Beilstein Journal of Organic Chemistry, 2005; 1: 6-6 (más artículos en esta revista)

Un excepcional PH phosphonite: Biphenyl-2, 2'-bisfenchylchlorophosphite y derivados ligandos (BIFOPs) en enantioselectiva catalizada cobre-1,4-adiciones

BioMed Central
T-Kop Weiershausen (t.kop-weiershausen @ uni-koeln.de) [1], J Lex (johann.lex @ uni-koeln.de) [1], JM Neudörfl () [aco48@uni-koeln.de 1], B Goldfuss (Goldfuss@Uni-Koeln.de) [1]
[1] Institut für Organische Chemie, Universität zu Köln, Greinstrasse 4, 50939 Köln, Germany

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Resumen

Bifenilo-2, 2'-bisfenchol (BIFOL) basado chlorophosphite, BIFOP-Cl, exposiciones sorprendentemente alto stabilities contra la hidrólisis, así como hydridic nucleófilos y organometálicos. Cloruro de sustitución en BIFOP-Cl producto sólo bajo condiciones drásticas. Nueva enantiopure, sterically exigentes fósforo ligandos tales como phosphoramidite, un phosphite y un PH phosphonite (BIFOP-H), serán accesibles. En enantioselectiva catalizada Cu-1,4-adiciones de ZnEt 2 a 2-cyclohexen-1-uno, esta PH phosphonite (rendimiento del 65% ee) supera incluso la correspondiente phosphite y phosphoramidite.

Introducción

Monodentate fósforo ligandos quirales con C 2-diol simétrico troncales, por ejemplo, con la prominente BINOLs o TADDOLs, son fundamentales para la construcción de enantioselectiva eficientes catalizadores de metal de transición, en especial de cobre-1,4-catalizada adiciones. [1 - 18] Tal asimétrica conjugada adiciones de diethylzinc a enones suelen ser muy enantioselectiva, especialmente con phosphoramidites (amidophosphites) y phosphites. [19 - 42] Estos ligandos quirales (L *) muestran grandes estéricos demandas y buen metal ligando de nuevo a la unión de capacidades. Esos ligandos generar activa R-Cu-L * I catalizadores y apoyar la determinación de la tasa de eliminación de reducción en el ciclo catalítico (Esquema 1]. [43 - 48]

Base común para diol basada phosphoramidites y phosphites son altamente reactivas chlorophosphites. [49 - 52] Estos intermediarios se convierten por lo general en situ con aminas o alcoholes a la modular, enantiopure ligandos (Esquema 2]. [19 - 42].

Modular fencholates Recientemente se aplica en organolithium reactivos quirales [53 - 59] y en organozinc [60 - 63], así como en organopalladium catalizadores [64 - 68] para estudiar los orígenes de enantioselectivities en CC-acoplamientos. La rígida, basada en terpeno biciclo [2.2.1] heptano unidad permite eficiente, el acceso a la cristalina stereoselective diol ligandos como BIFOL (bifenilo bifenilo-bisfenchol bisfenchol bisfenchol bisfenchol), [69 - 73] que se aplican aquí para construcciones de nueva BIFOL Basada, fósforo ligandos, es decir, biphenylbisfencholphosphanes biphenylbisfencholphosphanes biphenylbisfencholphosphanes biphenylbisfencholphosphanes biphenylbisfencholphosphanes biphenylbisfencholphosphanes biphenylbisfencholphosphanes biphenylbisfencholphosphanes (BIFOPs). BIFOPs estéricos con alta demanda y buen aceptor habilidades son entonces empleados en enantioslective Cu-1,4-catalizada adiciones.

Resultados y Discusión

Acoplamiento de lithiated bis-bifenilo-2, 2'-bisfenchol (BIFOL), sintetizada de 2,2 '-dilithiobiphenyl y (-)-fenchone, [69 - 73] con PCl 3 o PBr 3 rendimientos de la enantiopure halophosphites BIFOP-Cl , 1 (62% de rendimiento) y BIFOP-Br, 2 (69% de rendimiento, Esquema 3], que disponen de aire estable (no de oxidación o hidrólisis) a lo largo de semanas, cristalino y analyzable través de la difracción de rayos-X. [74 - 77] En estrecha analogía con el régimen de servidumbre de hidrógeno M-BIFOL, [69 - 73] sólo menos - (M)-conformaciones de biaryl ejes se encuentran en estos BIFOP (biphenylbisfencholphosphane biphenylbisfencholphosphane biphenylbisfencholphosphane biphenylbisfencholphosphane biphenylbisfencholphosphane biphenylbisfencholphosphane biphenylbisfencholphosphane biphenylbisfencholphosphane) halogenuros (Figuras 1 y 2].

