Die vorliegende Erfindung betrifft einen wiederverwendbaren und hoch stabilen geträgerten Komplex, der eine hohe Reaktivität, Stabilität und Selektivität für asymmetrische katalytische Reaktionen zeigt. Spezieller betrifft die vorliegende Erfindung einen geträgerten Metallkomplex eines im Wesentlichen enantiomer reinen Phosphinaminophosphin-Liganden, der einen Träger, ein Verankerungsmittel (einen Haftvermittler) und einen Metallkomplex eines im Wesentlichen reinen Phosphinaminophosphin-Liganden umfasst. Diese Erfindung betrifft auch neue Verfahren zur Herstellung des geträgerten Katalysatorkomplexes und deren Verwendung für asymmetrische katalytische Reaktionen.

Die asymmetrische Katalyse ist das wirksamste Verfahren zur Erzeugung von Produkten mit hoher enantiomerer Reinheit, da die Asymmetrie des Katalysators viele Male bei der Erzeugung des chiralen Produkts multipliziert wird. Diese chiralen Produkte haben zahlreiche Anwendungen als Bausteine für Einzelenantiomer-Pharmazeutika sowie in einigen Agrochemikalien gefunden. Die verwendeten asymmetrischen Katalysatoren können enzymatischer oder synthetischer Natur sein. Die letztgenannten Katalysatorarten sind aufgrund einer viel größeren Breite der anwendbaren Reaktionstypen bedeutend vielversprechender als die erstgenannten. Synthetische asymmetrische Katalysatoren sind gewöhnlich aus einem Metallreaktionszentrum zusammengesetzt, das von einem organischen Liganden umgeben ist. Der Ligand wird gewöhnlich in hoher enantiomerer Reinheit erzeugt und ist das Mittel, welches die Asymmetrie induziert. Diese Liganden sind im Allgemeinen schwierig herzustellen und deshalb teuer. Zusätzlich können diese Liganden zum Beispiel aufgrund der Schwierigkeiten bei der Rückgewinnung und Instabilität bei der erneuten Isolierung nicht wiederverwendet werden.

Die Hauptstrategie, die verwendet wird, um einen homogenen Katalysator auf einem Träger zu fixieren (zum Beispiel um ihn zu heterogenisieren), besteht darin, den Liganden so zu modifizieren, dass er in eine Polymermatrix eingebaut werden kann. Leider haben derartige Verfahren im Allgemeinen Materialien zum Ergebnis, die einen signifikanten Verlust sowohl an Aktivität als auch an Selektivität im Vergleich zum ursprünglichen löslichen Katalysator zeigen. Weiter nimmt die Aktivität der heterogenisierten Spezies bei der versuchten Wiederverwendung häufig rasch ab. Die geträgerten Katalysatoren, die von Tanielyan et al. in den US-Patenten 6,005,148, 6,025,295 und 6,136,746 beschrieben werden, verwenden eine neue Art der Immobilisierung, welche keine kovalente Modifikation des chiralen Liganden beinhaltet. Diese geträgerten Spezies zeigen im Allgemeinen eine Selektivität, die mit jener der homogenen Gegenstücke vergleichbar ist, und behalten ihre katalytische Aktivität über mehrere Wiederverwendungen bei.

Die Herstellung und Verwendung von Metallkomplexen von im Wesentlichen enantiomer reinen Phosphinaminophosphin-Liganden für die asymmetrische Katalyse ist von Boaz et al. in der veröffentlichten US-Patentanmeldung 20020065417 beschrieben worden. Es gab dort keinen Bericht über eine Heterogenisierung der Metallkomplexe von Phosphinaminophosphin-Liganden.

1 zeigt die Geschwindigkeit der Hydrierung von Dimethylitaconat unter Verwendung eines geträgerten Metallphosphinaminophosphin-Katalysators, der aus einem Träger, einem Verankerungsmittel (Haftvermittler) und einem Metallkomplex eines im Wesentlichen enantiomer reinen Phosphinaminophosphins hergestellt wurde. Diese Figur zeigt eine ähnliche Katalysatoraktivität über sieben Verwendungen desselben geträgerten Katalysators. 1 spiegelt die experimentellen Arbeiten in Beispiel 3 wieder.

2 zeigt die Geschwindigkeit der Hydrierung von Dimethylitaconat unter Verwendung eines geträgerten Metallphosphinaminophosphins, das aus einer geträgerten Katalysator-Vorstufe und einem im Wesentlichen enantiomer reinen Phosphinaminophosphin hergestellt wurde. Diese Figur zeigt eine ähnliche Katalysatoraktivität über die vier Verwendungen desselben geträgerten Katalysators. 2 spiegelt die experimentellen Arbeiten in Beispiel 4 wider.

