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DE10120456A1 - Polymergebundener Katalysator für die enantioselektive Aldol-/Mannichreaktion - Google Patents

Polymergebundener Katalysator für die enantioselektive Aldol-/Mannichreaktion

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Publication number
DE10120456A1
DE10120456A1 DE10120456A DE10120456A DE10120456A1 DE 10120456 A1 DE10120456 A1 DE 10120456A1 DE 10120456 A DE10120456 A DE 10120456A DE 10120456 A DE10120456 A DE 10120456A DE 10120456 A1 DE10120456 A1 DE 10120456A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
polymer
catalyst
active
catalyst according
alkyl
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE10120456A
Other languages
English (en)
Inventor
Jens Woeltinger
Hans-Peter Krimmer
Dietmar Reichert
Perea Juan Jose Almena
Karlheinz Drauz
Andreas Karau
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Degussa GmbH
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Filing date
Publication date
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Priority to PCT/EP2002/003051 priority patent/WO2002087759A1/de
Priority to EP02722246A priority patent/EP1381462A1/de
Priority to US10/475,753 priority patent/US20040198591A1/en
Priority to JP2002585093A priority patent/JP2004528174A/ja
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Abstract

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf Katalysatoren für die enantioselektive Aldol- bzw. Mannichreaktion, welche zum einen durch Anbindung an eine Polymer molekulargewichtsvergrößert sind und zum anderen als aktive die Aldol- bzw. Mannichreaktion enantioselektiv katalysierende Einheit eine Verbindung der allgemeinen Formel (I) aufweisen. DOLLAR F1 Verfahren zur Herstellung und Verwendung.

Description

Die vorliegende Erfindung ist auf einen Katalysator für die enantioselektive Aldol- bzw. Mannichreaktion gerichtet. Insbesondere betrifft die Erfindung Katalysatoren, welche zum einen durch Anbindung an ein Polymer molekulargewichtsvergrößert sind und zum anderen als aktive die Aldol- bzw. Mannichreaktion enantioselektiv katalysierende Einheit eine Aminosäure besitzen. Insbesondere sind hierbei Verbindungen der allgemeinen Formel (I) gemeint.
Polymervergrößerte chirale Katalysatoren sind wichtige Hilfsmittel zur Synthese enantiomerenangereicherter organischer Verbindungen gerade auch im technischen Maßstab, helfen sie doch aufgrund der katalytischen Aktivität einerseits und der Fähigkeit zur Recyclierung und Wiederbenutzung andererseits die Herstellung der gewünschten Produkte in äußerst kostengünstiger Weise bewerkstelligen zu können.
In der Literatur sind zahlreiche auch chirale Katalysatoren für die asymmetrische Aldol- bzw. Mannichreaktion beschrieben worden. Einige davon betreffen auch polymervergrößerte Lewis-Säuren, welche in der sogenannten Mukaiyama-Reaktion eingesetzt werden können. Die so erreichten Ausbeuten und ee-Werte bleiben z. T. jedoch deutlich unter denen der monomer katalysierten Variante (A. Mandoli et al., Tetrahedron: Asymmetry 1998, 9, 1479f) zurück.
Aus dem Stand der Technik ist die Eignung von Prolin zur enantioselektiven Katalyse von Aldol- bzw. Mannich- Reaktionen hinlänglich bekannt (List et al., J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 9336f; ibid, 2000, 122, 2395; Hajos et al., 1974, 39, 1615f.; Wiechert et al., Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1971, 10, 496). Bisher ist über den erfolgreichen Einsatz von derart polymervergrößerten Katalysatoren noch nicht berichtet worden.
Es besteht daher weiterhin ein Bedarf an polymervergrößerten Katalysatoren für den Einsatz in der organischen katalytischen Aldol- bzw. Mannichreaktion zur Synthese chiraler Verbindungen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war deshalb die Angabe weiterer polymervergrößerter Katalysatoren, welche im Stande sind, die enantioselektive Aldol- bzw. Mannich- Reaktion zu katalysieren.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Erfindung mit den Merkmalen des vorliegenden Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den von Anspruch 1 abhängigen Unteransprüchen geschützt. Anspruch 7 betrifft ein bevorzugtes Herstellungsverfahren und Ansprüche 8 bis 10 die Verwendung der erfindungsgemäßen Katalysatoren.