Sorprendentemente, el halophosphites 1 (BIFOP-Cl) y 2 (BIFOP-Br) son muy reticentes con diversas reacciones en nucleophilic reactivos para dar halogenuros de sustitución (Cuadro 1]. [78, 79] No nucleophilic sustitución [19 - 42] se observa en los tratamientos para el 1 de suspensiones con equimolar de LiAlH 4 en hexanes o THF a 25 ° C durante 3 h (Tabla 1, las entradas 1 y 2). Sólo temperaturas elevadas (69 ° C), tiempos de reacción más largo (12 h) y un exceso de los rendimientos LiAlH 4 PH phosphonite BIFOP-H, 3 (79% de rendimiento, en el cuadro 1, entrada 3, Figura 3]. Incluso la fuerte C-nucleophilic reactivos methyllithium, ethyllithium, n-t-butyllithium y butyllithium no dio espera conversiones a bajas temperaturas. Ethylation de BIFOP-Cl (1) dando BIFOP-Et (4) se observó con ethyllithium sólo a temperaturas elevadas (Tabla 1, entrada 7) o con un gran exceso de diethylzinc a temperatura ambiente (Tabla 1, entrada 13). Del mismo modo, el 1 se convirtió a BIFOP-nBu nBu (5, Figura 4] sólo con un exceso de n-BuLi a temperaturas elevadas. La resistencia de BIFOP-Cl (1) a O-y N-nucleófilos se desprende de las reacciones con H 2 O, LiOPh y LiNEt 2. Si bien no es la hidrólisis de 1 observados en la temperatura ambiente, sólo el reflujo y las condiciones básicas (KOH), el rendimiento completo de la hidrólisis del 1 al BIFOP (O)-H, 8 (98%, Tabla 1, entrada 14, Figura 5]. [80, 81] La phosphite BIFOP-OPh, 6 (40%, Figura 6] y el phosphoramidite BIFOP-NEt 2, 7 (47%, Figura 7] son accesibles a partir del 1 sólo a temperaturas elevadas con LiOPh o LiNEt 2. El oxo-derivado BIFOP (O)-Cl (9) es sintetizado por el acoplamiento de BIFOL con POCl 3 (65%, Figura 8].

La alta demanda estéricos de la incrustación fenchane unidades proporciona explicaciones a la inesperada baja de la reactividad> P-Cl fracción en BIFOP-Cl (1). Las geometrías de todos BIFOP-derivados son notables con respecto a sus biaryl-ángulos, la fenchyl-aril-ángulos, la pyramidality en la átomos de fósforo, así como las posiciones de los átomos de fósforo en el fenchane cavidades hidrofóbicas (Esquema 4, el Cuadro 2 ).

Una marcada preferencia por los menos (M)-biaryl conformación se encontró en BIFOL (Esquema 3], y se atribuyó a hidrógeno de bonos vinculados quirales fenchole unidades, en el estado solide y en solución. [69 - 73] Del mismo modo, todos vinculados fósforo BIFOPs exposición M-biarly ejes dihedral con ángulos que varían de -91 ° a -99 ° (Esquema 4, cuadro 2]. La alternativa más (P)-conformaciones no se encuentra experimentalmente, que se calculan a ser desfavorecidos por ca. 20 a 35 kcal mol -1 (Cuadro 2]. Al igual que en M-BIFOL, [69 - 73] la fuerte desestabilización de esos plus - (P)-conformaciones surgen de estéricos repulsión de endo-orientado a fenchane unidades en BIFOPs, endo-metil grupos se acercan a los átomos de fósforo (Figura 9] .

Libre rotación en torno a la fenchyl aril bonos se ve obstaculizada en aril fenchol derivaties por el metil-metileno-bifurcación de la fenchane andamios (Esquema 4]. Estos fenchyl aril dihedral ángulos (O 1-C 2-C 3-C 1 de la FAA, Plan 4) son cruciales para la "mordida" de la unidad diol quiral y se ven limitados entre los 30 ° y 46 ° (Tabla 2], Fenchyl aril similares a los ángulos previamente analizados en fencholates litio. [55, 56] En BIFOL, la asimetría de la H-bond da lugar a dos diferentes ángulos fenchyl aril (25 ° y 31 °, Tabla 2]. [69 - 73] Del mismo modo, el pyramidality en la átomos de fósforo en BIFOPs distorsiona la inherente C 2-simetría de la asimetría a biphenylbisfenchol unidades (C 1). Fenchanes cerca del fósforo solitario pares (con FAA-lp) puede diferenciarse de fenchanes cerca de sustituyentes en fósforo (con FAA, Esquema 4]. La diferencia entre estos dos ángulos FAA dihedral es un midieron para el BIFOP-asimetría, que es pequeño para BIFOP-H (3) y BIFOP-NEt 2 (7), pero para la gran BIFOP-Cl (1) y BIFOP-OPh ( 6, cuadro 2].