3 zeigt die Geschwindigkeit der Hydrierung von Dimethylitaconat unter Verwendung eines geträgerten Metallphosphinaminophosphins, das aus einer geträgerten Katalysator-Vorstufe und einem im Wesentlichen enantiomer reinen Phosphinaminophosphin hergestellt wurde (zum Beispiel die Hydrierung von Dimethylitaconat unter Verwendung von C/PTA/Rh-(R)-1 bei S:C 10.000). Diese Figur zeigt eine ähnliche Katalysatoraktivität über fünf Verwendungen desselben geträgerten Katalysators. 3 spiegelt die experimentellen Arbeiten in Beispiel 5 wider.

Die neuen geträgerten Katalysatoren unserer Erfindung umfassen einen Träger, ein Verankerungsmittel (einen Haftvermittler) und einen Metallkomplex eines im Wesentlichen enantiomer reinen Phosphinaminosphosphin-Liganden. Diese Spezies sind für asymmetrische katalytische Reaktionen, insbesondere für asymmetrische Hydrierungen, nützlich. Diese geträgerten Katalysatoren weisen eine gute Aktivität auf, liefern eine hohe Enantioselektivität und können überraschend mit einem minimalen Verlust der katalytischen Aktivität wiederverwendet werden.

Wie oben angeführt, umfasst die vorliegende Erfindung einen geträgerten Katalysator, der einen Träger, ein Verankerungsmittel (einen Haftvermittler) und einen Metallkomplex eines im Wesentlichen enantiomer reinen Phosphinaminophosphin-Liganden umfasst. Der Ausdruck "im Wesentlichen enantiomer rein" soll anzeigen, dass der Ligand durch einen > 90% enantiomeren Überschuss [ee] des angezeigten Enantiomers charakterisiert ist.

Der Träger zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung umfasst ein unlösliches, teilchenförmiges amorphes oder kristallines Material mit einer ausreichenden Oberfläche, um die gleichförmige Verteilung des Verankerungsmittels zu erleichtern. Geeignete Träger umfassen jene, die leicht und allgemein im Handel erhältlich sind oder durch dem Fachmann bekannte Techniken hergestellt werden können. Beispiele für geeignete Trägermaterialien umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein: Metalloxide, wie Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titandioxid, Zirconiumdioxid, Lanthanoxid, Zeolithe und Tone sowie Kohlenstoffe, Harze, Polymere und dergleichen.

Der Träger kann verwendet werden, wie er ist (z.B. wie erworben oder hergestellt), oder er kann vor einer weiteren Verwendung behandelt werden, um unerwünschte Spezies zu entfernen, welche die Aktivität des Gesamt-Katalysatorkomplexes nachteilig beeinflussen können. Zum Beispiel kann der Träger vor der Verwendung entweder an Luft oder in einer Inertatmosphäre kalziniert werden. Ähnlich kann der Träger mit einem Modifikationsmittel behandelt werden, um die Haftung an dem Verankerungsmittel zu modifizieren. Geeignete Modifikationsmittel, die verwendet werden können, umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein: Metallalkoholate, wie Titanalkoholat, Aluminiumalkoholat, Silanalkoholat, Vanadiumalkoholat und dergleichen; Polyisocyanate, Hydroxyepoxide, Cyanoepoxide und andere funktionalisierte organische Materialien.

Das Verankerungsmittel oder der Anker ist eine Heteropolysäure oder ein -anion. Der Ausdruck "Heteropolysäure" (oder -anion) bedeutet, wie hierin verwendet, jedes polyprotische gemischte Oxid, das allgemein aus (einem) Zentralion oder -ionen zusammengesetzt ist, die an eine geeignete Zahl von Sauerstoffatomen gebunden und von einer nahezu kugelförmigen Schale aus oktaedrischen Oxometall-Spezies umgeben sind, welche durch gemeinsam verwendete Sauerstoffatome zusammengeknüpft sind. Das zentrale Atom oder "Heteroatom" ist typisch ein Kation mit einer Oxidationsstufe +3 bis +5, wie P(+5), As(+5), Si(+4) oder Mn(+4). Die Metallspezies, die mit dem Oktaeder assoziiert sind, sind gewöhnlich Mo, W oder V. Der Oktaeder in der Schale der Heteropolysäure kann eine einheitliche Zusammensetzung sein oder kann verschiedene Metallspezies enthalten. Geeignete Heteropolysäuren umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein: Phosphorwolframsäure (PTA), Phosphormolybdänsäure (PMA), Kieselwolframsäure (STA) und dergleichen; Dawson-Spezies; Waugh-Spezies, Anderson-Spezies; Silverton-Spezies; deren lakunäre und andere kristalline oder nicht-kristalline Formen; und Anionen der Vorstehenden. Wenn ein Heteropolyanion verwendet wird, kann es sich bei den Gegenionen um jede Spezies handeln, welche leicht das geeignete Heteropolyanion liefert. Geeignete Gegenionen (oder Kationen) umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein: Alkali-, Erdalkali- oder quartäre Ammoniumionen.

