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Die
vorliegende Erfindung betrifft polymere homogene Katalysatoren,
die eine ungesättigte
Polymerhauptkette umfassen. Die Polymerhauptkette wird insbesondere
durch eine so genannte Ringöffnungsmetathese-Polymerisationsreaktion
(ROMP) gewonnen.
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Polymere
Katalysatoren sind aufgrund ihrer möglichen Wiederverwendung, die
oft zu erheblichen Einsparungen der Produktionskosten führt, wichtige
Ziele für
die industrielle Produktion chemischer Verbindungen.
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In
den vergangenen Jahren wurde der Schwerpunkt vor allem auf die Produktion
homogener Katalysatorformen gelegt, da der Wegfall von Phasenübergängen im
Laufe solcher Katalysen zu einer erhöhten Vorhersagbarkeit des Reaktionsverhaltens
der fraglichen Katalysatoren führt.
Eine der Triebkräfte
hinter der Beurteilung von zunehmend höher entwickelten Katalysatoren
liegt in der Verfügbarkeit
von Produkten in höheren Erträgen und
kürzeren
Zeiträumen,
d.h. in einer wirtschaftlicheren Weise.
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Abgesehen
von einem guten katalytischen System an sich sind besondere Bemühungen in
der Synthese des polymeren Teils solcher Katalysatoren erforderlich.
Die
DE 19910691.6 und
DE 19647892.8 liefern unterschiedliche
Lösungen
für dieses
Problem. Dennoch besteht noch immer Bedarf an der Produktion neuer und
verschiedener Polymerhauptketten für solche Verbindungen mit überragenden
Eigenschaften.
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Polymer
vergrößerte homogene
Katalysatoren, die bisher in der Technik offenbart wurden, weisen mehr
oder weniger zufällig
verteilte katalytisch aktive Stellen entlang ihrer polymeren Hauptkette
auf und umfassen eine unregelmäßige Polymerkette,
die das katalytische Verhalten nachteilig verändern könnte.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, neue polymer
vergrößerte homogene
Katalysatoren zu offenbaren, die steifere Polymerhauptketten als
in der Technik bekannt aufweisen und die trotzdem leicht zu synthetisieren
sind.
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Dieses
Problem wird von Katalysatoren gemäß dem 1. Anspruch gelöst. Bevorzugte
Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 und
3. Die Ansprüche
4 bis 8 beschreiben ein vorteilhaftes Verfahren für die Herstellung
von erfindungsgemäßen Katalysatoren.
Die Ansprüche
9 bis 12 offenbaren bevorzugte Verwendungsmöglichkeiten.
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Durch
Reagieren einer Verbindung der Formel I wobei Folgendes gilt:
U, W sind Cl, Br, I, oder
Y,
Z sind PR'
3, NR' oder
U,
R' ist (C
6-C
18)-Aryl, (C
3-C
18)-Heteroaryl,
(C
3-C
8)-Cycloalkyl,
(C
1-C
8)-Alkyl, (C
6-C
18)-Aryl- (C
1-C
8)-Alkyl, (C
3-C
18)-Heteroaryl-(C
1-C
8)-Alkyl, (C
7-C
19)-Aralkyl, (C
4-C
19)-Heteroaralkyl,
M
ist Ru, Mo
R ist (C
6-C
18)-Aryl,
(C
3-C
18)-Heteroaryl,
(C
3-C
8)-Cycloalkyl,
(C
3-C
8)-Cycloalkenyl,
H, (C
1-C
8)-Alkyl,
(C
2-C
8)-Alkenyl,
in
einem reaktionsunfähigen
organischen Lösungsmittel
oder Lösungsmittelgemisch
mit einem bicyclischen Olefin der Formel
II
wobei Folgendes gilt: X ist 0, NR
5,
C(R
5)
2, S, POR
6, PR
6,
R
1, R
2 sind unabhängig voneinander
H, (C
1-C
8)-Alkyl,
(C
2-C
8)-Alkenyl, (C
2-C
8)-Alkynyl, (C
6-C
18)-Aryl, (C
7-C
19)-Aralkyl, (C
3-C
18)-Heteroaryl,
(C
4-C
19)-Heteroaralkyl,
(C
3-C
8)-Cycloalkyl, (C
3-C
8)-Cycloalkenyl, (C
6-C
18)-Aryl-(C
1-C
8)-Alkyl, (C
3-C
18)-Heteroaryl-
(C
1-C
8)-Alkyl, (C
3-C
8)-Cycloalkyl-(C
1-C
8)-Alkyl, (C
1-C
8)-Alkyl-(C
3-C
8)-Cycloalkyl,
oder
bilden gemeinsam eine =O-Gruppe,
R
3,
R
4 sind unabhängig voneinander OR
1, SR
1, NR
5R
1, OR
7,
SR
7, NR
5R
7, vorausgesetzt, dass wenigstens ein Rest
R
3, R
4 eine R
7-Gruppe trägt,
R
5 ist
R
1,
R
6 ist
R
1, vorausgesetzt, dass es nicht H sein
kann, und
R
7 ist eine katalytisch aktive
Gruppe, und optional mit einer weiteren Olefinverbindung III, vorzugsweise
einer Cycloolefinverbindung,
können polymer vergrößerte homogene
Katalysatoren mit einer steifen ungesättigten Polymerhauptkette vorteilhaft
in einer hochmodularen Weise erhalten werden, wodurch eine flexible
Verfahrensoptimierung ermöglicht
wird, indem unabhängig
selektiertes bicyclisches Gerüst
und katalytisch aktive Untereinheiten kombiniert werden.
