Trifenilfosfinas carboxílicas.

Trifenilfosfinas carboxílicas.

La presente invención se refiere a una trifenilfosfina de fórmula general (I)

****IMAGEN****

en la que al menos un anillo de fenilo está sustituido con un grupo carboxílico y al menos otro anillo de fenilo está sustituido con un grupo sulfónico o un grupo trifluorometilo,

así como a un proceso para su obtención y su uso como ligandos en el campo de la catálisis y en otras aplicaciones.

TRIFENILFOSFINAS CARBOXÍLICAS

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a nuevos compuestos de tipo fosfina, más concretamente, a derivados de trifenilfosfinas carboxílicas, un proceso para la obtención de los mismos y su uso como ligandos en el campo de la catálisis y en otras aplicaciones.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las fosfinas se encuentran entre los ligandos más ampliamente utilizados en catálisis homogénea. Estos compuestos de fósforo trivalente destacan de otros ligandos metálicos, entre otras cosas porque son, en general, fácilmente modificables mediante métodos químicos bien establecidos. En este sentido, el ajuste de la estereoelectrónica de los ligandos es la clave para optimizar una transformación catalizada.

Se han divulgado multitud de derivados de trifenilfosfina (PPh3), dando lugar a una amplia batería de ligandos con diversas propiedades estereoelectrónicas. Así, por ejemplo, la trifenilfosfina ha sido mono y polisustituida con grupos carboxílicos en diferentes posiciones, como es el caso del compuesto comercial ácido 4-(difenilfosfino)benzoico:

Las fosfinas carboxílicas son muy versátiles dado que la presencia de grupos COOH permite preparar ligandos polidentados o anclar las fosfinas a diferentes soportes sólidos mediante simple derivatización, tal como en forma de éster o amida (véase por ejemplo: Wang, L; Reis, A; Seifert, A; Philippi, T; Ernst, S; Jia, M; Thiel, W.R. Dalton Trans., 2009, 3315. Bortenschlager, M.; Schóllhorn, N.; Wittmann, A.; Weberskirch, R. Chem. Eur. J. 2007, 13, 52. Chen, C.; Shao, X.; Yao, K.; Yuan, J.; Shangguan, W.; Kawaguchi.T.; Shimazu, K. Langmuir, 2011, 27, 11958). Asimismo, los grupos carboxílicos confieren a las fosfinas un comportamiento anfifílico, permitiendo la recuperación del catalizador mediante catálisis de intercambio de fase (véase por ejemplo: Buhling, A.; Kamer, P.C.J.; van Leeuwen,

P.W.N.M., J. Mol. Catal. A: Chem, 1995, 98, 69. Buhling, A.; Kamer, P.C.J.; van Leeuwen, P.W.N.M.; Elgersma, J.W., J. Mol. Catal. A: Chem, 1997, 116, 297. Buhling, A.; Kamer, P.C.J.; van Leeuwen, P.W.N.M.; Elgersma, J.W., Goubitz, K.; Fraanje, J., Organometallics, 1997, 16, 3027. Cole-Hamilton, D.J.; Desset, S.L.; Williams, D.R., D Bradley; Mokhadinyana, M., WO 2009/013525). Además, el carácter tensioactivo de estas fosfinas puede ser fácilmente modulado mediante simple derivatización con alcoholes o aminas apropiadas. En este sentido, se conoce que las fosfinas con carácter anfifílico son capaces de formar agregados tales como micelas y vesículas que ayudan a solubilizar sustratos no polares en la fase acuosa aumentando las velocidades de reacción en catálisis bifásica acuosa (véase por ejemplo: Ding, H.; Hanson, B.E.; Bartik, T.; Bartik, B., Organometallics, 1994, 13, 3761. Schreuder Goedheujt, M.; Hanson, B.E.; Reek, J.N.H.; Kamer, P.C.J.; van Leeuwen, P.W.N.M., J. Am. Chem. Soc., 2000, 122, 1650. Fu, H.; L¡, M.; Chen, J.; Zhang, R.; Jiang, W.; Tuan, M.; Chen, H.; L¡, X., J. Mol. Catal. A: Chem., 2008, 292, 21. Peng, Q.; Yang, Y.; Wang, C.; Liao, X.; Yuan, Y., Catal. Lett., 2003, 88, 219. Fu, H.; L¡, M.; Chen, H.; L¡, X., J. Mol. Catal. A: Chem., 2006, 259, 156. Chen, H.; L¡, Y.; Chen, J.; Cheng, P.; He, Y.; Li, X., J. Mol. Catal. A: Chem., 1999, 149, 1).

