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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung von Aziridinverbindungen, welche zum
Beispiel als Vorstufen von Aminosäuren und β-Lactam-Antibiotika sowie als Zwischenstufen
in organischen Synthesereaktionen nützlich sind.
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Verfahren zur Herstellung von Aziridinverbindungen
sind bekannt. Beispielsweise können
solche Aziridinverbindungen erhalten werden durch (i) ein Verfahren,
das es einem Halogenierungsagens wie Phosphortrichlorid oder Thionylchlorid
erlaubt, auf einen β-Aminoalkohol
einzuwirken, um ein β-Halogenamin
zu bilden, und Behandeln des β-Halogenamins
mit Kaliumhydroxid oder einer anderen Base zur Ringbildung (Gabrielmethode),
(ii) ein Verfahren, das es erlaubt, Schwefelsäure auf einen β-Aminoalkohol einwirken
zu lassen, um einen β-Aminoschwefelsäureester
zu bilden, und Reaktion des β-Aminoschwefelsäureesters
mit Natriumhydroxid oder einer anderen Base zur Ringbildung (Wenkermethode), oder
(iii) ein Verfahren, bei dem ein Ketoxim mit einem Überschuß an Grignardreagenz
reagiert wird, um über
ein Azirin ein Aziridin zu bilden. Diese Verfahren brauchen jedoch
große
Mengen an Phosphorverbindungen oder anderen Reagenzien und sind unausweichlich
von komplizierten Nachbehandlungen begleitet. Zusätzlich bilden
sich bei diesen Verfahren durch Nebenreaktion große Mengen
an Salzen, was aus Sicht der Ressourcen und Umwelt nachteilig ist.
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Mayer et al (J. Org. Chem. 1998,
Vol. 63 (20), Seiten 6839 bis 6844) betrifft ein Verfahren zur Herstellung
einer Aziridinverbindung, umfassend die Reaktion einer Verbindung
mit einer Diazofunktionalität und
eines substituierten N-Benzylidenderivats in der Gegenwart einer
Eisen-Lewis-Säure.
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Mohan et al (Chem. Commun 1997, Seiten 1429
bis 1430) betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Aziridinverbindung,
umfassend die Reaktion eines Arylimins mit Methyldiazoacetat in
der Gegenwart von Rhodium(III) oder Magan(III) Katalysatoren.
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Rasmussen et al (J. Chem. Soc., Perkin Trans.
1, 1997 (9); Seiten 1287 bis 1291) offenbart ein Verfahren zur Herstellung
einer Aziridinverbindung, umfassend die Reaktion eines Arylimins
mit Ethyldiazoacetat in der Gegenwart von Lewis- Säurekomplexen
auf der Basis von Titan, Kupfer und Zink, oder seltenen Erdmetallkomplexen
auf der Basis von zum Beispiel Ytterbium.
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Casarrubios et al (J. Org. Chem.
1996, Vol. 61(24), Seiten 8358 bis 8359) betrifft ein Verfahren zur
Herstellung einer Aziridinverbindung, umfassend die Reaktion eines
Arylimins mit Ethyldiazoacetat in der Gegenwart von Lewis-Säuren wie
Bortrifluorid, Aluminiumchlorid oder Titantetrachlorid.
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Zhu et al (J. Org. Chem. 1995, Vol.
60 (22), Seiten 7090 bis 7091) betrifft ein Verfahren zur Herstellung
einer Aziridinverbindung, umfassend die Reaktion von aromatischen
Iminen mit Ethyldiazoacetat in der Gegenwart von Methylrheniumtrioxid.
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Rasmussen et al (J. Chem. Soc., Chem. Commun.
1995 (14), Seiten 1401 bis 1402) betrifft ein Verfahren zur Herstellung
einer Aziridinverbindung, umfassend die Reaktion eines Arylimins
mit Diazoacetatverbindungen in der Gegenwart von Kupferkomplexen
als Katalysatoren.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, ein Verfahren zur Verfügung
zu stellen, um einfach und effizient eine Aziridinverbindung herzustellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch
die Verfahren gemäß den Ansprüche 1 und
2.
