P-Heterociklusos ligandumok és Pt(II)-komplexeik előállítása, szerkezetazonosítása

Átírás

1 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Szerves Kémia és Technológia Tanszék Doktori értekezés -Heterociklusos ligandumok és t(ii)-komplexeik előállítása, szerkezetazonosítása Kerényi Andrea Témavezető: Dr. Keglevich György egyetemi tanár Budapest 2009

2 Köszönetnyilvánítás Köszönetnyilvánítás Ezúton szeretnék köszönetet mondani témavezetőmnek, Dr Keglevich Györgynek munkám vezetéséért, támogatásáért és rengeteg segítségéért. Köszönettel tartozom Dr Ludányi Krisztinának és Imre Tímeának a tömegspektrometriás vizsgálatok elvégzéséért. A kvantumkémiai számítások elvégzéséért Dr Körtvélyesi Tamásnak tartozom köszönettel. A röntgendiffrakciós mérésekért köszönetemet fejezem ki Dr Simon Kálmánnak, Hanusz Miklósnak, Dr Czugler Mátyásnak és Holczbauer Tamásnak. Szeretném megköszönni a laborban dolgozó valamennyi kollégám Dr Novák Tibor, Dr Sipos linda, Ujj Viktória, Hohmann Emília, Szekrényi Anna, Török Ildikó és Frank Zsuzsanna segítségét, valamint Kovács Viktória, Mayer Beatrix és Balassa Annamária hallgatóknak a kísérleti munkában való részvételt. Köszönet illeti Dr Nagy József egyetemi docenst a disszertáció írása során felmerülő nevezéktani problémák megoldásáért, valamint Dr Boros Sándort a korrelációs spektrumok felvételéért. Végül köszönöm a tanszéken dolgozó valamennyi kollégának és jelenlegi munkatársaimnak a bíztatást és támogatást és nem utolsó sorban hálával tartozom barátaimnak és családomnak, hogy mindvégig kitartottak mellettem. 2

3 Tartalomjegyzék Tartalomjegyzék 1 BEVEZETÉS IDALMI ÁTTEKINTÉS LIGANDUMK SZEEE A HMGÉN KATALITIKUS EAKCIÓKBAN Homogén katalízisben alkalmazott átmenetifém-komplexek A LIGANDUMKÓL ÁLTALÁBAN A foszfin-ligandumok történeti áttekintése (III)-vegyületek stabilizálása, felszabadítása xidok Deoxigénezés Borán-komplexek A borán-csoport eltávolítása FSZF-HETECIKLUSK ÖT- ÉS HATTAGÚ -HETECIKLUSK ELŐÁLLÍTÁSA Öt- és hattagú foszfor-heterociklusok alkalmazása homogén katalitikus reakciókban DIBENZ[C,E][1,2]XAFSZFINK Az alapanyagul szolgáló -klórdibenzooxafoszforin előállítása Dibenzooxafoszforin-származékok szintézise Alkil- és arilszármazékok szintézise Alkoxi-, ariloxi- és aminoszármazékok szintézise Dibenzooxafoszforin-ligandumok felhasználása homogén katalitikus reakciókban BENZ[1,3,2]DIXAFSZFLÁNK Benzodioxafoszfolán-származékok előállítási módszerei Benzodioxafoszfolán tartalmú ligandumok felhasználása homogén katalitikus reakciókban SAJÁT MUNKA ÖT- ÉS HATTAGÚ -HETECIKLUSK ELŐÁLLÍTÁSA Öt- és hattagú -heterociklusok komplexképzési reakciói Öttagú -heterociklusok Hattagú -heterociklusok DIBENZ[C,E][1,2]XAFSZFINK Egyfogú ligandumok és t(ii)-komplexeik előállítása Arilszármazékok Akirális és királis szubsztituenst tartalmazó ligandumok Kétfogú ligandumok és t(ii)-komplexeik előállítása Deboránozási kísérletek Előkísérletek borán-komplexek platina-komplexszé alakítására BENZ[1,3,2]DIXAFSZFLÁNK Klór-benzo[1,3,2]dioxafoszfolán előállítása Benzo[1,3,2]dioxafoszfolán-származékok előállítása latina-komplex képzés KÍSÉLETEK ÉSZLETES LEÍÁSA ÖT- ÉS HATTAGÚ HETECIKLUSK DIBENZ[C,E][1,2]XAFSZFINK BENZDIXAFSZFLÁNK ÖSSZEFGLALÁS TÉZISEK IDALMJEGYZÉK

4 Bevezetés 1 Bevezetés Szerves foszforvegyületek az élet sok területén fontos szerepet töltenek be, akár természetes, akár szintetikus vegyületként. Az élő szervezetben alapvető fontosságúak a különböző foszforsav-származékok: a nukleotidok, a nukleinsavak, a membrán foszfolipidek, a cukorfoszfátok és nem utolsó sorban az energiatermelésben kulcsfontosságú AT. A nitrogén-mustárok családjába tartozó, 1958-ban felfedezett citosztatikus aktivitású ciklofoszfamidot, a gyógyászatban mai napig használják. A foszforsavak származékait hasznosítják növényvédő és rovarölő szerként, a műanyagiparban égésgátlóként, a textiliparban pedig lángmentesítőként. A szintetikus szerves kémiában gyakran alkalmaznak foszfor tartalmú reagenseket, pl. Wittig-reagenseket olefinek szintézisében, foszfinokat redukálószerként vagy kvaterner foszfónium-sókat fázistranszfer katalizátorként (TC). A homogén katalitikus reakciók előtérbe kerülésével intenzív kutatási irányzattá vált az átmenetifém-komplexekben hasznosítható foszfor ligandumok szintézise és alkalmazásuk. Munkámmal ebbe a kutatási területre kapcsolódtam be. Kutatómunkámat a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Szerves Kémia és Technológia Tanszék foszforheterociklusos kutatócsoportjában Dr. Keglevich György irányításával végeztem. Doktori munkám során akirális és királis foszfor ligandumok szintézisét és komplexképzési tulajdonságait vizsgáltam három vegyületcsalád keretében. Foszfolén-származékokkal, elsősorban foszfolén-oxidokkal, már régóta foglalkoznak a Kutatócsoportban, ezért kézenfekvő volt ezen vegyületeket deoxigénezést követően komplexképzési reakciókban felhasználni. A dibenzooxafoszforinok használata ipari indíttatású. A 2001-ben indult Széchenyi-projekt keretében, a Nitrokémia 2000 vállalattal együttműködve a - klórdibenzooxafoszforin felhasználásával új származékokat, illetve átmenetifém-komplexeket állítottam elő. A benzodioxafoszfolán-származékok vizsgálatához az irodalomban előállított ligandumok vezettek. Dolgozatom a ligandumok szintézisére és komplexképző tulajdonságaik vizsgálatára fókuszál, a komplexek katalitikus reakciókban történő felhasználására csak előkísérletek történtek. A tárgyalás során az Irodalmi áttekintés részben a foszfor ligandumok homogén katalitikus reakciókban betöltött szerepéről, azok stabilizálási módjairól (oxidok, boránok) adok áttekintést, majd a kísérletes munkához kapcsolódó irodalmat foglalom össze. A Saját munka részben a ligandumok előállítását alapvázuk szerinti csoportosításban tárgyalom, a Kísérletek részletes leírása című fejezet, az általam elvégzett reakciók részletes leírásait és az előállított vegyületek spektroszkópiai adatait tartalmazza. 4

5 övidítések övidítések jegyzéke acac (S)-BINA BINL bdpp Bn BSA CHIAHS CD Cp* DABC Dba de DFT DI DIAM DMAD D DUHS ee mcba Homokirális Heterokirális AM ptsa TEBAC TMEDA λ 3 -foszfinin acetil-acetonát (S)-(-)-2,2 -bisz(difenilfoszfino)-1,1 -binaftil 1,1 -bi-2-naftol (2S,4S)-2,4-bisz(difenilfoszfino)pentán benzil N,-bisz(trimetilszilil)acetamid (2S,3S)-(-)-bisz(difenilfoszfino)bután 1,5-ciklooktadién pentametil-ciklopentadienid ligandum 1,4-diazabiciklo[2.2.2]oktán dibenzilidén-aceton diasztereomer felesleg density functional theory (4S,5S)-4,5-Bisz(difenilfoszfinometil)-2,2-dimetil-1,3-dioxolán [(1,2)-(-)-Bisz[(2-metoxifenil)fenilfoszfino]etán] dimetil-acetiléndikarboxilát dibenzo-1,2-oxafoszforin-oxid (+)-1,2-Bisz[(2,5)-2,5-diizopropilfoszfolano]benzol enantiomer felesleg meta-klórperbenzoesav az adott gyűrűkben a foszforatomok konfigurációja azonos (, vagy S,S) az adott gyűrűkben a foszforatomok konfigurációja eltérő (,S vagy S,) [(1,2)-(-)-[(2-metoxifenil)fenilfoszfino]etán] p-toluol-szulfonsav metilésztert trietilbenzilammónium-klorid N,N,N,N -tetrametildiaminoetán foszfabenzén,foszforin 5

6 Nomenklatúra Foszforvegyületek nomenklatúrája: H H foszfolán 3-foszfolén 2-foszfolén 1H-foszfol 2H-foszfol foszfinán 1,2,3,6- tetrahidrofoszfinin 1,2- dihidrofoszfinin foszfinin (III) H H H foszfonossav H H H foszfinossav foszfin = H, alkil, aril foszfinossav-származék, foszfinit foszfonossav-származék, foszfonit (V) H H H foszforsav H H H foszfonsav H H H foszfinsav foszfin-oxid foszfinsav-származék, foszfinát foszfonsav-származék foszfonát Savkloridok: foszfonossav-klorid foszfonsav-klorid foszforossav-klorid foszforsav-klorid Alkil-, aril-származékok: (Y = alkil, aril) Y Y Y Y foszfinit foszfinát foszfonit foszfonát Alkoxiszármazékok Aminoszármazékok foszfonit, foszfonát, foszfonossav észter foszfonsav-észter N2 N2 foszfit, foszforossav-észter foszfát, foszforsav-észter N 2 N 2 foszfonossav-amid foszfonsav-amid foszforossav-amid foszforsav-amid 6

7 Irodalmi áttekintés 2 Irodalmi áttekintés 2.1 Ligandumok szerepe a homogén katalitikus reakciókban A katalizátort igénylő reakciónál heterogén, vagy homogén katalízist alkalmazhatunk. A klasszikus heterogén eljárások előnye, hogy az alkalmazott katalizátor a folyamat végén kiszűrhető, szemben a homogén katalízis során alkalmazott, sokszor oxidációra hajlamos katalizátorokkal. Enantioszelektív reakciókban homogén katalízissel kiváló regio- és sztereoszelektivitás érhető el. A homogén enantioszelektív katalízis viszonylag fiatal, de gyorsan növekvő terület. 95 % feletti enantiomertisztaságot 1985-ig csak néhány katalizátorral értek el, míg az elmúlt években egyre több katalizátorral végeznek enantioszelektív átalakításokat. A heterogén katalizátorok korlátozott sikere ilyen típusú reakciókban annak tudható be, hogy a felületen sok különböző katalitikusan aktív centrum van. Ezek szelektivitása eltérő, ezért az eredő szelektivitás viszonylag alacsony. A homogén katalitikus eljárásoknál viszont a katalizátor egyetlen aktív centrumból áll, amely különböző szerkezetű ligandumokkal az adott szubsztráthoz igazítható. A homogén katalitikus reakciók további előnye, hogy fémorganikus reagensek alkalmazásával, korábban nem vagy nehezen kivitelezhető reakciók is megvalósíthatóvá váltak. A fémek koordinálódása különböző molekularészekhez alapvető fontosságú, mert az elektronszerkezet megváltozásával inaktív vegyületek aktívvá tehetők vagy instabil vegyületek pl. karbének stabilizálhatók. A fématom környezetében lejátszódó reakciók nagy részéhez kiváló kemo- és enantioszelektivitás rendelhető. Az alábbiak az átmenetifémorganikus-komplexek általános szerkezetét mutatja be: L 1 L 2 M C Funkciós csoport L 3 A szerves rész (C-Funkciós csoport) és az átmenetifém (M) közötti kapcsolatot elsődlegesen a fém tulajdonságai (rendszám, oxidációs szám) határozzák meg. Az átmenetifém-organikuskomplexekben kitüntetett szerepe van a fématomhoz kapcsolódó ligandumoknak (L 1-3 ). Elsődleges feladatuk a fém oldatban tartása pl. a Wilkinson-típusú-katalizátornál a h 3 alapvető szerepe a fém reduktív körülmények közötti oldatban tartása. Az átmenetifém elektronszerkezetére kifejtett hatásuk és a foszforhoz kapcsolódó atomcsoportok mérete, azaz a ligandum elektronikus- és sztérikus tényezői sokféleképpen befolyásolhatnak egy adott reakciót. Az átalakítások túlnyomó többségében azonban jelenleg még csak empirikus 7

8 Irodalmi áttekintés összefüggésekre támaszkodhatunk, ezért új ligandumok előállítása és tesztelése jelentős területet képvisel az átmenetifém-organikus kutatásokban Homogén katalízisben alkalmazott átmenetifém-komplexek Az átmenetifémek elektronszerkezete megengedi, hogy betöltetlen pályáikra ligandum elektronokat fogadjanak be. A 18-elektronos szabály szerint azok az átmenetifémszármazékok stabilisak, ahol a központi fématom / ion körül 18 vegyértékelektron helyezkedik el, amely a központi fématom és a koordinálódott ligandum elektronszámának összegéből tevődik össze. Ez alól a szabály alól kivételt képeznek a stabilis 16-elektronos molekulák, mint a h, d, t. Utóbbi komplexképzési reakcióját vizsgáltam az általam előállított -ligandumokkal. 45 h 4d 8 5s 1 [h(i)(nbd)] 2 (16 elektron) 46 d 4d 10 d(ii) 2 (hcn) 2 (16 elektron) 78 t 4f 14 5d 9 6s 1 t(ii) 2 (hcn) 2 (16 elektron) A homogén katalízisben legnagyobb számban h, u, d és t-komplexeket alkalmaznak. A következőkben ipari példákat mutatok be az átmenetifém-komplexek homogén katalízisben betöltött fontosságára, külön kiemelve a t(ii) katalizálta reakciókat. Ipari méretben először alkalmazták Knowles és munkatársai által fejlesztett DIAM ligandumot h-mal komplexálva, aszimmetrikus hidrogénezési katalizátorként, a arkinsonkór kezelésében alkalmazott L-DA szintézisében. 2 Ac CH 1. [h((,)-diam)cd] + BF H 4 NHAc H 2 H 2. H + H 1 2 L-DA, 95% ee CH NH 2 Ipari szempontból nagy jelentőségű a (-)-mentol (5) szintézise, amelyben a 3 allilamin 4 enaminná történő aszimmetrikus izomerizációjához (S)-BINA-h(I)-katalizátort használnak. NEt 2 [h((s)-bina)cd] o C NEt 2 H β pinene dietilgenarilamin 'dietilenamin' (-)-mentol 98% ee Shibasaki és kutatócsoportja sztereoszelektív Heck-reakciót valósított meg ()- BINA- d(ac) 2 katalizátor rendszerrel. 8

9 Irodalmi áttekintés TBS (a) d(ac) 2 -BINA ciklohexén Ag 2 C 3 NM 40 o C BTS I (b) 3 d-()-bina H 6 Ag 3 4, CaC 3 7 (a) 47% ee NM (b) 80% ee TBDMS=t-Bu 2 Si 60 o C N-heterocilkusok előállításában atomhatékony az aminok N-H kötésének aktiválatlan C=C kettőskötésre történő intramolekuláris addíciója (hidroaminálás), amely gyakorlati fontosságú. A t-katalizált hidroaminálás reduktív eliminációs lépésen keresztül zajlik, amelyet szterikusan gátolt ligandumok gyorsítani képesek. Bender és társai t 2 mellett o-bifenil-foszfinokat használtak ligandumként, 3 amelyek egyre inkább előtérbe kerülnek az addig alkalmazott Zeise-dimer ([t(h 2 C=CH 2 ) 2 ] 2 ) és h 3 keveréke mellett. NHBn t 2 (5 mol%) L (5 mol%) diglim, 80 o C, 6 óra 8 9 Bn N L = t Bu t Bu a = 1 = 2 = 3 = i-r 10b = 1 =N 2, 2 = 3 =H Alkoholok alkinekre történő intermolekuláris addíciója sokkal nehezebben megvalósítható, mint az erős Lewis-savakat igénylő intramolekuláris eljárások. A 70-es évek elején ark és munkatársai t(ii)-komplexekkel aktiváltak alkineket alkoholok intermolekuláris addíciójához, majd Tani és kutatócsoportja aktiválatlan alkinre (11) történő metanol addíciót vizsgálták t(l) 2 ből keletkező dikationos platina-katalizátorral, ezüst só jelenlétében, amikoris a 12 hidrolízisét követően a megfelelő keton (13) keletkezik. 4 ent n t(l) H ent n H + 2, AgX ent n ent n H, CH 2 2, 22 o C, 18 óra ent n 11 L = h 3, h 2, dppe, dppt X = Tf, F 6 ent n Hasonló reakcióban szulfonált foszfinokat, mint vízoldható ligandumokat használtak vízoldható alkinek (pl.: 14) hidratációjában. 5 H cisz-(tts) 2 t 2 H 14 H 2 15 TTS = trisz(nátrium m-benzolszulfonát)foszfin H 9