Por tanto, sería deseable disponer de nuevos derivados de trifenilfosfinas carboxílicas.

Por otro lado, a pesar de la enorme versatilidad de las fosfinas triarílicas carboxiladas, la preparación de este tipo de compuestos entraña ciertas dificultades. Así, la síntesis más común para la preparación de fosfinas triarílicas, consistente en la reacción de ArxPCI3.x (x= 0-2) con un compuesto del tipo MAr en el que M= Li, MgBr, etc., no puede ser aplicada debido a la incompatibilidad de los reactivos organometálicos de los grupos 1 y 2 (por ejemplo, magnesianos o litiados) con los grupos carboxílicos. Por consiguiente, se han desarrollado algunos procedimientos alternativos para preparar triarilfosfinas carboxílicas, mostrándose a continuación los más relevantes:

- reacción de acoplamiento P-C, catalizada en medio básico por compuestos de paladio o níquel, entre diarilfosfinas Ar2PH y un haluro (normalmente bromuro o yoduro) de arilo con sustituyentes carboxílicos (S.S. Gunatilleke et al. Journal of Inorganic Biochemistry, 102(3), 555-563; 2008; A. Stadler, et al. Organic Letters, 4(20), 3541-3543; 2002; D.J. Brauer et al. J. Organomet. Chem. 645,14-26, 2002).

- reacción de MPAr2 (M = Na, K) con ArX, donde ArX un es un haluro de arilo, en particular fluroruro, que contiene uno o más sustituyentes carboxilato de un metal

alcalino (S.M. Kuang, et al. Inorgánica Chimica Acta, 338, 219-227, 2002; M. Hingst, European Journal of Inorganic Chemistry (1998),(1),73-82).

- hidrólisis de las correspondientes fosfinas arilnitrílicas, obtenidas éstas últimas a su vez por reacción de n-BuLi con un haloaromático con el sustituyente nitrilo, es decir, la formación a baja temperatura del reactivo litiado, seguida de la reacción con ArxPCl3.x (x= 0-2) (D.J. Cole-Hamilton et al., WO 2009013525 A1).

- reacción de triarilfosfinas substituidas con halógenos (Br fundamentalmente) con n-BuLi, seguido de reacción del organolítico con C02 y posterior hidrólisis ácida (V. Ravindar et al., Synthetic Communications (1992), 22(6), 841-51).

En vista de lo anterior, sigue existiendo la necesidad de proporcionar nuevos derivados de trifenilfosfinas carboxilicas, ampliando así el abánico de alternativas estereoelectrónicas disponibles, de cara a su utilización como ligandos en procesos catalíticos y otras aplicaciones. Ventajosamente, dichos ligandos deben ser también fácilmente sintetizares de manera eficiente.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN

Los inventores han preparado satisfactoriamente derivados de trifenilfosfina en los que al menos un anillo de fenilo está sustituido con un grupo carboxílico y al menos otro anillo de fenilo está sustituido con un grupo sulfónico o un grupo trifluorometilo. La incorporación de grupos sulfónicos y/o trifluorometilos en diferentes posiciones de la estructura permite modular el comportamiento estérico y electrónico en función de la aplicación deseada. Además, la estabilidad frente a la oxidación de estas fosfinas es notable en comparación con otras fosfinas carboxiladas del estado de la técnica como el ácido 4- (difenilfosfino)benzoico. Por otra parte, las fosfinas de la invención se obtienen con buena calidad y rendimientos apropiados.

Por lo tanto, en un primer aspecto, la presente invención está dirigida a una trifenilfosfina de fórmula general (I) (también denominada como compuestos o fosfinas de la invención):

R.

`1 1

R

R

R

`14

13

R

R

`2

p [Mx+] q [Nz+]

R

Fórmula (I)

en la que

M y N se seleccionan independientemente entre un protón o un catión monovalente o divalente,

x y z son un número entero seleccionado independientemente entre 1 y 2,

p y q toman un valor seleccionado independientemente entre 0, %, 1 y 2,

R1-R5 se seleccionan independientemente entre H, alquilo C1-C6, CF3 y COO", siendo al menos uno de R1-R5 un grupo COO",

R6 es o bien un grupo seleccionado entre H, alquilo C1-C6, CF3 y COO", o bien SO3", con la condición de que

si R6 se selecciona entre H, alquilo C1-C6, CF3 y COO", entonces al menos uno de R6-R10 es CF3,

si R6 es SO3", entonces R7, R8 y R10 se seleccionan independientemente entre H y alquilo C1-C6 y R9 es H,

R11 es o bien un grupo seleccionado entre H, alquilo C1-C6, CF3 y COO", o bien SO3", con la condición de que

si R11 se selecciona entre H, alquilo C1-C6, CF3 y COO", entonces al menos uno de R11-R15 es CF3 o COO",

si R11 es SO3", entonces R12, R13 y R15 se seleccionan independientemente entre H y alquilo C1-C6 y R14 es H,

de modo que la suma del producto de x por p más la suma del producto de z por q es igual a la suma del número de los grupos COO- y SO3-presentes.