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[Iridiumverbindung]
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Iridiumverbindungen (beinhaltend
elementares Iridium) werden als Katalysatoren verwendet. Solche
Iridiumverbindungen beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt, metallisches
Iridium, Iridiumoxid, Iridiumsulfid, Iridiumhydroxid, Iridiumfluorid, Iridiumchlorid,
Iridiumbromid, Iridiumiodid, Iridiumsulfat, Iridiumsäure oder
ihre Salze (zum Beispiel Kaliumiridat), anorganische Iridiumkomplexe
(beispielsweise Hexaaminiridium(III) Salze und Pentaaminchloriridium(III)
Salze), und andere anorganische Verbindungen; Iridiumcyanid, organische
Iridiumkomplexe (beispielsweise Tris(acetylacetonato) iridium, Dodecacarbonyltetrairidium(0),
Chlortricarbonyliridium(I), Di-μ-chlortetrakis(cycloocten)
diiridium(I), Di-μ-chlortetrakis(ethylen)
diiridium(I), Di-μ
chlorbis(1,5-cyclooctadien)
diiridium(I), Di-μ
chlordichlorbis(pentamethylcyclopentadienyl)
diiridium(III),
Trichlortris(triethylphosphin)
iridium(III),
Pentahydridobis(trimethylphosphin) iridium(V),
Chlorcarbonylbis(triphenylphosphin)
iridium(I), Chlorethylenbis(triphenylphosphin)
iridium(I),
(Pentamethylcyclopentadienyl) dicarbonyliridium(I), Bis{1,2-
bis(diphenylphosphino)
ethan} iridium(I) Chlorid,
Pentamethylcyclopentadienylbis(ethylen)
iridium(I), und
Carbonylmethylbis(triphenylphosphin) iridium(I)), und
andere organische Verbindungen.
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Das Iridium kann jede Valenz im Bereich
von 0 bis 6 haben, bevorzugt von 0 bis 3, und besonders 1 oder 3.
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Bevorzugte Iridiumverbindungen beinhalten im
besonderen organische Iridiumkomplexe. Darunter sind typischerweise
organische Iridiumkomplexe bevorzugt, die jeweils einen ungesättigten
Kohlenwasserstoffliganden haben, wie beispielsweise Cycloocten,
1,5-Cyclooctadien,
Ethylen oder Pentamethylcyclopentadien. Solche organischen Iridiumkomplexe
beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt, Di-μchlortetrakis(cycloocten) diiridium(I),
Di-μ-chlortetrakis(ethylen)
diiridium(I) und Di-μchlorbis(1,5-cyclooctadien)
diiridium(I). Jede dieser Iridiumverbindungen kann allein oder in
Kombination verwendet werden.
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Die Iridiumverbindung kann als solche
verwendet oder von einem Träger
unterstützt
werden. Solche Träger
beinhalten beispielsweise Siliciumoxid, Aluminiumoxid, Siliciumoxid-Aluminiumoxid,
Zeolith, Titanoxid, Magnesiumoxid und andere anorganische Metalloxide,
sowie aktivierten Kohlenstoff und andere konventionelle Träger für die Unterstützung von
Katalysatoren. Wenn die Iridiumverbindung durch einen Träger unterstützt wird,
ist der Anteil der Iridiumverbindung beispielsweise ungefähr 0,1 bis
50 Gew.%, und bevorzugt ungefähr
1 bis 20 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Trägers. Der Katalysator kann
in einer üblichen
Art durch den Träger
unterstützt
werden, wie beispielsweise durch Impregnieren, Ausfällung, Ionenaustausch
oder eine andere Technik.
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Die Menge an Iridiumverbindung beträgt beispielsweise
ungefähr
0,001 bis 1 Mol, bevorzugt ungefähr
0,005 bis 0,3 Mol, und bevorzugter ungefähr 0,01 bis 0,1 Mol, bezogen
auf ein Mol Substratimin (oder Aminogruppen-enthaltende Verbindung).
