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Neue Metathesekatalysatoren
- Von Technik Redaktion
- Veröffentlicht 08/17/2009
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- Nicht beurteilt
Die vorliegende Erfindung betrifft neue Verbindungen der Formel 1, ihre Darstellung, Zwischenprodukte zur Darstellung und der Einsatz der Verbindungen der Formel 1 als Katalysatoren bei verschiedenen Metathesereaktionen
EMI1.1
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Rutheniumkomplexe der Formel A sind aus WO 02/14376 A2 bekannt und werden als aktive, luftstabile und zurückgewinnbaren Metathesekatalysatoren beschreiben. Es sind weiterhin Katalysatoren dieser Art bekannt geworden, (Angew. Chem. 2002, 114, Nr.5, 832-834; Angew. Chem. 2002, 114, Nr.13, 2509-2511; Angew. Chem. 2002, 114, Nr. 21, 4210-4212), die durch die Formeln B, C und D beschrieben werden, die eine noch höhere Aktivität als A besitzen.
EMI1.2
Die Verbesserung der Aktivität von B und C im Vergleich mit A wird auf sterische und elektronische Effekte der Substituenten am Phenylkern, im Falle von D auf eine spezielle Veränderung im aliphatischen Rest der Ethergruppe des Liganden zurückgeführt. Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass eine weitere Aktivitätssteigerung von Rutheniumkatalysatoren der Formel A, auch im Vergleich mit D, durch Einführung einer Ketogruppe in den aliphatischen Rest der Ethergruppe des Liganden erreicht werden kann.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind neue Ruthenium-Komplexe der Formel 1 und ihre Verwendung als Metathesekatalysatoren,
EMI2.1
worin
X und X' anionische Liganden; bevorzugt Halogen, besonders bevorzugt Cl oder Br;
L neutraler Ligand;
a, b, c, d unabhängig voneinander H, -NO2, C1-12-Alkyl, C1-12-Alkoxy oder Phenyl, wobei Phenyl gegebenenfalls mit einem Rest ausgewählt aus der Gruppe C1-6-Alkyl und C1-6-Alkoxy substituiert sein kann;
R<1> C1-12-Alkyl, C5-6-Cycloalkyl, C7-18-Aralkyl, Aryl;
R<2> H, C1-12-Alkyl, C5-6-Cycloalkyl, C7-18-Aralkyl, Aryl;
R<3> H, C1-12-Alkyl, C2-12-Alkenyl, C2-12-Alkinyl, Aryl;
bedeuten. Bevorzugt sind hierbei die Verbindungen der Formel 1, worin
X und X' Halogen;
L neutraler Ligand;
a, b, c, d unabhängig voneinander H, -NO2, C1-6-Alkyl, C1-6-Alkoxy oder Phenyl, wobei Phenyl gegebenenfalls mit einem Rest ausgewählt aus der Gruppe C1-4-Alkyl und C1-4-Alkoxy substituiert sein kann;
R<1> C1-6-Alkyl, C5-6-Cycloalkyl, C7-11-Aralkyl, Aryl;
R<2> H, C1-6-Alkyl, C5-6-Cycloalkyl, C7-11-Aralkyl, Aryl;
R<3> H, C1-6-Alkyl, C2-6-Alkenyl, C2-6-Alkenyl, Aryl;
bedeuten, wovon besonders bevorzugt die Verbindungen der Formel 1 sind, worin
X und X' Cl oder Br;
L neutraler Ligand;
a, b, c, d unabhängig voneinander H, -NO2, Methyl, Ethyl, iso-Propyl, Methoxy, oder Phenyl, wobei Phenyl gegebenenfalls mit einem Rest ausgewählt aus der Gruppe Methyl und Methoxy substituiert sein kann;
R<1> Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, sec-Butyl, tert-Butyl, n-Heptyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, 2-Methylcyclohexyl, 2,4-Dimethylcyclohexyl Benzyl, 1-Phenylethyl, 2-Phenylethyl, Phenyl, o-, m-, p-Tolyl und 3,5-Dimethylphenyl.
R<2> H, Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, sec-Butyl, tert-Butyl, n-Heptyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, 2-Methylcyclohexyl, 2,4-Dimethylcyclohexyl Benzyl, 1-Phenylethyl, 2-Phenylethyl, Phenyl, o-, m-, p-Tolyl und 3,5-Dimethylphenyl.
R<3> H, Methyl, Ethyl, Phenyl
bedeuten. Von den oben genannten Verbindungen der allgemeinen Formel 1 sind diejenigen besonders bevorzugt, in denen R<1>, R<2>, R<3>, X, X' und L die genannten Bedeutungen haben können und
a, b, c H; und
d Phenyl mit einem Rest ausgewählt aus der Gruppe C1-6-Alkyl und C1-6-Alkoxy substituiert sein kann;
oder
a, c, d H; und
b -NO2;
bedeuten. Weiterhin sind von den oben genannten Verbindungen der allgemeinen Formel 1 diejenigen besonders bevorzugt, in denen R<1>, R<2>, R<3>, X, X', a, b, c und d die genannten Bedeutungen haben können und
L P(R<4>)3 oder ein Liganden der Formel L<1>, L<2>, L<3> oder L<4> bedeutet, worin
EMI3.1
R<4> C1-6-Alkyl, Cycloalkyl oder Aryl
R<5> und R<6> unabhängig voneinander H, C1-6-Alkyl oder Aryl;
R<7> und R<8> unabhängig voneinander H, C1-6-Alkyl, C2-6-Alkenyl oder Asyl; oder
R<7> und R<8> zusammen eine 3- oder 4-gliedrige Alkylenbrücke bilden; und
Y und Y' Halogen; bevorzugt Cl oder Br bedeutet.
Am meisten bevorzugt sind Verbindungen der allgemeinen Formel 1, worin
X und X' Cl;
L L<1>;
a, b, c, d H;
R<1> Methyl;
R<2> H;
R<3> H;
R<5> und R<6> Mesityl
R<7> und R<8> H;
bedeutet. Die neuen Verbindungen der Formel 1 werden durch Umsetzung von Präliganden der Formel 2 mit Ruthenium-Komplexen der Formel 3 erhalten.
