Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung chiraler Verbindungen mit hoher Stereoselektivität zur Verfügung zu stellen. Zudem soll das gewünschte Isomer auch in hoher Ausbeute erhalten werden. Eine spezielle Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das sich zur Hydrierung von Kohlenstoff-Kohlenstoff- und Kohlenstoff-Heteroatom-Mehrfachbindungen mit hoher Stereoselektivität eignet. Eine weitere spezielle Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Hydroformylierungsverfahren zur Verfügung zu stellen, das sich zur Hydroformylierung von Olefinen mit hoher Stereoselektivität eignet. Vorzugsweise sollen in den Verfahren Katalysatoren zum Einsatz kommen, deren Liganden leicht und in guten Ausbeuten herstellbar sind.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass diese Aufgabe durch die Bereitstellung chiraler Katalysatoren auf Basis von Monopnicogenliganden bzw. Monopseudopnicogenliganden gelöst wird, die zur Ausbildung intermolekularer nichtkovalenter Bindungen befähigt sind. Derartige Liganden können prinzipiell über intermolekulare nichtkovalente Bindungen dimerisieren und somit Pseudochelatkomplexe ausbilden.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung chiraler Verbindungen durch Umsetzung einer prochiralen Verbindung, die wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Doppelbindung enthält, mit einem Substrat in Gegenwart eines chiralen Katalysators, umfassend wenigstens einen Übergangsmetallkomplex mit Liganden, die jeweils eine pnicogenatomhaltige oder pseudopnicogenatomhaltige Gruppe und wenigstens eine zur Ausbildung intermolekularer, nichtkovalenter Bindungen befähigte funktionelle Gruppe aufweisen, wobei der Komplex über intermolekulare nichtkovalente Bindungen dimerisierte Liganden aufweist.

Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung Liganden, die jeweils eine pnicogenatomhaltige oder pseudopnicogenatomhaltige Gruppe und wenigstens eine zur Ausbildung intermolekularer, nichtkovalenter Bindungen befähigte funktionelle Gruppe aufweisen, sowie chirale Katalysatoren.

Der Begriff "Pnicogenatom" bezeichnet ein Atom der V. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente. Bevorzugte Pnicogenatome sind N, P, As und Sb, besonders bevorzugt sind N und P. Falls es sich bei dem Pnicogenatom um ein Stickstoffatom handelt, so liegt dieses vorzugsweise als Imin (=N-) vor, d. h. es weist eine Doppelbindung zu einem benachbarten Atom auf. Speziell wird als Pnicogenatom ein P-Atom eingesetzt.

Der Begriff "Pseudopnicogenatom" bezeichnet ein Atom, das mit einem Pnicogenatom gleichwirkend ist. Ein bevorzugtes Pseudopnicogenatom ist das Carben-Kohlenstoffatom. Entsprechend ist eine "pseudopnicogenatomhaltige Gruppe" eine Gruppe, die mit einer pnicogenatomhaltigen Gruppe gleichwirkend ist. Bevorzugt pseudopnicogenatomhaltige Gruppen sind N-heterocyclische Carbene, wie sie von W. A. Herrmann in Angew. Chem. 2002, 114, S. 1342 – 1363 beschrieben werden. Auf die Offenbarung dieses Dokuments wird in vollem Umfang Bezug genommen.

"Chirale Verbindungen" sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung Verbindungen mit wenigstens einem Chiralitätszentrum (d. h. wenigstens einem asymmetrischen Atom, insbesondere wenigstens einem asymmetrischen C-Atom oder P-Atom), mit Chiralitätsachse, Chiralitätsebene oder Schraubenwindung.

Der Begriff "chiraler Katalysator" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung weit verstanden. Er umfasst sowohl Katalysatoren, die wenigstens einen chiralen Liganden aufweisen, als auch Katalysatoren mit an sich achiralen Liganden, die aufgrund der Anordnung der Liganden infolge nichtkovalenter Wechselwirkungen und/oder der Anordnung der Liganden in komplex gebundener Form Zentrumschiralität, axiale Chiralität, planare Chiralität oder Helicität aufweisen.

"Achirale Verbindungen" sind Verbindungen, die nicht chiral sind.

Unter einer "prochiralen Verbindung" wird eine Verbindung mit wenigstens einem prochiralen Zentrum verstanden. "Asymmetrische Synthese" bezeichnet eine Reaktion, bei der aus einer Verbindung mit wenigstens einem prochiralen Zentrum eine Verbindung mit wenigstens einem Chiralitätszentrum, einer Chiralitätsachse, Chiralitätsebene oder Schraubenwindung erzeugt wird, wobei die stereoisomeren Produkte in ungleichen Mengen entstehen.

"Stereoisomere" sind Verbindungen gleicher Konstitution aber unterschiedlicher Atomanordnung im dreidimensionalen Raum.

"Enantiomere" sind Stereoisomere, die sich zueinander wie Bild zu Spiegelbild verhalten. Der bei einer asymmetrischen Synthese erzielte "Enantiomeren-Überschuss" (enantiomeric excess, ee) ergibt sich dabei nach folgender Formel: ee[%] = (R – S)/(R + S) × 100. R und S sind die Deskriptoren des CIP-Systems für die beiden Enantiomeren und geben die absolute Konfiguration am asymmetrischen Atom wieder. Die enantiomerenreine Verbindung (ee = 100 %) wird auch als "homochirale Verbindung" bezeichnet.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu Produkten, die bezüglich eines bestimmten Stereoisomers angereichert sind. Der erzielte "Enantiomeren-Überschuss" (ee) beträgt in der Regel wenigstens 20 %, bevorzugt wenigstens 50 %, insbesondere wenigstens 80 %.

"Diastereomere" sind Stereoisomere, die nicht enantiomer zueinander sind.

Es wurde überraschenderweise gefunden, dass chirale Katalysatoren, die wenigstens einen Komplex mit Monopnicogenliganden oder Monopseudopnicogenliganden (Liganden, die nur eine pnicogenatomhaltige Gruppe oder pseudopnicogenatomhaltige Gruppe pro Molekül aufweisen) enthalten, welche befähigt sind, über intermolekulare, nichtkovalente Bindungen Dimere zu bilden, bei denen der Abstand zwischen den beiden Pnicogenatomen/Pseudopnicogenatomen in einem Bereich liegt, wie er für Chelatliganden üblich ist, bei einem Einsatz in der asymmetrischen Synthese eine so hohe Stereoselektivität erzielen, wie sie ansonsten nur mit Chelatliganden erzielt wird. Zudem können mit diesen Katalysatoren im allgemeinen auch die für Chelatliganden typischen Regioselektivitäten erzielt werden. So werden z. B. bei einem Einsatz in der Hydroformylierung so hohe n-Selektivität erzielen, wie sie ansonsten nur mit Chelatliganden erzielt wird.

Liganden mit der Befähigung, über intermolekulare, nichtkovalente Bindungen Dimere zu bilden, werden im Rahmen dieser Erfindung auch als Pseudochelatliganden bezeichnet.

Erfindungsgemäß werden Liganden eingesetzt, die eine funktionelle Gruppe aufweisen, die zur Ausbildung intermolekularer, nichtkovalenter Bindungen befähigt ist. Vorzugsweise handelt es sich bei diesen Bindungen um Wasserstoffbrückenbindungen oder ionische Bindungen, insbesondere um Wasserstoffbrückenbindungen. Bei den funktionellen Gruppen kann es sich in einer bevorzugten Ausführung um zur Tautomerie befähigte Gruppen handeln. Die zur Ausbildung intermolekularer nichtkovalenter Bindungen befähigten funktionellen Gruppen befähigen die Liganden zur Assoziation, d. h. zur Ausbildung von Aggregaten in Form von Dimeren.

Ein Paar von funktionellen Gruppen zweier Liganden, die zur Ausbildung intermolekularer nichtkovalenter Bindungen befähigt sind, wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung als "komplementäre funktionelle Gruppen" bezeichnet. "Komplementäre Verbindungen" sind Ligand/Ligand-Paare, die zueinander komplementäre funktionelle Gruppen aufweisen. Solche Paare sind zur Assoziation, d. h. zur Ausbildung von Aggregaten befähigt.

Vorzugsweise sind die zur Ausbildung intermolekularer nichtkovalenter Bindungen befähigten funktionellen Gruppen ausgewählt unter Hydroxyl-, primären, sekundären und tertiären Amino-, Thiol-, Keto-, Thioketon-, Imin-, Carbonsäureester-, Carbonsäureamid-, Amidin-, Urethan-, Harnstoff-, Sulfoxid-, Sulfoximin-, Sulfonsäureamid- und Sulfonsäureestergruppen.

Vorzugsweise handelt es sich bei diesen funktionellen Gruppen um so genannte selbstkomplementäre funktionelle Gruppen, d. h. die Ausbildung der nichtkovalenten Bindungen erfolgt zwischen zwei gleichen funktionellen Gruppen der eingesetzten Liganden. Funktionelle Gruppen, die zur Tautomerie befähigt sind, können in den Dimeren jeweils in Form der gleichen oder als unterschiedliche Isomere (Tautomere) vorliegen. So können beispielsweise bei einer Keto-Enol-Tautomerie beide Mono(pseudo)-pnicogenliganden in der Ketoform, beide in der Enolform oder einer in der Ketoform und einer in der Enolform vorliegen. Selbstverständlich können die Ligand/Ligand-Paare auch von zwei verschiedenen Liganden gebildet werden.

Der Abstand zwischen den an das Übergangsmetall koordinierenden Atomen der pnicogenatomhaltigen oder pseudopnicogenatomhaltigen Gruppen der dimerisierten Liganden beträgt vorzugsweise höchstens 5 Å. Er liegt vorzugsweise in einem Bereich von 2,5 bis 4,5 Å, besonders bevorzugt von 3,5 bis 4,2 Å.