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[Imin]
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Die Imine gemäß der Formel (1) für die Verwendung
als ein Reaktand (Substrat) beinhalten Aldimine, abgeleitet von
Aldehyden, und Ketimine, abgeleitet von Ketonen. Der Begriff „Imin", wie er hierin verwendet
wird, beinhaltet auch Hydrazone, Oxime, Oximether, Oximester und
andere Verbindungen, solange jede davon eine Kohlenstoft-Stickstoff-Doppelbindung
aufweist.
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Die nicht-reaktiven organischen Gruppen
in R1, R2 und R3 gemäß der Formel
(1) müssen
lediglich nicht-reaktiv in der vorliegenden Reaktion sein. Die Substituenten
R1 und R2 beinhalten
beispielsweise Kohlenwasserstoffgruppen, heterocyclische Gruppen,
Estergruppen, Amidogruppen und eine Cyanogruppe. Beispiele für R3 beinhalten zusätzlich zu diesen Gruppen eine
Hydroxylgruppe, substituierte Oxygruppen und unsubstituierte oder
N-substituierte Aminogruppen.
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Die Kohlenwasserstoffgruppen beinhalten aliphatische
Kohlenwasserstoffgruppen, alicyclische Kohlenwasserstoffgruppen,
aromatische Kohlenwasserstoffgruppen und Gruppen, welche diese Gruppen jeweils
miteinander verbunden umfassen. Solche aliphatischen Kohlenwasserstoffgruppen
beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt, Methyl, Ethyl, Propyl,
Isopropyl, Butyl, Isobutyl, s-Butyl, t-Butyl, Pentyl, Hexyl, Decyl,
Dodecyl und andere Alkylgruppen, jede davon ungefähr 1 bis
20 (bevorzugt ungefähr
1 bis 10) Kohlenstoffatome aufweisend; Vinyl, Allyl, 1-Butenyl und
andere Alkenylgruppen, jede davon ungefähr 2 bis 20 (bevorzugt ungefähr 2 bis
10) Kohlenstoffatome aufweisend; Ethinyl, Propynyl und andere Alkinylgruppen,
jede davon ungefähr
2 bis 20 (bevorzugt ungefähr
2 bis 10) Kohlenstoffatome aufweisend.
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Die alicyclischen Kohlenwasserstoffgruppen beinhalten,
sind aber – nicht
darauf beschränkt,
Cyclopropyl, Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cyclooctyl und
andere Cycloaylkylgruppen, jede davon ungefähr 3 bis 20 (bevorzugt ungefähr 3 bis
15 und besonders bevorzugt ungefähr
5 bis 8) Glieder aufweisend; und Cyclopentenyl, Cyclohexenyl und
andere Cycloalkenylgruppen, jede davon ungefähr 3 bis 20 (bevorzugt ungefähr 3 bis
15, und besonders bevorzugt ungefähr 5 bis 8) Glieder aufweisend.
Beispiele von aromatischen Kohlenwasserstoffgruppen sind Phenyl,
Naphthyl und andere aromatische Kohlenwasserstoffgruppen, jede davon
ungefähr
6 bis 14 (bevorzugt ungefähr
6 bis 10) Kohlenstoffatome aufweisend.
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Kohlenwasserstoffgruppen, welche
eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe und eine alicyclische
Kohlenwasserstoffgruppe umfassen, die miteinander verbunden sind,
beinhalten beispielsweise Cyclopentylmethyl, Cyclohexylmethyl, 2-Cyclohexylethyl
und andere Cycloalkyl-Alkylgruppen (beispielsweise C3-C20 Cycloalkyl-C1-C4 Alkylgruppen). Kohlenwasserstoffgruppen
welche eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe und eine aromatische
Kohlenwasserstoffgruppe umfassen, die miteinander verbunden sind,
beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt, Aralkylgruppen (beispielsweise
C7-C18 Aralkylgruppen),
und alkyl-substituierte Arylgruppen (beispielsweise Phenyl oder
Naphthylgruppen, die mit ungefähr
eins bis vier C1-C4 Alkylgruppen
substituiert sind).