EMI4.1
wobei R<3>, a, b, c und d die für Formel 1 angegebene Bedeutung haben und
R<1> C1-12-Alkyl, C5-6-Cycloalkyl, C7-18-Aralkyl, Aryl; bevorzugt C1-6-Alkyl, C5-6-Cycloalkyl, C7-11-Aralkyl, Aryl;
R<2> H, C1-12-Alkyl, C5-6-Cycloalkyl, C7-18-Aralkyl, Aryl; bevorzugt C1-6-Alkyl, C5-6-Cycloalkyl, C7-11-Aralkyl, Aryl;
R<11> und R<12> unabhängig voneinander H, C1-6-Alkyl, gegebenenfalls mit einem oder mehreren Halogen substituiert, oder Aryl, gegebenenfalls mit einem oder mehreren Halogen oder C1-6-Alkyl substituiert; bevorzugt H, C1-6-Alkyl oder Aryl; besonders und
L neutraler Ligand; bevorzugt L<1>, L<2>, L<3> oder L<4>;
R<9> und R<10> unabhängig voneinander H, C1-6-Alkyl, gegebenenfalls mit einem oder mehreren Halogen substituiert, oder Aryl, gegebenenfalls mit einem oder mehreren Halogen oder C1-6-Alkyl substituiert; bevorzugt H, C1-6-Alkyl oder Aryl;
bedeuten,
Deshalb ist ein weiterer Gegenstand der Erfindung eine Verbindung der Formel 2,
EMI4.2
worin R<3>, a, b, c und d die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung haben; und
R<1> C1-12-Alkyl, C5-6-Cycloalkyl, C7-18-Aralkyl, Aryl;
R<2> H, C1-12-Alkyl, C5-6-Cycloalkyl, C7-18-Aralkyl, Aryl;
R<11> und R<12> unabhängig voneinander H, C1-6-Alkyl, gegebenenfalls mit einem oder mehreren Halogen substituiert, oder Aryl, gegebenenfalls mit einem oder mehreren Halogen oder C1-6-Alkyl substituiert;
bedeuten.
Bevorzugt sind hierbei die Verbindungen der Formel 2, worin
R<1> C1-6-Alkyl, C5-6-Cycloalkyl, C7-11-Aralkyl, Aryl;
R<2> H, C1-6-Alkyl, C5-6-Cycloalkyl, C7-11-Aralkyl, Aryl;
R<11> und R<12> unabhängig voneinander H, C1-4-Alkyl, gegebenenfalls mit einem oder mehreren Halogen substituiert, oder Aryl, gegebenenfalls mit einem oder mehreren Halogen oder Methyl substituiert;
bedeuten.
Besonders bevorzugt sind die Verbindungen der Formel 2, worin
R<1> Methyl, Cyclohexyl, Benzyl, Phenyl;
R<2> H, Methyl, Cyclohexyl, Benzyl, Phenyl;
R<11> H;
R<12> H oder Methyl;
bedeuten.
Die gezeigten Liganden und Komplexe können als reine Enantionmere oder Enantiomerenpaare auftreten. Im Rahmen der Erfindung sind deshalb zusätzlich zu etwaigen Racematen ebenfalls die reine Enantiomere enthalten, die durch das Stereozentrum die Enantiomerie während der Katalyse auf ein Substrat übertragen können.
Ein zusätzlicher Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Durchführung von Metathesereaktionen, in dem zwei Verbindungen zur Reaktion gebracht werden, die je eine olefinische Doppelbindung enthalten oder eine der Verbindungen mindestens zwei olefinische Doppelbindungen enthält und in dem als Katalysator eine der oben genannten Verbindungen der Formel 1 verwendet wird, bzw. ein Verfahren zur Durchführung einer Ringschlussmetathese (RCM) oder einer Kreuzmetathese (CM) an dem eine Verbindung, die zwei olefinische Doppelbindungen enthält, als Substrat und eine der Verbindungen der Formel 1 als Katalysator beteiligt ist.
VERWENDETE BEGRIFFE UND DEFINTIONEN
Unter einem "anionischen Liganden" (X oder X') werden im Rahmen der Erfindung negativ geladene Moleküle oder Atome mit Elektronendonor-Eigenschaften verstanden. Beispielhaft hierfür seinen hier Halogene, wie Fluor Chlor, Brom oder Iod genannt.
Unter einem "neutralen Liganden" (L) werden im Rahmen der Erfindung ungeladene oder ladungsneutral erscheinende Moleküle oder Atome mit Elektronendonor-Eigenschaften verstanden. Beispielhaft seinen hier tertiäre Phosphine, die aliphatische, cycloaliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffreste enthalten wie Trioctylphosphin, Tridodecylphosphin, Tricyclohexylphosphin. Tris-(2-methylcyclohexyl)phosphin und Tris-(o-tolyl)phosphin genannt. Als besonders bevorzugte neutrale Liganden seien NHC-Liganden genannt wie z.B. die durch die Formeln L<1>, L<2>, L<3> und L<4> beschriebenen Verbindungen:
EMI6.1
worin
R<5> und R<6> unabhängig voneinander für H, C1-6-Alkyl oder Aryl stehen,
R<7> und R<8> unabhängig voneinander für H, C1-6-Alkyl, C1-6-Alkenyl oder Aryl stehen oder zusammen eine 3- oder 4-gliedrige Alkylenbrücke bilden und
Y und Y' für Halogen stehen.
Unter dem Begriff "C1-12-Alkyl" (auch soweit sie Bestandteil anderer Reste sind) werden verzweigte und unverzweigte Alkylgruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen verstanden, dem entsprechend werden unter dem Begriff "C1-6-Alkyl" verzweigte und unverzweigte Alkylgruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen verstanden und unter dem Begriff "C1-4-Alkyl" verzweigte und unverzweigte Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen verstanden. Bevorzugt sind Alkylgruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt 1 bis 4 Kohlenstoffatome. Beispielsweise werden hierfür genannt: Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, sec-Butyl, tert-Butyl, n-Pentyl, iso-Pentyl, neo-Pentyl oder Hexyl. Gegebenenfalls werden für vorstehend genannten Gruppen auch die Abkürzungen Me, Et, n-Pr, i-Pr, n-Bu, i-Bu, t-Bu, etc. verwendet. Sofern nicht anders beschrieben, umfassen die Definitionen Propyl, Butyl, Pentyl und Hexyl alle denkbaren isomeren Formen der jeweiligen Reste. So umfasst beispielsweise Propyl n-Propyl und iso-Propyl, Butyl umfasst iso-Butyl, sec-Butyl und tert-Butyl etc.
Unter dem Begriff "C2-12-Alkenyl" (auch soweit sie Bestandteil anderer Reste sind) werden verzweigte und unverzweigte Alkenylgruppen mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen verstanden, soweit sie mindestens eine Doppelbindung aufweisen. Dem entsprechend werden unter dem Begriff "C2-6-Alkenyl" Alkenylgruppen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen verstanden und unter dem Begriff "C2-4-Alkenyl" verzweigte und unverzweigte Alkenylgruppen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen verstanden. Bevorzugt sind Alkenylgruppen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt 2 bis 4 Kohlenstoffatome. Beispielsweise werden hierfür genannt: Ethenyl oder Vinyl, Propenyl, Butenyl, Pentenyl, oder Hexenyl. Sofern nicht anders beschrieben, umfassen die Definitionen Propenyl, Butenyl, Pentenyl und Hexenyl alle denkbaren
isomeren Formen der jeweiligen Reste. So umfasst beispielsweise Propenyl 1-Propenyl und 2-Propenyl, Butenyl umfasst 1-, 2- und 3-Butenyl, 1-Methyl-1-propenyl, 1-Methyl-2-propenyl etc.