Los átomos de fósforo, esencial para la coordinación de (finales de la transición) los metales, exposición ligeramente diferentes grados de pyramidality, ya que se mide por el ángulo sumas (planaridad) de 300 ° a 309 ° (Tabla 2, Esquema 4]. El grado de encapsulación de los átomos de fósforo por la fenchane unidades se mide por la distancia (d) de los átomos de fósforo del centro de los ejes biaryl (C 1-C 1 ', Esquema 4]. El espacio más reducido fenchane encapsulación y la incrustación de los átomos de fósforo se desprende de la halophosphites BIFOP-Cl (1, 2,471 Å) y BIFOP-Br (2, 2,476 Å, Cuadro 2], al explicar su inusual baja reactividad (Tabla 1].

Cu-catalizadas, enantioselecitve 1,4-adiciones de diethylzinc a 2-cyclohexene-1-se utilizaron como una prueba de las reacciones de los ligandos monodentate fósforo BIFOPs 1 y 3-7, así como los derivados oxo-8 y 9 (Cuadro 3, Esquema 5].

La baja reactividad de los metales chlorophosphite 1 con nucleófilos orgánica (Cuadro 1] puntos a su potencial idoneidad como ligando de retraso, de electrones ricos en metales de transición, como Cu yo. La determinación de la tasa de reducción eliminación se esperaba que fuera favorecida por el buen metal ligando de nuevo a la unión de las propiedades de los σ * (P-Cl) como aceptor está bien establecida en phosphites, es decir, σ * (P-O), y phosphoramidites, es decir, σ * (P-NR 2). Computarizada anharmonic CO-frecuencias en Cu modelo de los complejos de I-de hecho el punto más alto de CO ν estiramiento frecuencias para P-ligandos con aceptor de carácter más fuerte, es decir, la halophosphites (Esquema 6]. [82 - 86]

Sin embargo, bajo condiciones de catálisis, BIFOP-Cl (1) convierte a la ethylphosphonite BIFOP-Et (4), que el rendimiento de R-3-ethylcyclohexanone con ee 11% (Cuadro 3]. Aparentemente, la mayor acidez de Lewis organozincs apoya nucleophilic más rápido en la sustitución (1) que con organolithiums (Tabla 1]. Sin precedentes, sin embargo, es el PH phosphonite BIFOP-H (3), que con rendimientos de 65% ee enantioselectivity es mucho más alta que la correspondiente phosphite (BIFOL-OPh, 16% ee) y phosphoramidite (BIFOL-NEt 2, 12% ee, el Cuadro 3 ). Una buena característica de vuelta de unión entre halophosphites y phosphites es, en efecto, de la aparente unidad de PH (Esquema 6]. [88, 89] La relativa alta enantioselectivity de 3 es notable, como la asimetría, de 3, medida a partir de la diferencia de su fenchyl-aril ángulos, es más bien pequeña (FAA-lp = 30,0 ° vs FAA = 29,7 °, el cuadro 2 ). El átomo de fósforo en 3 sólo es ligeramente encapsulada por fenchane fracciones, y no debido a la larga distancia d (Esquema 4, el cuadro 2, 2,7 Å) y el bajo estéricos blindaje por el H-átomo. De hecho, PH phopshonite 3 coordina estrechamente a los iones Cu-II. Metal libre BIFOP-H (3) da en CDCl 3 a 31 P-RMN señal en δ = 139,6 con un 1 J (P, H) acoplamiento de 214,5 Hz. Con la mitad de un equivalente de Cu (OTf) 2, no es gratis 1 detectables, sólo un [(1) 2 Cu (OTf) 2] complejo se desprende de un 31 P-RMN señal en δ = 81,1 con un fuerte 1 J (P, H) acoplamiento de 299,5 Hz. [90-91]

Conclusión

La gran demanda de la incrustación estéricos fenchane unidades hace que los átomos de fósforo en BIFOPs difícilmente accesibles por nucleophilic reactivos y conduce a una cantidad inusualmente elevada estabilidad, por ejemplo, para el chlorophosphite BIFOP-Cl (1). 1 Si bien se convierte a la P-Et phosphonite BIFOP-Et (4) durante el Cu-1,4-catalizada de diethylzinc adiciones a cyclohexenone, el PH phosphonite BIFOP-H (3) es estable y da incluso un mayor enantioselectivity que el correspondiente phosphite O phosphoramidite. Por lo tanto, la gran demanda estéricos y de la relativamente baja accesibilidad de los átomos de fósforo en bifenilo-2, 2'-bisfenchylphosphites (BIFOPs) funda la especial idoneidad para BIFOP-H (3) como PH phosphonite ligando en la catálisis de metales de transición. Esto apunta a prometedoras aplicaciones, de 3 o analógica PH ligandos en catálisis enantioselectiva.

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Disposición adicional 1
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