Geeignete Verfahren zur Bestimmung, ob die eingesetzten Liganden befähigt sind, Dimere zu bilden, umfassen die Kristallstrukturanalyse, die Kernresonanzspektroskopie sowie Molecular-Modelling-Verfahren. Dabei ist es in der Regel ausreichend zur Bestimmung, die Liganden in nichtkomplexgebundener Form heranzuziehen. Dies gilt speziell für Molecular-Modelling-Verfahren. Es wurde zudem gefunden, dass sowohl durch Kristallstrukturanalyse, die am Festkörper erfolgt, als auch durch Kernresonanzspektroskopie in Lösung, als auch durch Berechnung der Struktur für die Gasphase im Allgemeinen zuverlässige Voraussagen über das Verhalten der eingesetzten Liganden unter den Reaktionsbedingungen der katalysierten Reaktion erzielt werden. So weisen z. B. Liganden, die nach den genannten Bestimmungsverfahren befähigt sind, Dimere zu bilden, in der Regel auch unter den Bedingungen der Reaktionen, in denen sie eingesetzt werden, Eigenschaften auf, wie sie ansonsten nur für Chelatliganden üblich sind. Dazu zählt insbesondere die Erzielung einer hohen Stereoselektivität bei der Hydrierung und Hydroformylierung von prochiralen Olefinen. Des Weiteren wurde gefunden, das diese hohe Stereoselektivität nicht mehr erzielt wird, wenn bei der Reaktion die Ausbildung intermolekularer nichtkovalenter Bindungen zwischen den Liganden durch Zugabe von Säuren oder protischen Lösungsmitteln, wie z. B. Methanol, gestört wird.

In einer geeigneten Vorgehensweise zur Bestimmung, ob ein Ligand für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet ist, werden zunächst mit Hilfe eines graphischen Molecular-Modelling-Programms alle möglichen H-Brücken-gebundenen Dimere des Liganden und seiner Tautomeren erzeugt. Diese Dimerstrukturen werden dann mit quantenchemischen Methoden optimiert. Vorzugsweise wird hierfür die Dichtefunktionaltheorie (DFT) eingesetzt, beispielsweise unter Verwendung des Funktionals B-P86 (A. D. Becke, Phys. Rev. A 1988, 38, 3098; J. P. Perdew, Phys. Rev. B 1986, 33, 8822; ibid 1986, 34, 7406(E)) und der Basis SV(P) (A. Schäfer, H. Horn, R. Ahlrichs, J. Chem. Phys. 1992, 97, 2571) in dem Programmpaket Turbomole (R. Ahlrichs, M. Bär, M. Häser, H. Horn, C. Kölmel, Chem. Phys. Lett. 1989, 162, 165; M. v. Arnim, R. Ahlrichs; J. Comput. Chem. 1998, 19, 1746) (erhältlich von der Universität Karlsruhe). Ein kommerziell erhältliches geeignetes Molecular-Modelling-Paket ist Gaussian 98 (M. J. Frisch, J. A. Pople et al., Gaussian 98, Revision A.5, Gaussian Inc., Pittsburgh (PA) 1998).

Als Pseudochelatligand sind vorzugsweise solche geeignet, bei denen in der berechneten Dimerstruktur der Abstand der koordinierenden Atome, z. B. der P-Atome, weniger als 5 Å beträgt.

Für den Zweck der Erläuterung der vorliegenden Erfindung umfasst der Ausdruck „Alkyl" geradkettige und verzweigte Alkylgruppen. Vorzugsweise handelt es sich dabei um geradkettige oder verzweigte C₁-C₂₀-Alkyl, bevorzugterweise C₁-C₁₂-Alkyl-, besonders bevorzugt C₁-C₈-Alkyl- und ganz besonders bevorzugt C₁-C₄-Alkylgruppen. Beispiele für Alkylgruppen sind insbesondere Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, n-Butyl, 2-Butyl, sec.-Butyl, tert.-Butyl, n-Pentyl, 2-Pentyl, 2-Methylbutyl, 3-Methylbutyl, 1,2-Dimethylpropyl, 1,1-Dimethylpropyl, 2,2-Dimethylpropyl, 1-Ethylpropyl, n-Hexyl, 2-Hexyl, 2-Methylpentyl, 3-Methylpentyl, 4-Methylpentyl, 1,2-Dimethylbutyl, 1,3-Dimethylbutyl, 2,3-Dimethylbutyl, 1,1-Dimethylbutyl, 2,2-Dimethylbutyl, 3,3-Dimethylbutyl; 1,1,2-Trimethylpropyl, 1,2,2-Trimethylpropyl, 1-Ethylbutyl, 2-Ethylbutyl, 1-Ethyl- 2-methylpropyl, n-Heptyl, 2-Heptyl, 3-Heptyl, 2-Ethylpentyl, 1-Propylbutyl, n-Octyl, 2-Ethylhexyl, 2-Propylheptyl, Nonyl, Decyl.

Der Ausdruck „Alkyl" umfasst auch substituierte Alkylgruppen, welche im Allgemeinen 1, 2, 3, 4 oder 5, bevorzugt 1, 2 oder 3 und besonders bevorzugt 1 Substituenten aufweisen. Diese sind vorzugsweise ausgewählt unter Alkoxy, Cycloalkyl, Aryl, Hetaryl, Hydroxyl, Halogen, NE¹E², NE¹E²E³⁺, Carboxylat und Sulfonat. Eine bevorzugte Perfluoralkylgruppe ist Trifluormethyl.

Der Ausdruck „Alkylen" im Sinne der vorliegenden Erfindung steht für geradkettige oder verzweigte Alkandiyl-Gruppen mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen.

Der Ausdruck „Cycloalkyl" umfasst im Sinne der vorliegenden Erfindung unsubstituierte als auch substituierte Cycloalkylgruppen, vorzugsweise C₅-C₇-Cycloalkylgruppen, wie Cyclopentyl, Cyclohexyl oder Cycloheptyl. Diese können im Falle einer Substitution, im Allgemeinen 1, 2, 3, 4 oder 5, bevorzugt 1, 2 oder 3 und besonders bevorzugt 1 Substituenten tragen. Vorzugsweise sind diese Substituenten ausgewählt unter Alkyl, Alkoxy, NE¹E², NE¹E²E³⁺, und Halogen.

Der Ausdruck „Heterocycloalkyl" im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst gesättigte, cycloaliphatische Gruppen mit im Allgemeinen 4 bis 7, vorzugsweise 5 oder 6 Ringatomen, in denen 1 oder 2 der Ringkohlenstoffatome durch Heteroatome, ausgewählt aus den Elementen Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel, ersetzt sind und die gegebenenfalls substituiert sein können, wobei im Falle einer Substitution, diese heterocycloaliphatischen Gruppen 1, 2 oder 3, vorzugsweise 1 oder 2, besonders bevorzugt 1 Substituenten tragen können. Diese Substituenten sind vorzugsweise ausgewählt unter Alkyl, Alkoxy, Aryl, COOR^o, COO^–M⁺, Hydroxyl, Halogen und NE¹E², besonders bevorzugt sind Alkylreste. Beispielhaft für solche heterocycloaliphatischen Gruppen seien Pyrrolidinyl, Piperidinyl, 2,2,6,6-Tetramethyl-piperidinyl, Imidazolidinyl, Pyrazolidinyl, Oxazolidinyl, Morpholidinyl, Thiazolidinyl, Isothiazolidinyl, Isoxazolidinyl, Piperazinyl, Tetrahydrothiophenyl, Tetrahydrofuranyl, Tetrahydropyranyl, Dioxanyl genannt.

Der Ausdruck „Aryl" umfasst im Sinne der vorliegenden Erfindung unsubstituierte als auch substituierte Arylgruppen, und steht vorzugsweise für Phenyl, Tolyl, Xylyl, Mesityl, Naphthyl, Fluorenyl, Anthracenyl, Phenanthrenyl oder Naphthacenyl, besonders bevorzugt für Phenyl oder Naphthyl, wobei diese Arylgruppen im Falle einer Substitution im Allgemeinen 1, 2, 3, 4 oder 5, vorzugsweise 1, 2 oder 3 und besonders bevorzugt 1 Substituenten, ausgewählt aus den Gruppen Alkyl, Alkoxy, Carboxylat, Trifluormethyl, Sulfonat, NE¹E², Alkylen-NE¹E², Nitro, Cyano oder Halogen, tragen können. Eine bevorzugte Perfluorarylgruppe ist Pentafluorphenyl.

Der Ausdruck „Hetaryl" umfasst im Sinne der vorliegenden Erfindung unsubstituierte oder substituierte, heterocycloaromatische Gruppen, vorzugsweise die Gruppen Furyl, Thiophenyl, Pyridyl, Chinolinyl, Acridinyl, Pyridazinyl, Pyrimidinyl, Pyrazinyl, Pyrrolyl, Imidazolyl, Pyrazolyl, Indolyl, Purinyl, Indazolyl, Benzotriazolyl, 1,2,3-Triazolyl, 1,3,4-Triazolyl und Carbazolyl. Diese heterocycloaromatischen Gruppen können im Falle einer Substitution im Allgemeinen 1, 2 oder 3 Substituenten, ausgewählt aus den Gruppen Alkyl, Alkoxy, Hydroxyl, Carboxylat, Sulfonat, NE¹E², Alkylen-NE¹E² oder Halogen, tragen.

Carboxylat und Sulfonat stehen im Rahmen dieser Erfindung vorzugsweise für ein Derivat einer Carbonsäurefunktion bzw. einer Sulfonsäurefunktion, insbesondere für ein Metallcarboxylat oder -sulfonat, eine Carbonsäureester- oder Sulfonsäureesterfunktion oder eine Carbonsäure- oder Sulfonsäureamidfunktion. Dazu zählen z. B. die Ester mit C₁-C₄-Alkanolen, wie Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, sec.-Butanol und tert.-Butanol.

Die obigen Erläuterungen zu den Ausdrücken „Alkyl", „Cycloalkyl", „Aryl", „Heterocycloalkyl" und „Hetaryl" gelten entsprechend für die Ausdrücke „Alkoxy", „Cycloalkoxy", „Aryloxy", „Heterocycloalkoxy" und „Hetaryloxy".

Der Ausdruck „Acyl" steht im Sinne der vorliegenden Erfindung für Alkanoyl- oder Aroylgruppen mit im Allgemeinen 2 bis 11, vorzugsweise 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, beispielsweise für die Formyl-, Acetyl-, Propanoyl-, Butanoyl-, Pentanoyl-, Hexanoyl-, Heptanoyl-, 2-Ethylhexanoyl-, 2-Propylheptanoyl-, Benzoyl- oder Naphthoyl-Gruppe.