Unter dem Begriff "C2-12-Alkinyl" (auch soweit sie Bestandteil anderer Reste sind) werden verzweigte und unverzweigte Alkinylgruppen mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen verstanden, soweit sie mindestens eine Dreifachbindung aufweisen. Dem entsprechend werden unter dem Begriff "C2-6-Alkinyl" Alkinylgruppen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen verstanden und unter dem Begriff "C2-4-Alkinyl" verzweigte und unverzweigte Alkinylgruppen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen verstanden. Bevorzugt sind Alkinylgruppen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt 2 bis 4 Kohlenstoffatome. Beispielsweise werden hierfür genannt: Ethinyl, Propinyl, Butinyl, Pentinyl, oder Hexinyl. Sofern nicht anders beschrieben, umfassen die Definitionen Propinyl, Butinyl, Pentinyl und Hexinyl alle denkbaren isomeren Formen der jeweiligen Reste. So umfasst beispielsweise Propinyl 1-Propinyl und 2-Propinyl, Butinyl umfasst 1-, 2- und 3-Butinyl, 1-Methyl-1-propinyl, 1-Methyl-2-propinyl etc.
Unter dem Begriff "C1-12-Alkoxy" (auch soweit sie Bestandteil anderer Reste sind) werden verzweigte und unverzweigte Alkoxygruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen verstanden, dem entsprechend werden unter dem Begriff "C1-6-Alkoxy" verzweigte und unverzweigte Alkoxygruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen verstanden und unter dem Begriff "C1-4-Alkoxy" verzweigte und unverzweigte Alkoxygruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen verstanden. Bevorzugt sind Alkoxygruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt 1 bis 4 Kohlenstoffatome. Beispielsweise werden hierfür genannt: Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Butoxy oder Pentoxy. Gegebenenfalls werden für vorstehend genannten Gruppen auch die Abkürzungen MeO, EtO, PrO, etc. verwendet. Sofern nicht anders beschrieben, umfassen die Definitionen Propoxy, Butoxy und Pentoxy alle denkbaren isomeren Formen der jeweiligen Reste. So umfasst beispielsweise Propoxy n-Propoxy und iso-Propoxy, Butoxy umfasst iso-Butoxy, sec-Butoxy und tert-Butoxy etc.
Unter dem Begriff "C5-6-Cycloalkyl" (auch soweit sie Bestandteil anderer Reste sind) werden cyclische Alkylgruppen mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen verstanden. Beispielsweise werden hierfür genannt: Cyclopentyl oder Cyclohexyl. Soweit nicht anders beschrieben, können die cyclischen Alkylgruppen substituiert sein mit einem oder mehreren Resten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methyl, Ethyl, iso-Propyl, tert-Butyl, Hydroxy, Fluor, Chlor, Brom und Jod.
Unter dem Begriff "Aryl" (auch soweit sie Bestandteil anderer Reste sind) werden aromatische Ringsysteme mit 6 oder 10 Kohlenstoffatomen verstanden. Beispielsweise werden hierfür genannt: Phenyl oder Naphthyl, bevorzugter Arylrest ist Phenyl. Soweit nicht anders beschreiben, können die Aromaten substituiert sein mit einem oder mehreren Resten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methyl, Ethyl, iso-Propyl, tert-Butyl, Hydroxy, Fluor, Chlor, Brom und Jod.
Unter dem Begriff" C7-18-Aralkyl" (auch soweit sie Bestandteil anderer Reste sind) werden verzweigte und unverzweigte Alkylgruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen verstanden, die mit einem aromatische Ringsysteme mit 6 oder 10 Kohlenstoffatomen substituiert sind, entsprechend werden unter dem Begriff" C7-11-Aralkyl" verzweigte und unverzweigte Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen verstanden, die mit einem aromatische Ringsysteme mit 6 Kohlenstoffatomen substituiert sind. Beispielsweise werden hierfür genannt: Benzyl, 1- oder 2-Phenylethyl. Soweit nicht anders beschreiben, können die Aromaten substituiert sein mit einem oder mehreren Resten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methyl, Ethyl, iso-Propyl, tert-Butyl, Hydroxy, Fluor, Chlor, Brom und Jod.
DARSTELLUNG DER VERBINDUNGEN
Die Umsetzung der Ruthenium-Komplexe der Formel 3 mit den Präliganden der Formel 2 wird in inerten Lösungsmitteln, z.B. CH2Cl2 bei ca. 0 deg. bis 80 deg. C ausgeführt. Vorteilhaft ist der Zusatz von CuCl zum Reaktionsgemisch. Die Reaktionspartner werden i. a. in äquivalenten Mengen eingesetzt, zur Erhöhung der Ausbeute kann aber auch die jeweils wertvollere Komponente im Unterschuss eingesetzt werden. Es kann auch zweckmässig sein, den Komplex der Formel 3 aus anderen Rutheniumverbindungen und Ligandvorprodukten, z.B. Dihydroimidazoliniumsalzen, in situ zu erzeugen, um über die daraus entstehenden Komplexe der Formel 3 zu den neuen Metathesekatalysatoren der Formel 1 mit der jeweils gewünschten Ligandenkombination zu gelangen.
Die durch Ligandenaustauschreaktion hergestellten Metathesekatalysatoren der Formel 1 können von anderen Reaktionsprodukten, die in dem Reaktionsgemisch unlöslich sind, durch Filtration ihrer Lösung abgetrennt und nach Einengen der Lösung durch Chromatographie oder Kristallisation in reiner Form gewonnen werden. Es ist aber auch möglich, die Rohprodukte oder die in situ erzeugten Katalysatoren direkt zur Ausführung von Metathesereaktionen einzusetzen.
Die Präliganden der Formel 2 können in an sich bekannter Weise aus o-Alkenyl-phenolen durch Alkylierung mit [alpha]-Halogenketonen hergestellt werden.
Besonders bevorzugt ist ein neues Kombinationsverfahren, das von ggf. entsprechend substituierten Phenylallylethern ausgeht, die durch Claisen-Umlagerung und katalytische Doppelbindungsisomerisierung zu ggf. entsprechend substituierten 2-Alkenyl-phenolen führt, die nachfolgend durch Alkylierung mit [alpha]-Halogenketonen zu Verbindungen der Formel 2 umgesetzt werden.
Die Alkylierung von Phenolen zu Alkyl-phenylethern ist dem Fachmann wohlbekannt, sie wird üblicherweise in Lösungsmittel in Gegenwart basischer Stoffe durch Umsetzung mit nucleophilen Reagenzien ausgeführt. Die Umsetzung mit [alpha]-Halogenketonen verläuft besonders glatt und mit guten Ausbeuten. Als Lösungsmittel kommen z. B. Alkohole wie Ethanol oder aprotische polare Lösungsmittel wie Dimethylformamid in Frage. Die Alkylierung kann auch unter Phasentransferbedingungen ausgeführt werden. Als basische Stoffe seien Alkalicarbonate genannt, ebenso können die Alkalisalze der Zwischenprodukte, die eine freie aromatisch gebundene OH-Gruppe enthalten, für diese Umsetzung verwendet werden.
BEISPIEL 1
Herstellung des Metathesekatalysators der Formel 1a.
