Nuevos ligandos de la clase benzo[h]quinolina y complejos de metales de transición que los contienen y el uso de dichos complejos como catalizadores.

Ligandos derivados de benzo[h]quinolina, con un grupo -CHR1-NH2 en la posición 2 representados por la fórmula **Fórmula**

en donde:

R1 es un grupo alifático o aromático;

R2, R3 y R4 son iguales o diferentes el uno del otro y son átomos de hidrógeno, grupos alifáticos o aromáticos,grupos halógenos, grupos alcoxo, grupos nitro, grupos ciano.

Nuevos ligandos de la clase benzo[h]quinolina y complejos de metales de transición que los contienen y el uso de dichos complejos como catalizadores Campo de la invención La invención se relaciona con nuevos ligandos tridentados derivados de benzo[h]quinolina y con nuevos complejos de metales de transición, en particular metales de transición del Grupo VIII seleccionados de hierro, rutenio y osmio obtenidos con los mismos. La invención también se relaciona con métodos para la preparación de los ligandos y los complejos relativos, así como al uso de los complejos, aislados o preparados in situ, como catalizadores de reacciones de reducción de cetona, aldehído e imina, ya sea por transferencia de hidrógeno o con gas hidrógeno.

Estado de la técnica

En años recientes complejos de metales de transición ciclometálicos que contienen bien sea ligandos ciclometálicos tridentados (PCP, NCN, CNN) (M. Albrecht, G. van Koten, Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 3750; M. E. van der Boom, D. Milstein, Chem. Rev. 2003, 103, 1759; J. T. Singleton, Tetrahedron 2003, 59, 1837) or bidentate (PC, NC)

(W. Baratta, P. Da Ros, A. Del Zotto, A. Sechi, E. Zangrando, P. Rigo Angew. Chem. Int. Ed., 2004, 43, 3584; J.B. Sortais, V. Ritleng, A. Voelklin, , A. Holuigue, H. Smail, L. Bar y ol, C. Sirlin, G. K. M. Verzijl, A. H. M. de Vries, M. Pfeffer, Org. Lett, 2005, 7, 1247) han encontrado diversas aplicaciones en la química organometálica y en catálisis homogénea. El interés en la catálisis para estos sistemas se deriva del hecho de que por lo general tienen un grado alto de estabilidad térmica y que la presencia de un enlace covalente 0 metal-carbono dificulta el desprendimiento del ligando del metal. Por ejemplo complejos ciclometálicos de Ru, bien sea con ligandos bidentados CN (J.B. Sortais, L. Bar y ol, C. Sirlin, A.H.M. de Vries, J. G. de Vries, M. Pfeffer, Pure Appl. Chem, 2006, 78, 475) o ligandos tridentados CNN (W. Baratta, G. Chelucci, S. Gladiali, K. Siega, M. Toniutti, M. Zanette, E. Zangrando, P. Rigo, Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 6214) , han sido utilizados con buenos resultados como precursores catalizadores en las reacciones de transferencia de hidrógeno. También es de señalar que ligandos bidentados N-donantes han encontrado un número de aplicaciones en las últimas décadas en la síntesis de varios tipos de sistemas catalizadores basados en metales de transición, ya sea solos o en combinación con otros ligandos auxiliares tales como fosfinas y arenos (M. Lemaire et al. Chem. Rev., 2000, 100, 2159) . De ahí que los sistemas de Ru/difosfina/diamina, con diaminas del tipo H2N-Q-NH2, son excelentes catalizadores para la hidrogenación homogénea selectiva de diferentes tipos de cetonas (R. Noyori, T. Ohkuma, Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2001, 40, 40; R.H. Morris et al. Coord. Chem. Rev. 2004, 248, 2201) , mientras que cuando el ligando bidentado N-donante es del tipo amino-piridina, como en [RuCl2 (difosfina) (2-aminometilpiridina) ], estos sistemas son particularmente activos como catalizadores en la reducción de compuestos de carbonilo por transferencia de hidrógeno en 2-propanol (W. Baratta, E. Herdtweck, K.Siega, M. Toniutti, P. Rigo, Organometallics 2005, 24, 1660; W. Baratta, K.Siega, M. Toniutti, P. Rigo, WO 2005/1058191) . La actividad catalizadora en la transferencia de hidrógeno se incrementa aún más mediante el uso de ligandos, tales como 6-aril-2- (aminometil) piridina, en la cual un grupo capaz de dar reacciones de ciclometalación está vinculado con la estructura de 2-aminometilpiridina (W. Baratta, G. Chelucci, S. Gladiali, K. Siega, M. Toniutti, M. Zanette, E. Zangrando, P. Rigo, Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 6214) .