Die Reste E¹ bis E¹² sind unabhängig voneinander ausgewählt unter Wasserstoff, Alkyl, Cycloalkyl und Aryl. Die Gruppen NE¹E², NE⁴E⁵, NE⁷E⁸ und NE¹⁰E¹¹ stehen vorzugsweise für N,N-Dimethylamino, N,N-Diethylamino, N,N-Dipropylamino, N,N-Diisopropylamino, N,N-Di-n-butylamino, N,N-Di-t.-butylamino, N,N-Dicyclohexylamino oder N,N-Diphenylamino.

Halogen steht für Fluor, Chlor, Brom und Iod, bevorzugt für Fluor, Chlor und Brom.

M⁺ steht für ein Kationäquivalent, d. h. für ein einwertiges Kation oder den einer positiven Einfachladung entsprechenden Anteil eines mehrwertigen Kations. Das Kation M⁺ dient lediglich als Gegenion zur Neutralisation negativ geladener Substituentengruppen, wie der COO^– oder der Sulfonat-Gruppe und kann im Prinzip beliebig gewählt werden. Vorzugsweise werden deshalb Alkalimetall-, insbesondere Na⁺, K⁺-, Li⁺-Ionen oder Onium-Ionen, wie Ammonium-, Mono-, Di-, Tri-, Tetraalkylammonium-, Phosphonium-, Tetraalkylphosphonium- oder Tetraarylphosphonium-Ionen verwendet.

Entsprechendes gilt für das Anionäquivalent X^–, das lediglich als Gegenion positiv geladener Substituentengruppen, wie den Ammoniumgruppen, dient und beliebig gewählt werden kann unter einwertigen Anionen und den einer negativen Einfachladung entsprechenden Anteilen eines mehrwertigen Anions, wobei im Allgemeinen Halogenid-Ionen X^– bevorzugt sind, insbesondere Chlorid und Bromid.

Die Werte für x und y stehen für eine ganze Zahl von 1 bis 240, vorzugsweise für eine ganze Zahl von 2 bis 120.

Der Begriff "polycyclische Verbindung" umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung im weitesten Sinne Verbindungen, die wenigstens zwei Ringe enthalten, unabhängig davon, wie diese Ringe verknüpft sind. Hierbei kann es sich um carbocyclische und/oder heterocyclische Ringe handeln. Die Ringe können über Einfach- oder Doppelbindungen verknüpft ("mehrkernige Verbindungen"), durch Anellierung verbunden ("kondensierte Ringsysteme") oder überbrückt ("überbrückte Ringsysteme", "Käfigverbindungen") sein. Bevorzugte polycyclische Verbindungen sind kondensierte Ringsysteme.

Kondensierte Ringsysteme können durch Anellierung verknüpfte (ankondensierte) aromatische, hydroaromatische und cyclische Verbindungen sein. Kondensierte Ringsysteme bestehen aus zwei, drei oder mehr als drei Ringen. Je nach der Verknüpfungsart unterscheidet man bei kondensierten Ringsystemen zwischen einer ortho-Anellierung, d. h. jeder Ring hat mit jedem Nachbarring jeweils eine Kante, bzw. zwei Atome gemeinsam, und einer peri-Anellierung, bei der ein Kohlenstoffatom mehr als zwei Ringen angehört. Bevorzugt unter den kondensierten Ringsystemen sind orthokondensierte Ringsysteme.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Ligand/Ligand-Paare lassen sich schematisch durch die folgende allgemeine Formel I darstellen:

Bevorzugt sind die Pn-Atome in der Formel I unabhängig voneinander ausgewählt unter N, P, As, Sb und Carben-Kohlenstoffatomen.

In einer ersten Ausführung handelt es sich bei der pnicogen- oder pseudopnicogenatomhaltigen Gruppe um eine Carbengruppe der Formel R¹-C-A bzw. R¹-C-B. Bevorzugt ist das Carbenkohlenstoffatom dann Teil eines Ringsystems der allgemeinen Formel I.1

Bevorzugt sind die Verbindungen der Formel I.1 ausgewählt unter den N-heterocyclischen Carbenen der Formeln I.1a bis I.1d

Bevorzugt stehen in den Verbindungen der Formeln I.1a bis I.1d die Reste R^A, R^B, R^C, R^E und R^F, die nicht für eine zur Ausbildung intermolekularer, nichtkovalenter Bindungen befähigte funktionelle Gruppe stehen oder eine solche Gruppe umfassen, für unsubstituierte oder ein- oder mehrfach substituierte Alkyl- oder Arylreste.

Bevorzugt steht in den Verbindungen der Formeln I.1a bis I.1d der Rest R^A für eine zur Ausbildung intermolekularer, nichtkovalenter Bindungen befähigte funktionelle Gruppe oder umfasst eine solche Gruppe.

In einer zweiten Ausführung handelt es sich bei der pnicogen- oder pseudopnicogenatomhaltigen Gruppe um eine Imingruppe der Formel R¹=N-A bzw. R¹=N-B. Bevorzugt ist die Imingruppe dann Teil eines Ringsystems der allgemeinen Formel I.2

Bevorzugt steht in der Formel I.2 die Gruppe Q² für eine C₁-C₅-Alkylengruppe, die ein Heteroatom oder eine heteroatomhaltige Gruppe, vorzugsweise ausgewählt unter O, S oder NR^K (R^K = Wasserstoff, Alkyl, Cycloalkyl, Aryl), aufweisen kann.

Bevorzugt sind die Verbindungen der Formel I.2 ausgewählt unter cyclischen Iminen der Formeln I.2a oder I.2b

Bevorzugt steht in den Verbindungen der Formeln I.2a oder I.2b der Rest R^G für eine zur Ausbildung intermolekularer, nichtkovalenter Bindungen befähigte funktionelle Gruppe oder umfasst eine solche Gruppe.

Bevorzugt steht in den Verbindungen der Formeln I.2a oder I.2b der Rest R^H für Alkyl, insbesondere Methyl, Ethyl, Isopropyl oder tert.-Butyl, Aryl, insbesondere Phenyl, oder Arylalkyl, insbesondere Benzyl.

Bevorzugt stehen in den Verbindungen der Formeln I.2a oder I.2b die Reste R^I und R^L für Wasserstoff.

Bevorzugt steht in den Verbindungen der Formeln I.2a oder I.2b die Gruppe G² für O oder NR^K.

In einer dritten Ausführung ist die pnicogen- oder pseudopnicogenatomhaltige Gruppe ausgewählt unter Gruppen der allgemeinen Formel I.3

Nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform sind in den Gruppen der allgemeinen Formel I.3 die Reste R¹ und R² nicht miteinander verbrückt. Dann sind R¹ und R² vorzugsweise unabhängig voneinander ausgewählt unter Alkyl, Cycloalkyl, Aryl und Hetaryl, wie eingangs definiert.

Bevorzugt steht wenigstens einer der Reste R¹ und R² und besonders bevorzugt stehen R¹ und R² beide für Aryl.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind in den Gruppen der allgemeinen Formel I.3 die Reste R¹ und R² miteinander verbrückt. Dann steht die pnicogenatomhaltige Gruppe vorzugsweise für eine Gruppe der Formel

Der Rest D steht vorzugsweise für eine C₂- bis C₆-Alkylenbrücke, die 1- oder 2-fach mit Aryl anelliert ist und/oder die einen Substituenten, der ausgewählt ist unter Alkyl, gegebenenfalls substituiertem Cycloalkyl und gegebenenfalls substituiertem Aryl, aufweisen kann und/oder die durch ein gegebenenfalls substituiertes Heteroatom unterbrochen sein kann.

Bei den anellierten Arylen der Reste D handelt es sich bevorzugt um Benzol oder Naphthalin. Anellierte Benzolringe sind vorzugsweise unsubstituiert oder weisen 1, 2 oder 3, insbesondere 1 oder 2 Substituenten auf, die vorzugsweise ausgewählt sind unter Alkyl, Alkoxy, Halogen, Sulfonat, NE⁴E⁵, Alkylen-NE⁴E⁵, Trifluormethyl, Nitro, Carboxylat, Alkoxycarbonyl, Acyl und Cyano. Anellierte Naphthaline sind vorzugsweise unsubstituiert oder weisen im nicht anellierten Ring und/oder im anellierten Ring jeweils 1, 2 oder 3, insbesondere 1 oder 2 der zuvor bei den anellierten Benzolringen genannten Substituenten auf. Bei den Substituenten der anellierten Aryle steht Alkyl vorzugsweise für C₁- bis C₄-Alkyl und insbesondere für Methyl, Isopropyl und tert.-Butyl. Alkoxy steht dabei vorzugsweise für C₁- bis C₄-Alkoxy und insbesondere für Methoxy. Alkoxycarbonyl steht vorzugsweise für C₁- bis C₄-Alkoxycarbonyl.

Wenn die C₂- bis C₆-Alkylenbrücke des Restes D durch 1, 2 oder 3, gegebenenfalls substituierte Heteroatome unterbrochen ist, so sind diese vorzugsweise ausgewählt unter O, S oder NR^h, wobei R^h für Alkyl, Cycloalkyl oder Aryl steht.

Wenn die C₂- bis C₆-Alkylenbrücke des Restes D substituiert ist, so weist sie vorzugsweise 1, 2, 3 oder 4, insbesondere 2 oder 4 Substituenten auf, die ausgewählt sind unter Alkyl, Alkoxy, Hydroxy, Cycloalkyl, Heterocycloalkyl, Aryl und Hetaryl, wobei die Cycloalkyl-, Heterocycloalkyl,-, Aryl- und Hetarylsubstituenten jeweils 1, 2 oder 3 der eingangs für diese Reste als geeignet genannten Substituenten tragen können.

Vorzugsweise steht der Rest D für eine C₃- bis C₆-Alkylenbrücke, die wie zuvor beschrieben anelliert und/oder substituiert und/oder durch gegebenenfalls substituierte Heteroatome unterbrochen ist. Insbesondere steht der Rest D für eine C₃- bis C₆-Alkylenbrücke, die ein- oder zweifach mit Phenyl und/oder Naphthyl anelliert ist, wobei die Phenyl- oder Naphthylgruppen 1, 2 oder 3 der zuvor genannten Substituenten tragen können.

