Химия привитых поверхностных соединений - Лисичкин Г.В.
ISBN 5-9221-0342-3
Скачать (прямая ссылка):
8.5.2. Асимметрическое гидриромние. Потребность в производстве оптически чистых хиральных соединений связана с тем, что, как правило, лишь один оп-
478
Применение поверхностно-модифицуровапных материалов
тический изомер обладает необходимыми лекарственными свойствами, другой же служит балластом либо опасен для организма. Получение таких соединений синтетическим путем достаточно сложно: в качестве исходных необходимы оптически активные вещества, по завершении синтеза — специальные реагенты для разделения образовавшихся энантиомеров.
В природных условиях образование оптически чистых хиральных продуктов происходит под влиянием асимметрически активных центров, которые содержат, например, некоторые ферменты [375]. По-видимому это и легло в основу идеи внедрения в такой фермент ахирального катализатора для последующего асимметрического гидрирования:
+ ML„ ->
Фермент с Ахиральный хиральной МК плоскостью
—MLm + (п- т)L
К*.
Фермент с
иммобилизованным
МК
Именно по такой схеме заведомо полученное производное Rh1 биотина было иммобилизовано в авидин с образованием катализатора, в присутствии которого гидрирование а-ацетамидоакриловой кислоты протекало с оптическим выходом 34-41% [394]:
Потребность в асимметрических катализаторах для таких синтезов особенно остра. Однако преимущества в селективности и активности гомогенных катализаторов, по сравнению с аналогичными гетерогенными, лишь отчасти решают задачу избирательного синтеза одного из изомеров. Содержащие хиральные центры МК, как правило, труднодоступны и соответственно дороги, а отделение их от продуктов реакции или продуктов распада самих МК сложно, а подчас невозможно. Поэтому синтез хиральных ГМК особенно важен — он решает в том числе и проблему отделения продуктов катализа от катализатора. Существуют следующие возможно-
8.5]
Гетерогенные металлокомплексные катализаторы
479
сти их создания [395]: а) модифицирование традиционных контактов (нанесенных, оксидных или металлических) хиральными лигандами; б) синтез асимметрических комплексов и последующая их прививка к органическому или неорганическому носителю; в) закрепление МК на на оптически активном носителе (например, кварце, целлюлозе); г) закрепление МК, содержащих хиральный лиганд.
Необходимо отметить, что каждый из названных четырех подходов имеет свои ограничения и трудности. Выбор носителя для закрепления заранее сформированного асимметрического МК чаще всего определяется типом и условиями реакции по синтезу оптически активных изомеров. Весьма иллюстративна в этом отношении таблица 8.8.
Таблица 8.8
Сравнительные данные по соотношению выходов продуктов асимметрического гидрирования и гидросилилирования на ГМК и гомогенных металлокомплексах
Субстрат Катализатор Приме- чание
Выход, % масс.
гетерогенный гомогенный
хим. опт. хим. опт.
NHCOMe 1 РЬСН=С—соон Гидрирование
100 86 100 81 а
83 98 73 б
PhCOMe Г идросилилирование
82 29 100 28 а
22 19,8 86 23,4 б
а — ГМК на основе органического полимера; б— ГМК на основе . химически модифицированного БЮг
Использование оптически активного кварца имеет ограниченные перспективы из-за низкой удельной поверхности кварца, а потому невысокой концентрации прививаемого МК и, следовательно, низкой производительности получаемого на его основе ГМК. Слишком сложным является также и процесс сборки на поверхности носителя оптически активной якорной группировки. Однако в случае использования оптически активных носителей с более развитой поверхностью (целлюлоза, хитозан) удается достичь заметно более высоких оптических, равно как и химических выходов.
Наиболее продуктивным оказался путь создания оптически активных ГМК с использованием хиральных лигандов. В качестве примера может служить Rh-содержащий ГМК на основе Si02, к поверхности которого прививали оптически активные лиганды типа DIOP согласно схеме [396]:
480
Применение тюверхностпо-модифицированных материалов
[Гл. 8
PPh2CH2
PPh2CH2
'ho
X
Н
[(CgH14)2RhCl]
?> Rh—DI0P/Si02
При гидрировании PhCH=C(NHCOMe)COOH гомогенный аналог по эффективности значительно уступал приведенному на схеме ГМК. Так, химический и оптический (в скобках) выходы продуктов гидрирования составляли по данным различных авторов, соответственно: 100 (81) и 100 (86) или 100 (63) и 98 (73) [397]. Однако приведенные данные не выражают общей закономерности, поскольку известны и обратные примеры, когда более эффективным оказывался гомогенный металлокомплекс.
На выход оптических изомеров оказывают влияние такие факторы, как плотность прививки хирального лиганда и удельная поверхность носителя [398]. На родиевом ГМК, модифицированнном триэтоксисилильными производными ментил-фосфинового лиганда [(ЕЮ)з81(СНг)зРРЬ (ментил)], с увеличением удельной поверхности кремнезема растет энантиоселективность процесса гидросилилирования ацетофенона и фенилэтилкетона дифенилсиланом [399]. Сложность синтеза фосфи-новых ГМК (многостадийность, необходимость инертной атмосферы) ограничивает возможности описанного подхода.