10 Irodalmi áttekintés Hidroformilezési reakciók jó katalizátorai különböző kobalt- és ródium-vegyületek. A ródium és kobalt-komplexekkel katalizált aszimmetrikus hidroformilezések köztudottan kis optikai tisztaságú termékekhez vezetnek, ezért meghatározó volt az a felismerés, miszerint t 2 (foszfin) 2 és különösen t 2 (difoszfin)-komplexek Sn 2 jelenlétében aktív hidroformilező katalizátorok. Királis foszfin ligandumokat alkalmazva pedig jó enantioszelektivitás érhető el. 6 A platina-komplexek katalitikus aktivitásának növelésében fontos szerepe van a hozzáadott Sn 2 Lewis-savnak, mint egyedülálló kokatalizátor -nak. Vinilaromás vegyületek hidroformilezésével 2-aril-propanal állítható elő, amely oxidációjával a Naproxenhez vagy Ibuprofénhez hasonló, nem szteroid gyulladásgátlók állíthatók elő. A sztirol a hidroformilezési reakciók leggyakrabban használt modellvegyülete. Sokféle ligandumot, így foszfin pl.: (bdpp) 7 és foszfit ligandumokat (16, 17) is kipróbáltak tl 2 - Sn 2 rendszerben. (Az elektronban elszegényített foszfitok használatától a reaktivitás és a szelektivitás dramatikus változását remélték a munkám során előállított ligandumok is e csoportba tartoznak.) A sztirol hidroformilezését 16 biszfoszfittal elvégezve 91 % -os ee-vel az, 17 difoszfittal 39 % -os ee-vel kapták az S aldehidet. Mindkét ligandummal jobb enantioszelektivitást értek el platinával kombinálva, mint h(c) 2 (acac) prekurzorból képzett katalizátorral. 8,9 CH CH C / H tl 2 - Sn 2 'S' L = (S)-bisz(2S,4S) (S)-bisz(4,6) A ligandumokról általában A szerves fémvegyületek fém-szén kötése a kötés polaritásával (ionos, kovalens, elektronhiányos többcentrumú) és a kötésrenddel jellemezhető. A fém-szén kötés a fémtől és a szerves molekularésztől függően kisebb-nagyobb mértékben polarizált. Az esetek döntő többségében a fématom elektrofil, míg a hozzá kapcsolódó szénatom nukleofil reakciócentrum. Az átmenetifémek szerves kémiájában fontos szerep jut a donor-akceptor kölcsönhatáson alapuló koordinációs kötésnek. A koordinációs kötést leíró modell a kölcsönhatást két elemre bontja. Az egyik a Lewis-bázis karakterű ligandumtól a központi atom felé irányuló donorkölcsönhatás, amelyben a ligandumok magános elektronpárja vagy 10

11 Irodalmi áttekintés π-elektronfelhője (donor) kölcsönhatásba lép a fématom megfelelő szimmetriájú, üres pályájával (akceptor), aminek eredményeképpen σ-kötés alakul ki. Az ilyen ligandumok 1 közül legfontosabbak a foszfinok. Ilyen kölcsönhatásra képesek az alkének, alkinek és a gyűrűs aromás rendszerek is. A kötés kialakulásának másik fontos eleme a fématomtól kiinduló viszontkoordináció, amelynek következtében π-kötés jön létre a fématom megfelelő szimmetriájú betöltött pályája és a ligandum üres π*- vagy σ*-pályája között. A ligandumtól a fématom felé irányuló elektronátadás és az ellenkező irányú viszontkoordináció erősítik a fém-ligandum kötést és megváltoztatják a ligandum kémiai természetét. A legtöbb ligandum semleges vagy negatív töltésű (anionos). Attól függően, hogy a központi fémionhoz (fématomhoz) hány atom komplexálódik, a ligandum egy-, illetve többfogú ( monodentate és multidentate ) lehet. A koordinációs számmal a központi fémion / atomhoz kapcsolódó donoratomok számát adjuk meg. A fémhez kapcsolódó szerves ligandumok σ- és π- ligandumok lehetnek. Ezen a felosztáson belül különbséget tehetünk anionos σ-donor és semleges σ-donor (π-akceptor) között. A π-donor ligandumokon belül megkülönböztetjük az alkén-, alkin-, π-allil-vegyületeket és a gyűrűs π-donorokat. A szerves ligandumok - mint karbonil, karbén, karbin stb. - mellett a foszfinokat, mint egyéb ligandumokat tartják számon. A 3 tercier foszfinoknál az -csoport változtatásával a ligandumok elektronos- és térszerkezeti tulajdonságai szisztematikusan változtathatók. Ezen sajátság legfőképpen az átmenetifém-katalízisben hasznosítható, mivel ily módon ligandumok egész sora stabilizálható ( 3 ) n M-L foszfin-komplexek formájában. A foszfinok σ-donorok és π-akceptorok is lehetnek. A foszfor magános elektronpárral koordinálódik a fémhez, míg a viszontkoordináció a megfelelő szimmetriájú fém d-pályája és a σ* (-)-pálya közötti kölcsönhatáson alapul. Fontos a központi fématom körül elhelyezkedő -csoport térigénye is, mivel ez határozza meg, milyen lesz a ligandum térkitöltése, ami befolyásolja a ligandum disszociációs folyamatok sebességét A foszfin-ligandumok történeti áttekintése A foszfin-komplexek első katalitikus alkalmazását 1948-ban eppe és munkatársai publikálták, amikor felismerték, hogy a foszfinok néhány Ni-katalizált polimerizációs és karbonilezési reakció sebességét jelentősen növelik. 10 Ezt 1965-ben Wilkinson felfedezése követte, aki [h(h 3 ) 3 ] katalizátorral szobahőmérsékleten, atmoszférikus nyomáson sikeresen valósította meg alkének hidrogénezését. 11 Ez a rendkívüli aktivitás rögtön a figyelem középpontjába helyezte a foszfinokat és a kutatók hasonló komplexek után kezdtek kutatni. Az aszimmetrikus indukció lehetőségét felismerve idővel a trifenilfoszfin típusú ligandumokat felváltották a királis foszfinok. Az első jelentős fejlesztés Kagan és Dang 11

12 Irodalmi áttekintés nevéhez köthető, akik királis kelátképző bifoszfin, a DI (18) felhasználásával, kiváló optikai tisztasággal és termeléssel redukáltak dehidroaminosav-származékokat. 12 eredmény azért volt meglepő, mert a katalizátoron az aszimmetrikus indukciót befolyásoló királis központ több atom távolságnyira helyezkedik el a fématomtól, ami alapján feltételezhető, hogy a katalízis sebesség meghatározó lépését követően a szubsztrát sztereokémiáját a kelát-gyűrű minősége határozza meg. H H DI 18 h 2 h 2 h h DIAM 19 h 2 h 2 CHIAHS 20 BINA 21 h 2 h 2 Újabb áttörést Knowles és munkatársai értek el Monsanto-ban. A monsanto-foszfin - nak is nevezett DIAM (19) szintézisét Mislow s foszfin-oxidok reszolválásában végzett úttörő munkájuk 13 inspirálta. * Ezután rengeteg merev szerkezetű, kétfogú foszfin ligandumot szintetizáltak, melyek közül a CHIAHS (20) illetve a BINA (21) a legjelentősebbek. A 80-as évek közepéig az enantioszelektív hidrogénezések körében a h-alapú Wilkison-típusú katalizátorok domináltak, míg Noyori és munkatársai felfedeztek egy új u-alapú BINA katalizátorcsaládot. Ezek jóval szélesebb alkalmazhatóságot mutattak, mint a h katalizátorok. Az addig jól bevált dehidroaminosavakon kívül így az α,β-telítetlen savak 14 és karbonil vegyületek 15 is potenciális szubsztrátokká váltak. A β-ketoészterek hidrogénezését eddig csak korábban említett heterogén aney-nikkel rendszerrel tudták megvalósítani 90%- os ee-vel, míg homogén katalízissel, u-bina katalizátort alkalmazva az enantioszelektivitás megközelíti a 100%-ot. 16 Az * Enantioszelektív hidrogénezésekben általánosan elfogadott szabály, hogy a katalizátorként alkalmazott kétfogú foszfor ligandumok nagyobb aszimmetrikus indukciót fejtenek ki, mint az egyfogú analógjaik. Így a leghatékonyabb, aszimmetrikus hidrogénezésben használt monofoszfin [(2-C 6 H 4 )h] kétfogú analógja (19, DIAM) sokkal nagyobb enantioszelektivitást biztosít. 12

13 Irodalmi áttekintés (III)-vegyületek stabilizálása, felszabadítása Az alacsony oxidációs számú trivalens foszforvegyületek túlnyomórészt levegőre érzékenyek. Főként a di- és trialkilfoszfinok képesek már nyomnyi oxigén hatására oxidálódni, ezért ezeknek a foszforvegyületeknek a kezelése és tárolása speciális berendezéseket és oxigénmentes környezetet igényel. A stabilizálásra számos út létezik, amelynek közül legáltalánosabb az oxid és a borán-komplex képzés xidok A = kötés könnyen képződik, ellenálló kémiai behatásokkal szemben. Míg N-oxid csak speciális oxidálószerek hatására képződik és az oxigén könnyen eltávolítható, addig a foszfinokat szinte bármilyen oxidálószerrel oxidálhatjuk. Az oxigén eltávolításához azonban már igen erélyes körülmények szükségesek. Az oxidációt legegyszerűbb módon konvencionális oxidálószerekkel ( 2, H 2 2, Br 2 /H 2 ) valósíthatjuk meg. 17,18 Az oxidáció sztereokémiai szempontból, az alkalmazott oxidálószer minőségétől függően a foszforatom retenciójával, inverziójával vagy racemizációjával játszódhat le. A foszforatom konfigurációjának retenciójával járó oxidációt leginkább peroxiszármazékokkal valósíthatjuk meg, mint például H 2 19,20 2, t-buh 21, 3 SiSi 22 3 vagy m-cba 23. Inverzió I 2 - H 2 24, HN 25 3 vagy 2 Se 26 reagensekkel érhető el. Az oxidok katalizátor ligandumként is szerepelhetnek főként a platinacsoport fémeivel alkotott komplexekben. Hemilabilis ligandumként a biszfoszfin-monoxidoknál (22) a fémhez gyengén koordinálódott foszforil-oxigén disszociációjával szabad kötőhely keletkezik a reakcióban résztvevő szubsztrát számára. 17 L n M + L n M 22 szubsztrát 23 Katalizátor ligandumként fellelhetőek a szekunder foszfin-oxidok (24) is, amelyek oldatban a 24 pentavalens és a 25 trivalens tautomer forma egyensúlyában léteznek. Szobahőmérsékleten a 24 öt vegyértékű forma dominál. Az egyensúly átmenetifémek jelenlétében a 26 komplex képzése irányába tolható el H 1 2 H H + [M] 1 -H + 2 [M]

14 Irodalmi áttekintés Királis foszfin-oxidok, főként az oxazafoszfolidin-oxid (27) ketonok katalitikus enantioszelektív borán-redukciójában vesz részt. 28 Wills és munkatársai által készített (S)- difenil-prolinol-származékkal (28) számos esetben 90% fölötti enantioszelektivitást értek el boránnal megvalósított keton redukcióban. N N h h H Deoxigénezés Míg a szekunder foszfin-oxidokból közvetlenül képezhető átmenetifém-komplex, addig a tercier foszfin-oxidok a katalizátor ligandumok prekurzorjainak tekinthetők. A komplexképzés csak trivalens állapotban lehetséges, ezért a komplexképzéshez a tercier foszfin-oxidoknál a deoxigénezést kell megvalósítani. Az oxigén eltávolítása után képződött (III)-vegyületekben a foszforatom, nemkötő elektronpárja révén képes koordinációs kötést kialakítani átmenetifémekkel. Foszfin-oxidok deoxigénezése többféle módon megvalósítható. Legegyszerűbb megoldás a hidrogénnel történő redukció lenne, a = kötés azonban ellenáll a hidrogénezésnek. 29 Alkálifémek, alkáliföldfémek, illetve azok hidridjei általában nem bizonyulnak megfelelő redukálószernek, mert a reakciók rossz termeléssel, racemizációval mennek végbe, magas hőmérsékletet igényelve. 30,31 A trifenilfoszfin-oxid boránokkal (trialkilborán, alkildiborán, borán trialkil-amin-komplex) jó termeléssel trifenilfoszfinná redukálható. 32 Legnagyobb irodalmi háttérrel a foszfin-oxidok szilánokkal történő deoxigénezése rendelkezik. A módszer népszerűségét annak köszönheti, hogy a deoxigénezés alacsonyabb hőmérsékleten, optikailag aktív vegyületeknél 100 %-os sztereoszelektivitással, nagy optikai tisztasággal és jó termeléssel játszódik le. A szilícium-vegyületek családjában a legalább egy Si-H kötést tartalmazó szilánok, úgymint a metilpolisziloxán (MS), a trifenilszilán (h 3 SiH), a triklórszilán ( 3 SiH) és a fenilszilán (hsih 3 ) a leggyakrabban alkalmazott redukálószerek. 33 A redukció során a foszforilcsoport oxigénatomja a Si-H kötés elemei közé ékelődik az alábbi mechanizmus szerint: 14

15 Irodalmi áttekintés H + Si H Si + H Si H Si Si Si + H 2 Si Si + H 2 Érdemes megjegyezni, hogy a szilíciumatomon egynél több hidrogént tartalmazó reagensekből az ekvivalensnél kevesebb mennyiség is elegendő, ezért a fenti szilánok közül a fenilszilán elméletileg a leghatékonyabb, mivel három H-atommal is rendelkezik. A tapasztalat azt mutatja, hogy nincs univerzális szabály arra vonatkozólag, hogy melyik a legalkalmasabb szilíciumvegyület egy adott tercier foszfin-oxid deoxigénezésére. A triklórszilán azonban a gazdaságosság és a könnyű alkalmazhatóság kritériumának is megfelel. Alacsony forráspontja (32 C) miatt célszerű feleslegben (kb. 2 ekv.) bázis jelenlétében alkalmazni. A tercier foszfin-oxidok triklórszilán által kiváltott deoxigénezésének legvalószínűbb mechanizmusát mutatja a következő reakcióegyenlet. a b c a + HSi 3 b c H Si 3 a b c H Si 3 a b c + [HSi 3 ] A 3 SiH 34, 3 SiH-piridin 35 vagy hsih 36,33 3 alkalmazásával megvalósított redukciók a foszfor konfiguráció retenciójával mennek végbe, ugyanakkor a triklórszilán mellett bázikusabb amint például Et 3 N 34 vagy Si 2 6 -ot 35 használva már 100 % inverzióval keletkezik a foszfin. A fentebb említett, általánosan alkalmazott deoxigénezési módszerek mellett léteznek egyéb speciális megoldások is. Foszfin-oxidok már szobahőmérsékleten könnyen deoxigénezhetők szamárium-jodiddal tetrahidrofurán-hexametilfoszfortriamid (HMA) elegyében, bár a HMA karcinogén hatása miatt ennek a módszernek az alkalmazása egyre inkább háttérbe szorul Borán-komplexek A -B kötés csökkent polaritása miatt a -boránok meglehetősen inertek és ellenállnak számos reakciókörülménynek. A -B kötés kialakulásával a BH 3 elveszti hidroborálási aktivitását és megváltozik a foszforatom elektronos tulajdonsága. Ennek során -H kötések és a foszforhoz közel lévő α-alkil csoportok aktiválódnak ben Imamoto elsők között ismerte fel a -boránokban a királis foszfin ligandum előállításának lehetőségét. 38,39 Trivalens foszforvegyületek reakciója BH 3 -nal levegőn stabil adduktokat eredményez, amelyek tisztítása már levegő kizárása nélkül elvégezhető. Általában a foszfin-boránokat (30) kereskedelemben kapható BH. 3 S 2 vagy BH. 3 THF alkalmazásával állítják elő