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Beispiele von bevorzugten Kohlenwasserstoffgruppen
beinhalten C1-C10 Alkylgruppen,
C2-C10 Alkenylgruppen,
C2-C10 Alkinylgruppen,
C3-C15 Cycloalkylgruppen,
C6-C10 aromatische
Kohlenwasserstoffgruppen, C3-C15 Cycloalkyl-C1-C4 Alkylgruppen, und
C7-C14 Aralkylgruppen.
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Die Kohlenwasserstoffgruppen können eine Vielzahl
an Substituenten haben. Solche Substituenten beinhalten, sind aber
nicht darauf beschränkt, Halogenatome,
eine Oxogruppe, eine Hydroxylgruppe, substituierte Oxygruppen (beispielsweise
Alkoxygruppen, Aryloxygruppen, Aralkyloxygruppen und Acyloxygruppen),
eine Carbonylgruppe, substituierte Oxycarbonylgruppen, substituierte
oder unsubstituierte Carbamoylgruppen, eine Cyanogruppe, eine Nitrogruppe,
substituierte oder unsubstituierte Aminogruppen und heterocyclische
Gruppen.
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Heterocyclische Ringe, welche die
heterocyclischen Gruppen bilden, beinhalten aromatische heterocyclische
Ringe und nicht-aromatische heterocyclische Ringe. Solche heterocyclischen
Ringe beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt, heterocyclische Ringe,
die jeweils ein Sauerstoffatom als Heteroatom enthalten (beispielsweise
Furan, Tetrahydrofuran, Oxazol, Isoxazol und andere 5-gliedrige
Ringe; 4-Oxo-4H-pyran, Tetrahydropyran, Morpholin und andere 6-gliedrige
Ringe; Benzofuran, Isobenzofuran, 4-0xo-4H-chromen, Chroman, Isochroman
und andere kondensierte Ringe), heterocyclische Ringe, die jeweils
ein Schwefelatom als Heteroatom enthalten (beispielsweise Thiophen,
Thiazol, Isothiazol, Thiadiazol und andere 5-gliedrige Ringe; 4-Oxo-4H-thiopyran
und andere 6-gliedrige Ringe; Benzothiophen und andere kondensierte
Ringe), und heterocyclische Ringe, die jeweils ein Stickstoffatom als
Heteroatom enthalten (beispielsweise Pyrrol, Pyrrolidin, Pyrazol,
Imidazol, Triazol und andere 5-gliedrige Ringe; Pyridin, Pyridazin,
Pyrimidin, Pyrazin, Piperidin, Piperazin und andere 6-gliedrige
Ringe; Indol, Indolin, Chinolin, Acridin, Naphthyridin, Chinazolin,
Purin und andere kondensierte Ringe). Die heterocyclischen Gruppen
können
jeweils einen Substituenten haben. Solche Substituenten beinhalten
zusätzlich
zu den vorgenannten Substituenten, welche die Kohlenwasserstoffgruppen
haben können,
Alkylgruppen (beispielsweise Methyl, Ethyl und andere C1-C4 Alkylgruppen), Cycloalkylgruppen und Arylgruppen
(beispielsweise Phenyl und Naphthylgruppen).
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Die Estergruppen beinhalten, sind
aber nicht darauf beschränkt,
Methoxycarbonyl, Ethoxycarbonyl und andere Alkoxycarbonylgruppen,
eine Phenoxycarbonylgruppe und andere Aryloxycarbonylgruppen, eine
Cyclohexyloxycarbonylgruppe und andere Cycloalkyloxycarbonylgruppen.
Die Amidogruppen beinhalten beispielsweise eine Carbamoylgruppe, eine
N,N-Dimethylcarbarnoylgruppe und andere N-substituierte Carbamoylgruppen.
