Иммобилизованные органокатализаторы: фосфорная кислота на основе БИНОЛа в реакциях нуклеофильного присоединения к иминам

• Автор: Патрикеева, Людмила Сергеевна
• Шифр специальности: 02.00.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 90 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
1. ВВЕДЕНИЕ
2. ХИРАЛЬНЫЕ КИСЛОТЫ БРЁНСТЕДА В КАЧЕСТВЕ КАТАЛИЗАТОРОВ
НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ К С=Ы-СВЯЗИ ИМИНОВ
2.1. Реакция Штреккера
2.2. ГИДРОФОСФОРИЛИРОВАНИЕ ИМИНОВ (РЕАКЦИЯ ПУДОВИКА)
2.3. Реакция Манниха
2.4. Взаимодействие с а-диазосоединениями
2.5. Реакция Фриделя-Крафтса
2.6. Реакция Анри (Генри)
2.7. Асимметрический синтез аминалей и полуаминалей
2.8. Восстановление кетиминов и замещенных хинолинов
2.9. Заключение и выводы к литературному обзору
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Синтез БИНОЛ-фосфорных кислот, иммобилизованных на
полимерный носитель
3.2. Нуклеофильное присоединение к связи С=1Ч
3.2.1. Реакция Пудовика
3.2.2. Реакция Штреккера
3.2.3. Реакция восстановления кетиминов эфиром Ганча
3.2.4. Катализируемое бензилирование К-тозилиминов 2,6-лутидином
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
5. ВЫВОДЫ
6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Введение
В последние годы огромное значение в области органического катализа приобрели хиральные кислоты Брёнстеда. Среди них особое место занимают хиральные фосфорные кислоты на основе 1,1’-бинафтил-2,2’-диола (БИНОЛ) и его производных [1,2]. Эти катализаторы нашли применение в реакциях Манниха, Фриделя-Крафтса, аза-Дильса-Альдера, Штреккера, восстановления кетиминов и а,/?-ненасыщенных альдегидов с переносом водорода, мультикомпонентных и каскадных реакциях.
Отметим также, что фосфорные кислоты на основе БИНОЛа весьма значительно различаются своими значениями рКа и эффективностью каталитического действия. Так, в 2011 г. были определены значения рКа некоторых фосфорных кислот при помощи спектрофотометрии, потенциометрии и кондуктометрии [3], а позднее при помощи теоретических методов (метод 8МО/М06-2х/6-311++О(2сИ',2р)//В31ЛТР/6-31+О((1)) была произведена оценка рКа различных фосфорных кислот на основе БИНОЛа в ДМСО [4]. Однако, их активность существенно связана с типом реакции, структурой переходного состояния и условиями реакции.
Поскольку хиральные кислоты Брёнстеда достаточно сложно получать и их стоимость велика, целью нашей работы являлась их иммобилизация на растворимый полимерный носитель, а также изучение их каталитической активности на примере взаимодействия иминов с диалкилфосфитом (реакция Пудовика - образование С-Р связи), с диэтилцианофосфонатом (вариант реакции Штреккера), восстановления иминов эфиром Ганча (восстановление связи С=>1), бензилирования иминов алкилпиридинами (образование связи С-С).
Мы посвятили свой литературный обзор фосфорным кислотам на основе БИНОЛа, выбрав реакции, наиболее близкие к тем, которые были изучены нами, а именно присоединение различных нуклеофилов к иминам (реакции Пудовика, Штреккера, гидрирование с переносом водорода под действием эфира Ганча, а также реакцию Фриделя-Крафтса).

2. Хиральные кислоты Брёнстеда в качестве катализаторов нуклеофильного присоединения к С=1Ч-связи иминов
Хиральные кислоты Брёнстеда широко применяются в органическом катализе. Особое место занимает хиральная фосфорная кислота на основе (К)-или (Х)-БИНОЛа (рис.1), который обладает аксиальной хиральностью. Такая фосфорная кислота становится конформационно жесткой при введении в БИНОЛ заместителей в положении 3,3’, которые определяют стереоконтроль при катализе реакций нуклеофильного присоединения к ненасыщенным связям С=Ы, С=0, С=С. Основные преимущества использования фосфорной кислоты на основе БИНОЛа перечислены ниже:
1) такие кислоты легко образуют циклическую систему, тем самым обеспечивая жёсткость хирального скелета;
2) бифункциональность фосфорной кислоты обусловлена тем, что кислород фосфорильной группы выполняет функцию основания Льюиса, а Р-ОН обеспечивает кислотность Брёнстеда (рис.1);
3) различные заместители (Л) могут быть введены в положения 3,3’
БИНОЛа, что эффективно обеспечивает необходимое хиральное окружение для асимметрической индукции;
4) умеренная кислотность (рКа БИНОЛ-фосфорных кислот варьируется в
пределах 2.7-3.5, а рКа ((ЕЮ)2Р(0)0Н) = 1.3 [5]) является важным фактором для
использования хиральной кислоты Брёнстеда в качестве катализаторов.
группы - стереоконтролеры
основание Льюиса кислота Брёнстеда
группы - стереоконтролеры Рисунок 1. Фосфорная кислота на основе БИНОЛа
Поскольку наша работа связана с изучением присоединения нуклеофилов к иминам альдегидов и кетонов при катализе, в основном, хиральными

Схема 34. Синтез производного БИНОЛа 58, иммобилизованного на полимерный носитель
Аналогичным путем (металлирование с последующей обработкой электрофилом) из 2,2’-бис(метоксиметокси)-1,1’-бинафталина 53 было получено 3,3’-дииодопроизводное БИНОЛа 56 (схема 34) [90]. Соединение 56 было введено в реакцию Соногаширы с триметилсилилацетиленом с последующим щелочным гидролизом для получения 3,3’-диацетилен-БИНОЛа 57 [91]. Данное производное далее было иммобилизовано на полимерный носитель реакцией Си1-катализируемого [3+2]-циклоприсоединения, что позволило получить соединение 58.