16 Irodalmi áttekintés BH 3. S 2 vagy BH 3. THF 1 2 BH , 2, 3 = alkil, aril,, 2 N, halogén A BH 3. S 2 -komplex használata a BH 3. THF-komplex helyett a polifunkcionalizált foszfinok reakciójában sok esetben teljes konverziót biztosít Aminnal képzett komplexeket is használhatnak borán forrásként. Az amin-boránok stabilitása a BH 3. THF és a BH 3. S 2 -komplexek stabilitása között helyezkedik el. A foszfinok borán-komplexekké történő átalakítása általában kiváló termeléssel megy végbe, királis háromértékű foszforvegyületek pedig nem szenvednek racemizációt a reakció alatt. Foszfin-boránok Imamoto eljárása alapján előállíthatók foszfinoknál könnyebben kezelhető oxidokból (31) is. 38 Ez a módszer rendszerint egyedényes eljárás, ahol a tercierfoszfin-oxid LiAlH 4 -el reagál Ce 3 és NaBH 4 jelenlétében. A háromértékű cérium koordinációval aktiválja a foszfin-oxidot a LiAlH 4 -el történő deoxigénezésre, majd mindez aktiválja az átmeneti foszfint a NaBH 4 -el való reakcióra. A módszer hátránya, hogy optikailag aktív kiindulási foszfin-oxidok (31), az alkalmazott körülményei között racemizálódnak. BH 3 LiAlH 4, NaBH 4, Ce 3 1 THF, 25 o C Corey módszerével királis foszfinok szulfidjai (33) nagy optikai tisztasággal alakíthatók át a megfelelő borán-komplexekké (30). 42 BH S 3 1. Si BH. 3 THF Szekunder foszfinok borán-komplexeit (35) monoklórfoszfinok (34) LiAlH 4 -del történő reduktív dehalogénezésével, majd az azt követő BH 3 addícióval állíthatjuk elő, melyek bázis jelenlétében egy sor elektrofillel (E) reagálva könnyen tovább alakíthatók egyéb származékokká (36). 43 BH 3 LiAlH 4, BH. 3 THF, 0 o C H 1. bázis, 0 o C 2. elektrofil (E) BH 3 E = X, -CH, '"C=, CH=CHX E 16

17 Irodalmi áttekintés A trivalens foszforvegyületek oxidációs állapota alapvetően meghatározza boránkomplex képző hajlamukat. Mivel a boránok Lewis-savak, ezért könnyebben kötődnek elektrontöbblettel rendelkező molekularészekhez. Ezt Börner és munkatársainak királis vegyes foszfinokra (37) történő BH 3 addíciós vizsgálata is alátámasztotta. 44 H H h 2 h 2 2 BH 3. THF -78 o C = α-naftoxi H H BH 3 h 2 h 2 BH A borán-csoport eltávolítása A deboránozáskor a boránoknak a migrációs tulajdonságát használják ki. A borán képes aminokkal is komplexet képezni. Ugyan az 3 -BH 3 vegyületek stabilabbak, mint a megfelelő 3 N-BH 3 analógjaik, azonban az egyensúlyi reakciót aminfelesleg alkalmazásával a kívánt irányba lehet eltolni, a BH 3 -csoport képes az aminhoz vándorolni. Elektrondús foszfin-boránok meglehetősen stabil -B kötésének hasítására Livingstone és munkatársai diklórmetán oldószerben savakat pl. S 3 H vagy CF 3 S 3 H használtak, majd a reakcióelegyet NaHC 3 -al vagy K 2 C 3 -al kezelték. 45 A reakciók sebessége és termelése szempontjából a HBF 4-2 bizonyult a leghatékonyabb dekomplexáló ágensnek. A deboránozás nagy előnye a deoxigénezéshez képest, hogy a sztereogén centrum konfigurációja sértetlenül marad az átalakítás során. 1 2 BH 3 3 aminok vagy erõs savak aminok: Et 2 NH, morfolin, TMEDA, DABC savak: S 3 H, HBF

18 Öt- és hattagú heterociklusok Irodalmi rész 3 Foszfor-heterociklusok 3.1 Öt- és hattagú -heterociklusok előállítása Öttagú -heterociklusok A 2,5-dihidro-1H-foszfol-oxidok előállítására a legalkalmasabb módszer az 1953-ban McCormack által leírt 46 cikloaddíció. Az eljárás során aril- vagy alkilfoszforossavdihalogenidek 1,3-diénekre történő 1,4-cikloaddíciójakor kapott foszfónium-sókat (39) hidrolizálva kapják a foszfolén-származékokat (40). 47,48,49,50 Foszfinsavakhoz (42) juthatunk, ha a drága foszfonossav-dihalogenidek helyett foszfor-trihalogenideket alkalmazunk. 48,49, X X Y X H Y X X Y H 2 X X X H Y =, h, hch 2, naftil, mezitil X =, Br 1, 2 = H,, ; A McCormack reakciót általában szobahőmérsékleten végzik, akár néhány héten át a polimerizáció visszaszorítása érdekében réz-szterát jelenlétében. 52 Az előállított foszfinsavakat (42) tionil-kloriddal savkloriddá (43) alakíthatjuk, amelyből kiindulva a dihidro-1h-foszfol-oxidok (44-46) széles választéka szintetizálható. A 43 savkloridból Grignard-reagenssel foszfin-oxidokat (44) 53, alkoholokkal foszfinátokat (45) 54, aminokkal pedig foszfinsav-amidokat (46) 55 állíthatunk elő hmgbr S 2 H Et 3 N H Et 2 NH 1, 2 = H, h NEt 2 46 lefinek Zr-katalizálta karboaluminálása, majd a keletkező aluminaciklus rézkatalizálta reakciója fenilfoszfonossav dikloriddal tetrahidro-1h-foszfolokat, vagy más néven foszfolánokat (47) szolgáltat

19 Öt- és hattagú heterociklusok Irodalmi rész [Zr], Mg + EtAl 2 = Bu, Hexil Al Et h 2 [Cu] h 47 Egyszerűbb módszer azonban az előzőekben ismertetett foszfolének (48) redukciója. 57,58 H 2 t, d vagy Ni h 3,5 bar h Hattagú -heterociklusok Kutatócsoportunkban sikeres eljárást dolgoztak ki foszfolén-oxidokból (50) foszfabiciklohexán-származékok (51) előállítására. Míg normál körülmények között generált diklórkarbénnel szemben a foszfolének kettőskötése inertnek bizonyult, addig erőteljesebb körülmények között, 25-30% trietilbenzilammónium-klorid (TEBAC) és feleslegben vett NaH jelenlétében forralva a megfelelő foszfabiciklohexán-származékok (51) könnyen képződnek. A foszforatom helyettesítőjétől függően egy illetve két diasztereomer elegyeként képződnek. 59,60,61,62,63,64,65 NaH/H 2 CH H H 3 TC + Y Y Y 50 51A 51B Y = h,, Et, r, Bu, NEt 2,, Et, r, i-r, Bu Fenil- és alkil-helyettesítőnél a lehetséges diasztereomerek közül (51A és 51B) csak 51A izomer keletkezik. 59,62,64,65 A karbénezési reakció 3 CC 2 Na-ból, fázistranszfer-katalitikus körülmények között képzett diklórkarbénnel is megvalósítható. Quin és Kisalus a 3-metil-foszfolének (52) kettőskötését ózonnal hasították, majd a keletkezett bisz-(2-oxoalkil) vegyületet (53) intramolekuláris aldol-kondenzációval gyűrűbe zárták. A képződött 3-oxo-tetrahidrofoszfininek (54) redukciójával, majd azt követő dehidratálással 1,2-dihidrofoszfinin-oxidokat (55) állítottak elő NaBH Ce 3 2. () 3 TsH 2. H 2 Y Y Y Y = H, Y = h, 19

20 Öt- és hattagú heterociklusok Irodalmi rész Foszfolokból (56) aromás savkloriddal kapott foszfónium-sók (57) hidrolízisével dihidrofoszfinin-oxidokhoz (58) juthatunk. 67 hc H 2 ±H h H h h H =, n-bu, h, hch 2, CH 2 h H A kutatócsoportunkban kidolgozott módszer szerint 3-foszfabiciklo[3.1.0]hexán-3-oxidok (59) termikusan 1,2-dihidrofoszfinin-oxidok (60) két regioizomer elegyévé (A és B) alakíthatók. A ciklopropángyűrű felnyílása során egy molekula hidrogén-klorid szabadul fel. A gyűrűfelnyílás a toluol forráspontján 8 10 óra alatt, C-on in substantia viszont néhány perc alatt lejátszódik. 69 Mindig az A izomer keletkezik nagyobb mennyiségben. 60 H Y C + - H Y Y 60A 60B Y = h(a), (b), n-r(c), n-bu(d), Et(e), n-r(f), i-r(g), n-bu(h) Eltérően az egy metilcsoportot tartalmazó foszfolén-származéktól (50) a 3,4-dimetilfoszfolén-oxid (61) diklórkarbén felesleggel, 60 C-on történő reakciója nem áll meg a diklórkarbén-addukt (62) keletkezésénél. Az instabil addukt ciklopropángyűrűje az alkalmazott reakciókörülmények között azonnal felnyílik a megfelelő dihidrofoszfinint (63) eredményezve. A 63-as intermedier ezután egy újabb diklórkarbén-egységgel reagálva 64 diklórkarbén-adduktot szolgáltatja. A második metilcsoport jelenléte megváltoztatja a diklórciklopropángyűrű felnyílásának mechanizmusát, melynek hatására nem egy héttagú gyűrűbővült termék, hanem a 4-es helyzetben diklórmetilén-csoportot tartalmazó 1,4- dihidrofoszfinin-oxid (65) keletkezik. 70,71,72 20

21 Öt- és hattagú heterociklusok Irodalmi rész H 3 C CH 3 h 61 TEBAC NaH/H 2 CH 3 H 3 C h 62 CH 3 60 C -H H 3 C CH 3 h 63 TEBAC NaH/H 2 CH 3 H 3 C CH 3 H 3 C CH 3 H h 64 -H h 65 Az 1,2-dihidrofoszfinin-oxidok elektronban elszegényített 4,5-helyzetű kettőskötése alkalmas arra, hogy Michael-típusú reakcióban >()H típusú vegyületek addíciójával exociklusos = funkciót tartalmazó 1,2,3,6-tetrahidrofoszfinin-oxidokat (66) állítsunk elő. 73 Y 60A Y a e h Et 1. 0 o C, 20 ó Z 2 ()H / 3 Al 2. H 2 Z Z a b c d e Y 66 Y Z h h h h Et Et Et Et Az addíció kezdő lépéseként a difenilfoszfin-oxidot Al 3 -mal 0 C-on kloroformban aktiválják, majd az így létrejött aktivált reagens már könnyen diasztereoszelektív reakcióba lép a hozzáadott dihidrofoszfinin-oxid (60A) α,β-kettőskötésével. 66a röntgendiffrakciós vizsgálata alapján a (1)= csoport oxigénatomja és az exociklusos ()h 2 csoport cisz helyzetű. 74 Diének (67) u-katalizátorral (A) megvalósított gyűrűzárási metatézisével tetrahidrofoszfinin-oxidokhoz (68) juthatunk. 75 Ezzel a módszerrel jó termeléssel állíthatunk elő 5-, 6- vagy 7-tagú -heterociklusokat. 2% A h CH 2 2, 40 o C h Cy 3 u Cy 3 A h Telítetlen foszfin borán-származékok előállításánál olyan reakciót figyeltek meg, amikor is 1,2-dihidrofoszfininek izomerjeinek (60), elektronban elszegényített α,β-kettőskötésének 21

22 Öt- és hattagú heterociklusok Irodalmi rész szelektív redukciója következik be. Ennek eredményeképpen tetrahidrofoszfininek kettőskötés-izomerjei (69) képződnek. 76 CH 3 1. BH 3 2 S 2. H 2 Y 60 Y= h,, n-bu,, Et + Y 69A (major) Y 69B (minor) A foszfinán-gyűrű (70) a legegyszerűbben 1,5-pentén-származékok foszforhalogenidekkel történő ciklizációjával állítható elő. 77 A gyűrűzárást elvégezhetjük más szerkezetű dibrómszármazékból kiindulva is. A keletkező foszfónium-só (71) hidrolízisével hexahidrofoszfinin-oxidhoz (72) juthatunk X=MgBr X X X=Br H Br H 2 h h h Dihidrofoszfinin-oxid izomerek (60) 79 valamint foszfabiciklohexánok (73) 80 katalitikus hidrogénezésével közvetlenül állíthatunk elő hexahidrofoszfinin-oxidokat (74). 3 H 2, d/c H H 2, d/c 2 NEt 3, H + H C, 9 bar Y Y Y Y 60A 60B Y = h,, Et, r, Bu, Et, r, i-r, Bu Öt- és hattagú foszfor-heterociklusok alkalmazása homogén katalitikus reakciókban Öttagú-vegyületek Foszfolán ligandumokat számos átmenetifém katalizálta aszimmetrikus reakcióban használnak, például hidrogénezésben, 81, allil-vegyületek alkilezésében, hidroacilezési vagy hidrovinilezési 82 reakciókban. Ilyen típusú reakcióban rengeteg királis difoszfin ligandumot vizsgáltak, melyek közül az egyik legismertebb képviselő a DUHS (75). 22

23 Öt- és hattagú heterociklusok Irodalmi rész h 2 h 2 h 2 Fe h 2 BINA 21 DUHS Annak érdekében, hogy tanulmányozzák a ligandumokban jelenlévő h 2, illetve 2,5- dimetilfoszfolán csoportok hatékonyságát amelyekhez a BINA (21) és a DUHS (75) példáján nagy szelektivitás köthető a 76, 77 DUHS analógok koordinációs kémiai tulajdonságait vizsgálták platina(ii)-vel és ródium(i)-gyel. h 2 [t 2 (cod)] [h(nbd) 2 ]BF 4 vagy [h(cod) 2 ]BF 4 h 2 h 2 t 78 h BF 4 = Fe A ródium-komplexeket dehidroaminosav-származékok és az itakonsav hidrogénezésében tesztelték. Mindegyik vizsgált szubsztrátnál a fenilén-duhs (76) komplex nagyobb enantioszelektivitást eredményezett a ferrocén-származékhoz (77) képest. 83 A 2,5- dimetilfoszfolán ligandumok sikere az öttagú gyűrű 2-es és 5-ös pozíciójában lévő merev királis környezetnek tudható be. Ilyen [d 2 (NCh) 2 ]-al képzett foszfolán ligandumot (81) használtak katalizátor prekurzorként a sztirol metoxikarbonilezésében is. alládium katalizálta karbonilezési reakciók jó eszközök olefinek (pl.: sztirol) funkcionalizálására, amelyekkel gyulladáscsökkentő tulajdonságú 2-arilpropionsav-származékokat állíthatunk elő. Ezen reakcióknál kétfogú bifoszfin ligandumot alkalmazva, jó enantioszelektivitással, de kis regioszelektivitással tudtak előállítani elágazó terméket. Egyfogú foszfor ligandumok mint például 81 - használata jó regioszelektivitást (95%), viszont kis enantioszelektivitást (2%,S ) eredményez

24 Öt- és hattagú heterociklusok Irodalmi rész + C + H [d] sav * + 2 S,S-80 h d 2 (NCh) 2 CH 2 2 h d h 81 Baber és munkatársai platina(ii)-vel és ródium(i)-gyel komplexált különböző gyűrűtagszámú foszfaciklusok, köztük az öttagú foszfolán-származékok (83, 84) spektroszkópiai és krisztallográfiás vizsgálataival meghatározták a komplexek σ- vagy π- karakterét, továbbá a ródium-komplexeket az 1-oktén hidroformilezésében tesztelték és megállapították, hogy a nagyobb térkitöltésű terc-butil-csoporttal rendelkező heterociklusok a hidroformilezési reakcióban nagyobb aktivitással rendelkeznek, mint fenil analógjaik t Y 82 Y = h, t-bu Y Y t + Y t Y Az átmenetifém katalízisben az L-prolint ligandumként használva hatékony királis indukciót érhetünk el. Ezen kívül a prolin önmagában is képes aszimmetrikus átalakításokat például aldol, Mannich- vagy Michael-reakciót - katalizálni. Sun és munkatársai királis foszfin ligandumok előállításakor a prolin foszfor analógját szintetizálták. A ligandumot (86) palládium-katalizált allil-szubsztitúcióban tesztelve jó enantioszelektivitással kapták a várt terméket (87). 86 h [d(dba) 2 ], Ac ligand 86 BSA, 2 C C 2 + NaAc h 2 C C 2 h h ligand = C 2 H 77% ee h 86 Hattagú-vegyületek lefinek hidroformilezése az egyik legnagyobb tételben végrehajtott homogén katalitikus eljárás az iparban. A ródium-foszfin katalizátorok nagy kemoszelektivitással, a kelátképző difoszfin- és difoszfit-ligandok ródiummal képzett komplexei jó 24