1.1) Herstellung des neuen Präliganden der Formel 2a:
Eine Mischung von 7,112 g (50,0 mmol) 2-Propenylphenol (E/Z-Gemisch), 7,041 g Kaliumcarbonat (50,0 mmol) und 20 ml Aceton wurden unter Rückflusskühlung 20 Minuten bei Siedetemperatur gerührt. Danach wurde eine zuvor durch Rühren über Nacht bei Raumtemperatur aktivierte Mischung von 6,94 g (75,0 mmol) Chloraceton, 0,171 g (1,0 mmol) Kaliumjodid und 6,5 ml Aceton zu der Reaktionsmischung hinzugegeben und das Reaktionsgemisch über Nacht unter Rückfuss bei Siedetemperatur gerührt. Die Reaktionsmischung wurde auf Raumtemperatur gekühlt, zu 50 ml Wasser gegeben und dreimal mit je 40 ml Diethylether extrahiert. Die organische Phase wurde mit 5%iger Natronlauge gewaschen, abgetrennt, mit Na2SO4 getrocknet und eingedampft. Nach der Destillation des Rohproduktes unter vermindertem Druck erhielt man 6,788 g (Ausbeute: 67% d.Th.) 2-Propenylphenyloxymethyll-methylketon der Formel 2a:
EMI10.1
<1>H NMR (400 MHz, CDCl3) (isomer Z) [delta] 1.84 (dd, 3H, J = 7.0, 1.8 Hz), 2.30 (s, 3H), 4.52 (s, 2H), 5.88 (dq, 1H, J = 11.6, 7.2 Hz), 6.61 (dq, 1H, J = 11.6, 1.8 Hz), 6.73 (dd, 1H, J = 8.2, 0.9 Hz), 6.93-7.02 (m, 1H), 7.18-7.24 (m, 1H), 7.31 (dd, 1H, J = 7.5, 1.7 Hz); <1>H NMR (400 MHz, CDCl3) (isomer E) [delta] 1.92 (dd, 3H, J = 6.7, 1.8 Hz), 2.31 (s, 3H), 4.54 (s, 2H), 6.27 (dq, 1H, J = 15.9, 6.7 Hz), 6.68 (dd, 1H, J = 1.1, 8.2 Hz), 6.61 (dq, 1H, J = 15.9, 1.7 Hz), 6.92-7.02 (m, 1H), 7.12-7.18 (m, 1H), 7.42 (dd, 1H, J = 7.6, 1.7 Hz);
1.2) Herstellung des Metathesekatalysators der Formel 1a.
In einem Schlenkrohr wurden 62 mg (0,32 mmol) der Verbindung 2a, 34 mg (0,34 mmol) CuCl und 12 ml Dichlormethan vorgelegt. Danach wurden 230 mg (0,27 mmol) Grubbskatalysator, 2. Generation, zugegeben. Die Reaktionsmischung wurde unter Argon 20 Minuten bei Rückflusstemperatur gerührt. Das nach Filtration und Abdampfen des Lösungsmittels erhaltene Rohprodukt wurde durch Chromatographie gereinigt, (Kieselgel Merck Typ 9385, Eluent AcOEt/Cyclohexan 1:1). Es wurden 142 mg (82% d.Th.) des reinen Katalysators der Formel 1a erhalten.
EMI11.1
LRMS (EI): m/z = 641(1, M<+>), 404(1), 324(6), 305(22), 280(8), 252(2), 198(34), 145(7), 131(11), 118(100), 115(16), 105(9), 89(38), 81(10), 73(18), 63(19), 55(22), 43(39), 36(30);
BEISPIEL 2
Herstellung des Metathesekatalysators der Formel 1b:
Analog der in Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweise wurde durch Umsetzung von 2-Propenylphenol, (E/Z-Gemisch), mit Chlormethyl-ethylketon der Präligand 2-Propenylphenyloxymethyl-ethylketon erhalten.
Die Umsetzung dieses Präliganden mit Grubbskatalysator, 2.Generation, führte in einer Ausbeute von 63% d.Th., (Reinprodukt), zu dem Katalysator der Formel 1b.
EMI11.2
LRMS (EI): m/z = 656(2), 654(2, M<+>), 406(3), 404(3), 308(5), 307(23), 305(32), 304(62), 303(57), 289(12), 190(15), 178(16), 159(10), 158(18), 157(14), 148(28), 147(16), 145(10), 144(8), 133(21), 131(20), 121(16), 120(11), 119(25), 118(100), 107(19), 105(18), 103(11), 91(57), 90(38), 89(40), 77(18), 65(11), 63(20), 57(91), 51(13), 43(31), 41(14), 39(19), 36(31); HRMS (EI): calcd. for C32H38O2N2<35>Cl2<102>Ru (M<+>): 654.13538; found 654.13790:
VERGLEICHSBEISPIELE
A) Cross-Metathese (CM) von 4-Methoxy-styrol mit (E)-1,2-Dichlorethen:
Zu Lösungen von jeweils 4-Methoxy-styrol (0,5 mmol) und (E)-1,2-Dichlorethen (1,0 mmol) in 25 ml Dichlormethan wurden jeweils 0,005 mmol des Katalysators der Formel 1a und (als bekannte, zu vergleichende Katalysatoren) der Katalysator der Formel D, (s.Seite 1 dieser Anmeldung), sowie Grubbs Katalysator, 2.Generation, ebenfalls in einer Menge von jeweils 0,005 mmol als Feststoff hinzugefügt. Die Reaktionsmischung wurde jeweils 24 Stunden auf 40 deg. C erwärmt.
Durch GC, (interner Standard Nonan), wurden die folgenden Ausbeuten an Cross-Metathese-Produkt, (4-Methoxy-[omega]-chlorstyrol) bestimmt:
Ausbeute unter Verwendung von Grubbs-Katalysator, 2. Generation: 25% d.Th.
Ausbeute unter Verwendung des Katalysators der Formel D: 35% d.Th.
Ausbeute unter Verwendung des erfindungsgemässen Katalysators 1a: 57% d.Th.
B) Vergleichende Ringschluss-Metathese (RCM) von Bis-allyl-malonsäurediethylester:
Zu Lösungen von jeweils 0,4 mmol Bis-allyl-malonsäurediethylester (Substrat) in 20 ml Dichlormethan wurde jeweils eine Lösung von 0,004 mmol der bekannten Metathesekatalysatoren (Grubbs-Katalysator, 2.Generation und Hoveyda-Grubbs-Katalysator, 2.Generation), sowie der erfindungsgemässen Katalysatoren 1a und 1b, jeweils gelöst in 1 ml Dichlormethan hinzugegeben. Die gaschromatographische Untersuchung der RCM (bei 0 deg. C) zeigte die deutlich höhere Aktivität der erfingsgemässen Katalysatoren 1a und 1b, (s. Zusammenfassung, S.16, Fig. 1).