La reducción de compuestos de carbonilo tales como cetonas y aldehídos es una reacción de interés aplicativo de amplio alcance que ha llevado en los últimos años a una intensa actividad de investigación. A este respecto, así como los métodos de reducción de biocatalizadores y los métodos basados en el uso de hidruros metálicos tales como LiAlH4, se han desarrollado dos métodos de hidrogenación adicionales y diferentes:

1) reducción con hidrógeno molecular utilizando sistemas catalizadores basados en metales de transición;

2) reducción catalizadora por transferencia de hidrógeno, utilizando ácido fórmico o 2-propanol como donantes de hidrógeno.

Se han obtenido buenos resultados con el uso de ambos métodos en particular sistemas basado en complejos de rutenio (II) que contienen varios tipos de ligandos. Desde un punto de vista industrial ambas tecnologías presentan ventajas y desventajas. A este respecto las reacciones de hidrogenación de compuestos de carbonilo con gas de hidrógeno se llevan a cabo generalmente bajo presión; la cual puede ser una fuente de riesgo y requiere plantas dedicadas, aunque con la ventaja de tener sistemas catalizadores altamente activos los cuales funcionan a temperaturas moderadas. En los procesos basados en reacciones de transferencia, el 2-propanol se utiliza normalmente como fuente de hidrógeno y solvente de reacción, y presenta las ventajas de tener un punto de ebullición bajo, baja toxicidad y bajo impacto ambiental. Debido a su simplicidad de operación y los buenos resultados que puede dar, la transferencia de hidrógeno catalizador es una alternativa útil para la reducción con hidrógeno principalmente para las reacciones de pequeña y mediana escala. Cabe señalar, sin embargo, que sistemas catalizadores disponibles para la transferencia de hidrógeno no son generalmente altamente activos y esto implica largos tiempos de reacción y baja utilización de la planta, además del riesgo de desactivación del catalizador y la descomposición con el tiempo.

También de mencionar es que, con raras excepciones, los catalizadores activos en la transferencia de hidrógeno son pobremente activos en la hidrogenación y viceversa (T. Ohkuma, C. A. Sandoval, R. Srinivasan, Q. Lin, Y. Wei,

K. MuÇiz, R. Noyori, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 8288; F.Naud, C. Malan, F. Spindler, C. Ruggerberg, A. T. Schimdt, H-U Blaser, Adv. Synth. Catal. 2006, 348, 47) .

Reacciones de hidrogenación Para la reducción con hidrógeno molecular, han sido utilizados sistemas catalizadores basados en varios metales de transición (Ir, Rh, Pd, Ni) , pero se ha concentrado especial atención en los derivados de rutenio. Los compuestos del tipo [RuCl2 (fosfina) 2 (1, 2-diamina) ] y [RuCl2 (difosfina) (1, 2-diamina) ] en un medio básico, son excelentes catalizadores para la hidrogenación selectiva, en fase homogénea, de diversos tipos de cetonas. Además, con una combinación adecuada de difosfinas y diaminas quirales, la hidrogenación enantioselectiva de compuestos de carbonilo se puede lograr con la formación de alcoholes ópticamente activos con elevados excesos enantioméricos. Las reacciones se llevan a cabo generalmente con hidrógeno bajo presión y temperaturas moderadas (R. Noyori, Asymmetric Catalysis in Organic Synthesis, Ed. R. Noyori, 1994, pp. 56-82; T. Ohkuma, H. Ooka, T. Ikariya, R. Noyori, J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 10417; R. Noyori, T. Ohkuma, Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2001, 40, 40; K. V. L. Crépy, T. Imamoto, Adv. Synth. Catal. 2003, 345, 79; R:H. Morris et al. Coord. Chem. Rev. 2004, 248, 2201) . Debe anotarse que los complejos que contienen ligandos bidentados de tipo amina-piridina, tales como [RuCl2 (difosfina) (2aminometilpiridina) ], pueden catalizar, dependiendo de la difosfina y el solvente, tanto la reacción de hidrogenación y la reacción de transferencia de hidrógeno (W. Baratta, E. Herdtweck, K.Siega, M. Toniutti, P. Rigo, Organometallics 2005, 24, 1660; T. Ohkuma, C. A. Sandoval, R. Srinivasan, Q. Lin, Y. Wei, K. MuÇiz, R. Noyori, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 8288) . Así como con sistemas de Ru/difosfina/diamina, se han obtenido también resultados interesantes en hidrogenación catalizadora con complejos de rutenio que contienen ligandos tetradentados de diamino-difosfina y diimino de difosfina (R.H. Morris et al. Chem. Eur. J. 2003, 9, 4954; V. Rautenstrauch et al., US 6, 878, 852) y con una serie de compuestos de rutenio con ligandos de tipo fosfino-oxazolina (H.A. McManus, P.J. Guir y , Chem. Rev. 2004, 104, 4151; T. Naud et al., Adv. Synth. Catal. 2006, 348, 47) .

