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DE10113710A1 - Oxo-ammonium salts with a sterically-hindered oxo-ammonium group attached to an insoluble support material, used as oxidizing agents, especially for the oxidation of alcohol to ketone or aldehyde - Google Patents

Oxo-ammonium salts with a sterically-hindered oxo-ammonium group attached to an insoluble support material, used as oxidizing agents, especially for the oxidation of alcohol to ketone or aldehyde

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Publication number
DE10113710A1
DE10113710A1 DE2001113710 DE10113710A DE10113710A1 DE 10113710 A1 DE10113710 A1 DE 10113710A1 DE 2001113710 DE2001113710 DE 2001113710 DE 10113710 A DE10113710 A DE 10113710A DE 10113710 A1 DE10113710 A1 DE 10113710A1
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DE
Germany
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oxoammonium salt
salt according
oxidation
oxo
oxoammonium
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE2001113710
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German (de)
Inventor
Joerg Rademann
Steffen Weik
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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Abstract

Oxo-ammonium salts with a sterically-hindered oxo-ammonium group attached to an insoluble support material by a linking group, are new. Oxo-ammonium salts of formula (I) in isolated form, are new. T-L-Z<+> X<-> (I) T = insoluble support material; L = linking group; Z<+> = group of formula (II), (III) or (IV); R<1>-R<5> = alkyl, allyl, aryl or benzyl; and X<-> = a counter-ion. An Independent claim is included for a method for the oxidation of organic compounds by reaction with compounds of formula (I).

Description

Die Erfindung betrifft neue Oxoammoniumsalze, deren Verwendung sowie neue Oxidationsverfahren.The invention relates to new oxoammonium salts, the Use as well as new oxidation processes.

Aus dem Stand der Technik sind Oxoammoniumsalze als reaktive Intermediate bei Oxidationen unter Verwendung des 2,2,6,6- Tetramethylpiperidinoxylradikals (TEMPO), welches auch polymergebunden beschrieben wird, bekannt (Review: Arjan E. J. de Nooy, Arie C. Besemer, Hermann von Bekkum, Synthesis 1996, 1153). Dabei wird das TEMPO zunächst durch ein Co­ oxidans (z. B. NaOCl) in das entsprechende Oxoammoniumsalz überführt, das dann im selben Reaktionsansatz das zu oxidie­ rende Substrat oxidiert. Ein Nachteil, der sich durch den Einsatz dieses Radikals gerade bei gewünschten Oxidationen von Alkoholen zu Aldehyden ergibt, ist die Überoxidierung von Aldehyden zu Carbonsäuren. Ein weiterer Nachteil, den der Einsatz von TEMPO bei Oxidationsreaktionen mit sich bringt, ist die niedrige Reaktivität gegenüber nicht-benzylischen Alkoholen. From the prior art, oxoammonium salts are reactive Intermediates in Oxidations Using the 2,2,6,6- Tetramethylpiperidinoxyl radical (TEMPO), which also polymer-bound, is known (Review: Arjan E. J. de Nooy, Arie C. Besemer, Hermann von Bekkum, Synthesis 1996, 1153). The TEMPO is initially carried out by a Co oxidant (e.g. NaOCl) in the corresponding oxoammonium salt transferred to oxidie in the same reaction batch oxidizing substrate. A disadvantage, which is characterized by the Use of this radical especially for desired oxidations from alcohols to aldehydes is the overoxidation of Aldehydes to carboxylic acids. Another disadvantage that the Use of TEMPO in oxidation reactions, is the low reactivity towards non-benzylic Alcohols.  

Ebenfalls aus der Literatur bekannt ist der Einsatz des TEMPO-Precursors 1-Hydroxy-4-oxo-2,2,6,6-tetramethyl-piperi­ din, welches an Kieselgel gebunden ist. Dieses wird bei Oxidationsreaktionen zunächst durch ein Cooxidans in das TEMPO überführt, welches dann - vermutlich über eine inter­ mediär erzeugte, nicht isolierte Oxoammonium-Zwischenstufe - das zu oxidierende Substrat oxidiert (Carsten Bolm, Thomas Fey, Chem. Commun., 1999, 1795-1796). Zwar können mit dem genannten TEMPO-Precursor auch aliphatische Alkohole oxidiert werden, allerdings lassen die Ausbeuten, insbesondere bei der Oxidation von sekundären Alkoholen, zu wünschen übrig.The use of the is also known from the literature TEMPO precursors 1-hydroxy-4-oxo-2,2,6,6-tetramethyl-piperi din, which is bound to silica gel. This is at Oxidation reactions first by a cooxidant in the TEMPO transferred, which then - probably via an inter medically generated, non-isolated oxoammonium intermediate - the substrate to be oxidized is oxidized (Carsten Bolm, Thomas Fey, Chem. Commun., 1999, 1795-1796). Although with the mentioned TEMPO precursor also oxidizes aliphatic alcohols , but the yields, especially in the Oxidation of secondary alcohols, to be desired.

