Новые хиральные октаэдрические комплексы кобальта, синтез и применение в асимметрическом котализе

13)[33]. Соответствующиеоптически активные 1,1-диарилэтаны(67)были синтезирваныс выходами 77–>99% и энантиоселективностью 58–>99% ее.Рисунок 13.Гидрирование 1,1-диарилалкенов [33]Энантиоселективное, катализируемое металлами восстановление кетонов представляет собой мощный инструментв получении оптически активных спиртов, которые являются важными промежуточными продуктами в органическом синтезе. Li и соавт. был синтезирован новый хиральный комплекс кобальта (70), содержащийоптически активный лиганд типа PNNP[2]. С помощью синтезированного катализатора (2 мол. %)было проведено гидрирование различных ароматических кетонов (71)в метаноле при температуре 100°C в присутствии КОН с образованием рядаоптически активных ароматических спиртов ((S)-72) с выходами 31–99% и энантиоселективностью35–92% ее(рис. 14). Рисунок 14.Гидрирование ароматических кетонов[2]2.1.3.8.5 Реакции гидросилилированияАсимметричное 1,2-гидросилилирование углерод-гетероатомных связей, реализуемое в присутствии хиральных комплексов металлов, является альтернативой асимметричному гидрированию [2]. За последние 20 летс этой целью с успехом применялись различные хиральные катализаторы на основе титана, цинка, олова, меди и железа. Однако энантиоселективномугидросилилированию кетонов, осуществляемому в присутствии кобальт-содержащих катализаторов, было посвящено не так много работ.В 2016 г. LuиChenбыло проведено успешное энантиоселективноегидросилилирование простых арилалкилкетонов(71) в присутствии хирального катализатора, полученногоinsituиз CoCl2(0,5 мол.%)и нового комплексообразователя иминофенилоксазолинилфениламина (84)(0,8 мол.%) в дихлорметане при комнатной температуре(рис. 15) [33]. Оптически активные ароматические спирты((R)-72) были получены с выходами 71–98% и энантиоселективностью 90–>99% ее. Рисунок 15.Гидросилилированиеарилкетонов[33]В продолжение исследований LuиChenбыл для получения соответствующих оптически активныхдигидросилановбыл разработан способ энантиоселективногогидросилилированияалкенов(86) в соответствии с правилом Марковникова в присутствии PhSiH3[34]. Ускорение процесса наблюдалось в присутствии комплекса кобальта 85 (1 мол. %), синтезированного из хирального иминопиридиноксазолиновоголиганда, в присутствии NaOt-Bu в диэтиловом эфире. В результате проведенной реакции были синтезированы энантиомерно чистыедигидросиланы(87) с выходами 53–97% и энантиоселективностью 81–> 99% ее(рис. 16).Рисунок 16.Гидросилилированиеалкенов[34]2.1.3.8.6 Реакции гидроборированияКаталитическое асимметричное гидроборированиеалкенов представляет собой эффективный метод синтеза оптически активных производных алкилборных кислот, которые являются важными промежуточными продуктами синтеза, так как могут быть использованы для превращения в различные функциональные группы через ряд последовательных реакций образования связей углерод-углерод и углерод-гетероатом [2]. Наряду с различными металлокатализаторами, хиральные комплексы кобальта проявили себя как активные стимуляторы скорости синтезагидроборатов 1,1-дизамещенных алкенов.Huang и соавт. было проведено гидроборирование1,1-дизамещенных арилалкилалкенов(74)HBPinв присутствии комплекса кобальта(II) ииминопиридиноксазолиновоголиганда(73)(0,5 мол. %), в среде ТГФ при 25°C (рис. 17) [35]. Соответствующие хиральные α-алкил-β-пинаколатобораны(75)были синтезированы выходами 69–98% и энантиоселективностью 92–99% ее. Рисунок 17.Гидроборирование1,1-дизамещенных арилалкилалкенов[35]Аналогичные реакции были проведены Huang и соавт. в присутствии аналогичного комплекса кобальта, синтезированного из другого хирального иминопиридиноксазолиновоголиганда[33]. Те же авторы успешно применили этот катализатор в реакциях асимметричного гидроборированияα-силилалкенов[36].В продолжение исследований Huang и соавт. использовали схожий по структуре кобальт-содержащий катализатор (5 мол.%) для реализации сложного асимметричного гидроборированиястерически затрудненных стиролов [37]. При использовании катализатора в присутствии NaBH(s-Bu)3 в среде ТГФ при 25°C гидроборированиеHBPin приводило к образованию соответствующих продуктов с выходами 47–86% и энантиоселективностью 57–95% ее.Боргидрид натрия является наиболее распространенным восстанавливающим агентом в реакциях восстановления карбонильных соединений до спиртов. В 2015 г. Luи соавт. применилиоптически активный комплекс кобальта (83), полученный симинопиридиноксазолиновымлигандом (2,5 мол.%), для проведениявысокоэнантиоселективногогидроборированияарилкетонов(71) с HBPin в мягких условиях [38]. Соответствующие спирты ((R)-72)были синтезированы с выходами71–>99% и энантиоэлективностью 63–>99% ее(рис. 18).Рисунок 18.Гидроборированиеарилкетонов[38]2.1.4 Кобальт-содержащие комплексы, обладающие биологической активностьюZhang и соавт. были синтезированы новые комплексы Co (III) с основаниями Шиффа иисследована их антибактериальная активность в отношении бактерий Staphylococcusaureus, Bacillusanthracis, Pseudomonasaeruginosa, Streptococcusagalactiae[39].Kirubavathyи соавт. был синтезированкомплекс Co(III) с основанием Шиффа с формулой [Co(L)2]Cl*H2O, где (L = моноанионныйтридентатныйлиганд основания Шиффа, полученный из салицилового альдегида и этилендиамина). В экспериментах invitroбыло установлено наличие у синтезированного комплекса более выраженной, по сравнению с соответствующим лигандом, антибактериальной и противораковой активности [40].Xuе и соавт. из основания Шиффа 2-[(2-диметиламиноэтилимино)метил]-4-метилфенола был синтезирован новый одноядерный комплекс кобальта(III). Синтезированное соединение проявляло выраженную антибактериальную активность в отношении трех штаммов грамположительных бактерий (B. subtilis, S. aureus и St. faecalis) и трех штаммов грамотрицательных бактерий (E. coli, P. aeruginosa и E. cloacae)[41]. 2.2 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ2.2.1 Цель, задачи и методы исследованияЦель исследования. Синтез и изучение каталитических свойств новых октаэдрических комплексов кобальта(III) на основе гомо- и гетеролигандов.Задачи исследования:Синтезировать ряд октаэдрических комплексов кобальта(III) на основе гомо- и гетеролигандов, в состав которых входят хиральные диамины (1,2-диаминциклогексан/1,2-дифенилэтилендиамин S,S- и R,R- конфигураций) и основания Шиффа на основе этих диаминов и замещенных салициловых альдегидов. Охарактеризовать полученные комплексы методами 1Н- и13С-ЯМР спектроскопии и рентгеноструктурного анализа.Исследовать каталитические свойства полученных комплексов в реакциях асимметрического синтеза.2.2.2 Синтез новых хиральных октаэдрических комплексов кобальта и их применение в асимметрическом катализе2.2.2.1 Синтез новых хиральных октаэдрических комплексов кобальта(III) на основе гомо- и гетеролигандов, в состав которых входят хиральные диамины (1,2-диаминциклогексан/1,2-дифенилэтилендиамин S,S- и R,R-конфигураций) и основания Шиффа на основе этих диаминов и замещенных салициловых альдегидовНа первом этапе исследования нами были получены новые хиральные октаэдрические комплексы кобальта(III). Установлено, что при перемешивании реакционной смеси, состоящей из 1,2-диаминциклогексана и тринитрокобальтата натрия, в среде этилового спирта в течение 3 ч происходит образование соответствующего хирального комплекса кобальта (рис.19).EtOH,перемешивание + Na3[Co(NO2)3] (R,R)Рисунок 19. Схема синтезановых хиральных октаэдрических комплексовкобальта(III)В аналогичных условиях протекает взаимодействие Co(OAc)2*4H2O c 1,2-диаминциклогексаном и 1,2-дифенилэтилендиамином S,S- и R,R- конфигураций, в результате чего происходит образование соответствующих комплексов.С целью синтеза новых комплексов кобальта, нами были синтезированы основания Шиффа при перемешивании реакционной смеси, состоящей из 1,2-диаминциклогексана и салицилового альдегида в присутствии аммония хлорида в среде метилового спирта в течение 3 ч (рис. 20).MeOH,перемешивание + NH4Cl*HCl (R,R) (R,R) MeOHРисунок 20. Схема синтеза оснований ШиффаВ аналогичных условиях протекает взаимодействие 1,2-диаминциклогексана и 1,2-дифенилэтилендиаминаS,S- и R,R- конфигураций с салициловым альдегидом, содержащем в положениях 3 и 5 фрагменты трет-бутилового спирта.2.2.2.2 Восстановление ацетофенона формиатом аммония2.2.2.2 Восстановление ацетофенона фенилсиланом2.2.2.3 Восстановление ацетофенона HBPin2.2.2.4 Гидросилилирование и гидроборирование альфа-метилстирола2.2.2.5 Восстановление ацетофенона гидридом натрия, водородом, изопропанолом2.2.2.6 Восстановление ацетофенона аминобораномПрактическая значимость. В результате проведенного исследования были синтезированыновые октаэдрические комплексы кобальта(III) на основе гомо- и гетеролигандов, в состав которых входят хиральные диамины (1,2-диаминциклогексан/1,2-дифенилэтилендиамин S,S- и R,R- конфигураций) и основания Шиффа на основе этих диаминов и замещенных салициловых альдегидов. Исследование каталитических свойств выявило наличие у них способности активировать реакции восстановления, гидросилилирования и гидроборирования.2.3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬСписок литературы1.Клабуновский Е.И. Гомохиральность. Значение для биосферы итеории происхождения жизни // Журнал Органической Химии. 2012. Vol. 48, № 7.2.Pellissier H. Recent developments in enantioselective cobalt-catalyzed transformations // Coord. Chem. Rev. 2018. Vol. 360. P. 122–168.3.López-Muñoz F.J. et al. Antinociceptive effects of S(+)-ketoprofen and other analgesic drugs in a rat model of pain induced by uric acid // J. Clin. Pharmacol. 1998. Vol. 38, № S1. P. 11S-21S.4.Stereoselective inhibition of rat brain cyclooxygenase by dexketoprofen - PubMed [Electronic resource]. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/9176993/ (accessed: 04.06.2022).5.Mazario J., Roza C., Herrero J.F. The NSAID dexketoprofen trometamol is as potent as mu-opioids in the depression of wind-up and spinal cord nociceptive reflexes in normal rats // Brain Res. 1999. Vol. 816, № 2. P. 512–517.6.Bias in pharmacokinetics and clinical pharmacology - PubMed [Electronic resource]. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3665335/ (accessed: 04.06.2022).7.Shen J., Okamoto Y. Efficient Separation of Enantiomers Using Stereoregular Chiral Polymers // Chem. Rev. 2016. Vol. 116, № 3. P. 1094–1138.8.Эволюция лекарственных препаратов сквозь призму креационизма uMEDp [Electronic resource] // uMEDp. URL: https://umedp.ru (accessed: 04.06.2022).9.Бутин К.П. Теоретическая стереохимия [Electronic resource]. URL: http://www.chem.msu.su/rus/teaching/butin/p7.html (accessed: 05.06.2022).10.Энантиоселективный синтез органических соединений: Учебное пособие. [Electronic resource]. URL: http://window.edu.ru/resource/078/75078 (accessed: 12.06.2022).11.Tokunaga M. et al. Asymmetric catalysis with water: efficient kinetic resolution of terminal epoxides by means of catalytic hydrolysis // Science. Science, 1997. Vol. 277, № 5328.12.Kumar P., Naidu V., Gupta P. Application of hydrolytic kinetic resolution (HKR) in the synthesis of bioactive compounds // Tetrahedron. 2007. Vol. 63, № 13. P. 2745–2785.13.Devalankar D., Chouthaiwale P., Sudalai A. Concise Enantioselective Syntheses of (+)-L-733,060 and (2S,3S)-3-Hydroxypipecolic Acid by Cobalt(III)(salen)-Catalyzed Two-Stereocenter Hydrolytic Kinetic Resolution of Racemic Azido Epoxides // Synlett. 2013. Vol. 25, № 01. P. 102–104.14.Reddi R.N. et al. A concise enantioselective synthesis of 1,4-dideoxy-1,4-imino-d-arabinitol using Co(III)(salen)-catalyzed hydrolytic kinetic resolution of a two-stereocentered anti-azido epoxide // Tetrahedron Asymmetry. 2017. Vol. 28, № 1. P. 162–165.15.Karabal P.U., Kamble D.A., Sudalai A. Co(III)(salen)-catalyzed phenolic kinetic resolution of two stereocentered benzyloxy and azido epoxides: its application in the synthesis of ICI-118,551, an anti-hypertensive agent // Org. Biomol. Chem. The Royal Society of Chemistry, 2014. Vol. 12, № 15. P. 2349–2355.16.Nielsen L.P.C. et al. Mechanistic investigation leads to a synthetic improvement in the hydrolytic kinetic resolution of terminal epoxides // J. Am. Chem. Soc. 2004. Vol. 126, № 5. P. 1360–1362.17.White D.E. et al. A broadly applicable and practical oligomeric (salen) Co catalyst for enantioselective epoxide ring-opening reactions // Tetrahedron. 2014. Vol. 70, № 27–28. P. 4165–4180.18.Dandachi H. et al. Chiral calix-salen cobalt complexes, catalysts for the enantioselective dynamic hydrolytic kinetic resolution of epibromohydrin // J. Mol. Catal. Chem. 2014. Vol. 395. P. 457–462.19.Dandachi H. et al. Chiral salen complexes in polymeric main-chains for heterogeneous asymmetric catalysis – a brief account // Vietnam J. Chem. 2020. Vol. 58, № 1. P. 29–39.20.Patel D. et al. Dinuclear salen cobalt complex incorporating Y(OTf)3: enhanced enantioselectivity in the hydrolytic kinetic resolution of epoxides // RSC Adv. The Royal Society of Chemistry, 2015. Vol. 5, № 101. P. 82699–82703.21.Islam M.M. et al. Chiral Co(III)–salen complex supported over highly ordered functionalized mesoporous silica for enantioselective aminolysis of racemic epoxides // RSC Adv. The Royal Society of Chemistry, 2016. Vol. 6, № 111. P. 109315–109321.22.Liu Y. et al. Mechanistic Understanding of Dinuclear Cobalt(III) Complex Mediated Highly Enantioselective Copolymerization of meso-Epoxides with CO2 // Macromolecules. American Chemical Society, 2014. Vol. 47, № 22. P. 7775–7788.23.Synthesis of Chiral Bis(dihydrooxazolylphenyl)oxalamides, a New Class of Tetradentate Ligands for Asymmetric Catalysis - End - 1998 - Chemistry – A European Journal - Wiley Online Library [Electronic resource]. URL: https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/%28SICI%291521-3765%2819980515%294%3A5%3C818%3A%3AAID-CHEM818%3E3.0.CO%3B2-%23 (accessed: 12.06.2022).24.Chiral Octahedral Complexes of Cobalt(III) as “Organic Catalysts in Disguise” for the Asymmetric Addition of a Glycine Schiff Base Ester to Activated Olefins - Maleev - 2014 - Advanced Synthesis & Catalysis - Wiley Online Library [Electronic resource]. URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adsc.201400091 (accessed: 12.06.2022).25.Tsubo T., Yamada T. Enantioselective Michael Addition Catalyzed by an Optically Active 1-Chlorovinyl Cobalt(III) Complex // Synlett. 