Vorzugsweise steht der Rest D zusammen mit dem Phosphoratom und dem/den Sauerstoffatom(en), an die er gebunden ist, für einen 4- bis 8-gliedrigen Heterocyclus, wobei D für einen Rest steht, der ausgewählt ist unter den Resten der Formeln II.1 bis II.4,

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind in den Gruppen der allgemeinen Formel I.3 die Reste R¹ und R² so miteinander verbrückt, dass die phosphoratomhaltige Gruppe der Formel

Bevorzugt weist wenigstens einer der erfindungsgemäß eingesetzten Liganden eine zur Tautomerie und zur Ausbildung intermolekularer nichtkovalenter Bindungen befähigte funktionelle Gruppe auf. Diese ist vorzugsweise ausgewählt unter Gruppen der Formel

Die Lage des jeweiligen Tautomeriegleichgewichts ist unter anderem abhängig von der Gruppe Y sowie den Substituenten an der zur Tautomerie befähigten Gruppe. Sie werden im Folgenden beispielhaft für die Keto-Enol-Tautomerie und die Imin-Enamin-Tautomerie dargestellt:

Vorzugsweise weisen die erfindungsgemäß eingesetzten Liganden wenigstens ein Strukturelement der allgemeinen Formeln I.a oder I.b

Bezüglich geeigneter und bevorzugter Reste R¹ und R² wird auf die vorherigen Ausführungen Bezug genommen.

Bevorzugt steht in den Verbindungen der Formeln I.a und I.b Pn für N, P, As oder Sb, besonders bevorzugt für P, As oder Sb und insbesondere für P.

Bevorzugt weist die zweiwertige verbrückende Gruppe X in den Verbindungen der Formeln I.a und I.b 1 bis 4, besonders bevorzugt 1 bis 3 Brückenatome zwischen den flankierenden Bindungen auf.

Bevorzugt steht die zweiwertige verbrückende Gruppe X für eine C₁-C₅-Alkylen-Brücke, die, abhängig von der Anzahl der Brückenatome, eine oder zwei Doppelbindungen und/oder einen, zwei, drei oder vier Substituenten, die ausgewählt sind unter Alkyl, Cycloalkyl, Heterocycloalkyl, Aryl, Hetaryl, Carboxylat, Sulfonat, Phosphonat, NE¹E² (E¹, E² = Wasserstoff, Alkyl, Cycloalkyl, Acyl oder Aryl), Hydroxy, Thiol, Halogen, Nitro, Acyl oder Cyano, aufweisen kann, wobei die Cycloalkyl-, Aryl- und Hetaryl-Substituenten zusätzlichen einen, zwei oder drei Substituenten, die ausgewählt sind unter Alkyl, Alkoxy, Halogen, Trifluormethyl, Nitro, Alkoxycarbonyl oder Cyano, tragen können und/oder ein oder zwei nichtbenachbarte Brückenatome der C₁-C₅-Alkylen-Brücke X durch ein Heteroatom oder eine Heteroatom-haltige Gruppe ersetzt sein können und/oder die Alkylen-Brücke X ein- oder zweifach mit Aryl und/oder Hetaryl anelliert sein kann, wobei die anellierten Aryl- und Hetarylgruppen je einen, zwei oder drei Substituenten, die ausgewählt sind unter Alkyl, Cycloalkyl, Aryl, Alkoxy, Cycloalkoxy, Aryloxy, Acyl, Halogen, Trifluormethyl, Nitro, Cyano, Carboxyl, Alkoxycarbonyl oder NE¹E² (E¹ und E² = Wasserstoff, Alkyl, Cycloalkyl, Acyl oder Aryl) tragen können und/oder zwei oder mehr als zwei Brückenatome der C₁-C₅-Alkylen-Brücke X gemeinsam mit dem Strukturelement der Formel I.a oder I.b, an das sie gebunden sind, für eine mono- oder polycyclische Verbindung stehen können.

Bevorzugt steht X für eine C₁-C₅-Alkylen-Brücke, die eine oder zwei Doppelbindungen aufweisen kann. Des Weiteren bevorzugt können zwei oder mehr als zwei der Brückenatome der Brücke X gemeinsam mit dem Strukturelement der Formel I.a oder I.b, an das sie gebunden sind, für eine mono- oder polycyclische Verbindung stehen.

Vorzugsweise weisen die erfindungsgemäß eingesetzten Liganden wenigstens ein Strukturelement der allgemeinen Formeln I.a oder I.b auf, worin die Gruppe X und der Rest R³ gemeinsam mit der Gruppe -NH-C(=Y)-, an die sie gebunden sind, für einen 5- bis 8-gliedrigen, vorzugsweise 6-gliedrigen Ring stehen. Dieser Ring kann eine, zwei oder drei Doppelbindungen aufweisen, wobei eine dieser Doppelbindungen auf der tautomeren Gruppe -N=C(YH)- beruhen kann. Bevorzugt sind 6-gliedrige Ringe, die unter Berücksichtigung der Tautomerie drei Doppelbindungen aufweisen. Derartige Ringsysteme, bei denen eines der Tautomeren ein aromatisches Ringsystem ausbilden kann, sind besonders stabil. Die genannten Ringe können unsubstituiert sein oder einen, zwei, drei, vier oder fünf der zuvor genannten Substituenten aufweisen. Diese sind vorzugsweise ausgewählt unter C₁-C₄-Alkyl, besonders bevorzugt Methyl, Ethyl, Isopropyl oder tert.-Butyl, C₁-C₄-Alkoxy, speziell Methoxy, Ethoxy, Isopropyloxy oder tert.-Butyloxy, sowie Aryl, vorzugsweise Phenyl. In einer geeigneten Ausführungsform weisen die genannten Ringe wenigstens eine Doppelbindung auf, wobei die an diese Doppelbindung gebundenen Reste für ein kondensiertes Ringsystem mit 1, 2 oder 3 weiteren Ringen steht. Dabei handelt es sich bevorzugt um Benzol oder Naphthalinringe. Anellierte Benzolringe sind vorzugsweise unsubstituiert oder weisen 1, 2 oder 3 Substituenten auf, die ausgewählt sind unter Alkyl, Hydroxy, Alkoxy, Carboxylat, Sulfonat, Halogen, NE¹E², Trifluormethyl, Nitro, Alkoxycarbonyl, Acyl und Cyano. Anellierte Naphthalinringe sind vorzugsweise unsubstituiert oder weisen im nichtanellierten und/oder im anellierten Ring je 1, 2 oder 3 der zuvor bei den anellierten Benzolringen genannten Substituenten auf.

Vorzugsweise sind die erfindungsgemäß eingesetzten Liganden ausgewählt unter Verbindungen der allgemeinen Formeln I.A bis I.C

Geeignete pnicogen- oder pseudopnicogenatomhaltige Gruppen der Verbindungen (I.A) bis (I.C) sind die zuvor genannten Gruppen I.1, I.2 und I.3. Auf geeignete und bevorzugte Ausführungen dieser Gruppen wird Bezug genommen.

Bevorzugt sind die pnicogen- oder pseudopnicogenatomhaltigen Gruppen der Verbindungen (I.A) bis (I.C) ausgewählt unter Gruppen der Formel -W'-PnR¹R², worin

Pn für N, P, As oder Sb, insbesondere für P, As oder Sb, speziell für P steht,

W' für eine Einfachbindung, ein Heteroatom, eine heteroatomhaltige Gruppe oder eine zweiwertige verbrückende Gruppe mit 1 bis 4 Brückenatomen zwischen den flankierenden Bindungen steht,

R¹ und R² wie zuvor definiert sind.

Wenn in den Verbindungen der Formeln I.A bis I.C zwei vicinale Reste, ausgewählt unter den Resten R⁵ bis R⁹, die nicht für eine pnicogen- oder pseudopnicogenatomhaltige Gruppe stehen, für ein kondensiertes Ringsystem stehen, so handelt es sich vorzugsweise um die Reste R⁷ und R⁸. Bevorzugt handelt es sich bei den ankondensierten Ringen um Benzol- oder Naphthalinringe.

Anellierte Benzolringe sind vorzugsweise unsubstituiert oder weisen 1, 2 oder 3 Substituenten auf, die vorzugsweise ausgewählt sind unter Alkyl, Hydroxy, Alkoxy, Carboxylat, Sulfonat, Halogen, NE¹E², Trifluormethyl, Nitro, Alkoxycarbonyl, Acyl und Cyano. Anellierte Naphthalinringe sind vorzugsweise unsubstituiert oder weisen im nichtanellierten und/oder im anellierten Ring je 1, 2 oder 3 der zuvor bei den anellierten Benzolringen genannten Substituenten auf.

Die Verbindungen der Formeln I.A bis I.C eignen sich unabhängig von ihrer Befähigung zur Ausbildung intermolekularer, nichtkovalenter Bindungen als Liganden in Katalysatoren für asymmetrische Synthesen. Gegenstand der Erfindung ist daher auch Verfahren zur Herstellung chiraler Verbindungen durch Umsetzung einer prochiralen Verbindung, die wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Doppelbindung enthält, mit einem Substrat in Gegenwart eines chiralen Katalysators, umfassend wenigstens einen Übergangsmetallkomplex mit Liganden, die ausgewählt sind unter Verbindungen der allgemeinen Formeln I.A bis I.C, wie zuvor definiert.

Vorzugsweise sind die erfindungsgemäß eingesetzten Liganden ausgewählt unter Verbindungen der allgemeinen Formeln I.i bis I.iii

Bevorzugt stehen in den Verbindungen der Formeln I.i bis I.iii die Reste R¹ und R² unabhängig voneinander für C₁-C₈-Alkyl, wie Methyl, Ethyl, Isopropyl und tert.-Butyl, C₅-C₈-Cycloalkyl, wie Cyclohexyl, oder Aryl, wie Phenyl. Bevorzugt stehen die Reste R¹ und R² beide für Aryl.

Des Weiteren bevorzugt sind Verbindungen der Formeln I.i bis I.iii, worin die Reste R¹ und R² so miteinander verbrückt sind, dass sie für eine pnicogenhaltige Gruppe der Formel

Vorzugsweise sind in den Verbindungen I.i bis I.iii die Reste R⁶, R⁷, R⁸ und R⁹ unabhängig voneinander ausgewählt unter Wasserstoff, C₁-C₄-Alkyl, C₁-C₄-Alkoxy, Aryl, Heteroaryl, Carboxylat, Sulfonat, NE¹E², Halogen, Trifluormethyl, Nitro, Alkoxycarbonyl, Acyl und Cyano. Bevorzugt stehen R⁶, R⁷, R⁸ und R⁹ für Wasserstoff, Aryl oder Heteroaryl.