25 Öt- és hattagú heterociklusok Irodalmi rész regioszelektivitással is rendelkeznek ilyen típusú reakciókban. Legnagyobb aktivitásúak a ródium-monofoszfit katalizátorok, azonban alkalmazásukat nehezíti hidrolízisre és bomlásra való hajlamuk. Utóbbi tulajdonságok kiküszöbölésére új típusú π-akceptor ligandumként, ródiummal komplexált foszfinin (88) ligandumokat állítottak elő, amelyek meglehetősen aktív és robosztus hidroformilező katalizátornak bizonyultak. Az orto-szubsztituensek méretének növelésével egyre nagyobb aktivitást figyeltek meg C [h(c) 2 ] 2 CH C h , h h, h 2-naftil, h h, 4-C 6 H 4 h, 4-CF 3 C 6 H dinets és munkatársai foszfabiciklohexánokat (90, 92) és 4-diklórmetilén-1Hdihidrofoszfinin (94) ligandumokat komplexáltak ródium(i)-mal és palládium(ii)-mal. A komplexképzéshez szolgáló (III)-vegyületekben (90) a ciklopropángyűrű és a -aril helyettesítő syn helyzetű. o-tolil helyettesítőnél hőmérsékletfüggő syn (90) anti (92) átalakulás figyelhető meg. A foszfinokat a dimer [Cp*h 2 ] 2 al reagáltatva jó termeléssel jutottak Cp*h 2 L típusú komplexekhez (91, 93) = 2 = H 26 C 20 C [C *h 2 ] 2 CH hc * 2 20 C [C *h 2 ] 2. CH 2 2 hc * C * = 1 2 termék H H 91 H 93 H (4:6) Analóg reakcióban a 4-diklórmetilén-1,4-dihidrofoszfininból (94) palládiummal transz geometriájú komplexéhez 95 jutottak

26 Öt- és hattagú heterociklusok Irodalmi rész h C (hcn) 2 d 2 C 6 H 6 20 C [C *h 2 ] 2 h d h 95 CH 2 2 h 96 hc * 2 Az exociklusos foszforfunkcióval is rendelkező biszfoszfin-oxidot (97) kettős deoxigénezésnek, majd átmenetifémekkel történő komplexálásnak alávetve kétfogú foszfinligandumot (98) állíthatunk elő. A Kutatócsoportunk a bisz(foszfin-oxid) (97) deoxigénezését fenil-szilánnal végezte, majd diklórdibenzonitril-platina(ii)-vel komplexálva cisz-kelát komplexhez (99) jutottak. H h 2 H H CH 3 CH 3 CH 3 hsih 3 t 2 (hcn) 2 h 2 h toluol 2 "in substantia" 26 C, 6 ó t h 80 C, 3 nap h h A sztirol hidroformilezésekor 99 jelenlétében major izomerként az elágazó láncú aldehid keletkezett

27 Dibenzo[c.e][1,2]oxafoszforinok Irodalmi rész 3.2 Dibenzo[c,e][1,2]oxafoszforinok Az alapanyagul szolgáló -klórdibenzooxafoszforin előállítása A -klórdibenzooxafoszforint (102) Chernyshev és munkatársai 2-fenilfenol (100) és 3 reakciójával, majd az azt követő ciklizációval állították elő. Szerves oldószerben n-heptán, n-hexán, szén-diszulfid - Al 3 katalizátor alkalmazásával 40-45%-os termeléssel kapták 102 vegyületet. 89 Hatékonyabb módszerről Saito, valamint astor és munkatársai számoltak be, amikor a gyűrűzárást oldószer nélkül, Lewis-sav (Zn 2 ) jelenlétében végzik el, így 79%-os termeléssel kapták a 102 foszfonossav-kloridot.,90 5 ó 75 perc o C o C 3 2 Zn 2 H reflux piridin (X) 3 benzol X o C Al 3 X 103 X = S (a), (b) 104 Bhatia és munkatársai Chernyshev-hez hasonlóan (S) 3 -at alkalmazva állítottak elő 6-klór- 6H-dibenzooxafoszforin-6-szulfidot (104a). 91 A kettőskötésű kénatomot oxigén is helyettesítheti, amennyiben a 2-hidroxi-bifenilt (100) () 3 -dal reagáltatjuk. Így foszfonsav-kloridot (104b) állíthatunk elő, amely 104a-hoz hasonlóan - kiindulási vegyületként szolgálhat. 92 A -klórdibenzooxafoszforin (102) víz hatására szobahőmérsékleten, exoterm reakcióban, hidrogén-klorid vesztéssel 6H-dibenzo[c,e][1,2]oxafoszforin-6-onná (105), vagy röviden D-pá alakul, amely további víz hatására 106 foszfinsavvá hidrolizál. A dolgozatban a ma használatos dibenzo[c,e][1,2]foszfininek elnevezés helyett a régies dibenzo[c,e][1,2]foszforinok elnevezést használom. 27

28 Dibenzo[c.e][1,2]oxafoszforinok Irodalmi rész H 2 -H H H 2 -H 2 H H H 102 D Mivel a hidrolízist nehéz megállítani D fokon, ezért közvetlenül a foszfonsavat (106) izolálják, majd ebből vízeliminációs lépéssel jutnak D-hoz (105). 106 golvasztásakor keletkező vizet vákuumban távolítják el Dibenzooxafoszforin-származékok szintézise Alkil- és arilszármazékok szintézise 2-(2 -Hidroxifenil)-fenilfoszfonsavat (106) karbonilszármazékokkal reagáltatva a dibenzooxafoszforinok hidroxialkil-származékait (107) kapjuk. A reakciókban az aldehidszármazékok aktívabbak a ketonoknál. 94 H H H 80 o C, 0,5-3 ó 1 C oldószer nélkül / CH 3 CN H 2 1 = H, CH 3, C 2 H 5, C 3 H 7, i-c 3 H 7, C 4 H 9, i-c 4 H 9, o/m/p-x-c 6 H 4, (X = CH 3, H, CH 3, CN,,N 2 ) 2 = H, CH 3, C 2 H 5, C 3 H 7, C 4 H 9 Su és munkatársai karbonil kromofor-csoportot tartalmazó dibenzooxafoszforin alapvázat tartalmazó fotoiniciátorokat állítottak elő. Először -klórdibenzooxafoszforinból (102) észteresítéssel foszfonossav észtert (108) majd disavkloriddal reagáltatva Arbuzov-reakcióban bisz-bifenilacilfoszfin-oxidot (109) állítottak elő. 95 C 2 Ar CH3 Δ C Ar C Ar =,, Grignard-reakcióval foszfonossav-kloridból (102) a foszforatomon különböző arilhelyettesítőt tartalmazó dibenzooxafoszforin-származékokat (110) állítottak elő. olipropilénhez 0,1-10%-ban adnak ilyen típusú stabilizátorokat. 28

29 Dibenzo[c.e][1,2]oxafoszforinok Irodalmi rész -20 o C T ArMgBr (THF) THF / hexán Ar Ar = CH 3 H 3 C CH 3 (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (h) (i) CH 3 A fenilszármazék (110a) oxidált formáját (111) foszfonsav-kloridból (112) állították elő. Azonban ha 112-t MgBr-dal reagáltatták, a hidrolízis következtében 113 gyűrűnyílt termékhez jutottak. 92 h hmgbr (éter) benzol MgBr (éter) benzol H A foszforatomon metilcsoporttal helyettesített 114 foszfinátot 108 foszfonitból az úgynevezett Michael-Arbuzov típusú átrendeződési reakcióval állították elő. I CH3 CH 3 I H CH 3 CH 3 - CH 3 I CH Foszfinsav-észter (116) előállításához, az általánosan alkalmazott alkil-halogenidek helyett p-toluol-szulfonsav-metilésztert (ptsa) használtak katalizátorként. A 116i előállításakor hosszabb reakcióidő és nagyobb mennyiségű katalizátor volt szükséges. A csökkent reakciókészség valószínűleg a β-pozícióban lévő alkilcsoport szterikus gátlásának tudható be

30 Dibenzo[c.e][1,2]oxafoszforinok Irodalmi rész 175 o C, ó katalizátor = (a), Et (b), r (c), oktil (d), decil (e), oktadecil (f), 2-allil-oxietil (g), allil (h), 2-etilhexil (i) katalizátor = TSA (a-h) 1-bróm-2-etil-hexán (i) Foszfinsav-észterek arilszármazékait 6H-dibenzo[c,e][1,2]oxafoszforin-6-oxidból (105) is előállították palládium-katalizálta kapcsolási reakciójában aril-jodidokkal és arilbromidokkal. 97 A vizsgált bázisok közül a kálium-karbonát bizonyult a legjobbnak, ugyanis erősebb bázisok például NatBu vagy DABC használatakor, valószínűleg az oxafoszforin gyűrű hasadása miatt melléktermékek képződtek. A reakcióban a diklórbisz(trifenilfoszfin)palládium(ii) mellett a palládium(ii)-klorid is hatékonynak bizonyult. Valószínűleg azért, mert a 105-ből bázis hatására képződő foszfonossav-anion ligandumként képest viselkedni. Foszfin- és foszfonsavak palládium-komplexei kapcsolási reakciókat képesek katalizálni. (Lsd. 38. oldal - d-katatalizálta reakciók) o C K 2 C 3, TEBAC d 2 (h 2 ) 2 vagy d 2 ArX H dioxán Ar ArX = I I I,,, Br CH 3 CH 3 CN A fenti reakciót benzil-kloridra és metil-jodidra is kiterjesztették, a megfelelő foszfinát azonban csak meglehetősen hosszú reakcióidő (1-3,5 hét) után keletkezett. ()H vegyületek addíciója telítetlen vegyületekre, atomhatékony módja a foszforszén kötés létrehozásának. Ilyen típusú reakciókat sokszor peroxidokkal, erős bázissal vagy átmenetifémmel katalizálnak. Stockland és munkatársai ()H vegyületek terminális alkénekre történő addícióját mikrohullámú reaktorban oldószer és katalizátor nélkül valósították meg. 30

31 Dibenzo[c.e][1,2]oxafoszforinok Irodalmi rész H + MW katalizátor és oldószer nélül Felhasznált alkének: Bu CN S (a), (b), (c), (d), N (e) n-c 20 H 41 (f) ()h 2, (g), ()(Et) 2 (h) Ezzel a módszerrel egyszerűen juthatunk aszimmetrikus foszfinát típusú vegyületekhez, ha az alkillánc foszforil funkciót is tartalmaz (118g,h). Ezek szelektív redukciójával számos átmenetifémekben hasznosítható hemilabilis ligandum (Lásd. 16. oldalon) állítható elő. 99 Stockland eredményeit kiegészítve, Hirai és munkatársai azt találták, hogy szekunder foszfin-oxidok vagy H-foszfinátok alkénekre történő addíciója, nyomnyi levegő jelenlétében kiváló termeléssel szolgáltatja a várt anti-markovnyikov-típusú terméket (118). 100 Lewis-sav katalizált reakcióban 105-ből α,β-telítetlen karboxilvegyületekkel és ezek anhidridjeivel égésgátló kopolimereket állíthatunk elő. A következő ábrán a vegyületek nagy száma miatt csak néhány példát mutatok be. 101,102 H =, CH2 CH 2 H, CHC, CH 2 CH H 2 C CHC 2 CH2CH2H CH 2 C 2 CH 2 CH 2 H A propargil-alkoholok átmenetifémekkel katalizált hidrofoszforilezése során sokféle termék keletkezik, amelynek eloszlása nagyban függ az alkalmazott katalizátor és adalékanyag minőségétől. Stockland és kutatócsoportja az egyszerű propargilalkoholok hidrofoszforilezésénél tapasztalt vegyes termékösszetétel helyett etinil-ösztradiol (119a) és mestranol (119b) 6H-dibenzooxafoszforin-6-oxiddal (105) megvalósított reakciójánál egységes temékként a megfelelő szteroidszármazékokat (120) kapta. A reakciót mikrohullámú reaktorban, oldószermentes körülmények között, h-katalizátorral hajtották végre

32 Dibenzo[c.e][1,2]oxafoszforinok Irodalmi rész H C CH H H h-kat. MW = H (a), (b) Alkoxi-, ariloxi- és aminoszármazékok szintézise 105 A legáltalánosabb módszer a foszfonossav észterek előállítására a - klórdibenzooxafoszforinok nukleofil szubsztitúciója alkoholokkal és fenolokkal bázis jelenlétében. Chernyshev és munkatársai nitrogén atmoszférában reagáltatták a - klórdibenzooxafoszforint (102) metanollal, piridin savmegkötő jelenlétében és 54%-os termeléssel kapták a metil-észtert (108) o C, N 2 piridin H benzol / éter A reakciót kiterjesztették egyéb származékok (122) előállítására is. 104 A termelés javításának érdekében Kleiner a reakciót alacsonyabb hőmérsékleten, inert oldószerben, (toluolban vagy ciklohexánban) végezte o C, N 2 NH 3 3 H toluol / ciklohexán 87-92% 3 1, 2 = halogén, alkil, alkoxi 3 = alkil Foszfonátoknak (124) egy érdekes előállítási módja szerint, a - klórdibenzooxafoszforinból -20 o C-on klór gázzal pentakoordinált vegyületet (123) képeznek, majd trietil-ortoformáttal reagáltatva kapják a gyűrűs foszfonátot (124)

33 Dibenzo[c.e][1,2]oxafoszforinok Irodalmi rész -20 o C 2 CH(Et) 3 Et Fenilcsoporttal szubsztituált dibenzooxafoszforint (125a) a -klórdibenzooxafoszforin (102) és fenol 210 o C-on in substancia hevítésével állítottak elő. Szubsztituált fenolokkal trietil-amin savmegkötő jelenlétében reagáltatták a foszfonossav-kloridot (102). A nagy térigényű fenoloknál szterikus gátlás következtében a nukleofil szubsztitúció egyre hosszabb reakcióidőt, magasabb hőmérsékletet igényelt, a termélések pedig drasztikusan csökkentek. A fenolszármazékból nátrium-sót képezve azonban a reakció már szobahőmérsékleten lejátszódott. 90,106, H (a) 1 = 2 = 3 =H (b) 1 = 2 =H, 3 = t-bu (c) 1 =H, 2 = 3 =t-bu (d) 1 = 2 = 3 = (e) 1 = 2 =t-bu, 3 = (f) 1 =H, 2 = 3 =α,α-dimetoxibenzil (g) 1 =t-oktil, 2 =H, 3 =t-oktil A foszfonossav kloridot (102) szobahőmérsékleten 2,6-dimetil-fenollal bázis jelenlétében reagáltatva 70%-os termeléssel kapták 126-ot, melyet diolszármazékokkal reagáltatva 127 pentakoordinált vegyültekhez jutottak. 108 H Et 3 N Et 2 H H H H = H H H H H H A dibenzooxafoszforinok alkoxiszármazékait nagyrészt klór-foszfonossav bázis katalizált alkoholízisével állítják elő. Az öt vegyértékű foszfinsav monoészterek (mint a D) trivalens foszfinsav diészterré átalakítása, ón- vagy szilil-kloridok használatát igényli. Savas körülmények között a 6H-dibenzo[c,e][1,2]oxafoszforin-6-on (105), alkohol feleslegben, trialkil-ortoformáttal reagálva jó termeléssel szolgáltatja a 115 észtert. A termék minőségét nagyban befolyásolja a reakcióban alkalmazott alkohol minősége, mivel savas körülmények között a termék és az ortoformát átésztereződik. Érdekes, ha a reakciót alkohol helyett toluolban végezik, domináns termékként 128 diészter keletkezik. A reakciót egyedülálló 33

