Hidroformilación asimétrica de olefinas con catalizadores de rodio y difosfitos metalamacrocíclicos

Résumé

Esta tesis se enmarca en el campo de la catálisis homogénea, concretamente en la síntesis de ligandos difosfito y catalizadores quirales para su posterior utilización en hidroformilación asimétrica de olefinas y productos naturales que sean precursores de fármacos enantioméricamente puros como el (S)- Naproxeno o el Ibuprofeno. Hasta principios de la década de los 90 solamente los catalizadores de Pt/SnCl2 con difosfinas quirales, con 7 átomos en el anillo quelato, permitían obtener excesos enantioméricos importantes pero la actividad y la quimio-regioselectividad eran bajas. Desde los 90 a pesar de que se han evaluado una gran cantidad de ligandos para la hidroformilación catalítica asimétrica, solamente se han conseguido muy buenos resultados con rodio y el difosfito de Unión Carbide UC-P2* ( 90%ee) y con la fosfina- fosfito (R,S)-Binaphos ( 95%ee), que forman quelatos de 8 miembros. Recientemente en nuestro grupo se sintetizó y estudió el ligando difosfito (R)-ftabinfos, que forma anillos quelato de 16 miembros con rodio, contienen un esqueleto central o fragmento espaciador isoftálico, y produce ee >70% en la hidroformilación de vinilarenos. Su diastereoisómero (S)-ftabinfos no forma quelatos y consecuentemente produce sólo una ee marginal. Este resultado indica un efecto cooperativo en el ligando entre el centro estereogénico y el fragmento binaftilo. Al ser la primera vez que se utiliza un metalamacrociclo en un proceso estereoselectivo y al haber obtenido buenos resultados se propuso la síntesis y estudio de varios ligandos nuevos con la misma estructura que el (R)-ftabinfos, pero variando los diferentes fragmentos. Han sido obtenidos 8 nuevos ligandos, caracterizados y ensayados en la hidroformilación de estireno (olefina aromática) catalizada por complejos de rodio; seis relacionados estructuralmente con el ligando (R)-ftabinfos y dos formados por un esqueleto de 4 carbonos, derivado del ácido tartárico, y un fragmento fosfito binaftílico. Con los que se obtuvieron mejores resultados, se ensayaron en la hidroformilación de productos naturales (anetol, estragol, safrol e isosafrol). Se han logrado enantioselectividades del 54% en aldehído ? partiendo del safrol, aunque la regioselectividad es del 38% en este aldehído. Se ha estudiado mediante RMN multinuclear la estructura de los complejos [RhH(CO)L(difosfito)]n (L=CO, PPh3). Los resultados indican que de los ligandos tan sólo el (S)-Me4ftabinfos [5], es capaz de formar especies mononucleares mediante quelatos estables, análogos al difosfito (R)-ftabinfos [6], pero no produce buenas enantioselectividades porque al no tener el ligando un centro estereogénico en el fragmento conector, no genera un entorno quiral al formar el catalizador con rodio. Se han preparado también los complejos [PtCl2(difosfito)]n y mediante RMN de 31P se ha determinado que en disolución existen como mezclas de productos de diferentes nuclearidades y estereoquímicas. Se han ensayado estos complejos, usando SnCl2 como co-catalizador en la hidroformilación de estireno, obteniéndose excesos enantioméricos bajos (15%). This thesis is framed in the field of the homogeneous catalysis, concretely in the sintesis of ligands diphosphite and quiral catalysts, for their later use in asymetric hydroformylation of olefins and natural products that are precursors of enantiomeric pure medicines like (S)-Naproxene or Ibuprofene. Until principles of ninety, catalysts of Pt/SnCl2 with quiral diphosphines, with 7 atoms in the chelate ring, allowed to obtain important enantiomeric excesses but the activity and the quimio-regioselectivity were low. From the 90 although a great amount of ligands for the asymetric catalytic hydroformylation has been evaluated, it has been only obtained very good results with Rhodium and the diphosphite of Union Carbide UC-P2* (90%ee) and with phosphine- phosphite (R, S)-Binaphos (95%ee), that forms chelates of 8 members. Recently in our group was synthesized and studied diphosphite (R)-ftabinfos, that forms chelate-ring of 16 members with Rhodium. They contain a central skeleton or isophtalic fragment spacer, and produces ee>70% in the hydroformylation of olefins. His diastereoisomer (S)-ftabinfos does not form chelates and consequently produces only marginal ee. This result indicates a cooperative effect between the estereogenic center and the binaphil fragment. For being the first time that a metallamacrocicle is used in a estereoselective process and for the good results obtained, it was proposed the synthesis and study of several new ligands with the same structure of (R)-ftabinfos, but changing different fragments. 8 new ligands, have been synthetised, characterized and tried in the hydroformilation of styrene (aromatic olefin) catalyzed by complexes of Rhodium; six related structurally to (R)-ftabinfos and two formed by a skeleton of 4 carbons, derivates of tartaric acid, and a binaphtilic phosphite fragment. With ligands that we were obtained the best results, they were tried in the hydroformylation of natural products (anetol, estragol, safrol and isosafrol). Enantioselectivities of 54% in aldehyde ? have been obtained using safrol, although the regioselectivity is 38% in this aldehyde. The structure of the complexes has studied by means of multinuclear RMN [RhH(CO)L(diphosphite)]n (L=CO, PPh3). The results indicates that only (S)-Me4ftabinfos [5], is able to form mononuclear stable chetales species, analogous to the diphosphite (R)-ftabinfos [6], but does not produce good enantioselectivities because it not have an estereogenic center in the connector fragment and the catalyst with Rhodium does not generate quiral surroundings. The complexes have also been prepared [PtCl2(diphosphite)]n and by means of RMN of 31P has determined that in solution product mixtures different nuclearities and stereochemist exist. These complexes, using SnCl2 like co-catalyst in the hydroformylation of styrene have been tried, obtaining low enantiomeric excesses (15%).