Die erfindungsgemässen Katalysatoren zeichnen sich nicht nur durch überlegene Aktivität gegenüber bekannten ihrer Art aus. Sie sind zudem luft- u. lagerstabil, ein weiterer Vorteil für ihre industrielle Verwendbarkeit.
(c)DE102006043704 (A1), 2008-03-27,ARLT DIETER; BIENIEK MICHAL [PL]
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EMI1.1
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Rutheniumkomplexe der Formel A sind aus WO 02/14376 A2 bekannt und werden als aktive, luftstabile und zurückgewinnbaren Metathesekatalysatoren beschreiben. Es sind weiterhin Katalysatoren dieser Art bekannt geworden, (Angew. Chem. 2002, 114, Nr.5, 832-834; Angew. Chem. 2002, 114, Nr.13, 2509-2511; Angew. Chem. 2002, 114, Nr. 21, 4210-4212), die durch die Formeln B, C und D beschrieben werden, die eine noch höhere Aktivität als A besitzen.
EMI1.2
Die Verbesserung der Aktivität von B und C im Vergleich mit A wird auf sterische und elektronische Effekte der Substituenten am Phenylkern, im Falle von D auf eine spezielle Veränderung im aliphatischen Rest der Ethergruppe des Liganden zurückgeführt. Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass eine weitere Aktivitätssteigerung von Rutheniumkatalysatoren der Formel A, auch im Vergleich mit D, durch Einführung einer Ketogruppe in den aliphatischen Rest der Ethergruppe des Liganden erreicht werden kann.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind neue Ruthenium-Komplexe der Formel 1 und ihre Verwendung als Metathesekatalysatoren,
EMI2.1
worin
X und X' anionische Liganden; bevorzugt Halogen, besonders bevorzugt Cl oder Br;
L neutraler Ligand;
a, b, c, d unabhängig voneinander H, -NO2, C1-12-Alkyl, C1-12-Alkoxy oder Phenyl, wobei Phenyl gegebenenfalls mit einem Rest ausgewählt aus der Gruppe C1-6-Alkyl und C1-6-Alkoxy substituiert sein kann;
R<1> C1-12-Alkyl, C5-6-Cycloalkyl, C7-18-Aralkyl, Aryl;
R<2> H, C1-12-Alkyl, C5-6-Cycloalkyl, C7-18-Aralkyl, Aryl;
R<3> H, C1-12-Alkyl, C2-12-Alkenyl, C2-12-Alkinyl, Aryl;
bedeuten. Bevorzugt sind hierbei die Verbindungen der Formel 1, worin
X und X' Halogen;
L neutraler Ligand;
a, b, c, d unabhängig voneinander H, -NO2, C1-6-Alkyl, C1-6-Alkoxy oder Phenyl, wobei Phenyl gegebenenfalls mit einem Rest ausgewählt aus der Gruppe C1-4-Alkyl und C1-4-Alkoxy substituiert sein kann;
R<1> C1-6-Alkyl, C5-6-Cycloalkyl, C7-11-Aralkyl, Aryl;
R<2> H, C1-6-Alkyl, C5-6-Cycloalkyl, C7-11-Aralkyl, Aryl;
R<3> H, C1-6-Alkyl, C2-6-Alkenyl, C2-6-Alkenyl, Aryl;
bedeuten, wovon besonders bevorzugt die Verbindungen der Formel 1 sind, worin
X und X' Cl oder Br;
L neutraler Ligand;
a, b, c, d unabhängig voneinander H, -NO2, Methyl, Ethyl, iso-Propyl, Methoxy, oder Phenyl, wobei Phenyl gegebenenfalls mit einem Rest ausgewählt aus der Gruppe Methyl und Methoxy substituiert sein kann;
R<1> Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, sec-Butyl, tert-Butyl, n-Heptyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, 2-Methylcyclohexyl, 2,4-Dimethylcyclohexyl Benzyl, 1-Phenylethyl, 2-Phenylethyl, Phenyl, o-, m-, p-Tolyl und 3,5-Dimethylphenyl.
R<2> H, Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, sec-Butyl, tert-Butyl, n-Heptyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, 2-Methylcyclohexyl, 2,4-Dimethylcyclohexyl Benzyl, 1-Phenylethyl, 2-Phenylethyl, Phenyl, o-, m-, p-Tolyl und 3,5-Dimethylphenyl.
R<3> H, Methyl, Ethyl, Phenyl
bedeuten. Von den oben genannten Verbindungen der allgemeinen Formel 1 sind diejenigen besonders bevorzugt, in denen R<1>, R<2>, R<3>, X, X' und L die genannten Bedeutungen haben können und
a, b, c H; und
d Phenyl mit einem Rest ausgewählt aus der Gruppe C1-6-Alkyl und C1-6-Alkoxy substituiert sein kann;
oder
a, c, d H; und
b -NO2;
bedeuten. Weiterhin sind von den oben genannten Verbindungen der allgemeinen Formel 1 diejenigen besonders bevorzugt, in denen R<1>, R<2>, R<3>, X, X', a, b, c und d die genannten Bedeutungen haben können und
L P(R<4>)3 oder ein Liganden der Formel L<1>, L<2>, L<3> oder L<4> bedeutet, worin
EMI3.1
R<4> C1-6-Alkyl, Cycloalkyl oder Aryl
R<5> und R<6> unabhängig voneinander H, C1-6-Alkyl oder Aryl;
R<7> und R<8> unabhängig voneinander H, C1-6-Alkyl, C2-6-Alkenyl oder Asyl; oder
R<7> und R<8> zusammen eine 3- oder 4-gliedrige Alkylenbrücke bilden; und
Y und Y' Halogen; bevorzugt Cl oder Br bedeutet.
Am meisten bevorzugt sind Verbindungen der allgemeinen Formel 1, worin
X und X' Cl;
L L<1>;
a, b, c, d H;
R<1> Methyl;
R<2> H;
R<3> H;
R<5> und R<6> Mesityl
R<7> und R<8> H;
bedeutet. Die neuen Verbindungen der Formel 1 werden durch Umsetzung von Präliganden der Formel 2 mit Ruthenium-Komplexen der Formel 3 erhalten.