Der Metallkomplex des im Wesentlichen reinen Phosphinaminophosphin-Liganden ist ein Komplex eines oder mehrerer Metalle der Gruppen IIB, IVB, VB, VIIB, VIII, IB oder IIB und einer im Wesentlichen enantiomer reinen Bisphosphin-Verbindung, die ein im Wesentlichen enantiomer reines chirales Gerüst umfasst, welches zwei Phosphinreste verknüpft, wobei einer der Phosphinreste drei Phosphor-Kohlenstoff-Bindungen aufweist und der andere Phosphinrest zwei Phosphor-Kohlenstoff-Bindungen und eine Phosphor-Stickstoff-Bindung aufweist, wobei der Stickstoff ein Teil des chiralen Gerüsts ist. Beispiele für bevorzugte Metalle zur Verwendung mit dem vorliegenden Liganden umfassen Metalle der Gruppe VIII, wie Rhodium, Iridium oder Ruthenium.

Beispiele für die im Wesentlichen enantiomer reinen Verbindungen (d.h. die vorliegenden Liganden) umfassen Phosphinometallocenylaminophosphine mit der allgemeinen Formel 1 oder 2 (dem Enantiomer von 1):

Die Alkylgruppen, die durch jedes von R, R¹, R², R³, R⁴ und R⁵ dargestellt werden können, können gerad- oder verzweigtkettige aliphatische Kohlenwasserstoffreste sein, die bis zu 20 Kohlenstoffatome enthalten und substituiert sein können, zum Beispiel mit einer bis drei Gruppen, die ausgewählt sind aus (C₁-C₆)-Alkoxy, Cyano, (C₂-C₆)-Alkoxycarbonyl, (C₂-C₆)-Alkanoyloxy, Hydroxy, Aryl und Halogen. Die Ausdrücke "(C₁-C₆)-Alkoxy", "(C₂-C₆)-Alkoxycarbonyl" und "(C₂-C₆)-Alkanoyloxy" werden verwendet, um Reste zu bezeichnen, welche den Strukturen -OR⁶, -CO₂R⁶ bzw. -OCOR⁶ entsprechen, worin R⁶ (C₁-C₆)-Alkyl oder substituiertes (C₁-C₆)-Alkyl ist. Der Ausdruck "(C₃-C₈)-Cycloalkyl" wird verwendet, um einen gesättigten carbocyclischen Kohlenwasserstoffrest mit drei bis acht Kohlenstoffatomen zu bezeichnen. Die Arylgruppen, welche jedes von R, R¹, R², R³, R⁴ und R⁵ darstellen kann, können Phenyl, Naphthyl oder Anthracenyl und Phenyl, Naphthyl oder Anthracenyl umfassen, das mit einem bis drei Substituenten substituiert ist, die ausgewählt sind aus (C₁-C₆)-Alkyl, substituiertem (C₁-C₆)-Alkyl, (C₆-C₁₀)-Aryl, substituiertem (C₆-C₁₀)-Aryl, (C₁-C₆)-Alkoxy, Halogen, Carboxy, Cyano, (C₁-C₆)-Alkanoyloxy, (C₁-C₆)-Alkylthio, (C₁-C₆)-Alkylsulfonyl, Trifluormethyl, Hydroxy, (C₂-C₆)-Alkoxycarbonyl, (C₂-C₆)-Alkanoylamino und -O-R⁷, S-R⁷, -SO₂-R⁷, -NHSO₂R⁷ und -NHCO₂R⁷, worin R⁷ Phenyl, Naphthyl oder Phenyl oder Naphthyl ist, das mit einer bis drei Gruppen substituiert ist, die aus (C₁-C₆)-Alkyl, (C₆-C₁₀)-Aryl, (C₁-C₆)-Alkoxy und Halogen ausgewählt sind.

Die Heteroarylreste umfassen einen 5- oder 6-gliedrigen aromatischen Ring, der ein bis drei Heteroatome enthält, die aus Sauerstoff, Schwefel und Stickstoff ausgewählt sind. Beispiele für derartige Heteroarylgruppen sind Thienyl, Furyl, Pyrrolyl, Imidazolyl, Pyrazolyl, Thiazolyl, Isothiazolyl, Oxazolyl, Isoxazolyl, Triazolyl, Thiadiazolyl, Oxadiazolyl, Tetrazolyl, Pyridyl, Pyrimidyl, Benzoxazolyl, Benzothiazolyl, Benzimidazolyl, Indolyl und dergleichen. Die Heteroarylreste können zum Beispiel mit bis zu drei Gruppen substituiert sein, wie (C₁-C₆)-Alkyl, (C₁-C₆)-Alkoxy, substituiertem (C₁-C₆)-Alkyl, Halogen, (C₁-C₆)-Alkylthio, Aryl, Arylthio, Aryloxy, (C₂-C₆)-Alkoxyocarbonyl und (C₂-C₆)-Alkanoylamino. Die Heteroarylreste können auch mit einem kondensierten Ringsystem substituiert sein, zum Beispiel einem Benzo- oder Naphthorest, der unsubstituiert oder zum Beispiel mit bis zu drei Gruppen substituiert sein kann, die im vorangehenden Satz angegeben sind. Der Ausdruck "Halogen" wird so verwendet, dass er Fluor, Chlor, Brom und Iod einschließt.