34 Dibenzo[c.e][1,2]oxafoszforinok Irodalmi rész módon a D-al tudták kivitelezni, egyéb foszfinsav/foszfonsav monoészterekre (fenilfoszfinsav-etilészter, 5,5-dimetil-[1,3,2]-dioxafoszfinán-2-oxid) nem lehetett kiterjeszteni. A kivételes viselkedés oka valószínűleg a D-ban lévő gyűrűfeszültségnek köszönhető. 96 HC() 3 H, H + H + H H 115 = (a), Et (b), n-r (c) 105 HC() 3 toluol, H + H 128 Alkoxiszármazékok (115) átészterezhetők nagy feleslegben vett alkoholokkal. A felszabaduló metanolt ill. etanolt in situ vákuum desztillációval távolítják el. Fontos, hogy a feleslegben alkalmazott alkohol magasabb forráspontú legyen az észterből felszabaduló alkoholnál, ezért főként a metoxiszármazékot (115, =) használják átészterezéshez. 1 H, 120 o C vákuum =, Et 129 rimer-, illetve szekunder-aminokat nukleofil szubsztitúciós reakcióban reagáltatva - klórdibenzooxafoszforinnal bázis jelenlétében, így állíthatók elő a dibenzooxafoszforinok foszfonossav-amid-származékai (130, 131) is előállíthatók. 107 NH 1 2 Et 3 N N 1 2 X N 1 2 = N C 8H 17 H N N N N N C 8 H 17 C 12 H 25 N NH X = N N (g) N H (h) H N (a) (b) (c) (d) (e) (f) 34

35 Dibenzo[c.e][1,2]oxafoszforinok Irodalmi rész Dibenzooxafoszforin-ligandumok felhasználása homogén katalitikus reakciókban A hidroformilezés vagy más néven oxo-szintézis az egyik legfontosabb homogén katalitikus körülmények között megvalósított ipari eljárás. lefinekből kiindulva, regioszelektíven, terminális aldehidek előállítására ezidáig erélyes körülmények közötti ( bar, o C), kobalt-katalizálta reakcióban volt lehetőség, amelyben a kívánt termék 50-85%-os szelektivitással képződött. Kedvezőbb körülmények között megvalósított technológiák kifejlesztése új fém-komplexekkel és ligandumokkal, kihívást jelent a szerves kémikus számára. ódium-katalizált hidroformilezések Terminális, hosszú szénláncú olefinek hidroformilezési reakcióiban főként kétfogú arilfoszfitokat és nagy koordinációs szöggel rendelkező difoszfánokat alkalmaznak. Foszfonsavak észtereit eddig kevéssé használták ilyen típusú reakciókban. A ligandumokat az 1-oktén ródium katalizálta hidroformilezésében vizsgálták. Kis ródiumkoncentráció (14 ppm) mellett is, szinte kvantitatívan keletkezett a várt normál aldehid, alkohol és hidrogénezett olefin melléktermékek képződése nélkül. A katalizátort h(acac)(cd) prekurzor és a ligandum ( ) reakciójával képezték, majd a reakcióhoz a h::szubsztrát arányt 1:5:16000-ra állították. hidroformilezés HC izomerizáció 1 hidroformilezés CH =CH 3, 2 = = CH 3, 2 = tbu = H, 2 = Leghatékonyabbnak a 134 hidroxi-foszfonit-származék bizonyult, melyet izomerizáló hidroformilezésben is kipróbáltak. A reakciót 140 o C-on, 20 bar-on, 3,3% 1-oktént tartalmazó eleggyel hajtották végre. Tapasztalataok szerint :h = 10:1 ligandum-fém arány mellett több mint 45%-os n-szelektivitás érhető el. A hidroxi-vegyület (134) egyedülálló viselkedése valószínűleg a fenolos hidroxilcsoport hemilabilis tulajdonságának tudható be. 109 A ligandum módosításától, például a hidroxilcsoport savasabbra (SH, CH) cserélésétől még jobb eredményt várnak

36 Dibenzo[c.e][1,2]oxafoszforinok Irodalmi rész α-lefinek hidroformilezésében alkalmazhatók a 135a-d ligandumok a H x M y (C) z L q képlettel leírható komplexekben. Átmenetifémként M = Co-ot, h-ot vagy u-ot használnak. A 135d ligandumból képzett h-katalizátorral a 3-penténnitril hidroformilezését írták le. A reakciót 100 o C-on, 80 bar nyomáson végezve, 4 órás reakcióidő után, 58%-os termeléssel kapják a formil-valeronitril izomer keveréket, amely 12%-ban tartalmazta a normál aldehidet. 111 (a) (b) Ar (c) (d) 135 CH 3 CH 3 Kalixarén híddal összekötött biszfoszfonit ligandumok szintézise során dibenzooxafoszforin-egységet tartalmazó vegyületeket is szintetizáltak. A ligandum koordinációs tulajdonságainak megállapítására t-komplexet képeztek, amely a foszforatom kiralitása miatt két-két enantiomerpárként [(S,S)(,) és (S,)(,S)] képződött. A J t- = 5060 Hz csatolások alapján cisz geometriájú t-komplex keletkezett. Az új kalixarén-alapú ligandum (136) az 1-oktén h(i)-katalizálta hidroformilezésében közel 100%-os termelést biztosított h:ligandum = 1:1 fém-ligandum aránynál. Az aldehidek normál/elágazó aránya 1 körüli értéknek adódott. 112 t 136 alládium-katalizált reakciók Li és munkatársai szerint d-dialkilfoszfinossav d- 2 (H), komplexek jó aktivitással rendelkeznek Suzuki-kapcsolási reakciókban. 113 Bedford és munkatársai a 4-bróm-anizol kapcsolását fenil-boronsavval foszfit- és foszfinit-tartalmú palládium ligandumokkal vizsgálták. A 137-es ligandummal 30%-os konverziót értek el

37 Dibenzo[c.e][1,2]oxafoszforinok Irodalmi rész 137 H 3 C Br + (H) 2 B K 2 C 3 H 3 C toluol N 2 d TFA H 137 Ni-katalizált reakciók Az adipinsav-dinitril (138) szintézise hidrogén-cianid 1,3-butadiénre történő addíciójával valósítható meg. A reakció első lépésében mononitril izomerek keveréke keletkezik. Az izomerizáció után keletkezett 4-penténnitrilből további hidrogén-cianid addícióval keletkezik az anti-markovnyikov termék (138). HCN + N N HCN N 138 N Gyűrűs foszfonitokat (139) nikkel(0)-komplexek ligandumaiként használtak a fenti reakcióban, ahol jó szelektivitással kapták a várt adipinsav-dinitrilt (138). 139 Ar = Ar F (a) (b) (c) (d) (e) Br Néhány foszfino-piridin ligandum Ni(II)-komplexe, MA vagy AlEt 2 jelenlétében képes az etilén oligomerizációjának katalizálására. Ilyen céllal állították elő a piridintartalmú dibenzooxafoszforin-származék Ni-komplexét (140). 114 Ni N

38 Benzo[1,3,2]dioxafoszfolánok Irodalmi rész 3.3 Benzo[1,3,2]dioxafoszfolánok Benzodioxafoszfolán-származékok előállítási módszerei A leggyakrabban használt 2-klór-1,3,2-benzodioxafoszfolán (141) szintézisét, először 1928-ban Anschütz valósította meg pirokatechin és foszfor-triklorid reakciójával, bázis használata nélkül, éter oldószerben. 115 Ezt a reakciót Croft és munkatársai szerint, nagyobb mennyiségben alkalmasabb oldószer nélkül végrehajtani. A keletkező 141 érzékeny a nedvességre, vízzel reagálva, bázikus körülmények között pirofoszfit (142) keletkezik belőle. 116,117,118 H H H Egy másik mellékreakciónál a képződött klór-benzodioxafoszfolán (141) egy másik molekula pirokatechinnel dimert (143, =H) képez, nagymértékben csökkentve a termelést 119 H H + 3 H H A 2-klór-1,3,2-benzodioxafoszfolán-2-oxidhoz (146), egy másik kiindulási alapanyaghoz, 141 oxidációjával könnyen hozzájuthatunk. További eljárások szerint o-feniléndioxi-foszfortrikloridból (145) karbonsavval, 120,121 illetve a 147 metoxiszármazékból elemi klórral állítható elő. 122 Az utóbbi reakciót -85 o C-on, NM csőben végezve kiderült, hogy a reakció egy pentavalens intermedieren (148) keresztül zajlik, amely igazolta az Arbuzov-reakció szerinti mechanizmust. 123 CH 2 -HX, -CX irokatechinből fenilfoszfonossav-diklorid (149) fenilszármazék (150) előállítására nyílik lehetőség. A reakciót bázis jelenlétében végezve, a gyűrűnyílt o-hidroxifenil-fenilhidrogénfoszfonát (153) terméket kapták. A 2-fenil-1,3,2-benzodioxafoszfolán (150) képződik ugyan, de gyors oxidációt, majd hidrolízist követően kvantitatív mennyiségben a gyűrűnyílt savvá (153) alakul. Ezt támasztja alá a fenilfoszfonsav-diklorid (151) és 38

39 Benzo[1,3,2]dioxafoszfolánok Irodalmi rész pirokatechin reakciója, amelyben o-fenilén-fenilfoszfonát (152) keresztül szintén 153 keletkezik. 124 h 2 H 149 H h h h h H H A klór-analoghoz (141) képest, a fenilszármazék (150) oxidációs hajlama meglepő. Mindkét származék könnyen gyűrűnyílást szenved a feszült öttagú gyűrű miatt. Foszfanilidén-λ 5 -foszfánok (154) és tetraklór-o-benzokinon (155, 1 = 2 = 3 = 4 =) illetve 3,5-di-terc-butil-o-benzokinon (155, 1 = 3 =t-bu, 2 = 4 =H) cikloaddíciója 1,3,2- dioxafoszfolokat eredményez (156, 157) Ar= Ar és 157 Ar Ar = 2,6-(s) 2 C 6 H 3, s = 2,4,6-t-Bu 3 C 6 H 2 Ezen eljárással o-kinonokból számos foszforvegyület szintézisét valósították meg. 126,127 A fentiekhez hasonlóan, 1,3,2-benzodioxafoszfol-2-szulfid-származékokat helyettesített o- kinonokból feniltioxofoszfánnal állítottak elő. 128 Alkoxiszármazékokat (pl. 147) legkönnyebben a 2-klór-1,3,2-benzodioxafoszfolán (146) alkoholízisével, bázis jelenlétében kaphatunk. Foszforsav-származékból (158) diazovegyületekkel dietil-éterben fenilfoszforsav észtereihez (159) juthatunk. 122 N 2 CH- -N H =H, C 2 C 2 H 5, C-C 6 H 5, CH 3, C 2 H 5 CH 2 α-hidroxi-ketonok (160) és klór-benzodioxafoszfolán (141) Lewis-sav katalizált reakciójával β-ketofoszfonátokat (161) állíthatunk elő. Ez az eljárás lehetőséget nyújt az α- szénatomon diszubsztituált β-ketofoszfonátok szintézisére

40 Benzo[1,3,2]dioxafoszfolánok Irodalmi rész H Fe 3 CH Aminoszármazékok (162) a legegyszerűbben a klór-benzodioxafoszfolán (141) klóratomjának aminokkal történő helyettesítésével állíthatók elő 0 o C-on, trietil-amin jelenlétében. 130,131,132,133,134,135 Hasonlóan egyszerű reakcióval, könnyen hozzáférhető alapanyagok - mint a 3 és a pirokatechin felhasználásával szekunder-aminokból két lépésben juthatunk a megfelelő foszforamidokhoz (162). 136 Et 3 N HN 1 2 Et N 1 2 H H C 6 H 6 NH 4, 80 o C ( 1 2 N) 3 3 éter 0 o C HN Benzodioxafoszfolán tartalmú ligandumok felhasználása homogén katalitikus reakciókban Az érdeklődés középpontja az elmúlt években a katalizátor ligandumoknál, egyre inkább áttevődik a σ-donor foszfinokról a π-akceptor foszfitokra és aminofoszfitokra. Ennek oka, hogy a ligandumok könnyebben előállíthatók és nem tartalmaznak oxidációra érzékeny -C kötést. Ezért e ligandumokból képzett komplexek is stabilabbak. Az 1,3,2- benzodioxafoszfolán szerkezeti rész nem hajlamos az oxidációra, szemben a foszfinitekkel. éldául difenilklórfoszfinból kiindulva ugyanis még argon atmoszféra alatt is részlegesen oxidált termék 164 keletkezik. 137 = Ar H Ar CX CX 3 h = h Ar h 164 CX 3 X = F, H Ar = (a); (b); CF 3 (c); (d); F F F (e) F F Az 163a,d (X=F) ligandumok h-komplexekben a sztirol hidroformilezésekor meglehetősen aktívnak bizonyultak és jó kemoszelektivitással szolgáltatták az aldehideket. Vizsgálták az in situ előállított és a preformed katalizátorok hatását a hidroformilezés kimenetelére. In situ rendszernél a megfelelő ligandumot h(c) 2 (acac) prekurzorral reagáltatták, míg a preformed katalizátoroknál [hcp 2 ] 2 -vel készítették el előre a komplexet. gállapították, hogy az in situ rendszerek lényegesen jobb aktivitással rendelkeznek. 40

41 Benzo[1,3,2]dioxafoszfolánok Irodalmi rész Ennek oka, hogy a h(l) 2 (C)(H) kulcsintermedier még alacsony hőmérsékleten is könnyen képződik a h(c) 2 (acac) prekurzorból, míg az előre elkészített katalizátornál a h(iii) h(i) redukció alacsony hőmérsékleten csak lassan játszódik le. A katalitikus ciklus során elsődlegesen keletkező h(l)(c p )H-komplexből az aktív h(i) katalizátor hidrogénklorid reduktív eliminációjával képződik, ami bázis jelenléte nélkül nem megy végbe. h h 2 H 3 C N H 3 C h H 3 C N H 3 C N N Az elektronhiányos kétfogú foszfin-ligandumokat (165, 166) a sztirol, 132 míg 167 ligandumot az 1-hexén 133 h-katalizálta hidroformilezésében tesztelték. A sztirol hidroformilezésében a két efedrin-alapú ligandum közül 165 bizonyult hatékonyabbnak. A nitrogénatomon is h 2 helyettesítőt tartalmazó analógjához képest, 165 alkalmazásakor megnőtt a katalizátor aktivitása és szelektivitása. További növekedésében bízva, az -atomon elhelyezkedő h 2 - csoportot is akirális diolra cserélték (166), így azonban a katalizátor kevésbé volt hatékony. A ligandumok az átmenetifém-komplexekben elfoglalt helyükkel, szterikus védelmet is biztosítanak a katalitikusan aktív helyek számára. olimerizációban alkalmazott katalizátoroknál például a katalizátor ligandumon nagy térkitöltésű csoportot alakítanak ki, amely akadályozva a reaktánst, a reaktív polimer lánc kialakitása felé irányítja a reakciót. 138 Ezen alapulva olyan gyűrűs aminokat tartalmazó rendszereket állítottak elő, amelyek esernyő -formájukkal a fématomot megfelelően árnyékolják. A 167 diamino katalizátorhoz hasonló difoszfin kelátokat komplexáltak Mo(0)-, d(ii)-, t(ii)- és u(ii)-al, és vizsgálták a központi fém körül kialakult szterikus tényezőket és megállapították, hogy nagy harapási szöggel rendelkező ligandum előállításához kézenfekvő homopiperazin szerkezeti-egységet tartalmazó foszfinból (167) komplexet képezni. 134 Enamidok ródium-katalizálta aszimmetrikus hidrogénezésében enantiomertiszta aminosavak és aminok előállítására használatos ligandumok túlnyomó többsége kétfogú ligandum. Ilyenek például a DUHS (75), 139 a DIAM (19) 13 vagy a BINA (21) 140 katalizátorok. Az egyfogú ligandumok sikere korlátozott ilyen típusú reakciókban. Későbbiekben kiderült, hogy nem a reakciókban használt kétfogú ligandumok a szükséges feltételei a nagy enantioszelektivitás elérésének. Az alábbi három csoportról állapították meg, 41

42 Benzo[1,3,2]dioxafoszfolánok Irodalmi rész hogy kiváló enantioszelektivitást biztosítanak ródium-katalizált aszimmetrikus hidrogénezésekben. Ezek az egyfogú foszfonitok (168), 141 foszfitok (169) 142 és foszforossavamidok (170). 143 Az enantioszelektivitásért a ligandumoknál a királis binaftol rész a felelős. N = alkil A 173 akirális pirokatechin-alapú foszforamid ligandumnál a termék kiralitását a királis amin-egység biztosítja. Ekkor 99% feletti enantiomertisztaságban kapták a várt amidot (172). 130 h HN Et h(cd) 2 BF 4, H 2, L CH 2 2, T, 16ó h HN H H ee>99 % Et L = N (S,S)- 173 Balakrishna és kutatócsoportja bisz-foszfino-aminok (174) komplexképző tulajdonságait vizsgálta ruténiummal, palládiummal és platinával. Ezt a ligandumot (174) palládium(ii) vagy platina(ii) ciklooktadiénnel képzett prekurzorjával komplexálták. d(cd) 2 esetén nem kaptak értékelhető eredményt. t(cd) 2 -dal végezve a reakciót azonban, dinukleáris dimer-komplexek (175) cisz és transz keverékéhez jutottak. A komplexek térállását a 31 NM spektrumok is alátámasztották. A 1 J t- csatolás a cisz komplexnél 5504 Hz, míg a transz származékoknál 1570 Hz. N h t CH 2 2 -CD h N t t N h cisz-175 h N + t t N h transz-175 gállapították, hogy az elektronikus és szterikus tényezők változásával a biszfoszfin-aminok különböző módon koordinálódnak. Amennyiben N(X 2 ) 2 h, (X 2 = CH 2 CH 2 ) típusú biszfoszfin-amin ligandumot t(cd) 2 -dal reagáltattak, 2 tl típusú (L= N(X 2 ) 2 h), komplex képződését tapasztalták, amelyben L kétfogú ligandumként koordinálódik. 42