Dadurch, daß man polymervergrößerte Katalysatoren aufweisend als aktive die chirale Induktion bedingende Einheit eine oder mehrere der Strukturen der allgemeinen Formel (I)
bereitstellt, worin
m, n unabhängig voneinander bedeuten 0, 1, 2, 3, 4,
X bedeutet CH2, O, S, N, CHO, CHNH, CHS,
R H, (C1-C8)-Alkyl, (C3-C8)-Cycloalkyl, (C6-C18)-Aryl, (C7- C19)-Aralkyl bedeutet, erlangt man die Möglichkeit, diese in katalytisch arbeitende Verfahren einzusetzen, wobei die gewünschten Produkte in ganz ausgezeichneten Ausbeuten und mit hohen Enantiomerenüberschüssen erhalten werden können. Die Katalysatoren sind dabei durch die Polymeranbindung z. B. durch Filtration sehr gut von den niedermolekularen Verbindungen zu trennen und so der überaus einfachen damit aber nicht minder vorteilhaften erfindungsseits erwünschten Recyclierung zugänglich.
Weiterhin bevorzugte Verbindungen der allgemeinen Formel (I) sind solche, in denen n = 2 und m = 1 ist, wobei X ein Sauerstoffatom darstellt.
Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßer Katalysator, bei dem die aktive die chirale Induktion bedingende Einheit eine oder mehrere der Strukturen der allgemeinen Formel (II)
aufweist,
wobei die freie Valenz am Alkoholsauerstoffatom die Anbindung an ein Polymer symbolisiert.
Polymervergrößerung
Die Polymervergrößerung kann im Rahmen der Erfindung frei gewählt werden. Sie wird einerseits durch Praktikabilitäts- und Kostenerwägungen, andererseits durch technische Rahmenbedingungen (Rückhaltevermögen, Löslichkeit etc.) begrenzt. Aus dem Stand der Technik sind einige Polymervergrößerungen für Katalysatoren bekannt (Reetz et al., Angew. Chem. 1997, 109, 1559f.; Seebach et al., Helv. Chim Acta 1996, 79, 1710f.; Kragl et al., Angew. Chem. 1996, 108, 684f.; Schurig et al., Chem. Ber./Recueil 1997, 130, 879f.; Bolm et al., Angew. Chem. 1997, 109, 773f.; Bolm et al., Eur. J. Org. Chem. 1998, 21f.; Baystone et al. in Speciality Chemicals 224f.; Salvadori et al., Tetrahedron: Asymmetry 1998, 9, 1479; Wandrey et al., Tetrahedron: Asymmetry 1997, 8, 1529f.; ibid. 1997, 8, 1975f.; Togni et al., J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 10274f., Salvadori et al., Tetrahedron Lett. 1996, 37, 3375f; WO 98/22415; insbesondere DE 199 10 691.6; Janda et al., J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 9481f.; Andersson et al., Chem. Commun. 1996, 1135f.; Janda et al., Soluble Polymers 1999, 1, 1; Janda et al., Chem. Rev. 1997, 97, 489; Geckler et al., Adv. Polym. Sci. 1995, 121, 31; White et al., in "The Chemistry of Organic Silicon Conpounds" Wiley, Chichester, 1989, 1289; Schuberth et al., Macromol. Rapid Commun. 1998, 19, 309; Sharma et al., Synthesis 1997, 1217; "Functional Polymers" Ed.: R. Arshady, ASC, Washington, 1996; "Praktikum der Makromolekularen Stoffe", D. Braun et al., VCH-Wiley, Weinheim 1999).
Bevorzugt wird die Polymervergrößerung durch Polyacrylate, Polyacrylamide, Polyvinylpyrrolidinone, Polysiloxane, Polybutadiene, Polyisoprene, Polyalkane, Polystyrole, Polyoxazoline oder Polyether oder Mischungen derselben gebildet. In einer ganz besonders bevorzugten Ausgestaltung benutzt man Polystyrole zum Aufbau der Polymervergrößerung.
Linker
Zwischen eigentlicher aktiver Einheit und der Polymervergrößerung kann ein Linker eingebaut sein. Der Linker dient dazu, einen Abstand zwischen aktiver Einheit und Polymer aufzubauen, um gegenseitige für die Reaktion nachteilige Wechselwirkungen abzumildern bzw. auszuschalten.