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In
Formel I bedeuten die gestrichelten Linien die Möglichkeit, dass die Gruppen
Y, Z mit dem Zentralatom über
eine Doppelbindung oder normale Bindung verbunden werden können. In
dem Fall, dass NR' zum Beispiel
ein Ligand und Mo ein Zentralatom ist, scheint dies der Fall zu
sein. In dem Fall, dass PR3' ein Ligand und Ru
ein Zentralatom ist, wird dennoch eine normale Bindung dazwischen
aufgebaut.
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Verbindungen
der Formel I und II können
in einem beliebigen Verhältnis
miteinander vermischt werden. Die Verbindung III kann bei Bedarf
zu diesem Gemisch gegeben werden, vorzugsweise in einem Bereich vom
0-100fachen nach Gewicht der Summe aus I und II, am bevorzugtesten
vom 0-10fachen nach
Gewicht.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung umfassen die katalytisch aktiven
Untereinheiten die Untereinheit selbst, die optional mit einem Linker
zwischen aktiver Stelle und Polymerhauptkette kombiniert ist. Solche Verbindungsmoleküle sind
der Fachperson bekannt und könnten
in das fragliche Molekül
mit in der Technik bekannten Verfahren gemäß der Raumanforderung und dem
elektronischen Verhalten der betrachteten Reaktion eingeführt werden
(Schema 1).
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Mögliche Linker
sind zum Beispiel Alkylen-, Arylen- oder Silylen-Linker. In der
DE 19910691.6 sind weitere
mögliche
Linker offenbart.
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Eine
weitere olefinische Verbindung kann ein beliebiges organisches Molekül sein,
das wenigstens eine Doppelbindung hat und von dem die Fachperson
weiß,
dass es zur Reaktion in einer Ringöffnungsmetathesereaktion geeignet
ist. Diese olefinische Verbindung dient als ein Mittel zur Copolymerisierung
und reduziert die Zahl aktiver Stellen pro Längeneinheit innerhalb der Polymerhauptkette.
Folglich ist dies ein weiteres Instrument zur Anpassung der erfindungsgemäßen Katalysatoren
an die geeignetesten Raumanforderungen, die für die fragliche Reaktion erforderlich
sind.
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Bevorzugte
Verbindungen sind Ethylen, Propen, Buten, Penten, Isobuten, Isopropen
und cyclische Olefine wie Cyclopropen, Cyclobuten, Cyclopenten,
Cyclopentadien, Cyclohexen, Cyclophepten und dergleichen. Selbst
bicyclische olefinische Verbindungen kommen in Betracht, wie Norbornen,
Azulen, usw.
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Bevorzugt
werden Katalysatoren, die dadurch gekennzeichnet sind, dass R Ph
ist, X O ist, R1, R2 zusammen
eine =O-Gruppe bilden, R3 R4 ist,
O(C1-C8)-Alkyl ist,
R4 OR7 ist, R7 eine katalytisch aktive Gruppe von Alkoholen,
Aminen, Phospinen oder sonstigen schwefel- oder phosphorhaltigen
Gruppen ist.
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Bevorzugter
weisen die erfindungsgemäßen Katalysatoren
einen Rest R
7 auf, der eine Verbindung ist, die
ausgewählt
ist aus der Gruppe der in der
DE
10003110 erwähnten
Katalysatoren, die für
die betrachteten Familien chemischer Reaktionen geeignet sind.
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Am
meisten bevorzugt werden Katalysatoren, die ausgewählt sind
aus der Gruppe von Taddol-Liganden (Seebach, Helv. Chim. Acta, 1996,
79, 1710f.), chiralen Salen-Komplexen (Salvadori, Tetrahedron Lett., 37,
1996, 3375f.), Liganden für
Sharpless-Epoxidation wie Dihydrochinidine (Bolm, Angew. Chem.,
1997, 773f.), 1,2-Diaminoalkoholen
(Wandrey, Tetrahedron: Asymmetry, 1997, 8, 1529f.) oder katalytischen
Hydrierkatalysatoren wie 1,2-Diphosphan-Liganden,
wie z.B. DIOP, DIPAMP; BPPFA, BPPM, CHIRAPHOS, PROPHOS, NORPHOS,
BINAP, CYCPHOS, SKEWPHOS (BDPP), DEGPHOS, DuPHOS und PNNP.
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Am
meisten bevorzugt werden die in der
EP
305180 erwähnten
Katalysatoren.