EMI4.1
wobei R<3>, a, b, c und d die für Formel 1 angegebene Bedeutung haben und
R<1> C1-12-Alkyl, C5-6-Cycloalkyl, C7-18-Aralkyl, Aryl; bevorzugt C1-6-Alkyl, C5-6-Cycloalkyl, C7-11-Aralkyl, Aryl;
R<2> H, C1-12-Alkyl, C5-6-Cycloalkyl, C7-18-Aralkyl, Aryl; bevorzugt C1-6-Alkyl, C5-6-Cycloalkyl, C7-11-Aralkyl, Aryl;
R<11> und R<12> unabhängig voneinander H, C1-6-Alkyl, gegebenenfalls mit einem oder mehreren Halogen substituiert, oder Aryl, gegebenenfalls mit einem oder mehreren Halogen oder C1-6-Alkyl substituiert; bevorzugt H, C1-6-Alkyl oder Aryl; besonders und
L neutraler Ligand; bevorzugt L<1>, L<2>, L<3> oder L<4>;
R<9> und R<10> unabhängig voneinander H, C1-6-Alkyl, gegebenenfalls mit einem oder mehreren Halogen substituiert, oder Aryl, gegebenenfalls mit einem oder mehreren Halogen oder C1-6-Alkyl substituiert; bevorzugt H, C1-6-Alkyl oder Aryl;
bedeuten,
Deshalb ist ein weiterer Gegenstand der Erfindung eine Verbindung der Formel 2,
EMI4.2
worin R<3>, a, b, c und d die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung haben; und
R<1> C1-12-Alkyl, C5-6-Cycloalkyl, C7-18-Aralkyl, Aryl;
R<2> H, C1-12-Alkyl, C5-6-Cycloalkyl, C7-18-Aralkyl, Aryl;
R<11> und R<12> unabhängig voneinander H, C1-6-Alkyl, gegebenenfalls mit einem oder mehreren Halogen substituiert, oder Aryl, gegebenenfalls mit einem oder mehreren Halogen oder C1-6-Alkyl substituiert;
bedeuten.
Bevorzugt sind hierbei die Verbindungen der Formel 2, worin
R<1> C1-6-Alkyl, C5-6-Cycloalkyl, C7-11-Aralkyl, Aryl;
R<2> H, C1-6-Alkyl, C5-6-Cycloalkyl, C7-11-Aralkyl, Aryl;
R<11> und R<12> unabhängig voneinander H, C1-4-Alkyl, gegebenenfalls mit einem oder mehreren Halogen substituiert, oder Aryl, gegebenenfalls mit einem oder mehreren Halogen oder Methyl substituiert;
bedeuten.
Besonders bevorzugt sind die Verbindungen der Formel 2, worin
R<1> Methyl, Cyclohexyl, Benzyl, Phenyl;
R<2> H, Methyl, Cyclohexyl, Benzyl, Phenyl;
R<11> H;
R<12> H oder Methyl;
bedeuten.
Die gezeigten Liganden und Komplexe können als reine Enantionmere oder Enantiomerenpaare auftreten. Im Rahmen der Erfindung sind deshalb zusätzlich zu etwaigen Racematen ebenfalls die reine Enantiomere enthalten, die durch das Stereozentrum die Enantiomerie während der Katalyse auf ein Substrat übertragen können.
Ein zusätzlicher Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Durchführung von Metathesereaktionen, in dem zwei Verbindungen zur Reaktion gebracht werden, die je eine olefinische Doppelbindung enthalten oder eine der Verbindungen mindestens zwei olefinische Doppelbindungen enthält und in dem als Katalysator eine der oben genannten Verbindungen der Formel 1 verwendet wird, bzw. ein Verfahren zur Durchführung einer Ringschlussmetathese (RCM) oder einer Kreuzmetathese (CM) an dem eine Verbindung, die zwei olefinische Doppelbindungen enthält, als Substrat und eine der Verbindungen der Formel 1 als Katalysator beteiligt ist.
VERWENDETE BEGRIFFE UND DEFINTIONEN
Unter einem "anionischen Liganden" (X oder X') werden im Rahmen der Erfindung negativ geladene Moleküle oder Atome mit Elektronendonor-Eigenschaften verstanden. Beispielhaft hierfür seinen hier Halogene, wie Fluor Chlor, Brom oder Iod genannt.
Unter einem "neutralen Liganden" (L) werden im Rahmen der Erfindung ungeladene oder ladungsneutral erscheinende Moleküle oder Atome mit Elektronendonor-Eigenschaften verstanden. Beispielhaft seinen hier tertiäre Phosphine, die aliphatische, cycloaliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffreste enthalten wie Trioctylphosphin, Tridodecylphosphin, Tricyclohexylphosphin. Tris-(2-methylcyclohexyl)phosphin und Tris-(o-tolyl)phosphin genannt. Als besonders bevorzugte neutrale Liganden seien NHC-Liganden genannt wie z.B. die durch die Formeln L<1>, L<2>, L<3> und L<4> beschriebenen Verbindungen:
EMI6.1
worin
R<5> und R<6> unabhängig voneinander für H, C1-6-Alkyl oder Aryl stehen,
R<7> und R<8> unabhängig voneinander für H, C1-6-Alkyl, C1-6-Alkenyl oder Aryl stehen oder zusammen eine 3- oder 4-gliedrige Alkylenbrücke bilden und
Y und Y' für Halogen stehen.
Unter dem Begriff "C1-12-Alkyl" (auch soweit sie Bestandteil anderer Reste sind) werden verzweigte und unverzweigte Alkylgruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen verstanden, dem entsprechend werden unter dem Begriff "C1-6-Alkyl" verzweigte und unverzweigte Alkylgruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen verstanden und unter dem Begriff "C1-4-Alkyl" verzweigte und unverzweigte Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen verstanden. Bevorzugt sind Alkylgruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt 1 bis 4 Kohlenstoffatome. Beispielsweise werden hierfür genannt: Methyl, Ethyl, n-Propyl, iso-Propyl, n-Butyl, iso-Butyl, sec-Butyl, tert-Butyl, n-Pentyl, iso-Pentyl, neo-Pentyl oder Hexyl. Gegebenenfalls werden für vorstehend genannten Gruppen auch die Abkürzungen Me, Et, n-Pr, i-Pr, n-Bu, i-Bu, t-Bu, etc. verwendet. Sofern nicht anders beschrieben, umfassen die Definitionen Propyl, Butyl, Pentyl und Hexyl alle denkbaren isomeren Formen der jeweiligen Reste. So umfasst beispielsweise Propyl n-Propyl und iso-Propyl, Butyl umfasst iso-Butyl, sec-Butyl und tert-Butyl etc.
Unter dem Begriff "C2-12-Alkenyl" (auch soweit sie Bestandteil anderer Reste sind) werden verzweigte und unverzweigte Alkenylgruppen mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen verstanden, soweit sie mindestens eine Doppelbindung aufweisen. Dem entsprechend werden unter dem Begriff "C2-6-Alkenyl" Alkenylgruppen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen verstanden und unter dem Begriff "C2-4-Alkenyl" verzweigte und unverzweigte Alkenylgruppen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen verstanden. Bevorzugt sind Alkenylgruppen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt 2 bis 4 Kohlenstoffatome. Beispielsweise werden hierfür genannt: Ethenyl oder Vinyl, Propenyl, Butenyl, Pentenyl, oder Hexenyl. Sofern nicht anders beschrieben, umfassen die Definitionen Propenyl, Butenyl, Pentenyl und Hexenyl alle denkbaren
Unter dem Begriff "C2-12-Alkinyl" (auch soweit sie Bestandteil anderer Reste sind) werden verzweigte und unverzweigte Alkinylgruppen mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen verstanden, soweit sie mindestens eine Dreifachbindung aufweisen. Dem entsprechend werden unter dem Begriff "C2-6-Alkinyl" Alkinylgruppen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen verstanden und unter dem Begriff "C2-4-Alkinyl" verzweigte und unverzweigte Alkinylgruppen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen verstanden. Bevorzugt sind Alkinylgruppen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt 2 bis 4 Kohlenstoffatome. Beispielsweise werden hierfür genannt: Ethinyl, Propinyl, Butinyl, Pentinyl, oder Hexinyl. Sofern nicht anders beschrieben, umfassen die Definitionen Propinyl, Butinyl, Pentinyl und Hexinyl alle denkbaren isomeren Formen der jeweiligen Reste. So umfasst beispielsweise Propinyl 1-Propinyl und 2-Propinyl, Butinyl umfasst 1-, 2- und 3-Butinyl, 1-Methyl-1-propinyl, 1-Methyl-2-propinyl etc.