Zu den eigentlich üblichen Oxidationsmitteln für die Um­ setzung von Alkoholen zu Carbonylverbindungen zählen Di­ methylsulfoxid (DMSO), Periodinane und verschiedene Schwer­ metallreagenzien, letztere zumeist auf der Basis entweder von Chrom- oder von Rutheniumoxiden. Es gibt einige Beispiele für polymerunterstützte Oxidationsreagenzien (A. Akelah, D. C. Sherrington, Chem. Rev. 1981, 81, 557-587) und für Schwer­ metalloxide, die an Ionenaustauscherharze gebunden sind (G. Gardillo, M. Orena, S. Sandri, Tetrahedron Lett. 1976, 17, 3985-3988; B. Hinzen, S. V. Ley, J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1 1997, 1907-1910). Allerdings schränkt der mögliche Verbleib von hochtoxischen Schwermetallen sowie die bereits bei den oben beschriebenen TEMPO-Verbindungen genannte niedrige Reaktivität gegenüber nicht-benzylischen Alkoholen und die Überoxidierung von Aldehyden die Anwendung dieser Reagenzien ein.To the actually usual oxidizing agents for the order Settlement of alcohols to carbonyl compounds include Di methyl sulfoxide (DMSO), periodinans and various heavy metal reagents, the latter mostly based on either Chromium or ruthenium oxides. There are some examples of polymer-assisted oxidation reagents (A. Akelah, D. C. Sherrington, Chem. Rev. 1981, 81, 557-587) and for Schwer metal oxides bound to ion exchange resins (G. Gardillo, M. Orena, S. Sandri, Tetrahedron Lett. 1976, 17, 3985-3988; B. Hinzen, S.V. Ley, J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1 1997, 1907-1910). However, the possible whereabouts limits of highly toxic heavy metals as well as those already at the Low TEMPO compounds described above Reactivity to non-benzylic alcohols and the Overoxidation of aldehydes using these reagents on.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, neue, als Oxidations­ mittel verwendbare Verbindungen sowie Oxidationsverfahren zur Verfügung zu stellen, die die genannten Nachteile überwinden. The object of the invention is therefore new, as an oxidation medium usable compounds and oxidation processes for To make available that overcome the disadvantages mentioned.  

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Verbindung, wie sie in Anspruch 1 definiert ist und durch das Verfahren gemäß Anspruch 11. Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprüchen 2-9 bzw. 12-16 sowie im Verwendungs­ anspruch 10. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.This problem is solved by the connection as described in Claim 1 is defined and according to the method Claim 11. Preferred embodiments can be found in the dependent claims 2-9 or 12-16 and in use claim 10. The wording of all claims is hereby made by reference to the content of this description.

Das erfindungsgemäße Oxoammoniumsalz besitzt einen positiv geladenen reaktiven Abschnitt Z+, welcher eine der folgenden Strukturen hat:
The oxoammonium salt according to the invention has a positively charged reactive section Z + , which has one of the following structures:

Das Gegenion, welches mit X- bezeichnet ist, ist ein Anion, insbesondere ein Halogenidion, vorzugsweise ein Chloridion.The counter ion, which is denoted by X - , is an anion, in particular a halide ion, preferably a chloride ion.

Z+ ist über eine Linkergruppe L mit einem unlöslichen Träger­ material T als fester Phase verbunden.Z + is connected via a linker group L with an insoluble carrier material T as a solid phase.

Z+ weist 4 bzw. 5 Reste R auf, die unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe von Alkyl, Allyl, Aryl und Benzyl, wobei C1-C5-Alkyl bevorzugt sind. Besonders hohe Ausbeuten an oxidiertem Produkt werden erzielt, wenn R1-R4 bzw. R5 Methylgruppen sind.Z + has 4 or 5 radicals R which are selected independently of one another from the group of alkyl, allyl, aryl and benzyl, C 1 -C 5 -alkyl being preferred. Particularly high yields of oxidized product are achieved when R 1 -R 4 or R 5 are methyl groups.

Das in den für organische Synthesen üblicherweise verwendeten Lösungsmitteln unlösliche Trägermaterial T kann ein Polymer, insbesondere 1%-Divinylbenzen-Polystyrenharz sein. Neben Polymeren sind für T noch andere Materialien, wie beispiels­ weise ein Polykondensat kugelförmiger Polykieselsäuren, auch Kieselgel genannt, möglich.The one commonly used in organic synthesis Solvent-insoluble carrier material T can be a polymer, especially 1% divinylbenzene polystyrene resin. Next Polymers are other materials for T, such as as a polycondensate of spherical polysilicic acids, too Called silica gel, possible.