Die Linker können durch den Fachmann im Prinzip frei gewählt werden. Sie sind nach den Gesichtspunkten auszuwählen, wie gut sie einerseits an das Polymer/Monomer, andererseits an die aktive Einheit anzukoppeln sind. Geeignete Linker sind unter anderem den oben unter der Rubrik Polymervergrößerung erwähnten Literaturstellen zu entnehmen.
Im Rahmen der Erfindung sind diese aktiven Einheiten der Formeln (I) bzw. (II) vorteilhafterweise also direkt oder bevorzugt über einen Linker ausgewählt aus der Gruppe
AL=L<a) -Si(R2
)-
b) (SiR2-O)n- n = 1-10000
c) -(CHR-CHR-O)n- n = 1-10000
d) -(X)n- n = 1-20
e) Z-(X)n- n = 0-20
f) -(X)n-W n = 0-20
g) Z-(X)n-W n = 0-20
wobei
R bedeutet H, (C1
-C8
)-Alkyl, (C6
-C18
)-Aryl, (C7
-C19
)-Aralkyl, ((C1
-C8
)-Alkyl)1-3
-(C6
-C18
)-Aryl,
X bedeutet (C6
-C18
)-Arylen, (C1
-C8
)-Alkylen, (C1
-C8
)- Alkenylen, ((C1
-C8
)-Alkyl)1-3
-(C6
-C18
)-Arylen, (C7
-C19
)- Aralkylen,
Z, W bedeuten unabhängig voneinander -C(=O)O-, -C(=O)NH-, -C(=O)-, NR, O, CHR, CH2
, C=S, S, PR, an die Polymervergrößerung gebunden.
Weitere bevorzugte Verbindungen, die als Linker eingesetzt werden können, sind in folgendem Schema dargestellt:
Ganz besonders bevorzugt sind jedoch Linker wie z. B. 1,4'-Biphenyl, 1,2-Ethylen, 1,3-Propylen, PEG-(2-10), α,ω-Siloxanylen oder 1,4-Phenylen sowie α,ω-1,4- Bisethylenbenzol oder Linker, welche ausgehend von Siloxanen der allgemeinen Formel IV
erhältlich sind. Diese lassen sich unter Hydrosilylierungsbedingungen (Übersicht über die Hydrosilylierungsreaktion von Ojima in The Chemistry of Organic Silicon Compounds, 1989 John Wiley & Sons Ltd., 1480-1526) leicht an evt. vorhandene Doppelbindungen in den Polymeren und geeignete funktionelle Gruppen der aktiven Zentren binden.
Die Größe der Polymervergrößerung sollte so bemessen sein, daß der Katalysator sich in dem zu verwendenden Lösungsmittel löst, man also in homogener Phase arbeiten kann. Es handelt sich bei dem erfindungsgemäßen Katalysator also vorzugsweise um einen homogen löslichen. Dadurch lassen sich negative Effekte, die durch die ansonsten bei Einsatz von heterogenen Katalysatoren notwendigen Phasenwechsel der Substrate und Produkte auftreten, vermeiden.
Die polymervergrößerten Katalysatoren können ein mittleres Molekulargewicht im Bereich von 1.000-1.000.000, vorzugsweise 5.000-500.000, besonders bevorzugt 5.000-­ 300.000, g/mol aufweisen.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß nach Maßgabe des Wissens eines Fachmanns die oben genannten Bestandteile der polymervergrößerten Katalysatoren (I) (Polymer, Linker, aktives Zentrum/Einheit) im Hinblick auf eine optimale Reaktionsführung beliebig kombiniert werden können.
Kombination von Polymervergrößerung zu Linker/aktiver Einheit
Im Prinzip gibt es zwei Vorgehensweisen, wie die Linker/aktive Einheit an die Polymervergrößerung angehängt werden können:
  • a) die aktive die chirale Induktion bedingende Einheit wird mit angebundenem Linker oder direkt an ein Monomer gebunden und dieses mit weiteren nicht modifizierten Monomeren copolymerisiert, oder
  • b) die aktive die chirale Induktion bedingende Einheit wird über einen Linker oder direkt an das fertige Polymer gebunden.
Ggf. können Polymere nach a) oder b) erstellt und diese mit anderen Polymeren blockcopolymerisiert werden, welche ebenfalls die aktiven die chirale Induktion bedingenden Einheiten aufweisen oder welche diese nicht aufweisen.