Unter dem Begriff "C1-12-Alkoxy" (auch soweit sie Bestandteil anderer Reste sind) werden verzweigte und unverzweigte Alkoxygruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen verstanden, dem entsprechend werden unter dem Begriff "C1-6-Alkoxy" verzweigte und unverzweigte Alkoxygruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen verstanden und unter dem Begriff "C1-4-Alkoxy" verzweigte und unverzweigte Alkoxygruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen verstanden. Bevorzugt sind Alkoxygruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt 1 bis 4 Kohlenstoffatome. Beispielsweise werden hierfür genannt: Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Butoxy oder Pentoxy. Gegebenenfalls werden für vorstehend genannten Gruppen auch die Abkürzungen MeO, EtO, PrO, etc. verwendet. Sofern nicht anders beschrieben, umfassen die Definitionen Propoxy, Butoxy und Pentoxy alle denkbaren isomeren Formen der jeweiligen Reste. So umfasst beispielsweise Propoxy n-Propoxy und iso-Propoxy, Butoxy umfasst iso-Butoxy, sec-Butoxy und tert-Butoxy etc.
Unter dem Begriff "C5-6-Cycloalkyl" (auch soweit sie Bestandteil anderer Reste sind) werden cyclische Alkylgruppen mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen verstanden. Beispielsweise werden hierfür genannt: Cyclopentyl oder Cyclohexyl. Soweit nicht anders beschrieben, können die cyclischen Alkylgruppen substituiert sein mit einem oder mehreren Resten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methyl, Ethyl, iso-Propyl, tert-Butyl, Hydroxy, Fluor, Chlor, Brom und Jod.
Unter dem Begriff "Aryl" (auch soweit sie Bestandteil anderer Reste sind) werden aromatische Ringsysteme mit 6 oder 10 Kohlenstoffatomen verstanden. Beispielsweise werden hierfür genannt: Phenyl oder Naphthyl, bevorzugter Arylrest ist Phenyl. Soweit nicht anders beschreiben, können die Aromaten substituiert sein mit einem oder mehreren Resten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methyl, Ethyl, iso-Propyl, tert-Butyl, Hydroxy, Fluor, Chlor, Brom und Jod.
Unter dem Begriff" C7-18-Aralkyl" (auch soweit sie Bestandteil anderer Reste sind) werden verzweigte und unverzweigte Alkylgruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen verstanden, die mit einem aromatische Ringsysteme mit 6 oder 10 Kohlenstoffatomen substituiert sind, entsprechend werden unter dem Begriff" C7-11-Aralkyl" verzweigte und unverzweigte Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen verstanden, die mit einem aromatische Ringsysteme mit 6 Kohlenstoffatomen substituiert sind. Beispielsweise werden hierfür genannt: Benzyl, 1- oder 2-Phenylethyl. Soweit nicht anders beschreiben, können die Aromaten substituiert sein mit einem oder mehreren Resten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methyl, Ethyl, iso-Propyl, tert-Butyl, Hydroxy, Fluor, Chlor, Brom und Jod.
DARSTELLUNG DER VERBINDUNGEN
Die Umsetzung der Ruthenium-Komplexe der Formel 3 mit den Präliganden der Formel 2 wird in inerten Lösungsmitteln, z.B. CH2Cl2 bei ca. 0 deg. bis 80 deg. C ausgeführt. Vorteilhaft ist der Zusatz von CuCl zum Reaktionsgemisch. Die Reaktionspartner werden i. a. in äquivalenten Mengen eingesetzt, zur Erhöhung der Ausbeute kann aber auch die jeweils wertvollere Komponente im Unterschuss eingesetzt werden. Es kann auch zweckmässig sein, den Komplex der Formel 3 aus anderen Rutheniumverbindungen und Ligandvorprodukten, z.B. Dihydroimidazoliniumsalzen, in situ zu erzeugen, um über die daraus entstehenden Komplexe der Formel 3 zu den neuen Metathesekatalysatoren der Formel 1 mit der jeweils gewünschten Ligandenkombination zu gelangen.
Die durch Ligandenaustauschreaktion hergestellten Metathesekatalysatoren der Formel 1 können von anderen Reaktionsprodukten, die in dem Reaktionsgemisch unlöslich sind, durch Filtration ihrer Lösung abgetrennt und nach Einengen der Lösung durch Chromatographie oder Kristallisation in reiner Form gewonnen werden. Es ist aber auch möglich, die Rohprodukte oder die in situ erzeugten Katalysatoren direkt zur Ausführung von Metathesereaktionen einzusetzen.
Die Präliganden der Formel 2 können in an sich bekannter Weise aus o-Alkenyl-phenolen durch Alkylierung mit [alpha]-Halogenketonen hergestellt werden.
Besonders bevorzugt ist ein neues Kombinationsverfahren, das von ggf. entsprechend substituierten Phenylallylethern ausgeht, die durch Claisen-Umlagerung und katalytische Doppelbindungsisomerisierung zu ggf. entsprechend substituierten 2-Alkenyl-phenolen führt, die nachfolgend durch Alkylierung mit [alpha]-Halogenketonen zu Verbindungen der Formel 2 umgesetzt werden.
Die Alkylierung von Phenolen zu Alkyl-phenylethern ist dem Fachmann wohlbekannt, sie wird üblicherweise in Lösungsmittel in Gegenwart basischer Stoffe durch Umsetzung mit nucleophilen Reagenzien ausgeführt. Die Umsetzung mit [alpha]-Halogenketonen verläuft besonders glatt und mit guten Ausbeuten. Als Lösungsmittel kommen z. B. Alkohole wie Ethanol oder aprotische polare Lösungsmittel wie Dimethylformamid in Frage. Die Alkylierung kann auch unter Phasentransferbedingungen ausgeführt werden. Als basische Stoffe seien Alkalicarbonate genannt, ebenso können die Alkalisalze der Zwischenprodukte, die eine freie aromatisch gebundene OH-Gruppe enthalten, für diese Umsetzung verwendet werden.
BEISPIEL 1
Herstellung des Metathesekatalysators der Formel 1a.