Die Linkergruppe L weist vorzugsweise eine Ethergruppe auf. Es ist jedoch auch möglich, daß L eine oder mehrere Amid-, Amin- oder Estergruppen oder ähnliche aufweist. Auch Alkyl­ gruppen ohne Heteroatome sind als Linkergruppen denkbar.The linker group L preferably has an ether group. However, it is also possible for L to have one or more amide, Has amine or ester groups or the like. Also alkyl Groups without heteroatoms are conceivable as linker groups.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht das Oxoammoniumsalz aus dem oben genannten positiv geladenen 6-Ring (a), einem Chloridion, einer CH2-O-Linkergruppe, wobei die Methylengruppe mit dem unlöslichen Trägermaterial T verbunden ist, und aus 1%-Divinylbenzen-Polystyrenharz als unlösliches Trägermaterial T.In a particularly preferred embodiment, the oxoammonium salt consists of the above-mentioned positively charged 6-ring (a), a chloride ion, a CH 2 -O linker group, the methylene group being connected to the insoluble carrier material T, and 1% divinylbenzene Polystyrene resin as an insoluble carrier material T.

Wie bereits oben erwähnt, sind polymergebundene Oxoammonium­ salze bisher lediglich als reaktive Intermediate bei Oxida­ tionen unter Verwendung von TEMPO bekannt. Bei den erfin­ dungsgemäßen Verbindungen handelt es sich dagegen um polymer­ gebundene Oxoammoniumsalze in isolierter Form. Solche iso­ lierte Salze sind aus dem Stand der Technik nicht bekannt.As already mentioned above, polymer-bound oxoammonium So far, salts have only been used as reactive intermediates in oxides tion using TEMPO. With the inventors Compounds according to the invention, on the other hand, are polymeric bound oxoammonium salts in isolated form. Such iso gated salts are not known from the prior art.

Mit den Oxoammoniumsalzen nach den Ansprüchen 1-9 sind Oxidationen verschiedener Substrate möglich. Als besonders effizient haben sich die beschriebenen Salze bei der Oxida­ tion von sowohl aliphatischen als auch benzylischen Alkoholen erwiesen. So wurde beispielsweise bei der Umsetzung von Heptanol zu Heptanal eine Ausbeute von über 95% erzielt. Neben Alkoholen zu Ketonen bzw. Aldehyden lassen sich auch Ketone zu Diketonen, Diole zu Lactonen und Phenole zu Chino­ nen oxidieren.With the oxoammonium salts according to claims 1-9 Oxidation of various substrates possible. As special The salts described have been efficient for the oxide tion of both aliphatic and benzylic alcohols proved. For example, when implementing  Heptanol to heptanal achieved a yield of over 95%. In addition to alcohols to ketones or aldehydes Ketones to diketones, diols to lactones and phenols to chinos oxidize.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Oxidation organischer Verbindungen gemäß Anspruch 11 ist dadurch gekennzeichnet, daß die zu oxidierende Verbindung mit einem erfindungsgemäßen Oxoammoniumsalz umgesetzt wird. Bei diesem Verfahren, bei dem das Oxoammoniumsalz in reiner, isolierter Form eingesetzt wird, wird die Bildung von Nebenprodukten, insbesondere von Überoxidationsprodukten, weitgehend vermieden. Dadurch werden Produktausbeuten erreicht, die deutlich über den mit den bisher bekannten polymerunterstützten Oxidationsmitteln, wie beispielsweise das bereits oben erwähnte 1-Hydroxy-4-oxo- 2,2,6,6-tetramethylpiperidin von Carsten Bolm und Thomas Fey, erreichbaren Ausbeuten liegen.The inventive method for the oxidation of organic Compounds according to claim 11 is characterized in that the compound to be oxidized with an inventive Oxoammoniumsalz is implemented. In this process, in which the oxoammonium salt used in pure, isolated form the formation of by-products, especially of Overoxidation products, largely avoided. This will Product yields achieved that are significantly higher than those with the previously known polymer-assisted oxidizing agents, such as for example the 1-hydroxy-4-oxo- 2,2,6,6-tetramethylpiperidine from Carsten Bolm and Thomas Fey, achievable yields.