Weiterhin gilt prinzipiell für die Anzahl der Linker/aktiven Einheiten pro Monomer im Polymer, daß möglichst viele derartige katalytisch aktive Einheiten auf einem Polymer Platz finden sollten, so daß der Umsatz pro Polymer dadurch gesteigert ist. Auf der anderen Seite sollten die Einheiten jedoch einen solchen Abstand voneinander einnehmen, daß eine gegenseitige negative Beeinflussung der Reaktivität (TOF, Selektivität) minimiert wird bzw. gar nicht erst stattfindet. Vorzugsweise sollte daher der Abstand der Linker/aktiven Zentren im Polymer voneinander im Bereich von 1-200 Monomereinheiten, vorzugsweise 5-25 Monomereinheiten, liegen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden dabei solche Stellen im Polymer oder zu polymerisierendem Monomer zur Anbindung des Linkers/aktiven Einheit herangezogen, welche sich leicht funktionalisieren lassen bzw. es erlauben, schon eine vorhandene Funktionalität zur Anbindung zu benutzen. So eignen sich bevorzugt Heteroatome oder ungesättigte Kohlenstoffatome zum Aufbau der Anbindung.
Z. B. können im Falle von Styrol/Polystyrol die vorhanden Aromaten als Verbindungspunkte zu den Linkem/aktiven Einheiten herangezogen werden. An diese Aromaten können, vorzugsweise in 3-, 4-, 5-Stellung, besonders bevorzugt ist die 4-Stellung, über die normale Aromatenchemie Funktionalitäten gut angeknüpft werden. Vorteilhaft ist aber auch, der zu polymerisierenden Mischung z. B. bereits funktionalisiertes Monomer zuzumischen und nach der Polymerisation an die im Polystyrol vorhandenen Funktionalitäten den Linker zu binden. Vorteilhaft für diesen Zweck sind z. B. para-Hydroxy-, para-Chlormethyl- oder para-Aminostyrolderivate geeignet.
Im Falle der Polyacrylate ist im Monomerbestandteil jeweils eine Säuregruppe oder Estergruppe vorhanden, an der vor oder nach der Polymerisation der Linker oder die aktive Einheit vorzugsweise über eine Ester- oder Amidbindung angebunden werden kann.
Polysiloxane als Molekulargewichtsvergrößerung (Polymervergrößerung) werden vorzugsweise gleich so aufgebaut, daß neben Dimethylsilaneinheiten auch Hydromethylsilaneinheiten vorliegen. An diesen Stellen können dann weiterhin die Linker/aktiven Einheiten über eine Hydrosilylierung angekoppelt werden. Vorzugsweise lassen sich diese unter Hydrosilylierungsbedingungen (Übersicht über die Hydrosilylierungsreaktion von Ojima in The Chemistry of Organic Silicon Compounds, 1989 John Wiley & Sons Ltd., 1480-1526) an die ins Auge gefaßten Funktionalitäten im Polymer anbinden.
Geeignete derart modifizierte Polysiloxane sind in der Literatur bekannt ("Siloxane polymers and copolymers", White et al., in Ed. S. Patai "The Chemistry of Organic Silicon Compounds", Wiley, Chichester, 1989, 46, 2954; C. Wandrey et al., TH: Asymmetry 1997, 8, 1975).
Kombination von Linker/Polymer zu aktiver Einheit
Für die erfindungsgemäßen aktiven Einheiten erfolgt die Anbindung der Polymervergrößerung ggf. über den Linker vorzugsweise über den Ring, wobei jedoch offensichtlich eine freie Stickstofffunktion in 1-Stellung und eine freie Säuregruppe für die erfolgreiche Umsetzung der Substrate essentiell ist (List et al., J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 9336f; ibid, 2000, 122, 2395; Hajos et al., 1974, 39, 1615f.).
Bei einem carbozyklischen Ring erfolgt die Anbindung vorzugsweise über eine C-C-Verknüpfung, bevorzugt so weit von den zur Reaktion essentiellen Stellen der Verbindung entfernt, daß keine negativen Einflüsse auf die Reaktion selbst auftreten. Ist ein weiteres Stickstoffatom im Carbozyklus vorhanden, so ist ganz besonders bevorzugt die Anbindung an das Polymer/Linker über dieses 3-bindige Stickstoffatom zu vollziehen. Im Falle des Vorhandenseins einer CHS- oder CHO- oder CHNH-Funktion kann die Anbindung an das Polymer/Linker erfolgreich und einfach über die Heteroatome selbst durchgeführt werden.