Beispiele für bevorzugte Liganden der Erfindung weisen die Formel 1 oder 2 auf, worin R für C₁- bis C₆-Alkyl steht; R¹ Wasserstoff oder C₁- bis C₆-Alkyl ist; R² Aryl (bevorzugt Phenyl), Ethyl, Isopropyl oder Cyclohexyl ist; R³ Aryl, am bevorzugtesten Phenyl, ist; R⁴ und R⁵ Wasserstoff sind; und M Eisen, Ruthenium oder Osmium ist, am bevorzugtesten Eisen. Die vorstehenden Ligand-Metall-Komplexe können weiter einen oder mehrere achirale Liganden umfassen, welche, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Spezies wie Cyclopentadien, Kohlenmonoxid, Cyclooctadien, Norbornadien und tertiäre Phosphine einschließen.

Die vorliegende Erfindung stellt auch die Herstellung der oben beschriebenen geträgerten Katalysatorkomplexe bereit. Ein Verfahren zur Herstellung der geträgerten Katalysatoren kann das In-Kontakt-Bringen eines Trägers mit einem Heteropolysäure- oder -anion-Verankerungsmittel unter Bedingungen, die wirksam sind, um einen Heteropolysäure- oder -anion-haltigen Träger zu bilden, und dann das In-Kontakt-Bringen eines Metallkomplexes eines im Wesentlichen enantiomer reinen Phosphinaminophosphins mit dem Heteropolysäure- oder -anion-haltigen Träger unter Bedingungen, die wirksam sind, um einen geträgerten Katalysator zu bilden, beinhalten.

Weiter kann der geträgerte Katalysator der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, indem man eine zuvor hergestellte Träger- und Anker-Kombination mit einem Metallkomplex des im Wesentlichen enantiomer reinen Phosphinaminophosphin-Liganden in Kontakt bringt. Die Herstellung des Anker-Trägers ist wie von Tanielyan et al. in den US-Patenten 6,005,148, 6,025,295 und 6,136,746 beschrieben. Gleichermaßen ist die Herstellung des Phosphinaminophosphin-Liganden und seines Metallkomplexes, wie es in Boaz et al. in der veröffentlichten US-Patentanmeldung 20020065417 beschrieben ist.

Das In-Kontakt-Bringen des Ligand-Metall-Komplexes und der Träger-Anker-Kombination findet typisch in einem Lösungsmittel und bei einer Temperatur von etwa –25°C bis etwa 250°C über eine Zeitspanne von etwa 1 min bis etwa 50 h statt. Bevorzugt findet dieses In-Kontakt-Bringen bei Temperaturen zwischen etwa 25°C und 50°C über eine Zeitspanne zwischen etwa 1 h und etwa 24 h statt. Im Allgemeinen wird der Ligand-Metall-Komplex bei einer solchen Konzentration verwendet, dass das Molverhältnis Metallkomplex zu Heteropolysäure- oder -anion-Ankermaterial etwa 0,1:1 bis etwa 6:1 beträgt; bevorzugter beträgt das Verhältnis etwa 0,5:1 bis etwa 1,5:1. Das verwendete Lösungsmittel ist in der Lage, die Metallkomplexe zu lösen. Bevorzugte Lösungsmittel umfassen Niederalkohole (C1-C5), Ether, Ester, Ketone und aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe oder deren Mischungen.

Der resultierende feste geträgerte Katalysator der Erfindung kann dann gegebenenfalls unter Verwendung von dem Fachmann bekannten Techniken, wie Dekantieren, Filtration oder Zentrifugation, gewonnen werden. Der feste geträgerte Katalysator kann verwendet werden, wie er ist, oder er kann gegebenenfalls vor der Verwendung mit einem der oben erwähnten Lösungsmittel gewaschen werden, um jegliches nicht-geträgerte Material zu entfernen.

Ein alternatives Verfahren zur Herstellung der festen Katalysatoren der Erfindung beinhaltet zuerst das In-Kontakt-Bringen des Verankerungsmittels mit dem Ligand-Metall-Komplex des im Wesentlichen enantiomer reinen Phosphinaminophosphins, um eine Mischung zu bilden, und dann, dass die Mischung mit einem Trägermaterial in Kontakt gebracht wird. Die vorstehende Mischung kann die Form entweder einer Suspension oder einer Lösung annehmen.