Nicht zuletzt bietet die erfindungsgemäße Verbindung bei ihrem Einsatz in der hier durchgeführten polymerunterstützten Lösungssynthese die Möglichkeit, die Vorteile der Festphasen­ synthese, welche die kombinatorische Chemie in ihrem ersten Jahrzehnt dominierte (Combinatorial Chemistry-Synthesis, Analysis, Screening, (Hrsgb.: G. Jung), Wiley-VCH, Weinheim, 1999; Combinatorial Paptide and Non-Peptide Libraris, (Hrs­ gb.: G. Jung), VCH, Weinheim, 1996), mit den Vorteilen der Synthese in Lösung zu verbinden. Polymere Reagenzien können in großem Überschuß eingesetzt werden und durch Filtration entfernt werden, wohingegen die Produkte leicht analysiert und in Lösung weiter umgesetzt werden können. Polymere Reagenzien sind hervorragend für die parallele kombinatori­ sche Synthese geeignet. Sie ermöglichen die Herstellung von komplexen Verbindungsbibliotheken durch mehrstufige Synthesen in Lösung, sie können in automatisierten wie auch in Durchflußsystemen verwendet werden. Schließlich können sie ein­ gesetzt werden, um Einzelverbindungen wie auch komplexe Gemische zu transformieren. Als Vorteile der Synthese in Lösung seien die Vielseitigkeit von Reaktionen, die ver­ wendbar sind, und die umfangreichen, in Synthesevorschriften gesammelten Erfahrungen genannt.Last but not least, the connection according to the invention offers their use in the polymer-assisted Solution synthesis the possibility of taking advantage of solid phases synthesis, which combinatorial chemistry in its first Decade dominated (Combinatorial Chemistry-Synthesis, Analysis, Screening, (Ed .: G. Jung), Wiley-VCH, Weinheim, 1999; Combinatorial Paptide and Non-Peptide Libraris, (ed gb .: G. Jung), VCH, Weinheim, 1996), with the advantages of Connect synthesis in solution. Polymeric reagents can be used in large excess and by filtration are removed, whereas the products are easily analyzed and can be further implemented in solution. polymers Reagents are excellent for parallel combinators suitable synthesis. They enable the production of complex compound libraries through multi-stage syntheses in solution, they can be used in automated as well as in flow systems  be used. Finally, they can be set to single connections as well as complex ones To transform mixtures. As advantages of synthesis in The solution is the versatility of reactions that ver are reversible, and the extensive, in synthesis instructions experiences.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Darstellung der erfindungsgemäßen Verbindung und von bevorzugten Ausführungs­ formen des erfindungsgemäßen Verfahrens in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich allein oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein.Further details and features of the invention emerge from the following description of the representation of the compound of the invention and of preferred embodiment form the method according to the invention in connection with the Dependent claims. The respective characteristics for alone or in combination with each other be realized.

In den Zeichnungen zeigen:The drawings show:

Abb. 1 Reaktionsschema zur Darstellung einer erfindungsge­ mäßen Verbindung. Das Oxoammoniumharz 2 wurde in einer dreistufigen Synthese ausgehend von chloro­ methylierten Polystyrenharz hergestellt und wurde in der Oxidation der Alkohole 3a bis 22a einge­ setzt. Die Oxidation von Harz 1 wurde mit Br2, Cl2 oder NCS/HCl durchgeführt. Fig. 1 reaction scheme to illustrate a fiction, contemporary connection. The oxoammonium resin 2 was prepared in a three-step synthesis from chloromethylated polystyrene resin and was used in the oxidation of the alcohols 3 a to 22 a. The oxidation of resin 1 was carried out with Br 2 , Cl 2 or NCS / HCl.

Abb. 2 Kollektion von 20 chemisch diversen Alkoholen 3a bis 22a, die benzylische, allylische, primäre aliphatische, sekundäre aliphatische Alkohole und Diole repräsentieren. Fig. 2 Collection of 20 chemically diverse alcohols 3 a to 22 a, which represent benzylic, allylic, primary aliphatic, secondary aliphatic alcohols and diols.

Abb. 3 GC-Analyse der Reaktion von Alkohol 9a in DCM (1 mg/ml) für 1 h mit 1, 2 und 3 Äquivalenten des polymeren Oxoammoniumsalzes 2 mit Hilfe eines Flammenionisationsdetektors (FID). Fig. 3 GC analysis of the reaction of alcohol 9 a in DCM (1 mg / ml) for 1 h with 1, 2 and 3 equivalents of the polymeric oxoammonium salt 2 using a flame ionization detector (FID).

Abb. 4 Sekundäre Oxidationsprodukte der Alkohole 3a bis 22a. Fig. 4 Secondary oxidation products of alcohols 3 a to 22 a.

Abb. 5 GC-FID eines Gemisches von 15 Alkoholen (oben) und Produktgemisch erhalten nach der Oxidation mit Harz 2 (unten). Fig. 5 GC-FID of a mixture of 15 alcohols (top) and product mixture obtained after oxidation with resin 2 (bottom).

Experimentelle BeispieleExperimental examples I. Zur Synthese der erfindungsgemäßen VerbindungenI. For the synthesis of the compounds according to the invention

Das 4-Hydroxy-2,2,6,6-Tetramethylpiperidinoxylradikal wurde mit Natriumhydrid als Base an 1%-Divinylbenzen-Polystyren­ harz gekoppelt (Abb. 1). Elementaranalyse des Harzes 1 ergab eine Beladung von 0.93 mmolg-1 des Radikals. ESR-Spektros­ kopie belegte die Anwesenheit des freien Radikalelektrons und zeigte das charakteristische Tripletsignal, welches durch die Kopplung mit dem 14N-Kern entsteht. Dementsprechend war im HR-MAS NMR Spektrum eine deutliche Linienverbreiterung beobachtbar, die durch die verstärkte Relaxation der Kern­ magnetisierung auf Grund der Wechselwirkung mit den per­ sistenten Elektronenspins erklärbar ist. Die Oxidation des Radikals wurde mit elementarem Brom, Chlor und N-Chlor­ succinimid/HCl (Methoden A-C) durchgeführt. Im Anschluß an die Oxidation zeigte das Harz 2 im FT-ATR-IR eine starke Absorptionsbande bei 1700 cm-1, die vermutlich für die N=O Doppelbindung der reaktiven Zwischenstufe charakteristisch ist. Die Oxidation wird durch eine deutliche Farbänderung von farblos zu einem hellen Orange-Rot im Falle des Chlorids begleitet.The 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidinoxyl radical was coupled with sodium hydride as a base to 1% divinylbenzene polystyrene resin ( Fig. 1). Elemental analysis of resin 1 showed a loading of 0.93 mmolg -1 of the radical. ESR spectroscopy confirmed the presence of the free radical electron and showed the characteristic triplet signal that is generated by the coupling with the 14 N nucleus. Accordingly, a clear line broadening was observed in the HR-MAS NMR spectrum, which can be explained by the increased relaxation of the nuclear magnetization due to the interaction with the persistent electron spins. The radical was oxidized with elemental bromine, chlorine and N-chlorosuccinimide / HCl (methods AC). Following the oxidation, resin 2 in FT-ATR-IR showed a strong absorption band at 1700 cm -1 , which is probably characteristic of the N = O double bond of the reactive intermediate. The oxidation is accompanied by a clear color change from colorless to a bright orange-red in the case of chloride.