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Wie
bereits erwähnt,
können
die erfindungsgemäßen Katalysatoren
mit Techniken, die der Fachperson bekannt sind, mit oder ohne Linker
zwischen der aktiven Untereinheit und der Hauptkette hergestellt
werden. Vorteilhafterweise wird eine Verbindung der Formel I, wobei
Folgendes gilt:
U, W sind Cl, Br, I, oder
Y, Z sind PR'
3,
NR' oder U,
R' ist (C
6-C
18)-Aryl, (C
3-C
18)-Heteroaryl, (C
3-C
8)-Cycloalkyl, (C
1-C
8)-Alkyl, (C
6-C
18)-Aryl- (C
1-C
8)-Alkyl, (C
3-C
18)-Heteroaryl-(C
1-C
8)-Alkyl, (C
7-C
19)-Aralkyl, (C
4-C
19)-Heteroaralkyl,
M
ist Ru, Mo
R ist (C
6-C
18)-Aryl,
(C
3-C
18)-Heteroaryl,
(C
3-C
8)-Cycloalkyl,
(C
3-C
8)-Cycloalkenyl,
H, (C
1-C
8)-Alkyl,
(C
2-C
8)-Alkenyl,
in einem reaktionsunfähigen
organischen Lösungsmittel
oder Lösungsmittelgemisch
mit einem bicyclischen Olefin der Formel
II
wobei Folgendes gilt: X ist 0, NR
5,
C(R
5)
2, S, POR
6, PR
6,
R
1, R
2 sind unabhängig voneinander
H, (C
1-C
8)-Alkyl,
(C
2-C
8)-Alkenyl, (C
2-C
8)-Alkynyl, (C
6-C
18)-Aryl, (C
7-C
19)-Aralkyl, (C
3-C
18)-Heteroaryl,
(C
9-C
19)-Heteroaralkyl,
(C
3-C
8)-Cycloalkyl, (C
3-C
8)-Cycloalkenyl, (C
6-C
18)-Aryl-(C
1-C
8)-Alkyl, (C
3-C
18)-Heteroaryl-
(C
1-C
8)-Alkyl, (C
3-C
8)-Cycloalkyl-(C
1-C
8)-Alkyl, (C
1-C
8)-Alkyl-(C
3-C
8)-Cycloalkyl,
oder
bilden gemeinsam eine =O-Gruppe,
R
3,
R
4 sind unabhängig voneinander OR
1, SR
1, NR
5R
1, OR
7,
SR
7, NR
5R
7, vorausgesetzt, dass wenigstens ein Rest
R
3, R
4 eine R
7-Gruppe trägt,
R
5 ist
R
1,
R
6 ist
R
1, vorausgesetzt, dass es nicht H sein
kann, und R
7 ist eine katalytisch aktive
Gruppe, und optional mit einer weiteren Olefinverbindung III, vorzugsweise
einer Cycloolefinverbindung.
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Vorzugsweise
wird ein Verfahren gewählt,
bei dem bei I und II Folgendes gilt: R ist Ph, X ist O, R1, R2 bilden zusammen
eine =O-Gruppe, R3 ist R4,
O(C1-C8) -Alkyl,
R4 ist OR7, R7 ist eine katalytisch aktive Gruppe.
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Am
meisten bevorzugt wird ein Verfahren, bei dem R7 eine
Verbindung ist, die ausgewählt
ist aus den oben angegebenen Gruppen.
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Ein
geeignetes reaktionsunfähiges
organisches Lösungsmittel
oder ein Teil des Lösungsmittelgemischs
ist ein Haloalkan, wie z.B. Dichlormethan und dergleichen. Das Verfahren
findet vorzugsweise bei Temperaturen zwischen –20°C und 50°C, bevorzugter zwischen –5°C und 30°C statt,
wobei zwischen 5°C
und 25°C
am meisten bevorzugt werden.
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Die
erfindungsgemäßen Katalysatoren
können
für organische
Synthesezwecke verwendet werden. Bevorzugt wird ihr Einsatz in einem
Reaktor, der die polymer vergrößerten homogenen
Katalysatoren zurückhalten
kann und es gleichzeitig zulässt,
dass das Ausgangsmaterial in den Reaktor eingeleitet und das Produkt aus
dem Reaktor abgelassen wird. Bevorzugter werden diese Katalysatoren
in einem Membranreaktor verwendet. Solche Reaktionen und Reaktionsbedingungen
sind in der
DE 19910691.6 angegeben.
Werden optisch angereicherte erfindungsgemäße Katalysatoren verwendet,
so wird die Verwendung in einem Verfahren zur Herstellung optisch
aktiver Verbindungen am meisten bevorzugt.
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Das
folgende Schema offenbart eine Möglichkeit
zur synthetischen Herstellung von erfindungsgemäßen Katalysatoren.
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Die
hergestellten Katalysatoren werden in einer Diethylzinkzugabe zum
Benzaldehyd als Probenreaktion verwendet. Die Ergebnisse sind nachfolgend
in Tabelle 1 dargestellt.