Das In-Kontakt-Bringen des Verankerungsmittels und des Metallkomplexes des im Wesentlichen enantiomer reinen Phosphinaminophosphins findet typisch in einem Lösungsmittel und bei einer Temperatur von etwa –25°C bis etwa 250°C über eine Zeitspanne von etwa 1 min bis etwa 50 h statt. Bevorzugt findet dieses In-Kontakt-Bringen bei Temperaturen zwischen etwa 25°C und etwa 50°C über eine Zeitspanne zwischen etwa 1 h und etwa 24 h statt. Im allgemeinen wird in der vorliegenden Erfindung der Metallkomplex bei einer solchen Konzentration verwendet, dass das Molverhältnis Metallkomplex zu Heteropolysäure oder -anion etwa 0,1:1 bis etwa 6:1, bevorzugter etwa 0,5:1 bis etwa 1,5:1 beträgt.

Die resultierende Mischung, die das Verankerungsmittel und den Metallkomplex enthält, kann mit dem Trägermaterial wie es ist in Kontakt gebracht werden, oder alternativ kann die resultierende Lösung oder Suspension getrocknet und dann vor dem In-Kontakt-Bringen mit einem der oben angeführten Trägermaterialien in einem vergleichbaren Lösungsmittel aufgeschlämmt werden. Dieses In-Kontakt-Bringen findet im Allgemeinen in einem Lösungsmittel bei einer Temperatur von etwa –25°C bis etwa 250°C über eine Zeitspanne von etwa 1 min bis etwa 50 h statt. Vorzugsweise findet dieses In-Kontakt-Bringen bei einer Temperatur von etwa 25°C bis etwa 50°C über eine Zeitspanne von etwa 3 h bis etwa 12 h statt. Gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt die Verankerungsmittelund Metallkomplex-Lösung oder -Suspension zu etwa 0,01 bis etwa 150 Gew.-% des in diesem Kontaktierungsschritt verwendeten Trägers vor. Lösungsmittel, die in beiden Schritten dieser Ausführungsform verwendet werden können, umfassen Niederalkohole (C1-C5), Ether, Ester, Ketone und aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe oder deren Mischungen.

Der feste geträgerte Katalysator dieser Erfindung kann dann gegebenenfalls unter Verwendung von dem Fachmann bekannten Techniken, wie Dekantieren, Filtration oder Zentrifugation, gewonnen werden. Der feste geträgerte Katalysator kann verwendet werden, wie er ist, oder er kann gegebenenfalls mit einem der oben erwähnten Lösungsmittel vor der Verwendung gewaschen werden, um jegliches nicht-geträgerte Material zu entfernen.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein geträgerter Katalysatorkomplex hergestellt, indem man eine geträgerte Katalysator-Vorstufe mit einem im Wesentlichen enantiomer reinen Phosphinaminophosphin-Liganden in Kontakt bringt. Die Herstellung einer geträgerten metallhaltigen Katalysator-Vorstufe wird von Tanielyan et al. in den oben angegebenen US-Patenten beschrieben. Wenn sie hergestellt ist, wird die geträgerte Katalysator-Vorstufe dann mit einem vorstehend beschriebenen, im Wesentlichen enantiomer reinen Phosphinaminophosphin-Liganden in Kontakt gebracht, um den geträgerten Metallkomplex zu bilden.

Die geträgerte Katalysator-Vorstufe zur Verwendung hierin umfasst einen Träger, ein Verankerungsmittel und ein Metallsalz oder einen Metallkomplex, aus dem eine katalytisch aktive Einheit hergestellt werden kann. Beispiele für Katalysator-Vorstufen-Materialien umfassen Rhodiumcyclooctadien-Dimer, Bis(cyclooctadien)rhodiumtetrafluoroborat, Bis(cyclooctadien)rhodiumtrifluormethansulfonat, Bis(norbornadien)rhodiumtetrafluoroborat, Rutheniumcyclooctadien-Dimer, Allylpalladiumchlorid-Dimer und Rhodiumchlorid.

Die Konzentration des im Wesentlichen enantiomer reinen Phosphinaminophosphin-Liganden, der zu der geträgerten Katalysator-Vorstufe gegeben wird, beträgt typisch etwa 1 bis etwa 6 mMol pro mMol geträgertes Katalysator-Vorstufen-Material. Die Behandlung der geträgerten Katalysator-Vorstufe mit dem im Wesentlichen enantiomer reinen Phosphinaminophosphin-Liganden findet typisch in einem Lösungsmittel bei Temperaturen von etwa –25°C bis etwa 250°C und bevorzugt etwa 25°C bis etwa 50°C über eine Zeitspanne von etwa 1 min bis etwa 50 h statt. Bevorzugte Lösungsmittel für diese Ausführungsform umfassen Niederalkohole (C1-C5), Ether, Ester, Ketone und aliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe oder deren Mischungen.