Ganz besonders bevorzugt ist im Falle der Verbindung (II) als aktiver Einheit dessen Verbindung mit der Polymervergrößerung über die freie Hydroxylgruppe. Das Ausgangsmaterial hierzu - Hydroxyprolin - ist enantiomerenangereichert kommerziell erhältlich und kann so über eine Ether oder Esterbindung leicht an die Polymervergrößerung ansynthetisiert werden.
In einer nächsten Ausgestaltung richtet sich die Erfindung auf die Verwendung des erfindungsgemäßen Katalysators zur enantioselektiven Aldol- bzw. Mannich-Reaktion, insbesondere in homogener Phase. Dazu werden die in der Literatur vorhandenen Vorschriften angewandt (z. B. List et. al., JACS, 2000, 9336 und List et. al., JACS, 2000, 2395). Um zu einer geringen Reaktionszeit (< 5 h; bevorzugt ist eine Reaktionszeit von 1 h um einen quantitativen Umsatz, bei hohem ee, zu erreichen) sollte mit einem Katalysatorbedarf von bis zu 20 Äquivalenten gearbeitet werden.
Vorzugsweise führt man die erfindungsgemäße Reaktion deshalb in einem Membranreaktor durch. Die in dieser Apparatur neben der batch und semikontinuierlichen Fahrweise mögliche kontinuierliche Fahrweise kann dabei wie gewünscht im Cross-Flow-Filtrationsmodus (Fig. 2) oder als Dead-End-Filtration (Fig. 1) durchgeführt werden. Durch beide Verfahren kommt es zu einer in-situ-Recyclierung des Katalysators, so daß eine wirtschaftliche Fahrweise trotz hohem Katalysatorbedarf möglich gemacht wird. Beide Verfahrensvarianten sind prinzipiell im Stand der Technik beschrieben (Engineering Processes for Bioseparations, Ed.: L. R. Weatherley, Heinemann, 1994, 135-­ 165; Wandrey et al., Tetrahedron Asymmetry 1999, 10, 923-928).
Der Katalysator dient besonders bevorzugt zur Herstellung von bioaktiven Wirkstoffen.
Beschreibungen der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt einen Membranreaktor mit Dead-End-Filtration. Das Substrat 1 wird über eine Pumpe 2 in den Reaktorraum 3 überführt, der eine Membran 5 aufweist. Im rührerbetriebenen Reaktorraum befinden sich neben dem Lösungsmittel der Katalysator 4, das Produkt 6 und nicht umgesetztes Substrat 1. Über die Membran 5 wird hauptsächlich niedermolekulares 6 abfiltriert.
Fig. 2 zeigt einen Membranreaktor mit Cross-Flow- Filtration. Das Substrat 7 wird hier über die Pumpe 8 in den gerührten Reaktorraum überführt, in dem sich auch Lösungsmittel, Katalysator 9 und Produkt 14 befindet. Über die Pumpe 16 wird ein Lösungsmittelfluß eingestellt, der über einen ggf. vorhandenen Wärmetauscher 12 in die Cross- Flow-Filtrationszelle 15 führt. Hier wird das niedermolekulare Produkt 14 über die Membran 13 abgetrennt. Hochmolekularer Katalysator 9 wird anschließend mit dem Lösungsmittelfluß ggf. wieder über einen Wärmetauscher 12 ggf. über das Ventil 11 zurück in den Reaktor 10 geleitet.
Unter Mischungen von polymervergrößerten Polymeren wird im Rahmen der Erfindung die Tatsache verstanden, daß einzelne Polymere verschiedener Provenienz zu Blockpolymeren zusammenpolymerisiert werden. Auch statistische Mischungen der Monomere im Polymer sind möglich.