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Tabelle
1: Reaktion von Benzaldehyd und Diethylzink, katalysiert durch verschiedene
Pyridinylalkohole
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Anhand
dieser Experimente ist erkennbar, dass erfindungsgemäße Katalysatoren
als ein vielseitiges Mittel in homogenen, katalytischen, organischen
Reaktionen eingesetzt werden können.
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Es
ist beabsichtigt, dass jede einzelne Struktur chiraler Katalysatoren
der vorliegenden Erfindung alle möglichen Diastereomere kennzeichnet,
ob in ihrer racemischen Form oder optisch angereichert. Jedes dieser Diastereomere
umfasst und offenbart auch die möglichen
Enantiomere.
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Als
lineare oder verzweigte (C1-C8)-Alkylradikale
kommen Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, Isobutyl, sec-Butyl,
tert-Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl oder Octyl, sowie alle Konstitutionsisomere
in Betracht. Das lineare oder verzweigte (C2-C8)-Alkenylradikal schließt alle Substituenten ein,
die oben in Verbindung mit dem (C1-C8)-Alkylradikal
aufgeführt
sind, mit Ausnahme des Methylradikals, wobei wenigstens eine Doppelbindung
in solchen Radikalen vorliegt. Der Bereich von (C2-C8)-Alkynyl entspricht dem von (C2-C8)-Alkenyl, in diesem Fall muss allerdings
wenigstens eine Dreifachbindung vorliegen. Es ist zu verstehen,
dass (C3-C8)-Cycloalkyl
Cyclopropyl-, Cyclobutyl-, Cyclopentyl-, Cyclohexyl- oder Cycloheptylradikale
ist.
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(C3-C8)-Cycloalkenyl
bezeichnet Cycloalkylradikale, die eine oder mehrere Doppelbindungen
innerhalb des Rests umfassen. (C6-C18)-Aryl bezeichnet Arylspezies mit 6 bis
18 C-Atomen, wie Phenyl, Naphthyl, Phenanthryl.
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(C7-C19) -Aralkyl sind
Arylradikale, die über
ein (C1-C8)-Alkylradikal mit dem betreffenden Molekül verbunden
sind, wie z.B. Benzyl, 1-, 2-Phenylethyl, Naphthylmethyl.
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(C3-C18)-Heteroaryl
sind Arylmoleküle,
bei denen wenigstens ein C-Atom durch ein Heteroatom wie N, O, P,
S substituiert ist. Moleküle,
die in Betracht kommen, sind Pyrolyl, Furyl, Pyridyl, Imidazolyl
usw.
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(C4-C19)-Heteroaralkyl
sind Heteroarylspezies, die über
ein (C1-C8)-Alkylradikal
mit dem betreffenden Molekül
verbunden sind, wie Furfuryl, Pyrolylmethyl, Pyridylmethyl, Furyl-1-,
2-Ethyl, Pyrolyl-1-, 2-Ethyl.
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Versuchssektion:
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Im
Allgemeinen wurde n-Butyllithium von Merck-Schuchardt als 1,6 M
Lösung
in n-Hexan erworben, Diethylzink wurde als ein großzügiges Geschenk
von Witco erhalten. Bis(tricyclohexylphosphin)benzylidenruthenium(II)dichlorid
wurde von Strem bezogen, (–)-B-Chlordiisopinocampheylboran
DIP-ChlorideTM' von Aldrich. Tetrakis(triphenylphosphin)
palladium(O) war eine Spende von Degussa. THF, Diethylether und
Toluol wurden von Natrium/Benzophenonketylradikal unter Argon destilliert.
Dichlormethan wurde von CaH2 unter Argon
destilliert. Alle anderen Lösungsmittel
wiesen Reagensqualität
auf und wurden im Anlieferungszustand verwendet.
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Sofern
nicht anders angegeben, bezieht sich der Begriff 'Standardaufarbeitung' auf das Quenchen
des Reaktionsgemischs mit Wasser und eine anschließende Extraktion
mit einem organischen Lösungsmittel. Durch
das anschließende
Waschen der organischen Lage mit Lake und Wasser, Trocknen der kombinierten organischen
Phasen mit wasserfreiem MgSO4 und Verdampfen
des Lösungsmittels
unter reduziertem Druck wurde das Rohprodukt erhalten.
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Alle
Synthesen der monomeren und polymeren Katalysatoren und alle Katalysen
wurden wenigstens zweimal wiederholt, um Reproduzierbarkeit zu gewährleisten.
Die angegebenen Erträge
sind Durchschnittswerte. Der enantiomere Überschuss von 1-Phenylpropanol
wurde mit Hilfe von HPLC unter Verwendung einer chiralen Säule (Chiralcel
OD) bestimmt.