Transferencia de hidrógeno En reducciones de transferencia de compuestos de carbonilo, el 2-propanol, el cual es también el solvente de la reacción, o una mezcla de ácido fórmico/trietilamina, se utilizan normalmente como fuente de hidrógeno (G. Zassinovich, G. Mestroni, S. Gladiali, Chem. Rev. 1992, 92, 1051; R. Noyori, S. Hashiguchi, Acc. Chem. Res. 1997, 30, 97; J. E. Bäckvall, J. Organomet. Chem. 2002, 652, 105; M.J. Palmer, M. Wills, Thetrahedron: Asymmetr y 1999, 10, 2045; J. S. M. Samec, J. E. Bäckvall, P. G. Andersson,... [Seguir leyendo]

1. Ligandos derivados de benzo[h]quinolina, con un grupo -CHR1-NH2 en la posición 2 representados por la fórmula (I)

en donde: R1 es un grupo alifático o aromático; R2, R3 y R4 son iguales o diferentes el uno del otro y son átomos de hidrógeno, grupos alifáticos o aromáticos,

grupos halógenos, grupos alcoxo, grupos nitro, grupos ciano.

2. Ligandos derivados de benzo[h]quinolina, con un grupo -CHR1-NH2 en la posición 2 de acuerdo con la 10 reivindicación 1, en donde R1 es un metilo y R2, R3 y R4 son H.

3. Ligandos derivados de benzo[h]quinolina, con un grupo -CHR1-NH2 en la posición 2 de acuerdo con la reivindicación 1, en donde R1 es un tert-butilo y R2, R3 y R4 son H.

4. Complejos de metal de transición representados por la fórmula general (II) [MXLmL’] (II)

en donde M, X, L y L’ son: M un metal de transición del grupo VIII seleccionado de hierro, rutenio y osmio; X un halógeno, un hidrógeno, un alcóxido (OR) ; L un ligando seleccionado de los grupos que consisten de: a) una monofosfina monodentada de fórmula general PR1R2R3 donde R1, R2 y R3 son iguales o diferentes y son grupos alifáticos o aromáticos; b) una fosfina bidentada de tipo PR’2-Z-PR"2 donde Z es una cadena de hidrocarburo opcionalmente sustituido con preferencia por difosfinas de PR’2 (CH2) xPR"2, con x siendo igual a 2, 3 o 4, donde R’ y R" son iguales o diferentes y son grupos alifáticos o aromáticos; c) una difosfina ópticamente activa;

y m es igual a 1 o 2 con la condición de que m es igual a 1 cuando el ligando L es seleccionado del grupo b) o c) , y es igual a 2 cuando el ligando L es seleccionado del grupo a) y que en este caso los ligandos L son iguales o diferentes;

L’ un ligando ciclometálico tridentado derivado de benzo[h]quinolina, con un grupo -CHR1-NH2 en la posición 2, del tipo CNN de fórmula (Ib) donde R1 es H, un grupo alifático o un aromático y donde R2, R3 y R4 son iguales o diferentes y son átomos de hidrógeno, grupos alifáticos y aromáticos, átomos de halógeno, grupos alcoxo, grupos nitro, grupos ciano.

5. Complejos de metales de transición de acuerdo con la reivindicación 4, en donde M es seleccionado de rutenio u osmio.

6. Complejos de metales de transición de acuerdo con la reivindicación 5, en donde M es rutenio y m es igual a 2 que están representados por la fórmula (V) [RuXL2L’] (V) en donde: X es un halógeno, un hidrógeno, un alcóxido (OR) ;

L son fosfinas monodentadas, iguales o diferentes, seleccionadas del grupo a) ; L’ es un ligandos tridentado de tipo CNN de fórmula (Ib) .

7. Complejos de metales de transición de acuerdo con la reivindicación 5, en donde cuando M es rutenio y m es igual a 1 están representados por la fórmula (VI) [RuXL1L’] (VI) en donde: X es un halógeno, un hidrógeno, un alcóxido (OR) ;

L es una fosfina bidentada seleccionada del grupo b) o un difosfina ópticamente activa seleccionada del grupo c) ; L 'es un ligando tridentado de tipo CNN de fórmula (Ib) .