Der feste geträgerte Katalysator dieser Erfindung kann dann gegebenenfalls unter Verwendung von dem Fachmann bekannten Techniken, wie Dekantieren, Filtration oder Zentrifugation, gewonnen werden. Der feste geträgerte Katalysator kann verwendet werden, wie er ist, oder er kann gegebenenfalls vor der Verwendung mit einem der vorstehenden Lösungsmittel gewaschen werden, um jegliches nichtgeträgerte Material zu entfernen.

Diese geträgerten Komplexe der vorliegenden Erfindung können verwendet werden, um asymmetrische katalytische Reaktionen durchzuführen. Beispiele für derartige Reaktionen umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein: asymmetrische Hydrierungen, asymmetrische Reduktionen, asymmetrische Hydroborierungen, asymmetrische Olefin-Isomerisierungen, asymmetrische Hydrosilylierungen, asymmetrische Allylierungen, asymmetrische Hydroformylierungen und asymmetrische organometallische Additionen. Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der geträgerten Komplexe für asymmetrische Hydrierungsreaktionen, für die ein Beispiel die katalytische asymmetrische Hydrierung von prochiralen substituierten &agr;, &bgr;-ungesättigten Säuren oder Estern oder anderen prochiralen Substraten ist, um das gesättigte, chirale Gegenstück bereitzustellen. Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Hydrierungsbedingungen sind jene, die typisch vom Fachmann für die Durchführung einer derartigen Reaktion verwendet werden.

Die verwendete Menge an geträgertem Katalysatorkomplex kann zwischen 0,000005 und 0,5 Äquivalenten, bezogen auf die Reaktanten-Verbindung, variieren, wobei mehr Komplex gewöhnlich für schnellere Reaktionen sorgt. Die Atmosphäre für die Reaktion ist Wasserstoff, kann aber auch andere Gase oder Materialien enthalten, die gegenüber den Reaktionsbedingungen inert sind. Die Reaktion kann bei Atmosphärendruck oder bei erhöhtem Druck, im Allgemeinen von etwa 0,5 bis etwa 200 Bar Überdruck (Barü), durchgeführt werden. Die Reaktion wird bei einer Temperatur durchgeführt, welche eine vernünftige Umwandlungsgeschwindigkeit liefert und so niedrig sein kann wie –50°C, aber gewöhnlich zwischen Umgebungstemperatur und dem Siedepunkt (oder scheinbaren Siedepunkt bei erhöhtem Druck) der am niedrigsten siedenden Komponente der Reaktionsmischung liegt. Die Reaktion kann in Anwesenheit eines Lösungsmittels durchgeführt werden, das aus aliphatischen Kohlenwasserstoffen, wie Hexan, Heptan, Octan und dergleichen, aromatischen Kohlenwasserstoffen, wie Toluol, Xylolen und dergleichen, cyclischen oder acyclischen Ethern, wie tert-Butylmethylether, Diisopropylether, Tetrahydrofuran und dergleichen, Niederalkoholen, wie Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol und dergleichen, halogenierten aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen, wie Dichlormethan, Tetrachlorethylen, Chloroform, Chlorbenzol und dergleichen, Estern, wie Methylacetat, Ethylacetat, Methylpropionat, Isopropylacetat und dergleichen, Dialkylketonen, wie Aceton, 2-Butanon, 3-Pentanon, Methylisopropylketon, Methylisobutylketon und dergleichen, oder polaren aprotischen Lösungsmitteln, wie Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid oder dergleichen oder Mischungen derselben, ausgewählt ist. Die Produkte einer derartigen Reaktion werden im Allgemeinen mit hohem enantiomerem Überschuss ( > 85% ee) erhalten.

Wie vorstehend erwähnt, können die hierin beschriebenen geträgerten Katalysatoren mehrere Male ohne wesentlichen Verlust an katalytischer Aktivität oder Enantioselektivität wiederverwendet werden. Die Möglichkeit, die geträgerten Katalysatoren dieser Erfindung wiederzuverwenden, ist überraschend und unerwartet, da der Fachmann erwarten würde, dass ein Phosphinaminophosphin-Katalysator aufgrund der Spaltung der Stickstoff-Phosphor-Bindung des Aminophosphins über fortgesetzte Verwendungen verschlechtert oder desaktiviert wird, selbst wenn man in der Lage wäre, ihn an einem Träger zu fixieren. Dies ist insbesondere der Fall, wenn derartige Phosphinaminophosphin-Katalysatoren alkoholischen Lösungsmitteln ausgesetzt werden. Selbstverständlich würde die Spaltung der Stickstoff-Phosphor-Bindung einen Verlust an katalytischer Aktivität und Enantioselektivität zur Folge haben.