Detaillierte Beschreibung der Synthese einer erfindungsge­ mäßen VerbindungDetailed description of the synthesis of a fiction moderate connection

  • A) Darstellung des TEMPO-Harzes 1. Natriumhydrid (1.28 g, stabilisiert mit Paraffinöl, 60%, 32.1 mmol) wurde in trockenem DMF (Dimethylformamid, 40 ml) in einem 100 ml Rundhalskolben suspendiert. 2,2,6,6-Tetramethyl-piperidin-1- oxyl (3.57 g, 20.7 mmol) wurde langsam hinzugegeben, der Kolben wurde mit einem Trockenrohr verschlossen und 3 h lang gerührt. Chlormethyliertes 1% Divinylbenzen/polystyrenharz (Beladung 1.07 mmolg-1, 100-200 mesh, 2 g, 2.14 mmol) wurde hinzugegeben und die Reaktionsmischung 3 Tage lang bei RT geschüttelt. Das Harz wurde abfiltriert und gründlich mit Wasser, Wasser/DMF (1 : 1), DMF, THF, DCM (Dichlormethan) und MeOH gewaschen und in vacuo getrocknet. Beladung: 0.93 mmolg-1 Chlorgehalt: 0.07%.A) Representation of the TEMPO resin 1 . Sodium hydride (1.28 g, stabilized with paraffin oil, 60%, 32.1 mmol) was suspended in dry DMF (dimethylformamide, 40 ml) in a 100 ml round-necked flask. 2,2,6,6-Tetramethyl-piperidine-1-oxyl (3.57 g, 20.7 mmol) was slowly added, the flask was sealed with a drying tube and stirred for 3 h. Chloromethylated 1% divinylbenzene / polystyrene resin (loading 1.07 mmolg -1 , 100-200 mesh, 2 g, 2.14 mmol) was added and the reaction mixture was shaken at RT for 3 days. The resin was filtered off and washed thoroughly with water, water / DMF (1: 1), DMF, THF, DCM (dichloromethane) and MeOH and dried in vacuo. Load: 0.93 mmolg -1 chlorine content: 0.07%.
  • B) Oxidation zum Oxoammoniumharz 2 (Methode C). N-Chlor­ succinimid (6 equiv) wurde in DCM gelöst, 4 M HCl in Dioxan wurde hinzugefügt (5 equiv). Nach 5 min. wurde die Lösung zu Harz 1 (1 equiv) gegeben, das in trockenem DCM vorgequollen war. Nach 15 min. Schütteln wurde das Harz abfiltriert und mit trockenem DCM gewaschen.B) Oxidation to oxoammonium resin 2 (method C). N-chloro succinimide (6 equiv) was dissolved in DCM, 4 M HCl in dioxane was added (5 equiv). After 5 min. the solution was added to Resin 1 (1 equiv), which was pre-swollen in dry DCM. After 15 min. Shaking the resin was filtered off and washed with dry DCM.
II. Bu den Reaktionen der erfindungsgemäßen VerbindungII. Bu the reactions of the compound of the invention