Des Weiteren bevorzugt stehen in den Verbindungen I.i bis I.iii die Reste R⁷ und R⁸ für ein ankondensiertes Ringsystem.

Bevorzugt steht in der Verbindung der Formel I.ii der Rest R^a für Wasserstoff, C₁-C₈-Alkyl, C₅-C₈-Cycloalkyl oder C₆-C₁₀-Aryl.

Bevorzugt steht in den Verbindungen der Formel I.iii der Rest R^b für Wasserstoff, C₁-C₈-Alkyl, C₅-C₈-Cycloalkyl oder C₆-C₁₀-Aryl oder Hetaryl.

Bei dem erfindungsgemäßen und erfindungsgemäß eingesetzten Ligand/Ligand-Paaren kann es sich um Paare gleicher oder verschiedener Liganden handeln.

Beispielhaft für erfindungsgemäß einsetzbare Liganden sind die folgenden Strukturen:

Beispielhaft für erfindungsgemäß bevorzugt einsetzbare Liganden seien

6-[(R)-1,1'-Binaphthylen-2,2'-diyldioxyphosphino]-1-H-pyridin-2-on,

6-[(S)-1,1'-Binaphthylen-2,2'-diyldioxyphosphino]-1-H-pyridin-2-on, und

6-(3,5-Dioxa-4-phosphacyclohepta[2,1-a,3,4-a]dinaphthalen-4-yloxy)-1H-pyridin-2-on genannt.

Die Herstellung von erfindungsgemäß einsetzbaren Liganden kann nach üblichen, dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein chiraler Katalysator, wie zuvor beschrieben. Auf die vorherigen Ausführungen zu geeigneten und bevorzugten Liganden wird vollständig Bezug genommen.

Die erfindungsgemäßen und erfindungsgemäß eingesetzten chiralen Katalysatoren weisen vorzugsweise zwei oder mehr als zwei der zuvor beschriebenen Verbindungen als Liganden auf. Dabei liegen bevorzugt wenigstens zwei der Liganden in dimerisierter Form (als Ligand/Ligand-Paare) vor. Bei den Ligand/Ligand-Paaren kann es sich dabei um gleiche oder verschiedene Liganden handeln. Zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Liganden können Sie noch wenigstens einen weiteren Liganden, der vorzugsweise ausgewählt ist unter Halogeniden, Aminen, Carboxylaten, Acetylacetonat, Aryl- oder Alkylsulfonaten, Hydrid, CO, Olefinen, Dienen, Cycloolefinen, Nitrilen, N-haltigen Heterocyclen, Aromaten und Heteroaromaten, Ethern, PF₃, Phospholen, Phosphabenzolen sowie ein-, zwei- und mehrzähnigen Phosphin-, Phosphinit-, Phosphonit-, Phosphoramidit- und Phosphitliganden aufweisen.

Bevorzugt handelt es sich bei dem Übergangsmetall um ein Metall der I:, VI., VII. oder VIII. Nebengruppe des Periodensystems der Elemente. Besonders bevorzugt ist das Übergangsmetall ausgewählt unter den Metallen der VIII. Nebengruppe (d.h. Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt). Insbesondere handelt es sich bei dem Übergangsmetall um Iridium, Nickel, Ruthenium, Rhodium, Palladium oder Platin.

Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein Verfahren zur Herstellung chiraler Verbindungen durch Umsetzung einer prochiralen Verbindung, die wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Doppelbindung enthält, mit einem Substrat in Gegenwart eines chiralen Katalysators, wie zuvor beschrieben. Dabei ist es lediglich erforderlich, dass wenigstens einer der eingesetzten Liganden oder die katalytisch aktive Spezies insgesamt chiral ist. Im Allgemeinen werden unter den Reaktionsbedingungen der einzelnen Verfahren zur Herstellung chiraler Verbindungen bestimmte Übergangsmetallkomplexe als katalytisch aktive Spezies gebildet. So werden beispielsweise unter Hydroformylierungsbedingungen aus den jeweils eingesetzten Katalysatoren oder Katalysatorvorstufen katalytisch aktive Spezies der allgemeinen Formel H_xM_y(CO)_zL_q gebildet, worin M für ein Übergangsmetall, L für eine pnicogenatomhaltige Verbindung und q, x, y, z für ganze Zahlen, abhängig von der Wertigkeit und Art des Metalls sowie der Bindigkeit des Liganden L, stehen. Vorzugsweise stehen z und q unabhängig voneinander mindestens für einen Wert von 1, wie z. B. 1, 2 oder 3. Die Summe aus z und q steht bevorzugt für einen Wert von 1 bis 5. Dabei können die Komplexe gewünschtenfalls zusätzlich noch mindestens einen der zuvor beschriebenen weiteren Liganden aufweisen. Es besteht Grund zu der Annahme, dass auch die jeweils katalytisch aktive Spezies dimerisierte Liganden (Pseudochelate) aufweist.

Die katalytisch aktive Spezies liegt vorzugsweise als homogen einphasige Lösung in einem geeigneten Lösungsmittel vor. Diese Lösung kann zusätzlich freien Liganden enthalten.

Bevorzugt handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung chiraler Verbindungen um eine Hydrierung, Hydroformylierung, Hydrocyanierung, Carbonylierung, Hydroacylierung (intramolekular und intermolekular), Hydroamidierung, Hydroveresterung, Hydrosilylierung, Hydroborierung, Aminolyse (Hydroaminierung), Alkoholyse (Hydroxy-Alkoxy-Addition), Isomerisierung, Transferhydrierung, Metathese, Cyclopropanierung, Aldolkondensation, allylische Alkylierung oder eine [4+2]-Cycloaddition (Diets-Alder-Reaktion).

Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung chiraler Verbindungen um eine 1,2-Addition, insbesondere eine Hydrierung oder eine 1-Hydro-2-Carbo-Addition. Im Rahmen dieser Erfindung bedeutet 1,2-Addition, dass eine Addition an die beiden benachbarten Atome einer C=X-Doppelbindung (X = C, Heteroatom) erfolgt. 1-Hydro-2-Carbo-Addition bezeichnet eine Additionsreaktion, bei der nach der Reaktion an ein Atom der Doppelbindung Wasserstoff und an das andere eine kohlenstoffatomhaltige Gruppe gebunden ist. Doppelbindungsisomerisierungen während der Addition sind dabei zugelassen. Im Rahmen dieser Erfindung soll mit 1-Hydro-2-Carbo-Addition bei unsymmetrischen Substraten nicht auch eine bevorzugte Addition des Kohlenstofffragmentes an das C2-Atom bezeichnet werden, da die Selektivität bezüglich der Orientierung der Addition in der Regel von dem zu addierenden Agens und dem eingesetzten Katalysator abhängig ist. "1-Hydro-2-Carbo-" ist insofern gleichbedeutend mit "1-Carbo-2-Hydro-".

Die Reaktionsbedingungen der erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung chiraler Verbindungen entsprechen, bis auf den eingesetzten chiralen Katalysator, in der Regel denen der entsprechenden asymmetrischen Verfahren. Geeignete Reaktoren und Reaktionsbedingungen kann der Fachmann somit der einschlägigen Literatur zu dem jeweiligen Verfahren entnehmen und routinemäßig anpassen. Geeignete Reaktionstemperaturen liegen im Allgemeinen in einem Bereich von –100 bis 500 °C, vorzugsweise in einem Bereich von –80 bis 250 °C. Geeignete Reaktionsdrücke liegen im Allgemeinen in einem Bereich von 0,0001 bis 600 bar, bevorzugt von 0,5 bis 300 bar. Die Verfahren können im Allgemeinen kontinuierlich, semikontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Geeignete Reaktoren für die kontinuierliche Umsetzung sind dem Fachmann bekannt und werden z. B. in Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, Bd. 1, 3. Aufl., 1951, S. 743 ff. beschrieben. Geeignete druckfeste Reaktoren sind dem Fachmann ebenfalls bekannt und werden z. B. in Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, Bd. 1, 3. Auflage, 1951, S. 769 ff. beschrieben.

Die erfindungsgemäßen Verfahren können in einem geeigneten, unter den jeweiligen Reaktionsbedingungen inerten Lösungsmittel durchgeführt werden. In der Regel geeignete Lösungsmittel sind z. B. Aromaten, wie Toluol und Xylole, Kohlenwasserstoffe oder Gemische von Kohlenwasserstoffen. Weiterhin geeignet sind halogenierte, insbesondere chlorierte Kohlenwasserstoffe, wie Dichlormethan, Chloroform oder 1,2-Dichlorethan. Weitere Lösungsmittel sind Ester aliphatischer Carbonsäuren mit Alkanolen, beispielsweise Essigester oder Texanol^®, Ether wie tert.-Butylmethylether, Dioxan-1,4 und Tetrahydrofuran sowie Dimethylformamid. Bei ausreichend hydrophilisierten Liganden können auch Alkohole, wie Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, Isobutanol, Ketone, wie Aceton und Methylethylketon, etc., eingesetzt werden. Ferner können als Lösungsmittel auch so genannte "ionische Flüssigkeiten" verwendet werden. Hierbei handelt es sich um flüssige Salze, beispielsweise um N,N'-Dialkylimidazoliumsalze wie die N-Butyl-N'-methylimidazoliumsalze, Tetraalkylammoniumsalze wie die Tetra-n-butylammoniumsalze, N-Alkylpyridiniumsalze wie die n-Butylpyridiniumsalze, Tetraalkylphosphoniumsalze wie die Trishexyl(tetradecyl)phosphoniumsalze, z. B. die Tetrafluoroborate, Acetate, Tetrachloroaluminate, Hexafluorophosphate, Chloride und Tosylate. Als Lösungsmittel kann auch ein Edukt, Produkt oder Nebenprodukt der jeweiligen Reaktion eingesetzt werden.