43 Benzo[1,3,2]dioxafoszfolánok Irodalmi rész uténium-komplexekben a viszonylag merev 174 pirokatechin-származék kizárólag egyfogú ligandumként van jelen. 144 Difoszfazán-származékokat fél-szendvics tipusú, optikailag aktív ruténiumkomplexek ligandumjaiként használnak, ahol maga a fém-centrum királis. 145,146 h 2 u N h 3 N h 2 178a u h 3 h h 2 u h 3 N h 2 N 179 u N N 180 h 3 N 178b A fenti ábrán 178 és 180 termékek keletkezésénél a foszforcentrum π-akceptor tulajdonsága vezet egyik vagy másik termék keletkezéséhez. A foszforatomon, az aril-oxi-csoport jelenléte (179), a π-akceptor képesség növelésével az η 1 -koordinált komplex képződését (180) preferálja, míg arilcsoport megléte (177), a keletkezett keverék (178a és 178b) fő tömegét képező kelát-komplex (η 2 -koordinált) (178a) képződésének kedvez

44 Öt- és hattagú heterociklusok Saját munka 4 Saját munka Munkám során célul tűztük ki, hogy különféle szerkezetű vegyülettípusokból katalizátor ligandumokat állítunk elő, majd diklórdibenzonitril-platina prekurzorral komplexképzési tulajdonságaikat vizsgáljuk. Három vegyületcsaláddal végeztem kísérleteket. A komplexképzési reakciókat többnyire a levegőre érzékeny (III)-vegyületen keresztül hajtottam végre. Az oxidált formává alakítást és a borán-komplex képzést főként azonosítás, későbbi felhasználás miatti tárolás céljából végeztük el. 4.1 Öt- és hattagú -heterociklusok előállítása Az 5-tagú származékokat McCormack cikloaddícióval állítottuk elő. A reakció során 1,3-butadién-származékokat (181) és foszfor-tribromidot reagáltattunk és a keletkezett sókat (182) jeges vízre öntve hidrolizáltuk. Br 3 H 2 Br - HBr Br Br H a b H Az így kapott foszfinsav-származékokat (183) tionil-kloriddal savkloridokká (184) alakítottuk, melyből Grignard-reakció segítségével jutottunk az 1-fenil-foszfolén-oxidokhoz (185). 148 Utóbbi vegyületeket (185) 12 bar nyomáson, 60 o C-on katalitikus hidrogénezéssel alakítottuk tetrahidrofoszfol-származékokká (186). 57,58 26 C, 1 nap S 2 CH 3 hmgbr THF 12 bar, 60 C H 2 /d/c H h h 186 a b H A tanszéki Fogassy-reszolváló csoport segítségével a 3-metil-1-fenil-3-foszfolén-oxidból (185a),, -dibenzoilborkősav Ca 2+ -sójának felhasználásával, koordinációs komplexképzéssel megvalósított reszolválással, sikerült az enantiomert ( -185a*) 96- A dolgozatomban a saját publikációkat szögletes zárójelben tűntettem fel. 44

45 Öt- és hattagú heterociklusok Saját munka %-os enantiomertisztasággal elválasztani a racém elegyből. 149 Ennek köszönhetően elsőként tehettünk kísérletet -185a* átalakításával újabb optikailag aktív ligandum előállítására. A foszfolének (185) gyűrűbővítésére a tanszéken kidolgozott diklórkarbén-addíciós eljárást alkalmazva a megfelelő foszfabiciklohexánhoz (187), míg a dimetil-származékból (185b) a korábban ismertetett mechanizmus alapján (61 65) közvetlenül a diklórmetilén- 1,4-dihidrofoszfinin-oxidhoz (65) jutottunk. 70,71,72 TEBAC NaH / H 2 =H + - H h h h A 188B h 185 CH 3 =CH 3 h 65 A diklórkarbén-addukt (187) 135 C-on történő hevítésével a megfelelő dihidrofoszfinin-oxidok (188) két kettőskötést tartalmazó izomer 3:1 arányú keverékét kaptuk. 60,68 A termolízis során a kiindulási vegyület kezdetben megolvad, majd hidrogénklorid vesztéssel olajos termékké alakul. A dihidrofoszfinin-oxidok (188) egy részét Michael-addíciós reakcióval alakítottuk tovább. Elsőként a kutatócsoportban már elvégzett reakció reprodukcióját hajtottuk végre a racém vegyületből (60a 66b) (lásd a 23. oldalt), majd a reakciót elvégeztük az optikailag aktív dihidrofoszfinin-oxidból (188*) kiindulva is. Az enantiomertiszta dihidrofoszfinin-oxidot (188*) a már reszolvált foszfolén (185a*) karbénezésével, majd az azt követő termolízissel kívántuk előállítani, azonban a királis HLC vizsgálatok alapján optikailag inaktív termékhez (188) jutottunk, tehát vagy a kiindulási anyag, vagy a termék racemizációja játszódott le. CH 3 h 185a* (ee = 96%) 1. TEBAC NaH/H 2 CH C + h h 188*A 188*B A fenti úton 188* enantiomert nem sikerült előállítani, azonban az 1-fenil-3-metil-foszfolénoxidhoz (185a) hasonlóan, TADDL-származékkal történő reszolválási módszerrel Ujj Viktória hd hallgatónak sikerült 89%-os ee-vel reszolválni a dihidrofoszfinin-oxidot (188*). 45

46 Öt- és hattagú heterociklusok Saját munka Ezt a vegyületet használtuk a későbbiekben a Michael-addíciós reakcióban 97* előállításához. 73 A keletkező tetrahidrofoszfinin-oxidban (189) két diasztereomer pár jelenléte várható. Mivel a Michael-addíció diaszteroszelektív módon játszódik le, ezért csak az egyik diasztereomer pár képződik racém vegyületek használatakor. Ezért ha a reakciót az enantiomertiszta dihidrofoszfininból (188A*) végezzük el, akkor az egyik enantiomerhez (97*) jutunk. A difenilfoszfin-oxidot aktiválás céljából 0 o C-on kloroformban trimetilalumíniummal reagáltattuk, és az így képződött >() - anion már könnyen reakcióba lépett a dihidrofoszfinin-oxid (188A*) α,β-kettőskötésével. A (+)-1-fenil-3-foszfinoxido- 1,2,3,6-tetrahidrofoszfinin-oxidot (97*) 89%-os diasztereomertisztasággal kaptuk, melyet HLC vizsgálattal határoztunk meg. h 1. 0 o C, 20 ó h * h 2 ()H / 3 Al * * 2. H h 2 h 188*A 97* (relatív térállás) Az 1,2,3,6-tetrahidrofoszfinin-1-oxidok izomer elegyét (189), az 1,2-dihidrofoszfinin- 1-oxid izomerek (188) borándimetil-szulfidos szelektív redukciójával nyertük. 76 A korábbi tapasztalatoknak megfelelően, a kettőskötés-izomerek (189) A:B = 95:5 arányban képződtek. + h 188A h 188B 1. BH 3 2 S 2. H 2 + h 189A h 189B Öt- és hattagú -heterociklusok komplexképzési reakciói Munkám során a vegyületeket oxid formában állítottuk elő, majd irodalmi analógiákat követve deoxigénezést hajtottunk végre hsih 3 -t vagy 3 SiH-t alkalmazva. A foszfin-oxidok deoxigénezése után keletkezett foszfinokból a komplexképzést azonnal végrehajtottuk. A deoxigénezést nagyobb méretben végeztük és a képződött foszfinnak csak egy részét használtuk fel a komplexképzési reakcióhoz, mivel a diklórdibenzonitril-platina prekurzor magas ára miatt igyekeztünk a komplex-képzéseket kis méretben végrehajtani. A deoxigénezésből maradt foszfint borán-komplex képzéssel stabilizáltuk Öttagú -heterociklusok A foszfolének (185) deoxigénezését 3 SiH-nal, inert atmoszférában, piridin jelenlétében, toluolban refluxáltatva végeztük. A piridin-komplex kiszűrése után a reakcióelegy egy részletéhez diklórdibenzonitril-platinát adtunk. A reakcióelegyet 1,5-2 órán 46

47 Öt- és hattagú heterociklusok Saját munka át szobahőmérsékleten nitrogén atmoszférában kevertettük, majd sárga vagy fehér kiválást tapasztaltunk, melyet szűrve jutottunk a megfelelő átmenetifém-komplexekhez (191). A szűrést követően az anyalúghoz n-pentánt adva és a reakcióelegyet hűtőszekrénybe helyezve, több esetben további kiválást tudtunk elérni. A visszamaradt 190 foszfin toluolos oldatát 2 M-os borán-dimetilszulfid-komplexszel reagáltattuk nitrogén atmoszférában, majd 1,5 óra kevertetés után a keletkezett komplexet (192) vízzel bontottuk meg. 110 C, 3ó C 5 H 5 N + 3 SiH h. h h a H b (hcn) 2 t 2 h 26 C BH. 3 S 2 h h t 191 H 3 B h h Az előállított platina-komplexek térszerkezetét minden esetben a 31 NM spektrumban megjelenő sztereospecifikus 1 J( 195 t- 31 ) csatolások alapján határoztuk meg. 150 A t- csatolási állandóból tehát a t-komplexek térszerkezetére, szubsztituensek cisz vagy transz helyzetére következtethetünk. 152,155 Az 1. ábrán is látható, hogy a spektrumokban a csatolás A t(ii)-komplexek a 31 NM spektrumban 1:4:1 arányú jelcsoportot alkotnak. Ennek oka, hogy a 195 t nuklid, I=1/2 magspinnel rendelkező NM aktív mag, amely a hasonlóan I= 1/2 magspinnel rendelkező 31 nukliddal csatolva annak jelét dubletté hasítja. A 195 t izotóp 33.8%-os előfordulása miatt azonban a foszforjelek felhasadása nem lesz teljes, így egy felhasadás nélküli központi jelből és a hasítás miatti szimmetrikus szatellitpárból álló jelegyüttest kapunk. Ez a csatolási állandó diagnosztikus jelentőségű, ugyanis megmutatja, hogy a foszforatomhoz képest transz helyzetben milyen ligandum helyezkedik el. Az NM spektroszkópiában ezt a jelenséget transz-hatás -nak is nevezik, amely tulajdonképpen: a ligandum képessége, hogy a magával szemben lévő kötést meggyengítse..., vagyis az erős transz hatású ligandumok a fém σ-pályák hibridizációját változtatva csökkentik a csatolásért felelős kötés s karakterét. Attól függően, hogy a kérdéses kötéssel szemben azzal 180 fokot bezárva - milyen szubsztituens kapcsolódik a fémhez, felállítható egy ligandum transzerősségi skála: h 2 Si > h > >> 3, CN > Et 3 As > N 2 > amin > NC, NCS>, Br, I > N 2 > F Az erősség alatt itt a kérdéses ligandummal szemben lévő, kötést gyengítő hatás értendő, ami értelemszerűen csökkenti a csatolás nagyságát. Ennek megfelelően a gyenge transz-hatású klórral szembeni fém-foszfor 1 csatolások mindig nagyobbak a megfelelő, de transz ligandumként foszfint tartalmazó, J( 195 t- 31 ) csatolásoknál. 47

48 Öt- és hattagú heterociklusok Saját munka jellegzetes szatellitként jelentkezik. 191a t(ii)-komplexnél a 31 NM spektrumban két közel azonos intenzitású jel található a hozzájuk tartozó szatellitekkel (J t- = 3512 Hz), amelyek a homo- és heterokirális formákhoz tartoznak h t h ppm (t1) 191a 32.5 ppm (t1) ábra: A 191a komplex 31 NM spektruma A homo- és heterokirális t-komplex képződését támasztja alá az a kísérlet is, amikor a 3- metil-1-fenil-3-foszfolén-oxid (185a) reszolválásával kapott enantiomerrel végeztük el a deoxigénezés utáni komplexképzést. 1. hsih 3 80 o C, 2 nap 2. (hcn) 2 t 2 h () h t 185a 191a () h A reakció eredményeképpen ugyanis a várakozásnak megfelelően egy szingulett jelet és a hozzá tartozó szatellitet kaptuk (2. ábra). Keglevich KV5fr ppm (t1) h () t 191a* () h ppm (t1) ábra: A 191a * komplex 31 NM spektruma A 2. ábrán látható - pirossal bekarikázott - csúcs megjelenéséből arra következtettünk, hogy kis mennyiségben heterokirális forma is keletkezett. Ennek oka, hogy a kiindulási anyag nem volt teljesen enantiomertiszta (185a*, ee = 96%). A racém vegyületből képzett komplexszel ellentétben amely kloroformban jól oldódó sárga por 191a* még DMS-ban is nehezen feloldható fehér színű anyag. A két metilcsoportot tartalmazó származéknál (191b) a 48

49 Öt- és hattagú heterociklusok Saját munka 31 NM spektrum egy jelre és a hozzá tartozó szatellitre egyszerűsödött, mivel a 4-es helyzetbe bevezetett második metilcsoport miatt szimmetrikussá vált a molekula, és így a foszforatom elvesztette kiralitását. Kvantumkémiai számítások ** megerősítették a feltételezett cisz szerkezeteket. 191a és 191b esetén π-hc, 191a-nál további π π vonzó kölcsönhatás volt megfigyelhető, mint gyenge stabilizáló jelenség. (3. ábra) CH 3 CH 3 h t 191a h 3. ábra: A 191a platina-komplex kvantumkémiai számítás alapján legstabilabbnak talált szerkezete (B3LY/6-31G(d) LANL2DZ) A foszfolánok (186) deoxigénezését és komplexképzési reakcióit, a fentiek szerint, a foszfolénekkel analóg módon végeztük. A 3-metil-1-fenil-foszfolán-oxidot (186a), a hidrogénezés során újonnan létrejövő szén kiralitáscentrum miatt diasztereomerek keverékeként kaptuk, melyek aránya 9:1 volt. A komplexképzés után közel egységes racém terméket (194a) kaptunk. A 31 NM spektrumban csak a fő izomer homo- és heterokirális t-komplex jeleit azonosítottuk. A minor komponensből képződött komplex igen csekély mennyisége miatt nem észlelhető. A komplex frakcionált kristályosítása során a homo- és heterokirális formák kis mértékű dúsulását tapasztaltuk. ** A dolgozatomban szereplő vegyületek kvantumkémiai számításait Dr. Körtvélyesi Tamás végezte el. 49

50 Öt- és hattagú heterociklusok Saját munka h 186 a b H CH SiH 110 C, 3 ó C 5 H 5 N h. h 193 (hcn) 2 t 2 h 26 C BH. 3 S 2 h h H 3 B t h h A 3,4-dimetil-1-fenil-foszfolén-oxid (185b) hidrogénezésével, hasonlóan korábbi tapasztalatokhoz 151, 186b telített vegyület 3 izomer 70 : 25 : 5 arányú elegyeként képződött. h 185b 50 o C, 9 bar d/c H + h 186b-1, 70% (relatív térszerkezetek) + h h 186b-2 és 186b-3, 30% A három izomer közül a két nagyobb mennyiségűt oszlopkromatográfiásan sikerült elválasztanunk a harmadiktól. A komplexképzést a két izomert 80:20 arányban tartalmazó eleggyel hajtottuk végre. A várt módon 194b komplexnél 85 : 15 arányú csúcsokhoz és a hozzájuk tartozó szatellitekhez jutottunk. A t-komplexek (194) térszerkezetét ez esetben is alátámasztották kvantumkémiai számítások, azonban 191-el ellentétben gyenge stabilizáló hatásként csak π-hc kölcsönhatások azonosíthatók Hattagú -heterociklusok A 3,4-dimetil-1-fenil-foszfolén-oxid (185b) karbénezésével nyert diklórmetilén-1,4- dihidrofoszfinin-oxidnál (65) is jól alkalmazható a triklórszilános deoxigénezési módszer. A komplexképzési reakciót különböző hőmérsékleteken végezve szobahőmérsékleten, illetve 110 C-on azt tapasztaltuk, hogy 197 t(ii)-komplex tisztábban keletkezik, ha szobahőmérsékleten történik a komplexálás. Mivel 196 foszfin szimmetrikus, a komplexképzés során nem keletkeztek diasztereomerek. Ezért 197 t(ii)-komplex 31 NM spektrumában egy csúcsot és az azt kísérő szatellitet figyelhetünk meg. 50