En otro aspecto, la presente invención se dirige a un procedimiento para la obtención de una trifenilfosfina de fórmula general (I), que comprende la reacción entre un compuesto de fórmula (II)

R1-R15 se seleccionan independientemente entre H, alquilo C1-C6 y CF3, cumpliendo alguna de las siguientes condiciones:

cada anillo A, B y C está sustituido con al menos un grupo CF3;

cada anillo A y C está sustituido con al menos un grupo CF3, R6 y R9 son H, y R7, R8 y R10 se seleccionan independientemente entre H y alquilo C1-C6;

el anillo A está sustituido con al menos un grupo CF3, R6, R9,...

1. Trifenilfosfina de fórmula general (I)

R3

R2

p [Mx+] q [Nz+]

en la que

M y N se seleccionan independientemente entre un protón o un catión monovalente o divalente,

x y z son un número entero seleccionado independientemente entre 1 y 2,

p y q toman un valor seleccionado independientemente entre 0, %, 1 y 2,

R1-R5 se seleccionan independientemente entre H, alquilo C1-C6, CF3 y COO", siendo al menos uno de R1-R5 un grupo COO",

R6 es o bien un grupo seleccionado entre H, alquilo C1-C6, CF3 y COO", o bien SO3", con la condición de que

si R6 se selecciona entre H, alquilo C1-C6, CF3 y COO", entonces al menos uno de R6-R10 es CF3,

si R6 es SO3", entonces R7, R8 y R10 se seleccionan independientemente entre H y alquilo C1-C6 y R9 es H,

R11 es o bien un grupo seleccionado entre H, alquilo C1-C6, CF3 y COO", o bien SO3", con la condición de que

si R11 se selecciona entre H, alquilo C1-C6, CF3 y COO", entonces al menos uno de R11-R15 es CF3 o COO",

si R11 es SO3", entonces R12, R13 y R15 se seleccionan independientemente entre H y alquilo C1-C6 y R14 es H,

de modo que la suma del producto de x por p más la suma del producto de z por q es igual a la suma del número de los grupos COO" y SO3" presentes.

2. Trifenilfosfina de acuerdo con la reivindicación 1 de fórmula general (la)

R13 R14

Fórmula (la)

R11

R4

Re

p [Mx+] q [Nz+]

R

R

R

R

en la que

M y N se seleccionan independientemente entre un protón o un catión monovalente o divalente,

x y z son un número entero seleccionado independientemente entre 1 y 2,

p y q toman un valor seleccionado independientemente entre 0, %, 1 y 2,

R1-R5 se seleccionan independientemente entre H, alquilo C1-C6, CF3 y COO", siendo al menos uno de RrR5 un grupo COO",

R6-R10 se seleccionan independientemente entre H, alquilo C1-C6, CF3 y COO", siendo al menos uno de R6-R10 un grupo CF3,

R11-R15 se seleccionan independientemente entre H, alquilo C1-C6, CF3 y COO", siendo al menos uno de R11-R15 un grupo CF3 o COO",

de modo que la suma del producto de x por p más la suma del producto de z por q es igual al número de grupos COO" presentes.en la que

4. Trifenilfosfina de acuerdo con la reivindiación 3, en la que R2 o R3 es COO".

5. Trifenilfosfina de acuerdo con la reivindiación 3, en la que R11 o R13 es COO".

6. Trifenilfosfina de acuerdo con la reivindiación 3, en la que R2 o R3 es COO" y R11 o R13 es COO.

7. Trifenilfosfina de acuerdo con la reivindiación 3, en la que R8 es CF3 o R6 y R9 son CF3.

8. Trifenilfosfina de acuerdo con la reivindiación 3, en la que R13 es CF3 o R11 y R14 son CF3.

9. Trifenilfosfina de acuerdo con la reivindiación 3, en la que R8 y R13 son CF3.

10. Trifenilfosfina de acuerdo con la reivindiación 3, en la que R6, R9, R11 y R14 son CF3.

11. Trifenilfosfina de acuerdo con la reivindicación 1 de fórmula general (Ib)

R3

R

p [Mx+] q [Nz+]

en la que

M y N se seleccionan independientemente entre un protón o un catión monovalente o divalente,

x y z son un número entero seleccionado independientemente entre 1 y 2,

p y q toman un valor seleccionado independientemente entre 0, %, 1 y 2,

R1-R5 se seleccionan independientemente entre H, alquilo C1-C6, CF3 y COO", siendo al menos uno de R1-R5 un grupo COO",