1.1) Herstellung des neuen Präliganden der Formel 2a:
Eine Mischung von 7,112 g (50,0 mmol) 2-Propenylphenol (E/Z-Gemisch), 7,041 g Kaliumcarbonat (50,0 mmol) und 20 ml Aceton wurden unter Rückflusskühlung 20 Minuten bei Siedetemperatur gerührt. Danach wurde eine zuvor durch Rühren über Nacht bei Raumtemperatur aktivierte Mischung von 6,94 g (75,0 mmol) Chloraceton, 0,171 g (1,0 mmol) Kaliumjodid und 6,5 ml Aceton zu der Reaktionsmischung hinzugegeben und das Reaktionsgemisch über Nacht unter Rückfuss bei Siedetemperatur gerührt. Die Reaktionsmischung wurde auf Raumtemperatur gekühlt, zu 50 ml Wasser gegeben und dreimal mit je 40 ml Diethylether extrahiert. Die organische Phase wurde mit 5%iger Natronlauge gewaschen, abgetrennt, mit Na2SO4 getrocknet und eingedampft. Nach der Destillation des Rohproduktes unter vermindertem Druck erhielt man 6,788 g (Ausbeute: 67% d.Th.) 2-Propenylphenyloxymethyll-methylketon der Formel 2a:
EMI10.1
<1>H NMR (400 MHz, CDCl3) (isomer Z) [delta] 1.84 (dd, 3H, J = 7.0, 1.8 Hz), 2.30 (s, 3H), 4.52 (s, 2H), 5.88 (dq, 1H, J = 11.6, 7.2 Hz), 6.61 (dq, 1H, J = 11.6, 1.8 Hz), 6.73 (dd, 1H, J = 8.2, 0.9 Hz), 6.93-7.02 (m, 1H), 7.18-7.24 (m, 1H), 7.31 (dd, 1H, J = 7.5, 1.7 Hz); <1>H NMR (400 MHz, CDCl3) (isomer E) [delta] 1.92 (dd, 3H, J = 6.7, 1.8 Hz), 2.31 (s, 3H), 4.54 (s, 2H), 6.27 (dq, 1H, J = 15.9, 6.7 Hz), 6.68 (dd, 1H, J = 1.1, 8.2 Hz), 6.61 (dq, 1H, J = 15.9, 1.7 Hz), 6.92-7.02 (m, 1H), 7.12-7.18 (m, 1H), 7.42 (dd, 1H, J = 7.6, 1.7 Hz);
1.2) Herstellung des Metathesekatalysators der Formel 1a.
In einem Schlenkrohr wurden 62 mg (0,32 mmol) der Verbindung 2a, 34 mg (0,34 mmol) CuCl und 12 ml Dichlormethan vorgelegt. Danach wurden 230 mg (0,27 mmol) Grubbskatalysator, 2. Generation, zugegeben. Die Reaktionsmischung wurde unter Argon 20 Minuten bei Rückflusstemperatur gerührt. Das nach Filtration und Abdampfen des Lösungsmittels erhaltene Rohprodukt wurde durch Chromatographie gereinigt, (Kieselgel Merck Typ 9385, Eluent AcOEt/Cyclohexan 1:1). Es wurden 142 mg (82% d.Th.) des reinen Katalysators der Formel 1a erhalten.
EMI11.1
LRMS (EI): m/z = 641(1, M<+>), 404(1), 324(6), 305(22), 280(8), 252(2), 198(34), 145(7), 131(11), 118(100), 115(16), 105(9), 89(38), 81(10), 73(18), 63(19), 55(22), 43(39), 36(30);
BEISPIEL 2
Herstellung des Metathesekatalysators der Formel 1b:
Analog der in Beispiel 1 beschriebenen Verfahrensweise wurde durch Umsetzung von 2-Propenylphenol, (E/Z-Gemisch), mit Chlormethyl-ethylketon der Präligand 2-Propenylphenyloxymethyl-ethylketon erhalten.
Die Umsetzung dieses Präliganden mit Grubbskatalysator, 2.Generation, führte in einer Ausbeute von 63% d.Th., (Reinprodukt), zu dem Katalysator der Formel 1b.
EMI11.2
LRMS (EI): m/z = 656(2), 654(2, M<+>), 406(3), 404(3), 308(5), 307(23), 305(32), 304(62), 303(57), 289(12), 190(15), 178(16), 159(10), 158(18), 157(14), 148(28), 147(16), 145(10), 144(8), 133(21), 131(20), 121(16), 120(11), 119(25), 118(100), 107(19), 105(18), 103(11), 91(57), 90(38), 89(40), 77(18), 65(11), 63(20), 57(91), 51(13), 43(31), 41(14), 39(19), 36(31); HRMS (EI): calcd. for C32H38O2N2<35>Cl2<102>Ru (M<+>): 654.13538; found 654.13790:
VERGLEICHSBEISPIELE
A) Cross-Metathese (CM) von 4-Methoxy-styrol mit (E)-1,2-Dichlorethen:
Zu Lösungen von jeweils 4-Methoxy-styrol (0,5 mmol) und (E)-1,2-Dichlorethen (1,0 mmol) in 25 ml Dichlormethan wurden jeweils 0,005 mmol des Katalysators der Formel 1a und (als bekannte, zu vergleichende Katalysatoren) der Katalysator der Formel D, (s.Seite 1 dieser Anmeldung), sowie Grubbs Katalysator, 2.Generation, ebenfalls in einer Menge von jeweils 0,005 mmol als Feststoff hinzugefügt. Die Reaktionsmischung wurde jeweils 24 Stunden auf 40 deg. C erwärmt.
Durch GC, (interner Standard Nonan), wurden die folgenden Ausbeuten an Cross-Metathese-Produkt, (4-Methoxy-[omega]-chlorstyrol) bestimmt:
Ausbeute unter Verwendung von Grubbs-Katalysator, 2. Generation: 25% d.Th.
Ausbeute unter Verwendung des Katalysators der Formel D: 35% d.Th.
Ausbeute unter Verwendung des erfindungsgemässen Katalysators 1a: 57% d.Th.
B) Vergleichende Ringschluss-Metathese (RCM) von Bis-allyl-malonsäurediethylester:
Zu Lösungen von jeweils 0,4 mmol Bis-allyl-malonsäurediethylester (Substrat) in 20 ml Dichlormethan wurde jeweils eine Lösung von 0,004 mmol der bekannten Metathesekatalysatoren (Grubbs-Katalysator, 2.Generation und Hoveyda-Grubbs-Katalysator, 2.Generation), sowie der erfindungsgemässen Katalysatoren 1a und 1b, jeweils gelöst in 1 ml Dichlormethan hinzugegeben. Die gaschromatographische Untersuchung der RCM (bei 0 deg. C) zeigte die deutlich höhere Aktivität der erfingsgemässen Katalysatoren 1a und 1b, (s. Zusammenfassung, S.16, Fig. 1).
Die erfindungsgemässen Katalysatoren zeichnen sich nicht nur durch überlegene Aktivität gegenüber bekannten ihrer Art aus. Sie sind zudem luft- u. lagerstabil, ein weiterer Vorteil für ihre industrielle Verwendbarkeit.
(c)DE102006043704 (A1), 2008-03-27,ARLT DIETER; BIENIEK MICHAL [PL]
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