51 Öt- és hattagú heterociklusok Saját munka 110 C, 3 ó C 5 H 5 N 3 SiH (hcn) 2 t h h 2. h h h h t Az 1,2-dihidrofoszfinin-1-oxid (188) izomer elegy (A:B=3:1) szelektív redukciójával kapott 1,2,3,6-tetrahidrofoszfinin-1-oxid (189) izomer elegyet (A:B=95:5) szintén deoxigénezésnek, majd komplexképzéseknek vetettük alá. A deoxigénezését két módon: fenilszilánnal (a), illetve triklórszilán-piridin-komplex segítégével (b) is végrehajtottuk. A képződött foszfint (198) azonnal komplexáltuk, és a keletkezett t-komplexek spektrumaiból arra következtettünk, hogy a redukciót hsih 3 -al végrehajtva a reakció tisztábban játszódik le. Triklórszilán alkalmazásakor a deoxigénezés során keletkezett melléktermékekből is keletkezhet t-komplex. A foszforil-csoport oxigénjének eltávolításával keletkezett foszfint (198) diklórdibenzonitrilplatinával reagáltatva, a major izomerből keletkezett platina-komplex (199) homo- és heterokirális formáinak aránya a frakcionált kristályosítás során változott. A 31 NM spektrumban a homo- és heterokirális formák jeleihez tartozó szatellitek egyaránt 3602 Hz-es csatolással jelentek meg. + 3 SiH h 189A 110 C, 3 ó C 5 H 5 N h.. h 198 (hcn) 2 t 2 h 26 C BH. 3 S 2 h h t H 3 B h 200 M e h Az irodalmi előzményekben ismertetett cisz-kelát (99) komplexszel végrehajott hidroformilezési reakció bíztató eredményei alapján, érdemesnek gondoltuk a platinakomplexet előállítani az enantiomerdúsított 1,2-dihidrofoszfinin-oxidból (188A*) is. Így a kapott komplexszel (99*) lehetőségünk nyílik a hidroformilezési reakciók összehasonlítására. A Michael-addíciót követően kapott exociklusos foszforfunkcióval rendelkező adduktot (97*) kettős deoxigénezésnek vetettük alá, majd a képződött foszfinból (98*) szobahőmérsékleten nitrogén atmoszférában végrehajtottuk a komplexképzést. 51

52 Öt- és hattagú heterociklusok Saját munka 1. 0 o C, 20 ó h 2 ()H / 3 Al 2. H 2 h h * * * h h 188A*, ee = 86% 97*, de = 89% (relatív térállás) hsih 3 "in substantia" 80 C, 3 nap h 2 t 2 (hcn) 2 CH 3 toluol * 26 C, 6 ó * h 2 * * h t 98* 99* h CH 3 A t-komplexekben (191, 194, 197, 199) a heterogyűrűk elhelyeskedése a Hz-es 1 J 195 t- 31 csatolások alapján cisz szelektivitást mutat

53 Dibenzo[c.e][1,2]oxafoszforinok Saját munka 4.2 Dibenzo[c,e][1,2]oxafoszforinok A téma indíttatását és a munka háttértámogatását a 2001-ban indult Széchenyi-pályázat egy részfeladata adta, amelyben a BME akkori Szerves Kémiai Technológia Tanszéke és a NITKÉMIA 2000 közötti együttműködés keretében, a vállalat által előállított - klórdibenzooxafoszforin intermedier, finomkemikáliák előállításában főként átmenetifémkomplexekben - való felhasználásának vizsgálatát kaptuk feladatul. Első lépésként a ligandumokat állítottuk elő, majd ezután következett a komplexképzés. A borán-komplexek képzésének elsődleges célja, az oxidáció elleni védelem és a tisztítási lépés megkönnyítése volt Egyfogú ligandumok és t(ii)-komplexeik előállítása Arilszármazékok A rendelkezésünkre álló -klórdibenzooxafoszforint (102) elsőként Grignardreakcióban fenilmagnézium-bromiddal reagáltattuk. A várt fenilszármazék (201) melléktermékként 17%-ban gyűrűnyílt 202-et is tartalmazta. Utóbbi Grignard-reagens által kiváltott gyűrűnyílási reakcióban keletkezett o C 26 o C hmgbr (THF) 2. H THF + H H 2 2 H H A reakciót kiterjesztettük nagyobb térkitöltésű triizopropil-fenilcsoportot tartalmazó dibenzooxafoszforin (205) előállítására is. Ezúttal 205 hidrolíziséből levezethető melléktermék (206) keletkezése csökkentette a termelést. [153] 53

54 Dibenzo[c.e][1,2]oxafoszforinok Saját munka 1. 0 o C 26 o C (ir) 3 hmgbr (THF) THF 2. H + H H H H H A keletkezett termékeket (201, 205) hidrogén-peroxiddal oxidáltuk és oxid formában (203, 207) azonosítottuk őket. A fenil- (201) és triizopropilfenil-származékokat (205) összehasonlítva a melléktermékekből arra lehet következtetni, hogy a fenilcsoportot tartalmazó származék esetén a dibenzooxafoszforin gyűrű készségesebben reagál Grignardreagenssel, a fenilcsoporttal kétszeresen helyettesített vegyületet eredményezve, míg a triizopropilfenil-csoportot tartalmazó származék gyűrűje könnyebben felnyílik savas hidrolízis hatására. A reakcióelegy feldolgozását módosítva, a sósav alkalmazását elkerülve a melléktermékek keletkezése visszaszorítható és jó termeléssel juthatunk 205 foszfinit ligandumhoz. A 6-fenil-6H-dibenzooxafoszforin (201) előállításakor keletkezett 2-difenilfoszfino-2- hidroxibifenil (202) melléktermék (III)-funkciójánál fogva alkalmasnak bizonyulhat komplexképzésre, ezért úgy gondoltuk, hogy ezt a mellékreakciót kihasználva, a reakció optimálását követően biaril -ligandumokat állítunk elő. [154] A -klórdibenzooxafoszforint (102) 2,5 ekvivalens hmgbr-dal reagáltatva 90%-os termeléssel kaptuk a várt gyűrűnyílt származékot (202), amelyet borán-komplexszé (209) alakítva védtünk meg az oxidációtól o C, 20 óra 102 2,5 hmgbr THF 2. H H BH. 3 S 2 h h 209 H h h BH 3 54

55 Dibenzo[c.e][1,2]oxafoszforinok Saját munka Komplexképzési reakciók Az előzőekben kapott foszfiniteket (201, 205) komplexképzési reakciókban diklórdibenzonitrilplatinával reagáltattuk toluol oldószerben, inert atmoszférában majd egy óra forralás után az elegyet lehűtöttük és sárga kiválást tapasztaltunk. Y=h BH 3 Y BH 3. S 2 80 o C, 1 ó (hcn) 2 t 2 ArH Y 210 NCh t J( 195 t- 31 )=4239 Hz (cisz) ,205 Y=(i-r) 3 h 211 t J( 195 t- 31 )=2900 Hz (transz) NCh A 31 NM spektrumban a platina-komplexekre jellemző szatelliteket kaptuk. A J t- csatolások alapján azt találtuk, hogy 201 fenilszármazékból cisz (210), míg a triizopropilfenilhelyettesítővel ellátott vegyületből (205) transz geometriájú komplex (211) keletkezett, ami 205 vegyületnél valószínűleg a szterikus gátlás következménye. [153] Hasonló jelenség volt 152, 155 megfigyelhető korábban a foszfoloknál is. A komplexképzést 202 foszfinból a benzol forráspontján, 1,5 óra alatt hajtottuk végre és a sztereospecifikus t- csatolások alapján (J t- = 2621 Hz) arra a következtetésre jutottunk, hogy a transz geometriájú komplexhez (213) jutottunk, amely meglehetősen szokatlan, mivel a cisz komplexek képződése az általános. 55

56 Dibenzo[c.e][1,2]oxafoszforinok Saját munka H H h h (hcn) 2 t 2 ArH H h h t h h H h h h h BH 3. S h h J( 195 t- 31 ) = 2621 Hz (transz) (hcn) 2 t 2 Nincs reakció. ArH 216 BH 3 A 202 ligandumot ezt követően benzil-bromiddal benziléterszármazékká (214) alakítottuk, amit levegőre való érzékenysége miatt oxidált formában (215) azonosítottunk. A komplexképzést 214-ból megkísérelve - meglepetésünkre - nem képződött a várt t-komplex. Az eltérő viselkedés okainak kiderítése céljából megvizsgáltuk a 202 és a 214 ligandumok és 213 komplex szerkezetét. A kvantumkémiai számítások eredménye arra enged következtetni, hogy a 202 ligandumban és 213 komplexben a fenolos hidroxilcsoport meghatározó szerepet játszik. Stabilizáló H-híd van 202 ligandumban a fenolos hidroxilcsoport és a foszforatom között, a H... atomok közötti távolság Å. Érdemes megjegyezni, hogy ez a H-híd kölcsönhatás nem gátolja meg a komplexképzést. 213 komplexben jól látszik az egyik hidroxicsoport hidrogénje és a platinához kötődő klóratom közötti stabilizáló kölcsönhatás. Ez a H távolság a számítások alapján Å-nek adódott. Ez a stabilizáló kölcsönhatás a 214 ligandumból képződő komplex esetében nem alakulhat ki. 56

57 Dibenzo[c.e][1,2]oxafoszforinok Saját munka 4. ábra: A 213 komplex térszerkezete B3LY/3-21G* és B3LY/LANL2DZ számítások alapján 1 H NM kísérlet is megerősíti a fenti kölcsönhatást. A 213 komplex 1 H NM spektrumában az 5.30 és 5.57 ppm eltolódásnál megjelenő különálló és -atommal nem csatolt hidroxilcsoport jelei a molekulában lévő aszimmetriára utalnak, amelyet az egyik oldalon lévő H H-híd okozhat. A benzilétert tartalmazó ligandum komplexképzésben való sikertelenségének további oka lehet a benzilcsoport térbeli gátlása. A számítások alapján az is feltételezhető, hogy a benzilcsoporttal történt helyettesítés a komplexképzés számára kedvezőtlen konformációba kényszeríti a molekulát Akirális és királis szubsztituenst tartalmazó ligandumok Munkám során megvizsgáltuk, hogy a -klórdibenzooxafoszforin (102) milyen reakcióképességet mutat nukleofil szubsztitúciós reakciókban, ezért akirális és királis alkoholokkal, illetve aminokkal reagáltattuk, foszfoniteket (217a-e), valamint foszfinossavamidokat (217f-h) képezve. A reakciókat inert atmoszférában, toluol oldószerben, trietil-amin savmegkötő alkalmazása mellett, szobahőmérsékleten hajtottuk végre. A vegyületek azonosításához és tisztításához ezúttal is előállítottuk az oxidokat (218) és a boránkomplexeket (219). 57

58 Dibenzo[c.e][1,2]oxafoszforinok Saját munka H C H NEt 3 toluol = 217 (a) Et (b) i r (c) i Bu (d) () () (S) (e) NEt 2 (f) (S) h N (S) BH 3. S 2 N H (g) (h) 219 BH 3 A foszfonátok (218a-d) ismert vegyületek, a foszfonossav-észterek (217a-e) közül azonban csak az etoxiszármazék (217b) ismert. A dietilaminnal helyettesített vegyület előállításakor bázisként dietilamin felesleget alkalmazva trietil-amin helyett, jobb termeléssel kaptuk 217f foszfonossav-amidot. A 218f foszfonsav-amidból sikerült röntgendiffrakciós vizsgálatra alkalmas egykristályt növeszteni, amelyből megállapítható, hogy a triciklus két fenilgyűrűje 13.3(11)º os szöget zár be egymással. (5. ábra). [156] 218f és 218e vegyületek röntgendiffrakciós vizsgálatait a Chinoin Zrt. munkatársai, Dr. Simon Kálmán és Dr. Hanusz Miklós végezték el. 58

59 Dibenzo[c.e][1,2]oxafoszforinok Saját munka NEt 2 218f 5. ábra: A 218f térszerkezete ptikailag aktív alkoholokból (e) és aminokból (g,h) képzett foszfonit (217e) és foszfonossav-amidok (217g,h), valamint foszfonsav-amidok (218e,g,h), a 31 NM spektrumban két különálló szingulettként jelezték a diasztereomerek 1:1 arányú keverékének keletkezését. szlopkromatográfiás tisztítás, majd etanolból történő átkristályosítás után a mentil-szubsztituenst tartalmazó származéknál (218e) az egyik diasztereomert sikerült 71 %- os diasztereomertisztasággal elválasztani a másik diasztereomertől, amelyből sikerült egykristályt növesztenünk. (6. ábra) () () (S) () 218e 6. ábra: A 218e- diasztereomer térszerkezete A röntgenkrisztallográfiás vizsgálatokból itt is megállapítható, hogy a fenilgyűrűk egymással 13.7(4) º-os szöget zárnak be. A ciklohexán-egység szék konformációjú, melyben az aszimmetrikus szénatomok megőrizték konfigurációjukat, a szubsztituensek ekvatoriális pozícióban helyezkednek el. A foszforatom abszolút konfigurációja. A 218g foszfonsav-amid egyik diasztereomerjét kristályosítás során 93%-os diasztereomer tisztasággal sikerült elválasztani, melyet optikai forgatóképességgel jellemeztünk. 59

60 Dibenzo[c.e][1,2]oxafoszforinok Saját munka Komplexképzési reakciók Akirális ligandumot tartalmazó komplexek Az egyfogú platina(ii)-komplexek előállítása céljából az egyszerű alkoholokból képzett foszfonitokat (217a-d) szobahőmérsékleten fél ekvivalens diklórdibenzonitril-platinával reagáltatva, 30-65%-os termeléssel kaptuk 220e-d t(ii)-komplexeket. (hcn) 2 t 2 Hh vagy h t 217a-h 220a-h = (a) Et (b) i r (c) i Bu (d) () () (S) (e) h NEt 2 (f) (S) N (S) N H (g) (h) A reakciókat elvégeztük a (III)-vegyület (217a-h) és a platina-prekurzor 1:1 mólaránya mellett is. A spektrumok alapján azonban arra lehetett következtetni, hogy bármilyen mólarány mellett a bisz-típusú vegyülethez, azaz a két -ligandumot tartalmazó komplexekhez jutunk. A 2:1 ligandum t(ii) prekurzor aránnyal jobb termelést értünk el. A koncentráció-viszonyoktól függően a termék a reakció végén kivált vagy az oldatban maradt. A keletkező komplex kiválását n-pentánnal, valamint hűtéssel segítettük elő, melyet általában sárga, porszerű termékként szűrtünk ki. A szterospecifikus Hz-es J t- csatolások alapján a dibenzooxafoszforin-egységek cisz térállásban helyezkednek el. A cisz komplex keletkezését alátámasztják azok a DFT számítások is, amely szerint az etoxiszármazék cisz komplexe (220b) 12.8 kj/mol energiával stabilabb, mint a transz forma. A komplexek 31 NM spektrumában a homokirális és heterokirális formák eltérő intenzitású jelét és a hozzájuk tartozó szatelliteket figyelhetjük meg. A nagyobb mennyiségű komponensről amely kikristályosodott - feltételeztük, hogy a stabilabb heterokirális forma (S,S), míg az 60