R7, R8 y R10 se seleccionan independientemente entre H y alquilo C1-C6,

R11 es o bien un grupo seleccionado entre H, alquilo C1-C6, CF3 y COO", o bien SO3", con la condición de que

si R11 se selecciona entre H, alquilo C1-C6, CF3 y COO", entonces al menos uno de R11-R15 es CF3 o COO",

si R11 es SO3", entonces R12, R13 y R15 se seleccionan independientemente entre H y alquilo CrC6 y R14 es H,

de modo que la suma del producto de x por p más la suma del producto de z por q es igual a la suma del número de los grupos COO" y SO3" presentes.

12. Trifenilfosfina de acuerdo con la reivindiación 11, en la que R2 o R3 es COO-.

13. Trifenilfosfina de acuerdo con la reivindiación 11, en la que R7, R8 y R10 son H.

14. Trifenilfosfina de acuerdo con la reivindiación 11, en la que R11 es CF3, R13 es CF3 o R11 y R14 son CF3.

15. Trifenilfosfina de acuerdo con la reivindiación 11, en la que R11 o R13 es COO-.

16. Trifenilfosfina de acuerdo con la reivindiación 11, en la que R11 es SO3-, y R12-R15 son H.

17. Un trifenilfosfina de acuerdo con la reivindicación 1, que se selecciona de uno de 15 los siguientes compuestos:

F3C

OL X»

COOH HOOC

CF3

CF3

F3C^^^/0kooH HOOC^^/0koOH

COOH

CF3

COOH

F3C

CF3

COOH

CF

CF

F3C

CF3

COOH

F3C

CF3

F3C

CF3

CF3

F3C

P'

COOH

F3C

CF3

F3C

P'

COOH

F3C

P'

COOH

SO3Na

SO3Na

COOH

SO3Na

CF3

F,C ^ ^COH

SO3Na

COOH

COOH

SO3Na

SO3Na

COOH

SO3Na

18. Procedimiento para la obtención de una trifenilfosfina tal como se define en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende la reacción entre un compuesto de fórmula (II)

R3

R2

en la que

R1-R15 se seleccionan independientemente entre H, alquilo C1-C6 y CF3,

cumpliendo alguna de las siguientes condiciones:

cada anillo A, B y C está sustituido con al menos un grupo CF3;

cada anillo A y C está sustituido con al menos un grupo CF3, R6 y R9 son H, y

R7, R8 y R10 se seleccionan independientemente entre H y alquilo C1-C6;

el anillo A está sustituido con al menos un grupo CF3, R6, R9, R11 y R14 son H, y R7, R8, R10, R12, R13 y R15 se seleccionan independientemente entre H y alquilo 20 C1-C6.

y un reactivo de sulfonación en presencia de un ácido de Lewis.

19. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 18 en el que el ácido de Lewis es un compuesto de boro.

20. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 19 en el que el compuesto de boro 5 es ácido bórico.

21. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 20 en el que el reactivo de sulfonación es ácido sulfúrico fumante.

22. Uso de una trifenilfosfina tal como se define en una cualquiera de las

reivindicaciones 1 a 17 como ligando de metales en catálisis.

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

ESPAÑA

N.° solicitud:

Fecha de presentación de la solicitud: 07.11.2012 Fecha de prioridad:

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US 4483801 A (J-L. SABOT) 13.12.2007, columna 1, línea 59 - columna 2, línea 39.

US 2011/0077426 A1 (J. GAO et al.) 31.03.2011, párrafos [0005],[0006],

P. P. PHADNIS et al., "Synthesis, spectroscopy and structures of o-dlphenylphosphinobenzoic acld complexes of diorganotin (IV), palladium (II) and platlnum (II)", Polyhedron, 2006, vol. 25, páginas 87-94.

US 20070287627 A1 (N. T. ALLEN et al.) 13.12.2007, párrafos [0008],[0012],[0018],[0019]; Tabla 1.

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