксимы жирноароматических кетонов.

2. Впервые получены оксимы обоих энантиомеров 2-метил-1-фенилбутанона и цикло-палладированные комплексы на их основе. Установлено, что в ходе реакции цикло-палладирования 2-изомер оксима частично переходит в Е-форму.

3. Разработан общий метод получения первичных и вторичных бензиламинов, различающихся длиной алкильной цепи. Показано, что при увеличении длины цепи выходы продуктов закономерно падают.

4. Впервые получены и охарактеризованы тримерные орто-палладированные комплексы с галогенидными мостиковыми лигандами. Исследовано равновесие между димер-ными и тримерными формами в растворе. Предложен механизм процесса.

5. Хиральные циклопалладированные аминные комплексы проявляют энантиоселектив-ную эстеролитическую активность по отношению к оптически активным сложно-эфирным субстратам. Энантиоселективность при этом растет при переходе от более реакционноспособных к менее реакционноспособным субстратам.

6. Хиральные палладациклы на основе оксимов проявляют энантиоселективность в гидролизе эфиров оптически активных кислот. Для гидролиза энантиомерных эфиров фенилаланина получены разные по характеру зависимости наблюдаемых констант скорости от концентрации катализатора. Предложен механизм взаимодействия в диа-стереомерных парах, образованных катализатором и субстратом. I

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Медведько, Алексей Викторович, 2011 год

1. Dupont J., Consorti C.S., Spencer J. The potential of palladacycles: more than just preca-talysts. // Chemical reviews. 2005. - V. 105. - № 6. - P. 2527-71.

2. Cope A.C., Friedrich E.C. Electrophilic aromatic substitution reactions by platinum (II) and palladium (II) chlorides on 7V,iV-dimethylbenzylamines // Journal of the American Chemical Society. 1968. - V. 65. - № 3. - P. 909-913.

3. Cope A.C., Siekman R.W. Formation of Covalent Bonds from Platinum or Palladium to Carbon by Direct Substitution // Journal of the American Chemical Society. 1965. - V. 87. - P. 3272.

4. Dehand J., Pfeffer M., Zinsius M. Reactivity of cyclopallatated compounds. III. Reaction with group V donor atoms ligands // Inorganica Chimica Acta. 1975. - V. 13. - P. 229.

5. Girling I.R., Widdowson D.A. Cyclopalladated imines in synthesis the preparation of assymetrycal stilbenes and 3-arylisoquinolones // Tetrahedron Letters. - 1982. - V. 23. - P. 1957.

6. Constable E.C. et al. Cyclometallation reactions of 2-phenylpyridine; crystal and molecular structure of (2-{2-pyridyl}phenyl)palladium(II) tetramer and (2-{2-pyridyl} phenyl)mercury(II) tetramer // Inorganica Chimica Acta. 1991. - V. 182. - P. 92.

7. Ryabov A.D. et al. Synthesis by ligand exchange, structural characterization, and aqueous chemistry of ortho-palladated oximes // Inorganic Chemistry. 1992. - V. 31. - № 14. - P. 3083-3090.

8. Cameron N.D., Kilner M. Six-membered ortho-metallated ring systems // Journal of Chemical Society, Chemical Communications. 1975. - P. 687.

9. Smoliakova I.P. et al. Direct ortho-palladation of 2-phenyl-2-oxazoline // Journal of Orga-nometallic Chemistry. 2000. - V. 603. - P. 86.

10. Fuchita Y. et al. Cyclopalladation of mono-, di- and tribenzylamine by palladium (II) acetate influence of bulkiness around nitrogen atom of benzylamine upon internal metalla-tion // Journal of Organometallic Chemistry. - 1999. - V. 580. - P. 273.

11. Fackler J.P., Zegarski W.J. Bridged mercaptide complexes of nickel(II) and palladium(II) with metal-metal interactions // Journal of the American Chemical Society. 1973. - V. 95. - № 26. - P. 8566-8574.

12. Bushnell G.W. et al. Synthesis and 3 IP nuclear magnetic resonance studies of trinuclear palladium cluster complexes; X-ray structure of Pd3Cl(PPh2)2(PEt3)3.[BF4] // Journal of the Chemical Society, Chemical Communications. 1977. - № 20. - P. 709.

13. Dyer P.W. et al. The oxidative addition of a chlorophosphine to Pd°: formation and characterisation of a 42-electron triangulo palladium cluster. // Dalton transactions. 2004. -№ 16.-P. 2400-2401.

14. Marchai S. et al. Synthesis and study of trinuclear Pd(II) and Pt(II) complexes with 2-mercaptonicotinic acid. Crystal and molecular structure of Pd3(mercaptonicotinic ac-id)3Cl3. // Polyhedron. 1999. - V. 18. - № 27. - P. 3675-3682.