Als prochirale ethylenisch ungesättigte Verbindungen für das erfindungsgemäße Verfahren kommen prinzipiell alle prochiralen Verbindungen in Betracht, welche eine oder mehrere ethylenisch ungesättigte Kohlenstoff-Kohlenstoff- oder Kohlenstoff-Heteroatom-Doppelbindungen enthalten. Dazu zählen allgemein prochirale Olefine (Hydroformylierung, intermolekulare Hydroacylierung, Hydrocyanierung, Hydrosilylierung, Carbonylierung, Hydroamidierung, Hydroveresterung, Aminolyse, Alkoholyse, Cyclopropanierung, Hydroborierung, Diels-Alder-Reaktion, Metathese), unsubstituierte und substituierte Aldehyde (intramolekulare Hydroacylierung, Aldolkondensation, allylische Alkylierung), Ketone (Hydrierung, Hydrosilylierung, Aldolkondensation, Transferhydrierung, allylische Alkylierung) und Imine (Hydrierung, Hydrosilylierung, Transferhydrierung, Mannich-Reaktion).

Geeignete prochirale ethylenisch ungesättigte Olefine sind allgemein Verbindungen der Formel

Vorzugsweise sind R^&agr;, R^&bgr;, R^&ggr; und R^&dgr; unter Beachtung der vorgenannten Bedingung unabhängig voneinander ausgewählt unter Wasserstoff, Alkyl, Cycloalkyl, Heterocycloalkyl, Aryl, Hetaryl, Alkoxy, Cycloalkoxy, Heterocycloalkoxy, Aryloxy, Hetaryloxy, Hydroxy, Thiol, Polyalkylenoxid, Polyalkylenimin, COOH, Carboxylat, SO₃H, Sulfonat, NE⁷E⁸, NE⁷E⁸E⁹⁺X^–, Halogen, Nitro, Acyl, Acyloxy oder Cyano, worin E⁷, E⁸ und E⁹ jeweils gleiche oder verschiedene Reste, ausgewählt unter Wasserstoff, Alkyl, Cycloalkyl, oder Aryl bedeuten und X^– für ein Anionäquivalent steht,

wobei die Alkylreste 1, 2, 3, 4, 5 oder mehr Substituenten, ausgewählt unter Cycloalkyl, Heterocycloalkyl, Aryl, Hetaryl, Alkoxy, Cycloalkoxy, Heterocycloalkoxy, Aryloxy, Hetaryloxy, Hydroxy, Thiol, Polyalkylenoxid, Polyalkylenimin, COOH, Carboxylat, SO₃H, Sulfonat, NE¹⁰E¹¹, NE¹⁰E¹¹E¹²⁺X^–, Halogen, Nitro, Acyl, Acyloxy oder Cyano aufweisen können, worin E¹⁰, E¹¹ und E¹² jeweils gleiche oder verschiedene Reste, ausgewählt unter Wasserstoff, Alkyl, Cycloalkyl, oder Aryl bedeuten und X^– für ein Anionäquivalent steht,

und wobei die Cycloalkyl-, Heterocycloalkyl-, Aryl- und Hetarylreste R^&agr;, R^&bgr;, R^&ggr; und R^&dgr; jeweils 1, 2, 3, 4, 5 oder mehr Substituenten aufweisen können, die ausgewählt sind unter Alkyl und den zuvor für die Alkylreste R^&agr;, R^&bgr;, R^&ggr; und R^&dgr; genannten Substituenten, oder

zwei oder mehr der Reste R^&agr;, R^&bgr;, R^&ggr; und R^&dgr; zusammen mit der C-C-Doppelbindung, an die sie gebunden sind, für eine mono- oder polycyclische Verbindung stehen.

Geeignete prochirale Olefine sind Olefine mit mindestens 4 Kohlenstoffatomen und endständigen oder innenständigen Doppelbindungen, die geradkettig, verzweigt oder von cyclischer Struktur sind.

Geeignete &agr;-Olefine sind z. B. 1-Buten, 1-Penten, 1-Hexen, 1-Hepten, 1-Octen, 1-Nonen, 1-Decen, 1-Undecen, 1-Dodecen, 1-Octadecen etc.

Geeignete lineare (geradkettige) interne Olefine sind vorzugsweise C₄-C₂₀-Olefine, wie 2-Buten, 2-Penten, 2-Hexen, 3-Hexen, 2-Hepten, 3-Hepten, 2-Octen, 3-Octen, 4-Octen etc.

Geeignete verzweigte, interne Olefine sind vorzugsweise C₄-C₂₀-Olefine, wie 2-Methyl-2-buten, 2-Methyl-2-penten, 3-Methyl-2-penten, verzweigte, interne Hepten-Gemische, verzweigte, interne Octen-Gemische, verzweigte, interne Nonen-Gemische, verzweigte, interne Decen-Gemische, verzweigte, interne Undecen-Gemische, verzweigte, interne Dodecen-Gemische etc.

Geeignete zu hydroformylierende Olefine sind weiterhin C₅-C₈-Cycloalkene, wie Cyclopenten, Cyclohexen, Cyclohepten, Cycloocten und deren Derivate, wie z. B. deren C₁-C₂₀-Alkylderivate mit 1 bis 5 Alkylsubstituenten.

Geeignete zu hydroformylierende Olefine sind weiterhin Vinylaromaten, wie Styrol, &agr;-Methylstyrol, 4-Isobutylstyrol etc., 2-Vinyl-6-methoxynaphthalin, (3-Ethenylphenyl)-phenylketon, (4-Ethenylphenyl)-2-thienylketon, 4-Ethenyl-2-fluorbiphenyl, 4-(1,3-Dihydro-1-oxo-2H-isoindol-2-yl)styrol, 2-Ethenyl-5-benzoylthiophen, (3-Ethenylphenyl)phenylether, Propenylbenzol, 2-Propenylphenol, Isobutyl-4-propenylbenzol, Phenylvinylether und cyclische Enamide, z. B. 2,3-Diydro-1,4-oxazine, wie 2,3-Diydro-4-tert.-Butoxycarbonyl-1,4-oxazin. Geeignete zu hydroformylierende Olefine sind weiterhin &agr;,&bgr;-ethylenisch ungesättigte Mono- und/oder Dicarbonsäuren, deren Ester, Halbester und Amide, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Crotonsäure, Itaconsäure, 3-Pentensäuremethylester, 4-Pentensäuremethylester, Ölsäuremethylester, Acrylsäuremethylester, Methacrylsäuremethylester, ungesättigte Nitrile, wie 3-Pentennitril, 4-Pentennitril, Acrylnitril, Vinylether, wie Vinylmethylether, Vinylethylether, Vinylpropylether etc., Vinylchlorid, Allylchlorid, C₃-C₂₀-Alkenole, -Alkendiole und -Alkadienole, wie Allylalkohol, Hex-1-en-4-ol, Oct-1-en-4-ol, 2,7-Octadienol-1. Geeignete Substrate sind weiterhin Di- oder Polyene mit isolierten oder konjugierten Doppelbindungen. Dazu zählen z. B. 1,3-Butadien, 1,4-Pentadien, 1,5-Hexadien, 1,6-Heptadien, 1,7-Octadien, 1,8-Nonadien, 1,9-Decadien, 1,10-Undecadien, 1,11-Dodecadien, 1,12-Tridecadien, 1,13-Tetradecadien, Vinylcyclohexen, Dicyclopentadien, 1,5,9-Cyclooctatrien sowie Butadienhomo- und -copolymere.

Weitere als Synthesebausteine wichtige prochirale ethylenisch ungesättigte Verbindungen sind z. B. p-Isobutylstyrol, 2-Vinyl-6-methoxynaphthalin, (3-Ethenylphenyl)-phenylketon, (4-Ethenylphenyl)-2-thienylketon, 4-Ethenyl-2-fluorbiphenyl, 4-(1,3-Dihydro-1-oxo-2H-isoindol-2-yl)styrol, 2-Ethenyl-5-benzoylthiophen, (3-Ethenylphenyl)phenylether, Propenylbenzol, 2-Propenylphenol, Isobutyl-4-propenylbenzol, Phenylvinylether und cyclische Enamide, z. B. 2,3-Diydro-1,4-oxazine, wie 2,3-Diydro-4-tert.-Butoxycarbonyl-1,4-oxazin.

Die zuvor genannten Olefine können einzeln oder in Form von Gemischen eingesetzt werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden die erfindungsgemäßen und erfindungsgemäß eingesetzten chiralen Katalysatoren in situ in dem für die Reaktion eingesetzten Reaktor hergestellt. Gewünschtenfalls können die erfindungsgemäßen Katalysatoren jedoch auch separat hergestellt und nach üblichen Verfahren isoliert werden. Zur in situ-Herstellung der erfindungsgemäßen Katalysatoren kann man z. B. wenigstens einen erfindungsgemäß eingesetzten Liganden, eine Verbindung oder einen Komplex eines Übergangsmetalls, gegebenenfalls wenigstens einen weiteren zusätzlichen Liganden und gegebenenfalls ein Aktivierungsmittel in einem inerten Lösungsmittel unter den Bedingungen der jeweiligen Reaktion (z. B. unter Hydroformylierungsbedingungen, Hydrocyanierungsbedingungen, etc.) umsetzen. Geeignete Aktivierungsmittel sind z. B. Brönsted-Säuren, Lewis-Säuren, wie z. B. BF₃, AlCl₃, ZnCl₂, und Lewis-Basen.

Als Katalysator-Precursor geeignet sind ganz allgemein Übergangsmetalle, Übergangsmetallverbindungen und Übergangsmetallkomplexe.

Geeignete Rhodiumverbindungen oder -komplexe sind z. B. Rhodium(II)- und Rhodium(III)-salze, wie Rhodium(1II)-chlorid, Rhodium(III)-nitrat, Rhodium(III)-sulfat, Kalium-Rhodiumsulfat, Rhodium(II)- bzw. Rhodium(III)-carboxylat, Rhodium(II)- und Rhodium(III)-acetat, Rhodium(III)-oxid, Salze der Rhodium(III)-säure, Trisammoniumhexachlororhodat(III) etc. Weiterhin eignen sich Rhodiumkomplexe, wie Rh₄(CO)₁₂, Rhodiumbiscarbonylacetylacetonat, Acetylacetonatobisethylenrhodium(I) etc.