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1. Synthese
der monomeren Vorläufer
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exo-7-Oxabicyclo[2.2.1]hept-5-en-2,3-dicarbonsäureanhydrid
(6):
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Ein
trockener Schlenkkolben wurde unter Argon mit Maleinsäureanhydrid
(9,81 g, 100 mmol) und 50 ml Toluol befüllt. Das Gemisch wurde auf
80°C erwärmt und
anschließend
wurde Furan (10,21 g, 150 mmol) zugegeben. Nach einem 24-stündigen Rührvorgang
bei Raumtemperatur wurde das Gemisch auf 0°C abgekühlt und das feste Produkt wurde
abfiltriert und mit 30 ml Methyl-tert-Butylether gewaschen. Durch
Trocknen in vacuo wurden 11,78 g (71 %) von 6 als feines weißes Pulver
erhalten. Schmelzpunkt: 116°C
(Zersetzung). 1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ 3,16
(s,2H); 5,43 (s, 2H); 6, 55 (s, 2H). 13C
NMR (75 MHz, CDCl3): δ 48, 7; 82,1; 136,9; 169,9.
Quelle: Furdik, M.; Drabek, J. Tetrahedron 1973, 29, 2445.
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rac-7-Oxabicyclo[2.2.1]hept-5-en-2,3-dicarbonsäuremonomethylester
(8):
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Triethylamin
(0,51 g, 5 mmol) wurde tropfenweise in eine Suspension von exo-7-Oxabicyclo[2.2.1]hept-5-en-2,3-dicarbonsäureanhydrid
(6) (4,15 g, 25 mmol) in 25 ml Methanol gegeben, und das Gemisch
wurde 24 Stunden lang bei Raumtemperatur gerührt. Nach der Beseitigung von
Methanol wurde der Rest in 25 ml Dichlormethan aufgelöst und die
resultierende Lösung
wurde anschließend
mit 7 ml 1 M Chlorwasserstoffsäure
und 10 ml Lake gewaschen, und anschließend wurde die organische Phase
mit wasserfreiem MgSO4 getrocknet. Die Verdampfung
des Lösungsmittels
unter reduziertem Druck erbrachte 3,37 g (68 %) von 8 als hellgelben
Feststoff. Schmelzpunkt: 110°C.
1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ 2,86 (s,
2H); 3,71 (s, 3H); 5,27 (s, 1H); 5,31 (s, 1H); 6,48 (s, 2H); 10,20
(s, 1H). 13C NMR (75 MHz, CDCl3): δ 46,9; 47,2;
52,3; 80,4; 80,6; 136,4; 136,8; 171,8; 177,3.
Quelle:Guanti,
G.; Narisano, E.; Riva, R.; Thea, S. Tetrahedron Lett. 1986, 38,
4639.
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Synthese von (R)-1-{6-[4-(2-Hydroxyethoxy)phenyl]pyridin-2-yl}-2,2-dimethyl-propanol
(5):
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a) 4-(tert-Butyldimethylsiloxy)phenylboronsäure:
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Magnesiumdrehspäne (0,53
g, 22 mmol) und 20 ml THF wurden in einen Zweihalskolben gegeben. Als
nächstes
wurde tert-Butyldimethylsilyloxyphenylbromid
(5,64 g, 19,6 mmol) zugegeben und das Gemisch wurde 2 Stunden lang
unter Rückfluss
erhitzt und dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Das braune Gemisch wurde
durch einen Tropftrichter zu einer Lösung aus Trimethylborat (2,43
g, 24 mmol) in 5 ml THF bei –78°C gegeben
und über
Nacht auf Raumtemperatur aufwärmen
gelassen. Nach einer Hydrolyse mit 90 ml von ca. 0,1 M Chlorwasserstoffsäure und
einer anschließenden
Standardaufarbeitung mit Methyl-tert-Butylether wurde der braune
Rest mit 20 ml kaltem Hexan gewaschen und das resultierende weiße Produkt
(3,86 g, 78 %) wurde in vacuo getrocknet. Schmelzpunkt: 175°C. 1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ 0,25 (s,
6H); 1,01 (s, 9H); 6,95 (d, J = 8,5 Hz, 2H); 8,11 (d, J = 8,5 Hz,
2H). 13C NMR (75 MHz, CDCl3): δ –4,3; 18,1;
25,7; 119,8; 137,5; 159,8.
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Quelle: Bolm, C.; Derrien,
N.; Seger, A. Synlett 1996, 387.
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b) (R)-1-[6-(4-Hydroxyphenyl)-pyridin-2-yl]-2,2-dimethylpropanol
(4b):
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Tetrakis(triphenylphosphin)palladium(0)
(1,16 g, 1 mmol) wurde in 50 ml Toluol in einem Zweihalskolben unter
Argon aufgelöst.