61 Dibenzo[c.e][1,2]oxafoszforinok Saját munka anyalúgban a kevésbé stabil homokirális (SS,) komplex dúsult. HF/6-31G* számítások szerint az etoxiszármazék platina-komplexének (220b) heterokirális formája 15.2 kj/mol energiával stabilabb, mint a megfelelő homokirális komplex. [157] 220b Cisz platina-komplex heterokirális formájának térszerkezetét kvantumkémiai számításokkal határoztuk meg. A legkedvezőbb izomer szerkezetét a 7. ábrán láthatjuk. t Et Et 220b 7. ábra: 220b komplex (S, enantiomer) térszerkezete A számítások jelezték, hogy két gyenge H-kötés található a molekulában 2.93Å távolsággal, a klóratomok és az etoxicsoport metiléncsoportjának hidrogénjei között. A klóratom és a CH 2 rész szénatomja az úgynevezett pillér atom (az akceptor és H-donor atomok) közötti 3,50 Å távolság kissé meghaladja a klóratom és a megfelelő szénatom van der Waals rádiuszának összegét, valalmint a H-C által bezárt szög 113 o. Mindezt azért érdemes megjegyezni, mert Bondi hidrogénkötés definíciója szerint a pillér atomok közötti távolság kisebb, mint azok van der Waals sugarainak összege, valamint az akceptor-hidrogén-donor atomok által bezárt szög nagyobb, mint 90 o, de kevesebb, mint 180 o. Így a pillératomok közötti 3,45 Å érték alapján egy gyenge kölcsönhatást feltételezhető. A két dibenzooxafoszforin ligandum aromás-egységei közötti távolság 4.6 Å, így az aromás gyűrűk közelsége egy gyengén vonzó kölcsönhatást idéz elő. [157] A számításokat B3LY/6-31G* és LANL2DZ EC valamint HF/6-31G* számítási módszerrel Dr. Körtvélyesi Tamás végezte. 61

62 Dibenzo[c.e][1,2]oxafoszforinok Saját munka Kloroformból történő átkristályosítás során 220a metoxiszubsztituenst tartalmazó dibenzooxafoszforin-származékból röntgenkrisztallográfiás vizsgálatokra alkalmas kristályt sikerült növeszteni. A vizsgálat során kiderült, hogy a t-komplex szolvátként, egy kloroform molekulával együtt kristályosodott. (8. ábra) 8. ábra: A 220a t(ii)-komplex röntgenszerkezete A térszerkezet összhangban van az elméleti számítások alapján feltételezettel, a t-, t- távolságok azonban a kristályban Å-el rövidebbek. A transz formával szemben preferált cisz térállású komplexben, az --t- torziós szög syn-periplanáris helyzetű [1-1-t (3)º, 3-2-t (3)º]. A kloroform C H kötése intermolekuláris bifurkális hidrogén-kötésekkel a platinához kapcsolódó klóratom-, illetve a metoxicsoport oxigénatomjához kapcsolódik. A kristályszerkezetet tovább stabilizálják a benzol-gyűrűk π-π kölcsönhatásai. Legrövidebb távolságot a benzolgyűrűk között 3.658(8)º Å távolságnyira találták. A kloroform a kristályszerkezeten belül érdekes viselkedést mutatott (9. ábra). A 220a t-komplex röntgendiffrakciós vizsgálatait Dr. Czugler Mátyás és Holczbauer Tamás végezték el a KKKI ban. 62

63 Dibenzo[c.e][1,2]oxafoszforinok Saját munka dibenzooxafoszforin-egységek ugyanis csatornaszerű képződményt alkotnak, amelynek belsejében forgó mozgást végző kloroform molekulák helyezkednek el. Az oldószermolekulák helyzetüket stabilizálva- hidrogénatomjaikkal C-H és C-H kölcsönhatásokkal kapcsolódnak a t-komplex klór- és oxigénatomjaihoz, míg a kloroform klóratomjai a C-H kötéshez képest forgó mozgást végezve, folyamatosan változtatják pozíciójukat. A C-H X kölcsönhatás meglétét I mérések is alátámasztják. *** Ezen kölcsönhatások elektronikus hatásai a fémcentrum körüli egyenlőtlen kötési geometriákban is megmutatkoznak. [158] 9. ábra: A 220a kristályszerkezete A 217f foszfonossav-amidból képzett 220f, az alkoxiszármazékokhoz (220a-e) hasonlóan 47-54%-os arányban homo- és heterokirális komplexet adott. A 31 NM spektrumban látható kisebb intenzitású kiszélesedett jelről feltételeztük, hogy a heterokirális formához (B), míg a nagyobb intenzitású éles jel a homokirális formához (A) tartozik. (10. ábra) *** 220a I- és szobahőmérsékletű röntgenméréseinek eredményei hamarosan publikálásra kerülnek. 63

64 Dibenzo[c.e][1,2]oxafoszforinok Saját munka t NEt 2 Et 2 N 220f 10. ábra: 220f t-komplex 31 NM spektruma Aceton oldószerben, frakcionált kristályosítással sikerült a heterokirális formát (B) tisztán, 57%-os termeléssel előállítani. Királis ligandumot tartalmazó komplexek A királis ligandumot tartalmazó dibenzooxafoszforinok (217e,g,h) komplexképzési reakcióit, 210 és 211 származékokhoz hasonlóan 80 o C-on toluol vagy benzol oldószerben végeztük. Az aromás oldószer használata azért előnyös, mert hűtés után a t-komplexek ilyen típusú oldószerből jobban kiválnak. Az (1,2S,5)-( )-mentil-származékból (217e) képzett platina-komplex (220e) 35:23:42 arányú diasztereomerek keverékeként keletkezett. A 76.3 és 75.3 ppm-nél lévő éles csúcsok (A és B) a homokirális formához, míg 19.2 Hz-es csatolással az eltérő foszfor atom jelei 76.2 és 71.5 ppm eltolódásnál a heterokirális komplexet (C) jelölik, melyek a 31 NM spektrumban jellegzetes AX mintázatot mutatnak. [159] (11. ábra) t 220e 11 ábra: 220e komplex 31 NM spektruma 64

65 Dibenzo[c.e][1,2]oxafoszforinok Saját munka Acetonból történő frakcionált kristályosítással sikerült az egyik homokirális formát (B) 56%- os termeléssel elválasztani. A feniletilamino-származék komplexe (220g) az előző spektrumhoz hasonló, azonban AB jelcsoportot tartalmazó spektrumot kaptunk, ahol a 23,3 Hz csatolással látszó jelpár a heterokirális formához tartozik. [159] (12. ábra) t h NH C H HN h C H 220g 12. ábra: A 220g komplex 31 NM spektruma Az (L)-prolin metilészterből képzett foszfonossav származék (217h) komplexképzése után az előzőek alapján várt jelek helyett egyszerűbb spektrumot kaptuk. (13. ábra.) Itt valószínűsíthető, hogy a két lehetséges homokirális vegyület egy jelként látszik ppm-nél jelszélesedés tapasztalható, amely valószínűleg a heterokirális forma. Az is elképzelhető, hogy 220h esetében szelektív képződésről van szó, amikoris csak az - vagy az S-S komplex keletkezik. [160] 65

66 Dibenzo[c.e][1,2]oxafoszforinok Saját munka A B N t N 2 C 220h C ppm (t1) ábra: 220h komplex 31 NM spektruma Összességében elmondható, hogy a platina-komplexek (220a-h) képződése cisz szelektivitást mutat. Aszimmetriacentrumot tartalmazó dibenzooxafoszforinokból képzett platina-komplexek 31 NM spektrumában, az azonos konfigurációjú foszforatomot tartalmazó homokirális komplexeknél éles jelet és hozzájuk tartozó szatellitet találunk, míg a heterokirális vegyületeknél jelkiszélesedés volt tapasztalható Kétfogú ligandumok és t(ii)-komplexeik előállítása Az arilszármazékoknál tárgyalt gyűrűnyílt orto-arilfenol (202) (III)-funkcióját már kihasználtuk a t-komplex képzésben, a molekulában lévő hidroxilcsoport funkcionalizálásával azonban új szerkezetű, bifenil-egységet is tartalmazó ligandumot állíthatunk elő. Az aril-fenolt (202) szobahőmérsékleten, trietil-amin savmegkötő jelenlétében klórdibenzooxafoszforinnal (102) reagáltatva egy új kétfogú, foszfin-foszfonit ligandum (221) 64-36%-os diasztereomer keverékéhez jutottunk. [154] 202 H h h o C, 3 ó Et 3 N ArH h h C H 2 2 CH 3 26 C BH. 3 S 2 CH 3 h h 222 BH 3 h h

67 Dibenzo[c.e][1,2]oxafoszforinok Saját munka A ligandumot (221) 30%-os hidrogén-peroxiddal történő reagáltatás után dioxidként (222) jellemeztük. 222 Termék tisztítását, valamint a difoszfin ligandum (221) diasztereomerjeinek szétválasztását oszlopkromatográfiás módszerrel végeztük. Érdekes megjegyezni, hogy korábban előállított (III)-vegyületek (pl.: 201, 217) ligandummal ellentétben - a levegőn történő spontán oxidáció miatt kromatografiás módszerrel nem voltak tisztíthatóak. A kisebb oxidációs hajlamot valószínűleg a nagy térkitöltésű helyettesítők okozzák. A diasztereomerek elválasztására tett kísérleteink nem jártak sikerrel. Még a fő komponens dúsulását sem sikerült elérnünk. Minden esetben ~64-34%-os diasztereomerek keverékéhez jutottunk. Ebből arra következtethetünk, hogy 221 diasztereomerjei szobahőmérsékleten feltehetőleg nem eléggé stabilak ahhoz, hogy szétválaszthatóak legyenek. Ez a jelenség valószínűleg a bifenil-tengely körüli forgásból adódó részleges izomerizációnak tudható be. Az is megállapítható, hogy oldatban a C-C kötés körüli rotáció sebessége az NM időskálánál lényegesen lassabb. Hasonló jelenséget figyelt meg Nozaki és kutatócsoportja 224 származék esetében is. A diasztereomereket sem oszlopkromatográfiával sem átkristályosítással nem sikerült elválasztaniuk, abban az esetben azonban, amikor a vegyület az orto pozícióban még egy metilcsoportot tartalmazott, a szétválasztást könnyen elvégezték. 161 h 2 h 2 (S,) (,) 224-a 224-b A 221 atropizomerjei egymásba alakulásának energiagátja, M3 számítások alapján, 6.9 és 5.1 kcal/mol, vagyis az izomerek egymáshoz képesti relatív energiája 1.8 kcal/mol. A Nozakiféle bifenil (224) esetében ezt az energiagátat nagyobb értéknek (10.0 és 9.6 kcal/mol) 67

68 Dibenzo[c.e][1,2]oxafoszforinok Saját munka jósolták. Ennek az energiának már fedeznie kell a C-C tengely körüli részleges elfordulást, ezért célszerűbb az izomereket atropos helyett tropos -nak nevezni. A dibenzooxafoszforin alapváz efedrinnel történő módosításával királis kétfogú - ligandum előállítását terveztük. A vegyület egyszerűbb azonosítása végett elsőként akirális modellvegyülettel végeztünk kísérleteket, így a klórdibenzooxafoszforint az efedrin analógjával, 2-(metilamino)-etanollal (225) reagáltattuk. [160] Egy ekvivalens klórdibenzooxafoszforinnal, monoszubsztituált termék helyett bonyolult összetételű keverék keletkezett, ezért két ekvivalens foszfonossav-kloriddal (102) végeztük a reakciót, amikoris tisztán kaptuk a bisz-terméket (226). A difoszfint (226) 30%-os hidrogén-peroxiddal dioxiddá (227) oxidáltuk, ill. borán-dimetilszulfiddal bisz(-borán)-ná (228) alakítva levegőn stabil származékokat képeztünk. 227 és 228 tisztítása oszlopkromatográfiás módszerrel már könnyen elvégezhető volt H N H C NEt 3 ArH N C H 2 2 CH 3 26 C BH. 3 S 2 CH 3 N N 227 BH 3 BH A homo- és heterokirális -atomok miatt a termékek a két lehetséges diasztereomer racemátjaiként képződtek. A borán-komplex 31 NM spektrumában jól megfigyelhető volt a két komplexálódott foszforatom jellegzetesen széles jele. Amennyiben a bifenil-származék orto pozíciójában lévő helyettesítők elég nagyok az egyszeres kötés körüli rotáció gátlásához, a két enantiomer szobahőmérsékleten létezik (atropizomerek, atropos). Kis helyettesítők esetén a gyors egymásba alakulás következtében az enantiomerek nem izolálhatóak (tropos). 68

69 Dibenzo[c.e][1,2]oxafoszforinok Saját munka 14. ábra: 228 borán-komplex 31 NM spektruma Az aminoetanolos kísérletek tapasztalatai alapján a reakciókat elvégeztük a királis (+)- efedrinnel (229) is. A klórdibenzooxafoszforint (102) trietil-amin jelenlétében, nitrogén atmoszférában, fél ekvivalens efedrinnel reagáltattuk. Az aminoetanol-származékhoz hasonlóan megkaptuk a bisz terméket (230), azonban a két sztereogén -centrum, valamint a (+)-efedrin adott térszerkezete miatt a 31 NM spektrumban mind a négy lehetséges diasztereomer megjelent H N H C NEt 3 ArH N C H 2 2 CH 3 26 C BH. 3 S 2 CH 3 N 231 BH 3 BH 3 N 232 xidációval és borán-komplex képzéssel ez esetben is tiszításra alkalmas stabil származékokat (231 és 232) képeztünk. 69

70 Dibenzo[c.e][1,2]oxafoszforinok Saját munka Komplexképzési reakciók A kétfogú foszfin-foszfonit ligandumot (221) diklórdibenzonitril-platinával reagáltattuk és mivel diasztereomer keverékből indultunk ki, ezért az átmenetifém-komplex (233) is diasztereomerek keverékeként (62-38%) keletkezett. [160] A két foszforatom 15.7 Hz csatolása, valamint 195 t-val való csatolásuk (5093 Hz és 3400 Hz) a klóratomok cisz elhelyezkedésére utal. A keletkezett t-komplex térszerkezetét B3LY/3-21G* valamint B3LY/LAN2DZ számítások alapján valószínűsítettük, ezt láthatjuk a 15. ábrán o C, 1.5 ó (hcn) 2 t 2 ArH h t h ábra: A 233 komplex térszerkezete Az aminoetanol-alapú kétfogú ligandumokból diklórdibenzonitril-platinával héttagú kelát komplexeket (234, 235) képeztünk. A kiindulási izomerösszetétel miatt a t-komplexek két illetve négy diasztereomerként képződtek, meglehetősen bonyolult spektrumokat képezve. Az izomerekben a sztereospecifikus t- csatolások Hz-nek adódtak. A gyűrűs szerkezetet igazolja a foszforatomok 9-25 Hz körüli csatolási értéke is. Kvantumkémiai számításokkal ezúttal is alá kívántuk támasztani a szerkezeteket, ezért a legstabilabb izomerek térszerkezetét B3LY/6-21G* és LANL2DZ EC számításokkal valószínűsítettük o C, 1.5 ó (hcn) 2 t 2 ArH t N ábra: 234 legstabilabb izomerjének konformáció analízisével kapott szerkezeti ábrája 70

71 Dibenzo[c.e][1,2]oxafoszforinok Saját munka A legkedvezőbb és a legkevésbé kedvező konformációk között 234 esetében 8.4 kcal/mol különbséget találtak. Ez az érték 235 esetében 8.8 kcal/mol, ami alapján elmondható, hogy a 7-tagú kelátgyűrű a (+)-efedrint tartalmazó származéknál feszültebb, mint az aminoetanolszármazékból képzett t-komplexnél o C, 1.5 ó (hcn) 2 t 2 ArH N t ábra: A 235 legstabilabb izomerjének konformáció analízisével kapott szerkezeti ábárja Deboránozási kísérletek Az előállított borán-komplexek stabilitásának vizsgálata céljából, illetve, hogy megtudjuk az optimális reakciókörülményeket, tanulmányoztuk a dekomplexálási reakciókat. Felhasználás előtt a (III)-species szekunder- vagy tercier-aminokkal szabadítható fel a komplexekből. Leggyakrabban dietil-aminnal végzik a dekomplexálást. Az etoxi- (219b) és az izopropoxiszármazék (219c) toluolos oldatát, 80 o C-on, megfelelő ideig dietil-aminnal reagáltattuk. A dekomplexálódott foszfonit (217) mennyiségének meghatározása céljából, a kapott reakcióelegyet 30%-os hidrogénperoxid oldattal reagáltattuk. Az oxidálószer hatására az elegy foszfonit (217) részét foszfonáttá (218) oxidáltuk, majd a felvett 31 NM spektrumok alapján meghatároztuk, hogy az adott körülmények között a borán-komplexnek hányad része dekomplexálódott. A regenerált foszfonitot (217) tehát oxid (218) formában azonosítottuk. Mivel a dekomplexálási reakciók során vegyesen vizsgáltunk foszfonossav-amidokból (217f,g) és foszfonátokból (217b,c) képzett borán-komplexeket, így a különböző helyettesítők stabilitásra gyakorolt hatásai is összehasonlíthatóak voltak. BH ó 80 o C NHEt 2 ArH eakcióidõ (ó) Konverzió (%) NEt 2 (f) h(ch 2 )NH (g) 2,5 90 Et (b) 5 76 i r (c) b,c,f,g 217b,c,f,g 71