Es wurde untersucht die Reaktivität von Reagenz 2 gegenüber einer Auswahl von 20 verschiedenen Alkoholen 3a-22a, welche benzylische, allylische, primäre und sekundäre aliphatische repräsentieren (Abb. 2). Im Vergleich der verschiedenen Gegenionen, war Chlorid reaktiver als Bromid und führte zu weniger Nebenprodukten, vermutlich auf Grund der Br3 --Anio­ nen, die im Bromidharz anwesend sind. Verschiedene Temperatu­ ren wurden getestet, alle Vergleichsreaktionen wurden bei Raumtemperatur (RT) durchgeführt (Table 1). Analyse und Quantifizierung aller Reaktionen wurde mittels GC vorgenom­ men, entweder mit einem Flammenionisationsdetektor (FID) oder einem massensensitiven Detektor (EI-MS, 70 eV). Die Verbin­ dungen wurden durch den Vergleich mit reinen Substanzproben, durch den Vergleich der Massenspektren mit denen, die aus der NIST Spektralbibliothek erhalten wurden oder durch NMR- Analyse identifiziert.The reactivity of reagent 2 towards a selection of 20 different alcohols 3 a - 22 a was investigated, which represent benzylic, allylic, primary and secondary aliphatic ( Fig. 2). In the comparison of the different counterions, chloride was more reactive than bromide and led to fewer by-products, presumably due to the Br 3 - anions present in the bromide resin. Different temperatures were tested, all comparative reactions were carried out at room temperature (RT) (Table 1). Analysis and quantification of all reactions was carried out using GC, either with a flame ionization detector (FID) or a mass-sensitive detector (EI-MS, 70 eV). The compounds were identified by comparison with pure substance samples, by comparing the mass spectra with those obtained from the NIST spectral library or by NMR analysis.

Zuerst wurde Alkohol 9a mit verschiedenen Äquivalenten von Harz 2 umgesetzt. Vollständige Umsetzung innerhalb 1 h wurde mit 3 equiv von Harz 2 erreicht (Abb. 3).First alcohol 9 a was reacted with different equivalents of resin 2 . Complete conversion within 1 h was achieved with 3 equiv of resin 2 ( Fig. 3).

Die Ergebnisse der Oxidationen (Tabelle 1) können wie folgt zusammengefasst werden: Saubere und schnelle quantitative Umsetzung der Alkohole wurde generell beobachtet, nur im Falle von Alkohol 17a wurden Reste des Ausgangsmaterials nach der Reaktion detektiert. Alle benzylischen oder allylischen Alkohole lieferten Aldehyd- oder Ketonprodukte in sehr guter Reinheit. Gleiches wurde für offenkettige primäre und sekun­ däre Alkohole gefunden. Repräsentative Ausbeuten für die weniger flüchtigen Produkte wie die Aldehyde 9b, 10b, oder 20b wurden durch Wiegen bestimmt und lagen bei 90%. The results of the oxidations (Table 1) can be summarized as follows: Clean and rapid quantitative conversion of the alcohols was generally observed; only in the case of alcohol 17 a were residues of the starting material detected after the reaction. All benzylic or allylic alcohols gave aldehyde or ketone products in very good purity. The same was found for open-chain primary and secondary alcohols. Representative yields for the less volatile products such as the aldehydes 9 b, 10 b, or 20b were determined by weighing and were 90%.

Tabelle 1 Table 1

Sehr leicht enolisierbare Ketone, wie sie ausgehend von Cyclohexanol (19a), 1-Phenylpropan-2-ol (21a) und Cholesterin (22a) erhalten wurden, konnten weiter zu den Dionen 19c, 21c bzw. 22c umgesetzt werden. In dieser Reaktion wurde das primäre Oxidationsprodukt, z. B. Cyclohexanon über eine Enolform als Intermediat weiter zum Keton umgewandelt. Im Gegensatz dazu wurden die Diole (15a, 17a) im sekundären Oxidationsschritt in Lactone überführt (15c, 17c)(Abb. 4). Interessanterweise wurden bei Terpenalkoholen wie bei Ge­ raniol (11a) und Citronellol (14a) bei einem Überschuß von Reagenz 2 kaskadenähnliche Reaktionen beobachtet. In einer En-Reaktion cyclisierten sie und bildeten dabei die sekundä­ ren Alkohole (11c, 14c). Diese sekundären Produkte konnten weiter zu den Terpen-Ketonen (11d, 14d) oxidiert werden. Beim Geraniolsystem verlief diese Reaktion in besonders guter Reinheit.Very easily enolizable ketones, such as those obtained from cyclohexanol ( 19 a), 1-phenylpropan-2-ol ( 21 a) and cholesterol ( 22 a), were further converted to the dions 19 c, 21 c and 22 c become. In this reaction the primary oxidation product, e.g. B. cyclohexanone via an enol form as an intermediate to ketone. In contrast, the diols ( 15 a, 17 a) were converted to lactones in the secondary oxidation step ( 15 c, 17 c) ( Fig. 4). Interestingly, two cascade-like reactions were observed with terpene alcohols such as ge raniol ( 11 a) and citronellol ( 14 a) with an excess of reagent. They cyclized in an ene reaction to form the secondary alcohols ( 11 c, 14 c). These secondary products could be further oxidized to the terpene ketones ( 11 d, 14 d). In the geraniol system, this reaction was particularly good.