Anschließend
wurde (R)-1-(6-Brompyridin-2-yl)-2,2-dimethylpropanol
(4,88 g, 20 mmol) zur gelben Suspension gegeben. Anschließend wurden
Lösungen
aus Natriumcarbonat (4,24 g, 40 mmol) in 20 ml destilliertem Wasser
und 4-(tert-Butyldimethylsiloxy)phenylboronsäure in 25 ml Methanol zugegeben
und das Gemisch wurde 6,5 Stunden lang unter Rückfluss erhitzt. Nach dem Abkühlen auf
Raumtemperatur wurde die Reaktion mit 120 ml gesättigter Natriumcarbonatlösung und
20 ml wässrigem
Ammoniak gequencht. Die wässrige
Lage wurde fünfmal
mit Dichlormethan extrahiert, und die kombinierten organischen Phasen
wurden mit Lake gewaschen. Eine Trocknung mit wasserfreiem MgSO4 und Verdampfung der Lösungsmittel unter reduziertem
Druck ergab das Rohprodukt, das in 50 ml THF aufgelöst wurde.
Anschließend wurden
22 ml TBAF (1 M in THF) zugegeben, und das Gemisch wurde 5 Stunden
lang bei Raumtemperatur gerührt.
Eine Standardaufarbeitung mit Dichlormethan erbrachte rohes 4b,
das durch Säulenchromatographie und
anschließend
durch Rekristallisation von Toluol/Hexan (2:1) gereinigt wurde,
um 4,35 g (85 %) 4b als weiße
Nadeln zu erhalten. Der enantiomere Überschuss wurde mit Hilfe von
HPLC unter Verwendung einer chiralen Säule [Chiracel OD; Elutionsmittel:
n-Heptan/iso-Propanol = 85 15; Durchfluss: 1,0 ml/min; tR = 8,2 min (R); 10,3 min (S)] bestimmt.
Schmelzpunkt: 130°C.
[α]D = –18,4
(c = 2,32, Aceton). 1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ 0,98
(s, 9H); 4,46 (s, 1H); 5,50 (s, 1H); 6,96 (d, J = 8,8 Hz, 2H); 7,06
(dd, J = 7,8 Hz, 0,8 Hz, 1H); 7,57 (dd, J = 8,0 Hz, 0,8 Hz, 1H);
7,67 (dd, J = 7,7 Hz, 1H); 7,89 (d, J = 8,8 Hz, 2H). 13C
NMR (75 MHz, CDCl3): δ = 26,0; 36,3; 80,0; 115,8;
118,4; 120,5; 128,3; 130,9; 136,6; 155,1; 157,6; 158,4. MS (70 cV):
m/z (%) 257 (M, 4), 200 (100). IR (KBr): 1613, 1571, 1519, 1455,
1282, 1173, 1052, 807 cm–1. Anal. Berechn. für C16H19NO2:
C, 74,68; H, 7,44; N, 5,44. Gefunden: C, 74,59; H, 7,37; N, 5,34.
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c) (R)-1-{6-[4-(2-Hydroxyethoxy)phenyl]pyridin-2-yl}-2,2-dimethylpropanol
(5):
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Ein
trockener 250-ml-Dreihalskolben wurde mit (R)-1-[6-(4-Hydroxyphenyl)-pydridin-2-yl]-2,2-dimethylpropanol
(4b) (2,54 g, 9,9 mmol), Caesiumcarbonat (6,43 g, 19,8 mmol) und
100 ml Acetonitril befüllt.
Anschließend
wurde 2-Bromethyl-tert-Butyldimethylsilylether durch einen Tropftrichter
zugegeben. Das Gemisch wurde 2 Stunden lang unter Rückfluss
erhitzt und weitere 14 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Nach
einer Standardaufarbeitung mit Ethylacetat wurde das Rohprodukt
in 25 ml THF gelöst
und 11 ml TBAF (1 M in THF) wurden zugegeben. Nach einem einstündigen Rührvorgang
bei Raumtemperatur wurde die Lösung
mit 50 ml Wasser gequencht, und eine Standardaufarbeitung mit Dichlormethan
und eine nachfolgende Säulenchromatographie
(SiO2, Elutionsmittel: Ethylacetat/Hexan
= 1:1) ergaben 2,46 g (83 %) von 5 als ein weißes Pulver hervor. Schmelzpunkt:
104°C. [α]D = –14,4
(c = 2,28, Aceton). 1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ 0,96
(s, 9H); 2,36–2,40
(m, 1H); 3,95–4,01
(m, 2H); 4,11–4,15
(m, 2H); 4,39 (d, J = 7,4 Hz, 1H) ; 4,66 (d, J = 7,4 Hz, 1H) ; 7,01
(d, J = 8,8 Hz, 2H); 7,06 (dd, J = 7,97 Hz, 0,8 Hz, 1H); 7,57 (dd,
J = 7,97 Hz, 0,8 Hz, 1H); 7,66 (m, 1H); 7,95 (d, J = 8,8 Hz, 2H). 13C NMR (75 MHz, CDCl3): δ 26,0; 36,3;
61,4; 69,4; 80,2; 114,7; 118,2; 120,7; 128,2; 131,9; 136,4; 155,0;
159,3; 159,7. MS (70 eV): m/z (%) 301 (M, 7), 244 (100). IR (KBr):
1608, 1576, 1516, 1453, 1255, 1174, 1046, 812 cm–1.
Anal. Berechn. für
C18H23NO3: C, 71,73; H, 7,69; N, 4,65. Gefunden:
C, 71,59; H, 7,68; N, 4,56.