Unter Polymervergrößerung wird im Rahmen der Erfindung die Tatsache verstanden, daß ein oder mehrere aktive die chirale Induktion bedingende Einheiten in dazu geeigneter Form mit weiteren Monomeren copolymerisiert werden oder daß diese Einheiten an ein schon vorhandenes Polymer nach dem Fachmann bekannten Methoden angekoppelt werden. Zur Copolymerisation geeignete Formen der Einheiten sind dem Fachmann wohl bekannt und von ihm frei wählbar. Vorzugsweise geht man dabei so vor, daß man das betrachtete Molekül je nach Art der Copolymerisation mit zur Copolymerisation befähigten Gruppen derivatisiert z. B. bei der Copolymerisation mit (Meth)acrylaten durch Ankopplung an Acrylatmoleküle.
Als (C1-C8)-Alkyl sind anzusehen Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, Isobutyl, sec-Butyl, tert-Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl oder Octyl samt aller Bindungsisomeren.
Unter einem (C6-C18)-Arylrest wird ein aromatischer Rest mit 6 bis 18 C-Atomen verstanden. Insbesondere zählen hierzu Verbindungen wie Phenyl-, Naphthyl-, Anthryl-, Phenanthryl-, Biphenylreste. Diese können einfach oder mehrfach mit (C1-C8)-Alkoxy, (C1-C8)-Haloalkyl, OH, Cl, NH2, NO2 substituiert sein. Außerdem kann der Rest ein oder mehrere Heteroatome wie N, O, S aufweisen.
(C1-C8)-Alkoxy ist ein über ein Sauerstoffatom an das betrachtete Molekül gebundener (C1-C8)-Alkyl-Rest.
Ein (C7-C19) -Aralkylrest ist ein über einen (C1-C8)- Alkylrest an das Molekül gebundener (C6-C18)-Arylrest.
Unter dem Begriff Acrylat wird im Rahmen der Erfindung auch der Begriff Methacrylat verstanden.
(C1-C8)-Haloalkyl ist ein mit einem oder mehreren Halogenatomen substituierter (C1-C8)-Alkyl-Rest. Als Halogenatome kommen insbesondere Chlor und Fluor in Betracht.
Ein (C3-C18)-Heteroarylrest bezeichnet im Rahmen der Erfindung ein fünf-, sechs- oder siebengliedriges aromatisches Ringsystem aus 3 bis 18 C-Atomen, welches Heteroatome wie z. B. Stickstoff, Sauerstoff oder Schwefel im Ring aufweist. Als solche Heteroaromaten werden insbesondere Rest angesehen, wie 1-, 2-, 3-Furyl, wie 1-, 2-, 3-Pyrrolyl, 1-, 2-, 3-Thienyl, 2-, 3-, 4-Pyridyl, 2-, 3-, 4-, 5-, 6-, 7-Indolyl, 3-, 4-, 5-Pyrazolyl, 2-, 4-, 5-Imidazolyl, Acridinyl, Chinolinyl, Phenanthridinyl, 2-, 4-, 5-, 6-Pyrimidinyl. Dieses kann einfach oder mehrfach mit (C1-C8)-Alkoxy, (C1-C8)-Haloalkyl, OH, Halogen, NH2, NO2, SH, S-(C1-C8)-Alkyl substituiert sein.
Unter einem (C4-C19)-Heteroaralkyl wird ein dem (C7-C19)-Aralkylrest entsprechendes heteroaromatisches System verstanden.
Unter dem Begriff (C1-C8)-Alkylen-Kette ist ein (C1-C8)- Alkylrest zu verstehen, der über zwei verschiedene C-Atome an das betreffende Molekül gebunden ist. Dieser kann einfach oder mehrfach mit (C1-C8)-Alkoxy, (C1-C8)-Haloalkyl, OH, Halogen, NH2, NO2, SH, S-(C1-C8)-Alkyl substituiert sein.
Unter (C3-C8)-Cycloalkyl versteht man Cyclopropyl, Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl bzw. Cycloheptyl oder Cyclooctylreste.
Halogen ist Fluor, Chlor, Brom, Iod.
Im Rahmen der Erfindung wird unter Membranreaktor jedwedes Reaktionsgefäß verstanden, bei dem der Katalysator in einem Reaktor eingeschlossen wird, während niedermolekulare Stoffe dem Reaktor zugeführt werden oder ihn verlassen können. Dabei kann die Membran direkt in den Reaktionsraum integriert werden oder außerhalb in einem separaten Filtrationsmodul eingebaut sein, bei der die Reaktionslösung kontinuierlich oder intermittierend durch das Filtrationsmodul strömt und das Retentat in den Reaktor zurückgeführt wird. Geeignete Ausführungsformen sind u. a. in der WO 98/22415 und in Wandrey et al. in Jahrbuch 1998, Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen, VDI S. 151ff.; Wandrey et al. in Applied Homogeneous Catalysis with Organometallic Compounds, Vol. 2, VCH 1996, S.832ff.; Kragl et al., Angew. Chem. 1996, 6, 684f. beschrieben.