8. Complejos de metales de transición de acuerdo con la reivindicación 5, en donde cuando M es osmio y m es igual a 2 están representados por la fórmula (VII) [OsXL2L’] (VII) en donde: X es un halógeno, un hidrógeno, un alcóxido (OR) ;

L son fosfinas monodentadas, iguales o diferentes, seleccionadas del grupo a) ; L' es un ligando tridentado de tipo CNN de fórmula (Ib) .

9. Complejos de metales de transición de acuerdo con la reivindicación 5, en donde cuando M es osmio y m es igual a 1, los complejos son representados por la fórmula (VIII) [OsXL1L’] (VIII) en donde: X es un halógeno, un hidrógeno, un alcóxido (OR) ;

L es una fosfina bidentada seleccionado del grupo b) o una difosfina ópticamente activa seleccionada del grupo c) ; L' es un ligando tridentado de tipo CNN de fórmula (Ib) .

10. Complejos de metales de transición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 9, en donde X es cloro o bromo.

11. Complejos de metales de transición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 9, en donde cuando L es una fosfina del grupo a) es PPh3

12. Complejos de metales de transición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 9, en donde cuando L es una fosfina del grupo b) es PPh2 (CH2) 4PPh2.

13. Complejos de metales de transición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 9, en donde cuando L es una difosfina del grupo c) es (R, S) -JOSIPHOS, (S, R) -JOSIPHOS*, (S, S) -SKEWPHOS, (S) -MeO-BIPHEP.

14. Complejos de metales de transición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 9, en donde R1, R2, R3 y R4 del ligando L’ de (Ib) es H.

15. Complejos de metales de transición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 9, en donde R1 es un metilo y R2, R3 y R4 del ligando L’ de fórmula (Ib) es H.

16. Complejos de metales de transición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 9, en donde R1 es un tert-butilo y R2, R3 y R4 del ligando L’ de fórmula (Ib) es H.

17. Proceso para la preparación de un ligando de acuerdo con la reivindicación 1, en donde cuando R1 es metilo o tert-butilo es obtenible de 2-bromobenzo[h]quinolina o de 2-clorobenzo[h]quinolina con la preparación de la oxima correspondiente y la subsecuente reducción catalizadora del mismo.

18. Proceso para la preparación de complejos de metal de transición de acuerdo con la reivindicación 4 obtenible mediante la reacción de ligandos derivados de benzo[h]quinolina, con un grupo -CHR1-NH2 en la posición 2, representado por la fórmula (I)

donde R1 es H, un grupo alifático o aromático y donde R2, R3 y R4 son iguales o diferentes y son átomos de hidrógeno, grupos alifáticos y aromáticos, átomos de halógeno, grupos alcoxo, grupos nitro, grupos ciano con un precursor de metal de transición en presencia de fosfinas y una base.

19. Proceso para la preparación de los complejos de metales de transición de la reivindicación 18, en donde los precursores de metal para la preparación de los complejos son precursores que contienen fosfinas monodentadas de fórmula MX2Pn (M = Ru, Os; X = Cl, Br; P = PPh3; n = 3, 4) .

20. El uso de los ligandos derivados de benzo[h]quinolina con un grupo -CHR1-NH2 en la posición 2 representado por la fórmula (I)

donde R1 es H, un grupo alifático o aromático y donde R2, R3 y R4 son iguales o diferentes y son átomos de hidrógeno, grupos alifáticos y aromáticos, átomos de halógeno, grupos alcoxo, grupos nitro, grupos ciano para la preparación de complejos de metales de transición seleccionados a partir de hierro, rutenio y osmio.

21. El uso de los complejos de metales de transición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 16 como catalizadores en reacciones de reducción por transferencia de hidrógeno o con gas hidrógeno.

22. Complejos de metales de transición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 16 obtenible in situ durante la reducción de catalizador mediante la reacción de ligandos derivados de benzo[h]quinolina, con un grupo -CHR1-NH2 en la posición 2 representado por la fórmula (I)

donde R1 es H, un grupo alifático o aromático y donde R2, R3 y R4 son iguales o diferentes y son átomos de hidrógeno, grupos alifáticos y aromáticos, átomos de halógeno, grupos alcoxo, grupos nitro, grupos ciano a un precursor del mismo metal de transición en la presencia de fosfinas y una base.

23. Complejos de metales de transición de acuerdo con la reivindicación 22, en donde los precursores de metal para la preparación de complejos son precursores que contienen fosfinas monodentadas de fórmula MX2Pn (M = Ru, Os; X = Cl, Br; P = PPh3; n = 3, 4) .