Ebenfalls geeignet sind Rutheniumsalze oder -verbindungen. Geeignete Rutheniumsalze sind beispielsweise Ruthenium(III)chlorid, Ruthenium(IV)-, Ruthenium(VI)- oder Ruthenium(VIII)oxid, Alkalisalze der Rutheniumsauerstoffsäuren wie K₂RuO₄ oder KRuO₄ oder Komplexverbindungen, wie z. B. RuHCl(CO)(PPh₃)₃, (Ru(p-Cymen)Cl)₂, (Ru(benzol)Cl)₂, (COD)Ru(methallyl)₂, Ru(acac)₃. Auch können die Metallcarbonyle des Rutheniums wie Trisrutheniumdodecacarbonyl oder Hexarutheniumoctadecacarbonyl, oder Mischformen, in denen CO teilweise durch Liganden der Formel PR₃ ersetzt sind, wie Ru(CO)₃(PPh₃)₂, im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden.

Geeignete Eisenverbindungen sind z. B. Eisen(III)acetat und Eisen(III)nitrat sowie die Carbonylkomplexe des Eisens.

Geeignete Nickelverbindungen sind Nickelfluorid und Nickelsulfat. Ein zur Herstellung eines Nickelkatalysators geeigneter Nickelkomplex ist z. B. Bis(1,5-cyclooctadien)nickel(0).

Geeignet sind weiterhin Carbonylkomplexe des Iridiums und Osmiums, Osmiumhalogenide, Osmiumoctoat, Palladiumhydride und -halogenide, Platinsäure, Iridiumsulfat, etc.

Die genannten und weitere geeignete Übergangsmetallverbindungen und -komplexe sind im Prinzip bekannt und in der Literatur hinreichend beschrieben oder sie können vom Fachmann analog zu den bereits bekannten Verbindungen hergestellt werden.

Im Allgemeinen liegt die Metallkonzentration im Reaktionsmedium in einem Bereich von etwa 1 bis 10000 ppm. Das Molmengenverhältnis von Monopnicogenligand zu Übergangsmetall liegt im Allgemeinen in einem Bereich von etwa 0,5:1 bis 1000:1, vorzugsweise 1:1 bis 500:1.

Geeignet ist auch der Einsatz von geträgerten Katalysatoren. Die zuvor beschriebenen Katalysatoren können dazu in geeigneter Weise, z. B. durch Anbindung über als Ankergruppen geeignete funktionelle Gruppen, Adsorption, Pfropfung, etc. an einen geeigneten Träger, z. B. aus Glas, Kieselgel, Kunstharzen, Polymeren etc., immobilisiert werden. Sie eignen sich dann auch für einen Einsatz als Festphasenkatalysatoren.

Nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um eine Hydrierung (1,2-H,H-Addition). So gelangt man durch Umsetzung einer prochiralen Verbindung, die wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Doppelbindung enthält, mit Wasserstoff in Gegenwart eines chiralen Katalysators, wie zuvor beschrieben, zu entsprechenden chiralen Verbindungen mit einer Einfachbindung. Aus prochiralen Olefinen gelangt man zu chiralen kohlenstoffhaltigen Verbindungen, aus prochiralen Ketonen zu chiralen Alkoholen und aus prochiralen Iminen zu chiralen Aminen.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um eine Umsetzung mit Kohlenmonoxid und Wasserstoff, die im Folgenden als Hydroformylierung bezeichnet wird.

Die Hydroformylierung kann in Gegenwart eines der zuvor genannten Lösungsmittel erfolgen.

Das Molmengenverhältnis von Mono(pseudo)pnicogenligand zu Metall der VIII. Nebengruppe liegt im Allgemeinen in einem Bereich von etwa 1:1 bis 1000:1, vorzugsweise 2:1 bis 500:1.

Bevorzugt ist ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Hydroformylierungskatalysator in situ hergestellt wird, wobei man mindestens einen erfindungsgemäß einsetzbaren Liganden, eine Verbindung oder einen Komplex eines Übergangsmetalls und gegebenenfalls ein Aktivierungsmittel in einem inerten Lösungsmittel unter den Hydroformylierungsbedingungen zur Reaktion bringt.

Bei dem Übergangsmetall handelt es sich vorzugsweise um ein Metall der VIII. Nebengruppe des Periodensystems der Elemente, besonders bevorzugt um Cobalt, Ruthenium, Iridium, Rhodium und Palladium. Insbesondere wird Rhodium eingesetzt.

Die Zusammensetzung des im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Synthesegases aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff kann in weiten Bereichen variieren. Das molare Verhältnis von Kohlenmonoxid und Wasserstoff beträgt in der Regel etwa 5:95 bis 70:30, bevorzugt etwa 40:60 bis 60:40. Insbesondere bevorzugt wird ein molares Verhältnis von Kohlenmonoxid und Wasserstoff im Bereich von etwa 1:1 eingesetzt.

Die Temperatur bei der Hydroformylierungsreaktion liegt im Allgemeinen in einem Bereich von etwa 20 bis 180 °C, bevorzugt etwa 50 bis 150 °C. Im Allgemeinen liegt der Druck in einem Bereich von etwa 1 bis 700 bar, bevorzugt 1 bis 600 bar, insbesondere 1 bis 300 bar. Der Reaktionsdruck kann in Abhängigkeit von der Aktivität des eingesetzten erfindungsgemäßen Hydroformylierungskatalysators variiert werden. Im Allgemeinen erlauben die erfindungsgemäßen Katalysatoren auf Basis von phosphorhaltigen Verbindungen eine Umsetzung in einem Bereich niedriger Drücke, wie etwa im Bereich von 1 bis 100 bar.

Die erfindungsgemäß eingesetzten und die erfindungsgemäßen Hydroformylierungskatalysatoren lassen sich nach üblichen, dem Fachmann bekannten Verfahren vom Austrag der Hydroformylierungsreaktion abtrennen und können im Allgemeinen erneut für die Hydroformylierung eingesetzt werden.

Die asymmetrische Hydroformylierung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zeichnet sich durch eine hohe Stereoselektivität aus. Vorteilhafterweise zeigen die erfindungsgemäßen und die erfindungsgemäß eingesetzten Katalysatoren zudem in der Regel eine hohe Regioselektivität. Weiterhin weisen die Katalysatoren im Allgemeinen eine hohe Stabilität unter den Hydroformylierungsbedingungen auf, so dass mit Ihnen in der Regel längere Katalysatorstandzeiten erzielt werden, als mit aus dem Stand der Technik bekannten Katalysatoren auf Basis herkömmlicher Chelatliganden. Vorteilhafterweise zeigen die erfindungsgemäßen und erfindungsgemäß eingesetzten Katalysatoren weiterhin eine hohe Aktivität, so dass in der Regel die entsprechenden Aldehyde, bzw. Alkohole in guten Ausbeuten erhalten werden.

Eine weitere wichtige 1-Hydro-2-Carbo-Addition ist die Umsetzung mit Cyanwasserstoff, im Folgenden Hydrocyanierung genannt.

Auch die zur Hydrocyanierung eingesetzten Katalysatoren umfassen Komplexe eines Metalls der VIII. Nebengruppe, insbesondere Cobalt, Nickel, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Platin, bevorzugt Nickel, Palladium und Platin und ganz besonders bevorzugt Nickel. Die Herstellung der Metallkomplexe kann, wie zuvor beschrieben erfolgen. Gleiches gilt für die in situ-Herstellung der erfindungsgemäßen Hydrocyanierungskatalysatoren. Verfahren zur Hydrocyanierung sind in J. March, Advanced Organic Chemistry, 4. Aufl., S. 811 – 812 beschrieben, worauf hier Bezug genommen wird.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der 1-Hydro-2-Carbo-Addition um eine Umsetzung mit Kohlenmonoxid und wenigstens einer Verbindung mit einer nucleophilen Gruppe, im Folgenden als Carbonylierung bezeichnet.

Auch die Carbonylierungskatalysatoren umfassen Komplexe eines Metalls der VIII. Nebengruppe, bevorzugt Nickel, Cobalt, Eisen, Ruthenium, Rhodium und Palladium, insbesondere Palladium. Die Herstellung der Metallkomplexe kann wie zuvor beschrieben erfolgen. Gleiches gilt für die in situ-Herstellung der erfindungsgemäßen Carbonylierungskatalysatoren.

Vorzugsweise sind die Verbindungen mit einer nucleophilen Gruppe, ausgewählt unter Wasser, Alkoholen, Thiolen, Carbonsäureestern, primären und sekundären Aminen.

Eine bevorzugte Carbonylierungsreaktion ist die Überführung von Olefinen mit Kohlenmonoxid und Wasser zu Carbonsäuren (Hydrocarboxylierung).

Die Carbonylierung kann in Gegenwart von Aktivierungsmitteln erfolgen. Geeignete Aktivierungsmittel sind z. B. Brönsted-Säuren, Lewis-Säuren, wie z. B. BF₃, AlCl₃, ZnCl₂, und Lewis-Basen.

Eine weitere wichtige 1,2-Addition ist die Hydroacylierung. So gelangt man bei der asymmetrischen intramolekularen Hydroacylierung durch Umsetzung eines ungesättigten Aldehyds zu optisch aktiven cyclischen Ketonen. Bei der asymmetrischen intermolekularen Hydroacylierung gelangt man durch Umsetzung eines prochiralen Olefins mit einem Acylhalogenid in Gegenwart eines chiralen Katalysators, wie zuvor beschrieben, zu chiralen Ketonen. Geeignete Verfahren zur Hydroacylierung sind in J. March, Advanced Organic Chemistry, 4. Aufl., S. 811 beschrieben, worauf hier Bezug genommen wird.

Eine weitere wichtige 1,2-Addition ist die Hydroamidierung. So gelangt man durch Umsetzung einer prochiralen Verbindung, die wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Doppelbindung enthält, mit Kohlenmonoxid und Ammoniak, einem primären oder einem sekundären Amin in Gegenwart eines chiralen Katalysators, wie zuvor beschrieben, zu chiralen Amiden.

Eine weitere wichtige 1,2-Addition ist die Hydroveresterung. So gelangt man durch Umsetzung einer prochiralen Verbindung, die wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Doppelbindung enthält, mit Kohlenmonoxid und einem Alkohol in Gegenwart eines chiralen Katalysators, wie zuvor beschrieben, zu chiralen Estern.