Die dargestellten chemischen Strukuren beziehen sich auf alle möglichen Stereoisomeren, die durch Abänderung der Konfiguration der einzelnen chiralen Zentren, Achsen oder Ebenen erreicht werden können, also alle möglichen Diastereomere, sowie alle darunter fallenden optischen Isomere (Enantiomere). Es sei jedoch klargestellt, daß innerhalb eines polymervergrößerten Katalysators alle vorhandenen aktiven Einheiten gemäß der Erfindung von gleicher Chiralität sein sollten.

Claims (10)

1. Polymervergrößerte Katalysatoren aufweisend als aktive die chirale Induktion bedingende Einheit eine oder mehrere der Strukturen der allgemeinen Formel (I)
worin
m, n unabhängig voneinander bedeuten 0, 1, 2, 3, 4,
X bedeutet CH2, O, N, S, CHO-, CHNH-, CHSH-,
R H, (C1-C8)-Alkyl, (C3-C8)-Cycloalkyl, (C6-C18)-Aryl, (C7-C19)-Aralkyl bedeutet.
2. Katalysator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser als aktive die chirale Induktion bedingende Einheit eine oder mehrere der Strukturen der allgemeinen Formel (II)
aufweist,
wobei die freie Valenz am Akoholsauerstoffatom die Anbindung an ein Polymer symbolisiert.
3. Katalysator nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymervergrößerung durch Polyacrylate, Polyacrylamide, Polyvinylpyrrolidinone, Polysiloxane, Polybutadiene, Polyisoprene, Polyalkane, Polystyrole, Polyoxazoline oder Polyether oder Mischungen derselben gebildet wird.
4. Katalysator nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive die chirale Induktion bedingende Einheit über einen Linker ausgewählt aus der Gruppe
AL=L<a) -Si(R2 )- b) -(SiR2-O)n- n = 1-10000 c) -(CHR-CHR-O)n- n = 1-10000 d) -(X)n- n = 1-20 e) Z-(X)n- n = 0-20 f) -(X)n-W n = 0-20 g) Z-(X)n-W n = 0-20
wobei
R bedeutet H, (C1-C8)-Alkyl, (C6-C18)-Aryl, (C7-C19)- Aralkyl, ((C1-C8)-Alkyl)1-3-(C6-C18)-Aryl,
X bedeutet (C6-C18)-Arylen, (C1-C8)-Alkylen, (C1-C8)- Alkenylen, ((C1-C8)-Alkyl)1-3-(C6-C18)-Arylen, (C7-C19)- Aralkylen,
Z, W bedeuten unabhängig voneinander -C(=O)O-, -C(=O)NH-, -C(=O)-, NR, O, CHR, CH2, C=S, S, PR,
an das Polymer gebunden ist.
5. Katalysator nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um einen homogen löslichen Katalysator handelt.
6. Katalysator nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mittlere Molekulargewicht des Katalysators im Bereich von 5.000-300.000 g/mol liegt.
7. Verfahren zur Herstellung von Katalysatoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man
  • a) die aktive die chirale Induktion bedingende Einheit mit angebundenem Linker oder direkt an ein Monomer bindet und dieses mit weiteren nicht modifizierten Monomeren copolymerisiert,
  • b) die aktive die chirale Induktion bedingende Einheit über einen Linker oder direkt an das fertige Polymer bindet, oder
  • c) Polymere nach a) oder b) erstellt und diese mit an­ deren Polymeren blockcopolymerisiert, welche ebenfalls die aktiven die chirale Induktion bedingenden Einheiten aufweisen oder welche diese nicht aufweisen.
8. Verwendung des Katalysators gemäß Anspruch 1 zur enantioselektiven Aldol- bzw. Mannich-Reaktion, insbesondere in homogener Phase.
9. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktion in einem Membranreaktor durchführt.
10. Verwendung des Katalysators nach Anspruch 1 zur Synthese von bioaktiven Wirkstoffen.
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