Schließlich wurde eine Verbindungskollektion bestehend aus 15 Alkoholen (3a-10a, 12a, 13a, 15a, 16a, 18a-20a) verwendet, um die Umsetzung von komplexen Gemischen von chemisch diversen Alkoholen zu untersuchen (Abb. 5). Das Gemisch (1 mgml-1 pro Alkohol) wurde sowohl mit GC-FID als auch mit GC-MS analy­ siert. Im Ausgangsgemisch konnten alle Alkohole getrennt und durch ihr Massenspektrum identifiziert werden. Im Anschluß an die Behandlung mit Harz 2 für 2 h, offenbarte GC-Analyse das vollständige Verschwinden aller Alkohole. Alle bis auf eines der erwarteten Aldehyd-, Keton-, Lacton- oder Dionprodukte­ konnten getrennt und identifiziert werden. 8b und 12b koe­ luierten, wohingegen 16b überhaupt nicht detektiert wurde. Die Konzentration der Produkte mit einem niedrigen Siede­ punkt, die zuerst in der GC eluieren, war reduziert, wohin­ gegen die Konzentration der höhersiedenden Aldehyde und Ketone im komplexen Gemisch unverändert blieb. Finally, a compound collection consisting of 15 alcohols ( 3 a - 10 a, 12 a, 13 a, 15 a, 16 a, 18 a - 20 a) was used to investigate the implementation of complex mixtures of chemically diverse alcohols ( Fig. 5). The mixture (1 mgml -1 per alcohol) was analyzed with both GC-FID and GC-MS. In the starting mixture, all alcohols could be separated and identified by their mass spectrum. Following treatment with Resin 2 for 2 h, GC analysis revealed the complete disappearance of all alcohols. All but one of the expected aldehyde, ketone, lactone or dione products could be separated and identified. 8b and 12b co-eluted, whereas 16b was not detected at all. The concentration of the products with a low boiling point, which elute first in the GC, was reduced, whereas the concentration of the higher-boiling aldehydes and ketones in the complex mixture remained unchanged.

Zusammenfassend konnte gezeigt werden, daß das polymergebun­ dene Oxoammoniumreagenz hocheffizient in der polymerunter­ stützten Oxidation verschiedener Alkohole ist. Das Reagenz ist in hohem Überschuß verwendbar und lieferte sehr reine Produkte ausgehend von Einzelverbindungen. Darüber hinaus war es möglich, komplexe Verbindungskollektionen sauber umzu­ setzen. Keine Überoxidation zu Carbonsäuren wurde beobachtet. Es ist offensichtlich, daß dieses Reagenz von großem Wert in polymerunterstützten Transformationen in Lösung, in der automatisierten Parallelsynthese und bei Durchflußanwendungen in Produktionsprozessen mit größeren Ansätzen ist.In summary it could be shown that the polymer The oxoammonium reagent is highly efficient in the polymer sub supported oxidation of various alcohols. The reagent is usable in high excess and delivered very pure Products based on individual connections. Beyond that it is possible to cleanly move complex connection collections put. No over-oxidation to carboxylic acids was observed. It is obvious that this reagent is of great value in polymer-assisted transformations in solution in which automated parallel synthesis and in flow applications in production processes with larger approaches.

Detaillierte Beschreibung der Oxidation von Alkoholen mit einer erfindungsgemäßen VerbindungDetailed description of the oxidation of alcohols with a compound of the invention

  • A) Oxidation der Alkohole. Die Alkohole 3a-22a (1 equiv) wurden in trockenem DCM aufgelöst. Frisch hergestelltes Oxoammoniumharz 2 (5 equiv, berechnet nach der Beladung von Harz 1) wurde hinzugegeben und bei RT geschüttelt, 1 h lang im Falle der primären Alkohole und 2 h lang im Falle der sekundären Alkohole. Das Harz wurde abfiltriert und mit DCM gewaschen. Die erhaltene Lösung wurde GC-analytisch unter­ sucht, wozu eine Fused-Silica Kapillare verwendet wurde (25 m × 0.32 mm Permabond SE 54, df = 1.0 µ). Temperaturprogramm: 50°C, 2 min. isothermisch, 5°Cmin-1 bis 200°C. H2 wurde als Trägergas für die FI-Detektion verwendet (pi = 50 kPa) und He für GC-MS im EI-Modus (70 eV). Reinheiten sind in Tabelle 1 angegeben. Beispielhafte Ausbeuten für 10 mg Alkohol, bei 1 h Reaktionszeit, 4-maligem Waschen mit je 3 ml DCM und nach Verdampfung des Lösungsmittels bei RT: 9b (8.9 mg, 90%), 10b (8.7 mg, 88%) und 20b (9.2 mg, 91%).A) Oxidation of the alcohols. The alcohols 3 a - 22 a (1 equiv) were dissolved in dry DCM. Freshly prepared oxoammonium resin 2 (5 equiv, calculated after loading resin 1 ) was added and shaken at RT, for 1 hour in the case of the primary alcohols and for 2 hours in the case of the secondary alcohols. The resin was filtered off and washed with DCM. The solution obtained was examined by GC analysis, for which a fused silica capillary was used (25 m × 0.32 mm Permabond SE 54, d f = 1.0 μ). Temperature program: 50 ° C, 2 min. isothermal, 5 ° Cmin -1 to 200 ° C. H 2 was used as the carrier gas for FI detection (p i = 50 kPa) and He for GC-MS in EI mode (70 eV). Purity levels are given in Table 1. Exemplary yields for 10 mg alcohol, with a reaction time of 1 h, washing 4 times with 3 ml DCM each and after evaporation of the solvent at RT: 9b (8.9 mg, 90%), 10b (8.7 mg, 88%) and 20b (9.2 mg, 91%).