-
(R,R)-7-Oxabicyclo[2.2.1]hept-5-en-(2-exo,
3-exo)dicarbonsäure-bis-(2-{4-[6-(1-hydroxy-2,2-dimethylpropyl)pyridin-2-yl]phenoxy}ethyl)ester
(7):
-
Ein
trockener 25-ml-Schlenkkolben
wurde mit exo-7-Oxabicyclo[2.2.1]hept-5-en(2-exo, 3-exo)-dicarbonsäureanhydrid
(6) (415 mg, 2,5 mmol), (R)-1-{6-[4-(2-Hyxdroxyethoxy)phenyl]pyridin-2-yl}-2,2-dimethylpropanol
(5) (1,50 g, 5 mmol) und 15 ml Dichlormethan befüllt. Anschließend wurden
Triethylamin (759 mg, 7,5 mmol), 4-DMAP (122 mg, 1 mmol) und 2-Chlor-1-methylpyridiniumiodid
(766 mg, 3 mmol) zugegeben, und das resultierende gelbe Gemisch
wurde 48 Stunden lang bei Raumtemperatur gerührt. Eine Standardaufbereitung mit
Dichlormethan und eine anschließende
Säulenchromatographie
(SiO2, Elutionsmittel: Methyl-tert-Butylether)
des Rohprodukts ergaben 1,59 g (85 %) von 7 als einen weißen Feststoff
hervor, der bei 0°C
gelagert wurde. Schmelzpunkt: 70–75°C. [α]D = –12,3 (c
= 2,10, Toluol). 1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ 0,95
(s, 18H) ; 2,89 (s, 2H); 4, 15–4,
22 (m, 4H); 4,36–4,40
(m, 2H); 4,44–4,48
(m, 4H); 4,59–4,65
(m, 2H); 5,28 (s, 2H); 6,45 (s, 2H); 6,95–7,00 (m, 4H); 7,04–7,08 (m,
2H); 7,52–7,56
(m, 2H); 7,61–7,67
(m, 2H); 7,90–7,97
(m, 4H). 13C NMR (75 MHz, CDCl3): δ 26,0; 36,3;
46,8; 63,5; 65,9; 80,1; 80,8; 114,8; 118,2; 120,7; 128,1; 132,0;
136,3; 136,7; 154,8; 159,3; 159,4; 171,4. MS (70 eV): m/z (%) 625
(M-C4H4O-C4H9, 18). 244 (100).
IR (KBr): 1747, 1608, 1571, 1515, 1453, 1249, 1180, 1055, 813 cm–1.
Anal. Berechn. für
C44H50N2O9: C, 70,38; H, 6,71; N, 3,73. Gefunden:
C, 70,10; H, 6,72; N, 3,51.
-
7-Oxabicyclo[2.2.1]hept-5-en-(2-exo,3-exo)dicarbonsäuremethyl-(R)-(2-{4-[6-(1-hydroxy-2,2-dimethylpropyl)-pyridin-2-yl]phenoxy}ethyl)ester
(9):
-
Ein
trockener 100-ml-Schlenkkolben wurde mit 7-Oxabicyclo[2.2.1]hept-5-en-(2-exo,3-exo)-dicarbonsäuremonomethylester
(8) (595 mg, 3 mmol), (R)-1-{6-[4-(2-Hydroxyethoxy)phenyl]pyridin-2-yl}-2,2-dimethylpropanol
(995 mg, 3,3 mmol) und 20 ml Dichlormethan befüllt. Als nächstes wurden 4-DMAP (55 mg,
0,45 mmol) und DCC (743 g, 3,6 mmol) zugegeben und das Gemisch wurde
24 Stunden lang bei Raumtemperatur gerührt. Eine Standardaufarbeitung
mit Dichlormethan und anschließende
Säulenchromatographie
(SiO2, Elutionsmittel: Ethylacetat/Hexan
= 2:1) ergaben 9 als einen weißen
Feststoff (1,35 g, 94 %). Schmelzpunkt: 54–60°C. [α]D = –7,2 (c
= 2,08, Toluol). 1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ 0,96
(s, 9H); 2,86 (s, 2H); 3,69 (s, 3H); 4,22–4,27 (m, 2H); 4,36–4,40 (m,
1H); 4,47–4,52
(m, 2H); 4,61–4,66
(m, 1H); 5,26–5,28
(m, 2H); 6,45 (s, 2H); 6,99–7,03
(m, 2H); 7,05–7,09
(m, 1H); 7,56–7,60
(m, 1H); 7,64–7,69
(m, 1H); 7,94–7,98
(m, 2H). 13C NMR (75 MHz, CDCl3): δ 26,0; 36,3;
46,7; 47,0; 52,3; 63,4; 65,9; 80,1; 80,5; 80,6; 114,8; 118,2; 120,7;
128,2; 132,0; 136,4; 136,6; 136,7; 154,8; 159,3; 159,4; 171,5; 171,9.