Die neuen Verbindungen und Verfahren, die von der vorliegenden Erfindung bereitgestellt werden, werden weiter durch die folgenden Beispiele erläutert.

Ein Reaktor, der Al₂O₃/PTA-Träger (0,4221 g) enthielt, wurde mehrere Male mit Argon evakuiert und wieder gefüllt, bevor 15 ml entgastes absolutes Ethanol über eine Kanüle zugegeben wurden. Nach dieser Zugabe wurde die Kanüle entfernt und der Reaktor wurde etwa 10 Minuten, oder bis keine Blasen beobachtet wurden, evakuiert. Während dieser Zeit wurden Bis(norbornadien)rhodiumtetrafluoroborat (0,0075 g; 20 Mikromol) und (R)-N-Diphenylphosphino-1-[(S)-2-(Diphenylphosphino)ferrocenyl]ethylamin (1, R = R¹ = CH₃, R² = R³ = Ph, n = m = 0, M = Fe) (0,0122 g; 20 Mikromol) abgewogen und in einen 10 ml-Messkolben überführt. Nach Evakuieren des Inhalts des Kolbens für etwa 5 Minuten wurde der Inhalt bis zur Marke mit absolutem Ethanol verdünnt und 25 Minuten beschallt. Der Inhalt dieses Kolbens wurde dann über eine Kanüle mit langsamer Geschwindigkeit (~10 Minuten) in den Reaktor gegeben. Nach vollständiger Zugabe und Entfernung der Kanüle wurde der Reaktor mindestens dreimal evakuiert, mit Argon wieder gefüllt und dann zum Rühren (~550 U/min) über Nacht in ein Wasserbad (37°C) gegeben. Am nächsten Tag wurde der Träger 3-bis 4-mal mit absolutem Ethanol gewaschen und dann unter Vakuum getrocknet.

Ein Reaktor, der Al₂O₃/PTA-Träger (0,4221 g) enthielt, wurde mehrere Male evakuiert und wieder mit Argon gefüllt, bevor 15 ml entgastes absolutes Ethanol über eine Kanüle zugegeben wurden. Nach dieser Zugabe wurde die Kanüle entfernt und der Reaktor wurde etwa 10 Minuten oder bis keine Blasenbildung beobachtet wurde, evakuiert. Während dieser Zeit wurde Bis(cyclooctadien)rhodiumtetrafluoroborat (0,0081 g; 20 Mikromol) abgewogen und in einen 10 ml-Messkolben überführt. Nach Evakuieren des Inhalts des Kolbens für etwa 5 Minuten wurde der Kolben bis zur Marke mit absolutem Ethanol verdünnt. Der Inhalt dieses Kolbens wurde dann über eine Kanüle mit langsamer Geschwindigkeit (~10 Minuten) in den Reaktor gegeben. Nach vollständiger Zugabe und Entfernung der Kanüle wurde der Reaktor mindestens dreimal evakuiert, wieder mit Argon gefüllt und dann in ein Wasserbad (37°C) zum Rühren (~550 U/min) über Nacht gegeben. Am nächsten Tag wurde der Träger zweimal mit absoluten Ethanol gewaschen. An diesem Punkt kann der Träger für die weitere Verwendung getrocknet oder in 15 ml absolutem Ethanol resuspendiert werden. Eine Lösung, die 20 Mikromol (R)-N-Diphenylphosphino-1-[(S)-2-(diphenylphosphino)ferrocenyl]ethylamin (1, R = R¹ = CH₃, R² = R³ = Ph, n = m = 0, M = Fe) (0,0122 g) enthielt, wurde zu dem Träger getropft, und der Inhalt wurde über Nacht bei einer Temperatur von 37°C gerührt. Am nächsten Tag wurde der Träger 3- bis 4-mal mit absolutem Ethanol gewaschen und dann unter Vakuum getrocknet.

Der in Beispiel 1 beschriebene geträgerte Komplex wurde an eine Wasserstoffleitung angeschlossen und das gesamte System wurde 8-mal evakuiert, bevor der Träger Wasserstoff ausgesetzt wurde. Es wurde eine Farbänderung beobachtet, sobald der Träger Wasserstoff ausgesetzt wurde (von orange zu rot-orange). Zu diesem Zeitpunkt wurden 15 ml 15% Toluol/abs.Ethanol über eine Spritze zugegeben, gefolgt von der gewünschten Menge an Dimethylitaconat (8,5 ml für eine Reaktion mit einer Umsatzzahl von 3000). Die Hydrierung wurde bei Umgebungstemperatur unter 50 psig Wasserstoff durchgeführt und eine Wasserstoffaufnahme folgte. Nach Beendigung der Reaktion wurde der Überstand entfernt und der Reaktor wurde mit einer zweiten Charge Lösungsmittel und Substrat beschickt, wie oben beschrieben. Der geträgerte Komplex wurde für insgesamt sieben Ansätze verwendet. Die Geschwindigkeitsdaten aus diesen Ansätzen sind in 1 grafisch dargestellt und die Umsatzfrequenzen und enantiomeren Überschüsse des Produkts sind in Tabelle 1 gezeigt.