Claims (16)

1. Oxoammoniumsalz in isolierter Form mit der allgemeinen Formel
T-L-Z+X- (I)
wobei
T ein unlösliches Trägermaterial ist,
L eine Linkergruppe ist,
Z+ entweder a)
oder b)
oder c)
ist,
R1, R2, R3, R4 und R5 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe von Alkyl, Allyl, Aryl und Benzyl, X- ein Gegenion zum Oxoammoniumion ist.
1. Oxoammonium salt in isolated form with the general formula
TLZ + X - (I)
in which
T is an insoluble carrier material,
L is a linker group,
Z + either a)
or b)
or c)
is
R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are independently selected from the group of alkyl, allyl, aryl and benzyl, X - is a counter ion to the oxoammonium ion.
2. Oxoammoniumsalz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß L eine Ethergruppe aufweist.2. oxoammonium salt according to claim 1, characterized in that L has an ether group. 3. Oxoammoniumsalz nach Anspuch 1, dadurch gekennzeichnet, daß L eine Alkylgruppe ist.3. oxoammonium salt according to claim 1, characterized in that L is an alkyl group. 4. Oxoammoniumsalz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß L eine Estergruppe aufweist.4. oxoammonium salt according to claim 1, characterized in that L has an ester group. 5. Oxoammoniumsalz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß L eine Amidgruppe aufweist.5. oxoammonium salt according to claim 1, characterized in that L has an amide group. 6. Oxoammoniumsalz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß R1, R2, R3, R4 und R5 C1-C5- Alkylgruppen, vorzugsweise Methylgruppen sind.6. Oxoammonium salt according to one of the preceding claims, characterized in that R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are C 1 -C 5 alkyl groups, preferably methyl groups. 7. Oxoammoniumsalz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß X- ein anorganisches Ion, vorzugsweise ein Halogenidion ist.7. Oxoammonium salt according to one of the preceding claims, characterized in that X - is an inorganic ion, preferably a halide ion. 8. Oxoammoniumsalz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß T ein Polystyrenharz, vorzugsweise 1% Divinylbenzen-Polystyrenharz ist.8. oxoammonium salt according to one of the preceding claims, characterized in that T is a polystyrene resin, preferably 1% divinylbenzene polystyrene resin. 9. Oxoammoniumsalz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Z+ = a), X- = Cl-, L = -CH2-O-, wobei die CH2-Gruppe mit T verbunden ist, und T = 1%-Divinylbenzen-Poly­ styrenharz. 9. oxoammonium salt according to claim 1, characterized in that Z + = a), X - = Cl - , L = -CH 2 -O-, the CH 2 group being connected to T, and T = 1% divinylbenzene -Poly styrene resin. 10. Verwendung eines Oxoammoniumsalzes nach einem der Ansprüche 1-9 als Oxidationsmittel, insbesondere zur Oxidation von Alkoholen zu Ketonen bzw. Aldehyden.10. Use of an oxoammonium salt according to one of the Claims 1-9 as an oxidizing agent, especially for Oxidation of alcohols to ketones or aldehydes. 11. Verfahren zur Oxidation organischer Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß die zu oxidierende Verbin­ dung mit einem Oxoammoniumsalz nach einem der Ansprüche 1-9 umgesetzt wird.11. Process for the oxidation of organic compounds, characterized in that the compound to be oxidized dung with an oxoammonium salt according to one of the claims 1-9 is implemented. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem ersten Lösungsmittel gelöste, zu oxidie­ rende Verbindung mit mindestens 2, vorzugsweise 5 Äquivalenten des Oxoammoniumsalzes nach einem der Ansprüche 1-9 umgesetzt wird.12. The method according to claim 11, characterized in that the dissolved in a first solvent, to oxidie rende connection with at least 2, preferably 5 Equivalents of the oxoammonium salt according to one of the Claims 1-9 is implemented. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsprodukt vom ersten Lösungsmittel entfernt, vorzugsweise abfiltriert wird, anschließend mit einem zweiten Lösungsmittel gewaschen wird und das zweite Lösungsmittel entfernt wird.13. The method according to claim 12, characterized in that the reaction product is removed from the first solvent, is preferably filtered off, then with a second solvent is washed and the second Solvent is removed. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Lösungsmittel identisch sind.14. The method according to claim 13, characterized in that the first and second solvents are identical. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-14, dadurch gekennzeichnet, daß die zu oxidierende Verbindung ein Alkohol, insbesondere ein aliphatischer Alkohol ist.15. The method according to any one of claims 11-14, characterized characterized in that the compound to be oxidized Alcohol, especially an aliphatic alcohol. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10-15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch von zu oxidierenden Verbindungen umgesetzt wird.16. The method according to any one of claims 10-15, characterized characterized in that a mixture of to be oxidized Connections is implemented.
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