15. Bartolomé С. et al. Self-assembly of pyramidal tetrapalladium complexes with a halide at the apex // Angewandte Chemie International Edition in English. 2001. - V. 40. - № 13. -P. 2521-2524.

16. Yatsimirskii A.K., Ugo R. An Easy Preparation with Full Characterization of PdóCl^: A Form of Palladium Chloride Soluble in Aromatic Solvents // Inorganic Chemistry. 1983. -V. 22.-№9.-P. 1395-1397.

17. Dell'Amico D.B. et al. Molecular structure of PdeCl^. in single crystals chemically grown at room temperature // Angewandte Chemie International Edition in English. -1996. V. 35. - № 12. - P. 1331-1333.

18. Xia J. et al. Carboxy ester hydrolysis promoted by a zinc(II) 2-bis(2-aminoethyl)amino.ethanol complex: a new model for indirect activation on the serine nuc-leophile by zinc(II) in zinc enzymes // Inorganic Chemistry. 2001. - V. 40. - P. 2394.

19. Li S.-A. et al. Carboxyester hydrolysis catalyzed by a novel dicopper(II) complex with an alcohol-pendant macrocycle. // Inorganic chemistry. 2002. - Y. 41. - № 7. - P. 1807-15.

20. Казанков Г.М. Реакции координированных нуклеофилов // Журнал органической химии. 1993. - Т. 29. - № 6. - С. 1239-1267.

21. Казанков Г.М. et al. Акватация, кислотно-основные свойства и каталитическая активность в гидролизе сложных эфиров мономерных палладациклов хло-ро(циклопалладированный лиганд-С,Х)пиридинпалладий (II) // Металлоорганиче-ская химия. 1991.-Т. 4.-С. 45.

22. Kurzeev S.A., Kazankov G.M., Ryabov A.D. Increased catalytic activity of primary amine palladacycles in hydrolysis of yV-zBOC-.S-methionine p-nitrophenyl ester // Inorganica Chimica Acta. 2000. - V. 305. - P. 1.

23. Агеева Ю.В., Курзеев С.А., Казанков Г.М. Катализ гидролиза эфиров а-аминокислот хиральными палладациклами // Журнал органической химии. 2007. - Т. 43. - № 4. -С. 549-554.

24. Казанков Г.М., Рябов А.Д., Яцимирский А.К. Кислотно-основные свойства цикло-палладированных арилоксимов и их каталитическая активность в гидролизе сложных эфиров //ДАН СССР. 1990. - С. 661.

25. Yatsimirskii А.К., Kazankov G.M., Ryabov A.D. Ester hydrolysis catalysed by orthopalladated aryl oximes // Journal of Chemical Society, Perkin Transaction 2. 1992. - V. 8.-P. 1295.

26. Parshall G.W. Intramolecular aromatic substitution in transition metal complexes // Accounts in Chemical Research. 1970. - V. 3. - P. 139.

27. Дунина B.B., Залевская O.A., Потапов B.M. Циклопалладирование вторичных бен-зиламинов // Журнал общей химии. 1984. - Т. 54. - С. 389.

28. Onoue Н., Minami К., Nakagawa К. Aromatic metalation reactions by palladium(II) and platinum(II) on aromatic aldoximes and ketoximes // Bulletin of the Chemical Society of Japan. 1970.-V. 43. -№ 11.-P. 3480-3485.

29. Fuchita, Y., Tsuchiya, H. & Mayafuji, A. Cyclopalladation of primary and secondary ben-zylamines. // Inorganic Chemistry Communications. 1995. - V. 233. - P. 91-96.

30. Ryabov A.D. Thermodynamics, kinetics, and mechanism of exchange of cyclopalladated ligands // Inorganic chemistry. 1987. - V. 26. - P. 1252.

31. Selvakumar K., Vancheesan S., Varghese B. Synthesis and characterization of cyclopalladated complexes of oximes by ligand-exchange method // Polyhedron. 1997. - V. 16. -№ 13. - P. 2257-2262.

32. Alonso D.A., Najera C., Pacheco M.C. Oxime-derived palladium complexes as very efficient catalysts for the Heck-Mizoroki reaction // Advanced Synthesis & Catalysis. 2002. -V. 334.-№2.-P. 172-183.

33. Dinda J. et al. Cyclopalladation versus hydroxylation. A case of pH dependence // Journal of Organometallic Chemistry. 2001. - V. 629. - № 1-2. - P. 28-38.

34. Chen C.-L. et al. Substituent effect on cyclopalladation of arylimines // Journal of Organometallic Chemistry."- 2004. V. 689. - № 10. - P. 1806-1815.47.