Eine weitere wichtige 1,2-Addition ist die Hydroborierung. So gelangt man durch Umsetzung einer prochiralen Verbindung, die wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Doppelbindung enthält, mit Boran oder einer Boranquelle in Gegenwart eines chiralen Katalysators, wie zuvor beschrieben, zu chiralen Trialkylboranen, die zu primären Alkoholen (z. B. mit NaOH/H₂O₂) oder zu Carbonsäuren oxidiert werden können. Geeignete Verfahren zur Hydroborierung sind in J. March, Advanced Organic Chemistry, 4. Aufl., S. 783 – 789 beschrieben, worauf hier Bezug genommen wird.

Eine weitere wichtige 1,2-Addition ist die Hydrosilylierung. So gelangt man durch Umsetzung einer prochiralen Verbindung, die wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Doppelbindung enthält, mit einem Silan in Gegenwart eines chiralen Katalysators, wie zuvor beschrieben, zu chiralen mit Silylgruppen funktionalisierten Verbindungen. Aus prochiralen Olefinen resultieren chirale mit Silylgruppen funktionalisierte Alkane. Aus prochiralen Ketonen resultieren chirale Silylether oder -alkohole. Bei den Hydrosilylierungskatalysatoren ist das Übergangsmetall vorzugsweise ausgewählt unter Pt, Pd, Rh, Ru und Ir. Dabei kann es von Vorteil sein, Kombinationen oder Gemische eines der zuvor genannten Katalysatoren mit weiteren Katalysatoren einzusetzen. Zu den geeigneten zusätzlichen Katalysatoren zählt beispielsweise Platin in feinverteilter Form ("Platinmohr"), Platinchlorid und Platinkomplexe wie Hexachloroplatinsäure oder Divinyldisiloxan-Platin-Komplexe, z. B. Tetramethyldivinyldisiloxan-Platin-Komplexe. Geeignete Rhodiumkatalysatoren sind beispielsweise (RhCl(P(C₆H₅)₃)₃) und RhCl₃. Geeignet sind weiterhin RuCl₃ und IrCl₃. Geeignete Katalysatoren sind weiterhin Lewis-Säuren wie AlCl₃ oder TiCl₄ sowie Peroxide.

Geeignete Silane sind z. B. halogenierte Silane, wie Trichlorsilan, Methyldichlorsilan, Dimethylchlorsilan und Trimethylsiloxydichlorsilan; Alkoxysilane, wie Trimethoxysilan, Triethoxysilan, Methyldimethoxysilan, Phenyldimethoxysilan, 1,3,3,5,5,7,7-Heptamethyl-1,1-dimethoxytetrasiloxan sowie Acyloxysilane.

Die Reaktionstemperatur bei der Silylierung liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0 bis 140 °C, besonders bevorzugt 40 bis 120 °C. Die Reaktion wird üblicherweise unter Normaldruck durchgeführt, kann jedoch auch bei erhöhten Drücken, wie z. B. im Bereich von etwa 1,5 bis 20 bar, oder verringerten Drücken, wie z. B. 200 bis 600 mbar, erfolgen.

Die Reaktion kann ohne Lösungsmittel oder in Gegenwart eines geeigneten Lösungsmittels erfolgen. Als Lösungsmittel bevorzugt sind beispielsweise Toluol, Tetrahydrofuran und Chloroform.

Eine weitere wichtige 1,2-Addition ist die Aminolyse (Hydroaminierung). So gelangt man durch Umsetzung einer prochiralen Verbindung, die wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Doppelbindung enthält, mit Ammoniak, einem primären oder einem sekundären Amin in Gegenwart eines chiralen Katalysators, wie zuvor beschrieben, zu chiralen primären, sekundären oder tertiären Aminen. Geeignete Verfahren zur Hydroaminierung sind in J. March, Advanced Organic Chemistry, 4. Aufl., S. 768 – 770 beschrieben, worauf hier Bezug genommen wird.

Eine weitere wichtige 1,2-Addition ist die Alkoholyse (Hydro-Alkoxy-Addition). So gelangt man durch Umsetzung einer prochiralen Verbindung, die wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Doppelbindung enthält, mit Alkoholen in Gegenwart eines chiralen Katalysators, wie zuvor beschrieben, zu chiralen Ethern. Geeignete Verfahren zur Alkoholyse sind in J. March, Advanced Organic Chemistry, 4. Aufl., S. 763 – 764 beschrieben, worauf hier Bezug genommen wird.

Eine weitere wichtige Reaktion ist die Isomerisierung. So gelangt man von einer prochiralen Verbindung, die wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Doppelbindung enthält, in Gegenwart eines chiralen Katalysators, wie zuvor beschrieben, zu chiralen Verbindungen.

Eine weitere wichtige Reaktion ist die Cyclopropanierung. So gelangt man von einer prochiralen Verbindung, die wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Doppelbindung enthält, mit einer Diazoverbindung in Gegenwart eines chiralen Katalysators, wie zuvor beschrieben, zu chiralen Cyclopropanen.

Eine weitere wichtige Reaktion ist die Metathese. So gelangt man von einer prochiralen Verbindung, die wenigstens eine ethylenisch ungesättigte Doppelbindung enthält, mit einem weiteren Olefin in Gegenwart eines chiralen Katalysators, wie zuvor beschrieben, zu chiralen Kohlenwasserstoffen.

Eine weitere wichtige Reaktion ist die Aldolkondensation. So gelangt man durch Umsetzung eines prochiralen Ketons oder Aldehyds mit einem Silylenolether in Gegenwart eines chiralen Katalysators, wie zuvor beschrieben, zu chiralen Aldolen.

Eine weitere wichtige Reaktion ist die allylische Alkylierung. So gelangt man durch Umsetzung eines prochiralen Ketons oder Aldehyds mit einem allylischen Alkylierungsmittel in Gegenwart eines chiralen Katalysators, wie zuvor beschrieben, zu chiralen Kohlenwasserstoffen.

Eine weitere wichtige Reaktion ist die [4+2]-Cycloaddition. So gelangt man durch Umsetzung eines Diens mit einem Dienophil, wovon wenigstens eine Verbindung prochiral ist, in Gegenwart eines chiralen Katalysators, wie zuvor beschrieben, zu chiralen Cyclohexen-Verbindungen.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von Katalysatoren, umfassend wenigstens einen Komplex eines Metalls der VIII. Nebengruppe mit wenigstens einem Liganden, wie zuvor beschrieben, zur Hydroformylierung, Hydrocyanierung, Carbonylierung, Hydroacylierung, Hydroamidierung, Hydroveresterung, Hydrosilylierung, Hydroborierung, Hydrierung, Aminolyse, Alkoholyse, Isomerisierung, Metathese, Cyclopropanierung oder [4+2]-Cycloaddition.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Herstellung einer Vielzahl nützlicher optisch aktiver Verbindungen. Dabei wird stereoselektiv ein chirales Zentrum erzeugt. Beispielhafte optisch aktive Verbindungen, die sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellen lassen sind substituierte und unsubstituierte Alkohole oder Phenole, Amine, Amide, Ester, Carbonsäuren oder Anhydride, Ketone, Olefine, Aldehyde, Nitrile und Kohlenwasserstoffe. Bevorzugt nach dem erfindungsgemäßen asymmetrischen Hydroformylierungsverfahren hergestellte optisch aktive Aldehyde umfassen beispielsweise S-2-(p-isobutylphenyl)propionaldehyd, S-2-(6-methoxynaphthyl)propionaldehyd, S-2-(3-benzoylphenyl)propionaldehyd, S-2-(p-thienoylphenyl)propionaldehyd, S-2-(3-fluoro-4-phenyl)phenylpropionaldehyd, S-2-[4-(1,3-dihydro-1-oxo-2H-isoindol-2-yl)phenyl]propionaldehyd, S-2-(2-methylacetaldehyde)-5-benzoylthiophen, etc. Weitere nach dem erfindungsgemäßen Verfahren (einschließlich einer etwaigen Derivatisierung) herstellbare optisch aktive Verbindungen sind in Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Third Edition, 1984, und The Merck Index, An Encyclopedia of Chemicals, Drugs and Biologicals, Eleventh Edition, 1989, beschrieben, worauf hier Bezug genommen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Herstellung von optisch aktiven Produkten mit hoher Enantioselektivität und erforderlichenfalls Regioselektivität, z. B. bei der Hydroformylierung. Enantiomere Überschüsse (ee) von mindestens 50 %, bevorzugt mindestens 75 % und insbesondere mindestens 90 % können erzielt werden.

Die Isolierung der erhaltenen Produkte gelingt nach üblichen, dem Fachmann bekannten Verfahren. Dazu zählen beispielsweise Lösungsmittelextraktion, Kristallisation, Destillation, Verdampfen z. B. in einem Wischblatt- oder Fallfilmverdampfer, etc.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen optisch aktiven Verbindungen können einer oder mehreren Folgeumsetzungen) unterzogen werden. Derartige Verfahren sind dem Fachmann bekannt. Dazu zählen beispielsweise die Veresterung von Alkoholen, die Oxidation von Alkoholen zu Aldehyden, N-Alkylierung von Amiden, Addition von Aldehyden an Amide, Nitrilreduktion, Acylierung von Ketonen mit Estern, Acylierung von Aminen, etc. Beispielsweise können durch erfindungsgemäße asymmetrische Hydroformylierung erhaltene optisch aktive Aldehyde einer Oxidation zu Carbonsäuren, Reduktion zu Alkoholen, Aldolkondensation zu &agr;,&bgr;-ungesättigten Verbindungen, reduktiven Aminierung zu Aminen, Aminierung zu Iminen, etc., unterzogen werden.

Eine bevorzugte Derivatisierung umfasst die Oxidation eines nach dem erfindungsgemäßen asymmetrischen Hydroformylierungsverfahren hergestellten Aldehyds zur entsprechenden optisch aktiven Carbonsäure. So können eine Vielzahl pharmazeutisch wichtiger Verbindungen, wie S-Ibuprofen, S-Naproxen, S-Ketoprofen, S-Suprofen, S-Fluorbiprofen, S-Indoprofen, S-Tiaprofensäure etc. hergestellt werden.

Einige bevorzugte Derivatisierungen werden in der folgenden Tabelle hinsichtlich Olefinausgangsmaterial, Aldehydzwischenprodukt und Endprodukt aufgezählt: