Un procedimiento para la reducción por hidrogenación, utilizando H2 molecular,

de un sustrato C3-C70 que contiene uno, dos o tres grupos funcionales, ésteres o lactonas, hasta el correspondiente alcohol o diol, caracterizado porque dicho procedimiento se realiza en presencia de una base y de al menos un catalizador o pre-catalizador de la fórmula general

(1)[Ru(PP)(NN)(S)2-nYn](Y)2-n

en la que

n representa 0, 1 o 2;

S representa un ligando C1-C26 monodentado;

PP representa un ligando C6-C60 bidentado, en el que los grupos de coordinación son dos grupos fosfino;

NN representa un ligando C3-C40 bidentado, en el que los grupos de coordinación son dos grupos amino, y al menos uno de dichos grupos amino es una amina primaria, y en el que al menos uno de los átomos de carbono al que uno de dichos grupos amino está unido, no es un grupo CH3- ni -CH2-; y

cada Y representa, simultánea o independientemente, un átomo de hidrógeno o de halógeno, un grupo BH4 o AlH4, un grupo hidroxilo, o un radical alcoxi C1-C6 o carboxílico

Hidrogenación de ésteres con complejos de Ru/ligandos bidentados.

Campo técnico

La presente invención se refiere al campo de la hidrogenación catalítica y más particularmente, al uso de complejos quirales específicos de Ru con ligandos bidentados de PP y NN en procedimientos para la reducción de ésteres o lactonas al correspondiente alcohol o diol respectivamente.

Técnica anterior

La reducción de un grupo funcional éster al correspondiente alcohol es una de las reacciones fundamentales de la química orgánica, y se utiliza en un gran número de procedimientos químicos. En general, se conocen dos tipos principales de procedimientos para alcanzar dicha transformación. Tales tipos de procedimientos, son los siguientes:

Desde un punto de vista práctico, los procedimientos de hidrogenación son más interesantes porque se pueden llevar a cabo utilizando pequeñas cantidades de catalizador (generalmente de 10 a 1000 ppm en relación con el sustrato) y en presencia de pequeñas cantidades o incluso en ausencia de disolvente. Además, los procedimientos de hidrogenación no requieren el uso de hidruros altamente reactivos y caros, y no producen cantidades importantes de desechos acuosos.

Uno de los elementos obligatorios y que caracterizan los procedimientos de hidrogenación, es el catalizador o el sistema catalítico que se utiliza para activar el hidrógeno molecular con vistas a la reducción. El desarrollo de catalizadores o sistemas catalíticos útiles para la hidrogenación de un grupo funcional éster, representa todavía una tarea importante, difícil e impredecible de la química.

Entre los pocos catalizadores o sistemas catalíticos conocidos para realizar tales reducciones, se pueden citar los complejos de rutenio/fosfina, obtenidos por la reacción del precursor óxido o carboxilato de rutenio, con un ligando de mono-, di-, o tri-fosfina (un ejemplo de los mismos está descrito por Elsevier et al. en Chem. Commun., 1998, 1367). En este tipo de complejos, el metal rutenio se coordina solamente mediante ligandos "acac" y átomos de fosfina, limitando de este modo la diversidad de la estructura del ligando y la esfera de coordinación alrededor del centro metálico. Como consecuencia de esta pequeña diversidad, la puesta a punto de la actividad y de las características del procedimiento de hidrogenación no es fácil. Además, las condiciones experimentales requieren presiones (al menos 70-130 bares) y temperaturas (120-180ºC) muy altas. Otros complejos de rutenio conocidos para realizar tales reducciones, son los complejos de rutenio de ligandos bidentados en los que los grupos de coordinación consisten en un grupo amino o imino y un grupo fosfino (WO2006/106483).

Sin embargo, aún existe la necesidad de procedimientos de hidrogenación que utilicen catalizadores o pre-catalizadores alternativos, para tener de este modo una mayor diversidad en las estructuras de los ligandos y en las esferas de coordinación alrededor del centro metálico y permitir una diversidad mayor, y si es posible más fácil de las condiciones experimentales y del tipo de reacción que se puede llevar a cabo.

Descripción de la invención

Con el fin de resolver los problemas mencionados antes, la presente invención se refiere a procedimientos para la reducción por hidrogenación, utilizando H₂ molecular, de un sustrato C₃-C₇₀ que contiene uno, dos o tres grupos funcionales, ésteres o lactonas, hasta el correspondiente alcohol o diol, caracterizado porque dicho procedimiento se realiza en presencia de una base y de al menos un catalizador o pre-catalizador en la forma de un complejo de rutenio en el que el rutenio está coordinado por un ligando bidentado de difosfina (ligando PP) y un ligando bidentado de diamino (ligando NN), que comprende al menos un carbono a sustituido (en relación con el átomo de nitrógeno de coordinación).

Según una realización particular de la invención, el sustrato puede ser un compuesto de la fórmula (I)

en la que

R^a y R^b representan, simultánea o independientemente, un grupo aromático, alquilo o alquenilo, C₁-C₃₀, lineal, ramificado o cíclico, opcionalmente sustituido; o

R^a y R^b están unidos entre sí y forman un grupo C₃-C₂₀, preferiblemente C₄-C₂₀, saturado o insaturado, opcionalmente sustituido.

Los correspondientes alcoholes (esto es, (II-a) y (II-b)), o el correspondiente diol (II') de dicho sustrato (I), son de la fórmula

en las que R^a y R^b son como se han definido en la fórmula (I).

Se obtendrá un compuesto de la fórmula (II) (esto es, II-a o II-b), en el caso en que R^a y R^b no estén unidos entre sí, mientras que se obtendrá un compuesto de la fórmula (II') en el caso en que R^a y R^b estén unidos entre sí.

Se entiende que por "un grupo .....aromático, alquilo o alquenilo, lineal, ramificado o cíclico" se indica que dichos R^a o R^b pueden estar, por ejemplo, en la forma de un grupo alquilo lineal o pueden estar también en la forma de una mezcla de dichos tipos de grupos, por ejemplo un R^a específico puede comprender un alquilo lineal, un alquenilo ramificado, un alquilo poli(cíclico) y un resto arilo, a menos que se mencione una limitación específica a un solo tipo. Similarmente, en todas las realizaciones de la invención que siguen, cuando se menciona que un grupo está en la forma de más de un tipo de topología (por ejemplo, lineal, cíclico o ramificado) y/o de insaturación (por ejemplo, alquilo, aromático o alquenilo), se indica también un grupo que puede comprender restos que tienen una de dichas topologías o insaturaciones, como se ha explicado anteriormente.

Una realización particular del procedimiento de la invención se muestra en el esquema I:

Según una realización adicional de la invención, el sustrato es un éster, o una lactona, que proporcionará un alcohol, o un diol, que es útil en la industria farmacéutica, agroquímica o de perfumería como producto final o como un intermedio. El sustrato particularmente preferido es un éster, o una lactona, que proporcione un alcohol, o un diol, que sea útil en la industria de la perfumería como producto final o como un intermedio.

Según otra realización de la invención, el sustrato es un compuesto C₅-C₃₀ de la fórmula (I), y en particular se pueden citar aquellos en los que R^a y R^b representan, simultánea o independientemente, un grupo aromático o alquilo C₁-C₃₀ lineal, ramificado o cíclico, opcionalmente sustituido; o un grupo alquenilo C₄-C₂₀ cíclico, opcionalmente sustituido; o R^a y R^b están unidos entre sí y forman un grupo C₄-C₂₀, saturado o insaturado, lineal, ramificado, mono-, di- o tri-cíclico, opcionalmente sustituido.

Según una realización adicional de la invención, el sustrato es un compuesto C₅-C₂₀ de la fórmula (I), en la que R^a y R^b representan, simultánea o independientemente, un grupo aromático o alquilo C₅-C₁₈ lineal, ramificado o cíclico, opcionalmente sustituido; o un grupo alquenilo C₅-C₁₈ cíclico, opcionalmente sustituido; o R^a y R^b están unidos entre sí y forman un grupo C₄-C₂₀, saturado o insaturado, lineal, ramificado, mono-, di- o tri-cíclico, opcionalmente sustituido.

Los posibles sustituyentes de R^a y R^b son uno, dos o tres halógenos, grupos OR^c, NR^c₂ o R^c, en los cales R^c es un átomo de hidrógeno, un grupo C₁-C₂ halogenado o un...

1. Un procedimiento para la reducción por hidrogenación, utilizando H₂ molecular, de un sustrato C₃-C₇₀ que contiene uno, dos o tres grupos funcionales, ésteres o lactonas, hasta el correspondiente alcohol o diol, caracterizado porque dicho procedimiento se realiza en presencia de una base y de al menos un catalizador o pre-catalizador de la fórmula general

(1)[Ru(PP)(NN)(S)_2-nY_n](Y)_2-n

en la que

n representa 0, 1 o 2;

S representa un ligando C₁-C₂₆ monodentado;

PP representa un ligando C₆-C₆₀ bidentado, en el que los grupos de coordinación son dos grupos fosfino;

NN representa un ligando C₃-C₄₀ bidentado, en el que los grupos de coordinación son dos grupos amino, y al menos uno de dichos grupos amino es una amina primaria, y en el que al menos uno de los átomos de carbono al que uno de dichos grupos amino está unido, no es un grupo CH₃- ni -CH₂-; y

cada Y representa, simultánea o independientemente, un átomo de hidrógeno o de halógeno, un grupo BH₄ o AlH₄, un grupo hidroxilo, o un radical alcoxi C₁-C₆ o carboxílico.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el catalizador o pre-catalizador es de la fórmula general

(2)[Ru(PP)(NN)Y₂]

en la que PP, NN e Y son como se han definido en la reivindicación 1.

3. Un procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el ligando bidentado PP es un compuesto ópticamente activo de la fórmula

en la que

R¹ y R², cuando se toman por separado, representan, simultánea o independientemente, un grupo alquilo o alquenilo de C₁ a C₈ lineal, ramificado o cíclico, opcionalmente sustituido, un grupo aromático de C₆ a C₁₀, opcionalmente sustituido, o un grupo OR³ o NR³R⁴, siendo R³ y R⁴ un grupo alquilo o alquenilo de C₁ a C₈; los grupos R¹ y R² unidos al mismo átomo P, cuando se toman conjuntamente, pueden formar un anillo saturado o insaturado opcionalmente sustituido, que tiene 5 a 10 átomos y que incluye el átomo de fósforo al que dichos grupos R² y R¹ están unidos; y

Q representa:

- un grupo de la fórmula

en la que

m es un número entero de 1 a 5, y

R⁵ y R⁶ representan, simultánea o independientemente, un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo o alquenilo de C₁ a C₁₀ lineal, ramificado o cíclico, opcionalmente sustituido, un grupo aromático C₆-C₁₀, opcionalmente sustituido, o un grupo OR⁷ o NR⁷R⁸, siendo R⁷ y R⁸ un grupo alquilo o alquenilo de C₁ a C₁₀ lineal, ramificado o cíclico; dos grupos distintos R⁶ y/o R⁵, tomados juntos, pueden formar un anillo saturado de C₅ a C₈ o incluso hasta C₁₀, opcionalmente sustituido, que incluye los átomos de carbono a los que cada uno de dichos grupos R⁶ o R⁵ están unidos; o

- un grupo de la fórmula

en la que

m es un número entero de 2 a 4, y

dos grupos R⁹ adyacentes distintos, tomados juntos, forman un anillo aromático de C₅ a C₈ o incluso hasta C₁₀, opcionalmente sustituido, o un metalocenodiilo C₅-C₁₂, opcionalmente sustituido, que incluye los átomos de carbono a los que cada uno de dichos grupos R⁹ están unidos;

o

tres grupos R⁹ adyacentes distintos, tomados juntos, forman un anillo de naftaleno, opcionalmente sustituido, que incluye los átomos de carbono a los que cada uno de dichos grupos R⁹ están unidos.

4. Un procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque el ligando es de la fórmula (3) en la que

R¹ y R² representan, simultánea o independientemente, un grupo alquilo de C₁ a C₆ lineal, ramificado o cíclico, opcionalmente sustituido, un grupo fenilo o naftilo, opcionalmente sustituido; los grupos R¹ y R², unidos al mismo átomo P, tomados conjuntamente, forman un anillo saturado o insaturado, opcionalmente sustituido, que tiene 5, 6 o 7 átomos y que incluye el átomo de fósforo al que están unidos dichos grupos R¹ y R²; y

Q representa:

- un grupo de la fórmula

en la que

m es un número entero de 1 a 3, y

dos grupos R⁹ adyacentes distintos, tomados juntos, forman un anillo aromático de C₅ a C₁₀, opcionalmente sustituido, o un ferrocenodiilo C₅-C₁₂, opcionalmente sustituido, que incluye los átomos de carbono a los que cada uno de dichos grupos R⁹ están unidos; o

tres grupos R⁹ adyacentes distintos, tomados juntos, forman un anillo de naftaleno, opcionalmente sustituido, que incluye los átomos de carbono a los que cada uno de dichos grupos R⁹ están unidos.

5. Un procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque el ligando de la fórmula (3) comprende uno de los restos:

- una metaloceno-1,1'-difosfina de la fórmula

- una a,a'-bis(naftaleno)-ß,ß'-difosfina de la fórmula

- o una a,a'-bis(benceno)-ß,ß'-difosfina de la fórmula

en la que cada Ar representa un grupo aromático de C₆ a C₁₀, opcionalmente sustituido con uno o dos halógenos, grupos CF₃ o alcoxi de C₁ a C₅ o grupos polialquilenglicoles, grupos COOR^d, NR^d₂, o grupos R^d, en los que R^d es un grupo alquilo de C₁ a C₄ o un grupo cicloalquilo C_5-4, aralquilo o un grupo aromático.

6. Un procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el ligando NN es de la fórmula

en la que

la línea de puntos indica un enlace sencillo o doble, con la condición de que solamente una línea de puntos por átomo de nitrógeno puede indicar un doble enlace;

b representa 0, 1 o 2;

R²¹ representa un átomo de hidrógeno o un grupo R^21'R²²CH, o si la línea de puntos indica un enlace sencillo, puede representar también un grupo R^21'R²²C=;

c es 0 o 1 cuando el enlace carbono-nitrógeno con la línea de puntos representa un enlace sencillo o doble respectivamente; y

R^21', R²², R²³, R²⁴, y R²⁵ representan, simultánea o independientemente, un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo o alquenilo de C₁ a C₁₀ lineal, ramificado o cíclico, opcionalmente sustituido, un grupo aromático C₆-C₁₀ opcionalmente sustituido; R^21' y R²⁴, tomados conjuntamente, pueden formar un heterociclo saturado o insaturado, opcionalmente sustituido, y que opcionalmente contiene uno o dos átomos adicionales de nitrógeno o de oxígeno, que contiene 5 a 10 átomos y que incluye los átomos de carbono y el átomo de N a los que dichos R^21' o R²⁴ están unidos; R²³ y R²⁴, o R²⁴ y R²⁵, cuando se toman conjuntamente, forman un anillo saturado o insaturado, opcionalmente sustituido, que tiene 5 a 12 átomos y que incluye el átomo de carbono al que dichos grupos R²³, R²⁴ o R²⁵ están unidos; con la condición de que al menos uno de dichos grupos R²³ o R²⁴, no es un átomo de hidrógeno;

con la condición de que al menos uno de R²⁴ o R²², no es un átomo de hidrógeno, y con la condición de que al menos un grupo amino de coordinación es una amina primaria.

7. Un procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque el ligando NN es de la fórmula

en la que

d representa 0 o 1; y

R²⁶ o R²⁷ representa cada uno, un átomo de hidrógeno o un grupo alquilo de C₁ a C₆ lineal, ramificado o cíclico, o un grupo fenilo opcionalmente sustituido; dos R²⁶, o un R²⁶ y un R²⁷ adyacente, tomados conjuntamente, pueden formar un alcanodiilo o alquenodiilo C₃-C₅;

con la condición de que al menos un R²⁶, no es un átomo de hidrógeno.

8. Un procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque el ligando NN es un compuesto de una de las fórmulas:

en las R²⁹ representa un grupo alquilo C₁-C₆ o un grupo fenilo opcionalmente sustituido, como se ha definido antes para R²⁸, y R³⁰ representa un átomo de hidrógeno o un grupo R²⁹.

9. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque uno cualquiera o los dos ligandos PP o NN, está en una forma ópticamente activa.

10. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la base se selecciona del grupo que consiste en carbonatos de metales alcalinos o alcalinotérreos, hidróxidos de metales alcalinos o alcalinotérreos, amiduros C_1-10, fosfazeno C_10-26, y un alcoholato de la fórmula (R³¹O)₂M o R³¹OM', en la que M es un metal alcalinotérreo, M' es un metal alcalino o un amonio NR³²₄, R³¹ significa hidrógeno o un radical alquilo de C₁ a C₄ lineal o ramificado y R³² significa un radical alquilo de C₁ a C₁₀ lineal o ramificado.