MS (70 eV): m/z (%) 481 (M, 2), 356 (100). IR (KBr): 1747, 1609,
1571, 1516, 1435, 1248, 1180, 1054, 813 cm–1.
Anal. Berechn. für
C27H31NO7: C, 67,20; H, 6,49; N, 2,91. Gefunden:
C, 67,35; H, 6,82; N, 3,12.
-
II. Polymerisation bicyclischer
Olefine 7 und 9
-
Ein
trockener Schlenkkolben wurde unter Argon mit RuCl2(CHC6H5)[P(C6H11)3]2 (1)
befüllt,
das in 3 ml Dichlormethan aufgelöst
wurde, und eine Lösung
aus dem bicyclischen Olefin (20, 50 oder 100 Äquiv. von 7; 50 Äquiv. von
9) in 7 ml Dichlormethan wurde zugegeben. Nach einem 24-stündigen Rührvorgang
bei Raumtemperatur wurden 0,3 ml Ethylvinylether zugegeben. Nach
einem weiteren einstündigen
Rührvorgang
wurde die Lösung
filtriert (Kieselgel, Dichlormethan), um den Rutheniumkatalysator
zu entfernen, und das Lösungsmittel
wurde verdampft. Die grauen/grünen
Feststoffe wurden durch 1H NMR-Spektroskopie
analysiert und einer GPC unterzogen.
-
NMR-Spektroskopie:
Im Anschluss an die Reaktion konnten keine Doppelbindungssignale
für die
bicyclischen Monomere (δ 6,45
ppm) mehr nachgewiesen werden. Stattdessen wurden breite Signale
bei 5,5 und 5,8 ppm für
die olefinischen Protone in dem Polymer beobachtet. Für P1, P2
und P3: 1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ 0,90 (s);
2,98–3,20
(m); 4,05 (s); 4,36 (s); 4,50–4,72
(m); 5,17 (s); 5,52 (s); 5,84 (s); 6,80–7,04 (m); 7,38–7,62 (m);
7,76–7,92
(m); alle Signale sind breit. Für
P4: 1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ 0,93 (s);
3,10 (s); 3,59 (s); 4,15 (s); 4,32–4,50 (m); 4,55–4,78 (m);
5,10 (s); 5,58 (s); 5,90 (s); 6,88–7,10 (m); 7,44–7,70 (m); 7,86–800 (m);
alle Signale sind breit.
-
GPC-Analyse:
Waters HPLC-Pumpe, Typ 510, Durchfluss:
1,0 ml/min, Elutionsmittel:
THF p.a., Teflonmembranfilter 0,2 μm, 2 Säulen, jede mit einer Länge von
jeweils 500 mm und einem Durchmesser mit Jordi DVB-Gel von jeweils
1000 A und 100.000 Å;
Melz RI-Detektor LCD 201, Kalibrierung: PSS-Polystyrolstandards 500–750.000.
-
Tabelle.
Polymererträge
und Charakterisierung
-
III.
Diethylzinkzugabe zu Benzaldehyd (10) Ein trockener Schlenkkolben
wurde unter Argon mit 0,05 Äquiv.
des Pyridinylalkohols befüllt.
Der Kolben wurde zweimal entleert und mit Argon gespült. Anschließend wurden
5 ml frisch destilliertes Toluol und dann 1,5 Äquiv. an reinem Diethylzink
unter Rühren
zugegeben. Nach einem 20-minütigen Rührvorgang
bei Raumtemperatur wurde 1,0 Äquiv.
Benzaldehyd (10) bei der angegebenen Temperatur (siehe Tabelle)
zugegeben. Der Fortschritt der Reaktion wurde durch DC beobachtet. Nach
der vollständigen
Umwandlung des Aldehyds wurde die Reaktion durch vorsichtige Zugabe
von 10 ml 2 M HCl gequencht und das resultierende Gemisch wurde
dreimal mit 25 ml Dichlormethan extrahiert. Die kombinierten organischen
Phasen wurden mit Lake gewaschen und über MgSO4 getrocknet,
und das Lösungsmittel
wurde unter reduziertem Druck entfernt. Das Rohprodukt wurde durch
Säulenchromatographie
gereinigt (Kieselgel, Hexan/Methyltert-Butylether = 10:1), gefolgt
von einer Kugelrohr-Destillation,
um 1-Phenylpropanol (11) als farbloses Öl zu erhalten. Der enantiomere Überschuss
von 11 wurde durch HPLC auf einer stationären Phase [CHIRALCEL OD, n-Heptan/iso-Propanol
= 98:2; 1,0 ml/min; tR = 17,2 min (R): 21,5
min (S)] bestimmt, und die absolute Konfiguration wurde durch eine
Korrelation der optischen Rotation mit den in der Literatur angegebenen
Werten bestimmt (Soai, K.; Ookawa, A.; Kaba, T.; Ogawa, K.; J. Am.
Chem. Soc. 1987, 109, 7111).
-
Tabelle.
Reaktion von Benzaldehyd (10) und Diethylzink, katalysiert durch
verschiedene Pyridinylalkohole