Der in Beispiel 2 beschriebene geträgerte Komplex wurde an eine Wasserstoffleitung angeschlossen und das gesamte System wurde 8-mal evakuiert, bevor der Träger Wasserstoff ausgesetzt wurde. Es wurde eine Farbänderung beobachtet, sobald der Träger Wasserstoff ausgesetzt wurde (von orange zu rot-orange). Zu diesem Zeitpunkt wurde 15 ml 15% Toluol/abs.Ethanol über eine Spritze zugegeben, gefolgt von der gewünschten Menge an Dimethylitaconat (8,5 ml für eine Reaktion mit einer Umsatzzahl von 3000). Die Hydrierung wurde bei Umgebungstemperatur unter 50 psig Wasserstoff durchgeführt und eine Wasserstoffaufnahme folgte. Nach Beendigung der Reaktion wurde der Überstand entfernt und der Reaktor wurde mit einer zweiten Charge Lösungsmittel und Substrat beschickt, wie oben beschrieben. Der geträgerte Komplex wurde für insgesamt fünf Ansätze verwendet. Die Geschwindigkeitsdaten aus diesen Ansätzen sind in 2 grafisch dargestellt, und die Umsatzfrequenzen und enantiomeren Überschüsse des Produkts sind in Tabelle 2 gezeigt.

Phosphorwolframsäure auf Kohlenstoff (0,164 g; enthält 10 &mgr;Mol Phosphorwolframsäure) und 1,5-Cyclooctadienrhodium-(R)-N-diphenylphosphino-1-[(S)-2-(diphenylphosphino)ferrocenyl]ethylamin (10 &mgr;Mol) wurden in 15 ml 5% Toluol in Methanol unter Argon vereinigt. Die Mischung wurde über Nacht gerührt, was eine Suspension des geträgerten Katalysators lieferte. Der Überstand wurde über eine Kanüle entfernt und der Festkörper wurde gewaschen, bis die Waschlösungen farblos waren. Dazu wurden 40 ml mit Argon entgastes 3% Toluol in Methanol gegeben. Die Suspension wurde gerührt und frisch gereinigtes Dimethylitaconat (14,1 ml; 100 mMol; S:C 10.000) wurde dazugegeben. Die Reaktionsmischung wurde auf 40°C erwärmt und die Argonatmosphäre wurde durch 75 psig Wasserstoff ersetzt. Die Reaktionsmischung wurde gerührt und eine Wasserstoffaufnahme folgte. Nach Beendigung der Reaktion wurde der Überstand entfernt und der Reaktor wurde mit einer zweiten Charge Lösungsmittel und Substrat beschickt, wie oben beschrieben. Der geträgerte Komplex wurde für insgesamt fünf Ansätze verwendet. Die Geschwindigkeitsdaten aus diesen Ansätzen sind in 3 grafisch dargestellt und die Umsatzfrequenzen und enantiomeren Überschüsse des Produkts sind in Tabelle 3 gezeigt.

Phosphorwolframsäure auf Kohlenstoff (0,082 g; enthält 5 &mgr;Mol Phosphorwolframsäure) und 1,5-Cyclooctadienrhodium-(R)-N-diphenylphosphino-1-[(S)-2-(diphenylphosphino)ferrocenyl]ethylamin (5 &mgr;Mol) wurden in 15 ml 5% Toluol in Methanol unter Argon vereinigt. Die Mischung wurde über Nacht gerührt, was eine Suspension des geträgerten Katalysators lieferte. Der Überstand wurde über eine Kanüle entfernt und der Festkörper wurde gewaschen, bis die Waschlösungen farblos waren. Dazu wurden 120 ml mit Argon entgastes Methanol gegeben. Die Suspension wurde gerührt und frisch gereinigtes Dimethylitaconat (100 ml; 708 mMol; S:C 141.600) wurde dazugegeben. Die Reaktion wurde auf 50°C erwärmt und die Argonatmosphäre wurde durch 75 psig Wasserstoff ersetzt. Die Reaktionsmischung wurde etwa 15 Stunden gerührt, was das Dimethylitaconat vollständig aufbrauchte und Dimethyl-(R)-2-methylsuccinat mit 88% ee und einer katalytischen Aktivität von 12.500 Umwandlungen pro Stunde lieferte.

Die Erfindung wurde in Einzelheiten mit spezieller Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen derselben beschrieben, aber es versteht sich, dass Abwandlungen und Modifikationen innerhalb des Geistes und Bereichs der Erfindung durchgeführt werden können.