2015. Vol. 26, № 8. P. 1111–1115.26.Asymmetric NaBH4 1,4‐Reduction of C3‐Disubstituted 2‐Propenoates Catalyzed by a Diamidine Cobalt Complex - Shuto - 2015 - ChemCatChem - Wiley Online Library [Electronic resource]. URL: https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/cctc.201500260 (accessed: 12.06.2022).27.Lewis K.G. et al. Cobalt(III) Werner Complexes with 1,2-Diphenylethylenediamine Ligands: Readily Available, Inexpensive, and Modular Chiral Hydrogen Bond Donor Catalysts for Enantioselective Organic Synthesis // ACS Cent. Sci. American Chemical Society, 2015. Vol. 1, № 1. P. 50–56.28.Sasai H. et al. Basic character of rare earth metal alkoxides. Utilization in catalytic carbon-carbon bond-forming reactions and catalytic asymmetric nitroaldol reactions // J. Am. Chem. Soc. American Chemical Society, 1992. Vol. 114, № 11. P. 4418–4420.29.Spangler K.Y., Wolf C. Asymmetric Copper(I)-Catalyzed Henry Reaction with an Aminoindanol-Derived Bisoxazolidine Ligand // Org. Lett. American Chemical Society, 2009. Vol. 11, № 20. P. 4724–4727.30.Wei Y. et al. Probing the evolution of an Ar-BINMOL-derived salen–Co(III) complex for asymmetric Henry reactions of aromatic aldehydes: salan–Cu(II) versus salen–Co(III) catalysis // RSC Adv. 2014. Vol. 4.31.Taura D. et al. Cobalt(II)-Salen-Linked Complementary Double-Stranded Helical Catalysts for Asymmetric Nitro-Aldol Reaction // ACS Catal. American Chemical Society, 2016. Vol. 6, № 7. P. 4685–4689.32.Friedfeld M.R. et al. Cobalt-Catalyzed Enantioselective Hydrogenation of Minimally Functionalized Alkenes: Isotopic Labeling Provides Insight into the Origin of Stereoselectivity and Alkene Insertion Preferences // J. Am. Chem. Soc. American Chemical Society, 2016. Vol. 138, № 10. P. 3314–3324.33.Chen J. et al. Cobalt-Catalyzed Asymmetric Hydrogenation of 1,1-Diarylethenes // Org. Lett. American Chemical Society, 2016. Vol. 18, № 7. P. 1594–1597.34.Cheng B. et al. Highly Enantioselective Cobalt-Catalyzed Hydrosilylation of Alkenes // J. Am. Chem. Soc. American Chemical Society, 2017. Vol. 139, № 28. P. 9439–9442.35.Zhang L. et al. Cobalt-Catalyzed Enantioselective Hydroboration of 1,1-Disubstituted Aryl Alkenes // J. Am. Chem. Soc. American Chemical Society, 2014. Vol. 136, № 44. P. 15501–15504.36.Highly Chemo‐, Regio‐, and Stereoselective Cobalt‐Catalyzed Markovnikov Hydrosilylation of Alkynes - Guo - 2016 - Angewandte Chemie International Edition - Wiley Online Library [Electronic resource]. URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201605501 (accessed: 12.06.2022).37.Zhang H., Lu Z. Dual-Stereocontrol Asymmetric Cobalt-Catalyzed Hydroboration of Sterically Hindered Styrenes // ACS Catal. American Chemical Society, 2016. Vol. 6, № 10. P. 6596–6600.38.Guo J., Chen J., Lu Z. Cobalt-catalyzed asymmetric hydroboration of aryl ketones with pinacolborane // Chem. Commun. The Royal Society of Chemistry, 2015. Vol. 51, № 26. P. 5725–5727.39.Zhang J. et al. Synthesis, Crystal Structures, and Antibacterial Activity of Cobalt(III) Complexes with Bidentate Schiff Base Ligands // Synth. React. Inorg. Met.-Org. Nano-Met. Chem. 2010. Vol. 40, № 4. P. 211–215.40.Kirubavathy S.J. et al. Synthesis, structure, and pharmacological evaluation of Co(III) complex containing tridentate Schiff base ligand // Russ. J. Coord. Chem. 2015. Vol. 41, № 5. P. 345–352.41.Xue L., Deng D., Wang Q. Synthesis, crystal structures, and antibacterial activity of copper(II) and cobalt(III) complexes derived from 2-[(2-dimethylaminoethylimino)methyl]-4-methylphenol // Russ. J. Coord. Chem. 2017. Vol. 43, № 3. P. 181–188.