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Ringe, welche durch die Verbindung
von R1 und R2 mit
dem benachbarten Kohlenstoffatom entstehen, beinhalten, sind aber
nicht darauf beschränkt,
Cyclobutan, Cyklopentan, Cyclohexan, Cyclohexen, Cyclooctan, Cyclododecan
und andere nichtaromatische carbocyclische Ringe (Cycloalkanringe
und Cycloalkenringe), die jeweils ungefähr 3 bis 20 (bevorzugt ungefähr 3 bis
15, und bevorzugter ungefähr
5 bis 12) Glieder haben; Oxolan, Oxan, Azolidin, Perhydroazin, Thiolan,
Thian und andere nichtaromatische heterocyclische Ringe, die jeweils
ungefähr
3 bis 20 (bevorzugt ungefähr
3 bis 12, und bevorzugter ungefähr
3 bis 8) Glieder haben. Diese Ringe können jeden der oben genannten
Substituenten haben. Ein weiterer Ring (ein nicht-aromatischer oder aromatischer
Ring) kann an diese Ringe ankondensiert werden.
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Bevorzugte Substituenten R1, R2 und R3 beinhalten ein Wasserstoffatom und Kohlenwasserstoffgruppen,
besonders ein Wasserstoffatom, C1-C10 Alkylgruppen, C2-C10 Alkenylgruppen, C2-C10 Alkinylgruppen, C3-C15 Cycloalkylgruppen, C6-C10 aromatische Kohlenwasserstoffgruppen,
C3-C12 Cycloalkyl-C1-C4 Alkylgruppen
und C7-C14 Aralkylgruppen. Alternativ
können
die Gruppen R1 und R2 bevorzugt mit
dem benachbarten Kohlenstoffatom miteinander verbunden werden, um
einen nichtaromatischen carbocyclischen Ring oder einen nicht-aromatischen
heterocyclischen Ring zu bilden, jeder davon ungefähr 3 bis
20 Glieder aufweisend. In einer typisch bevorzugten Ausgestaltungsform
der Erfindung ist mindestens eines von R1 und
R2 ein Wasserstoffatom.
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Typische Beispiele der Imine gemäß der Formel
(1) beinhalten N-Methylidenbutylamin, N-Ethylidenamin, N-Ethylidenmethylamin,
N-Ethylidenethylamin, N-Ethylidenpropylamin, N-Ethylidenbutylamin, N-Ethylidenhexylamin,
N-Ethylidenbenzylamin, N-Ethylidenanilin, N-Propylidenethylamin,
N-Propylidenbenzylamin, N-Propylidenanilin, N-Butylidenbutylamin,
N-Butyliden-s-butylamin, N-Butyliden-t-butylamin, N-Butylidenbenzylamin,
N-Butylidenanilin, 2-Methylpropylidenbutylamin, N-(3-Pyridylmethyliden)
butylamin, N-(2-Furylmethyliden) butylamin, N-Butyliden(3-pyridylamin), 3-Phenylpropylidenpropylamin,
N-Benzylidenbutylamin und andere Aldimine; N-(1-Methylethyliden)
butylamin, N-(1-Methylethyliden) benzylamin, N-(1-Methylethyliden)
anilin, N-(1-Methylbutyliden) butylamin, N-(1-Phenylethyliden) butylamin
und andere Ketimine.
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Die Imine der Formel (1) können erhalten werden,
indem eine Carbonylverbindung gemäß der Formel (6) und eine Aminogruppe-enthaltende
Verbindung gemäß der Formel
(7), wie sie unten beschrieben wird, einer Dehydrationskondensation
in einer üblichen
Weise unterzogen werden.
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[Carbonylverbindung und
Aminogruppen-enthaltende Verbindung]
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In der vorliegenden Erfindung kann
eine Kombination der entsprechenden Carbonylverbindung gemäß der Formel
(6) mit einer Aminogruppen-enthaltenden Verbindung gemäß der Formel
(7) als Reaktanden an Stelle des Imins gemäß der Formel (1) verwendet
werden. Der Begriff „Aminogruppen-enthaltende
Verbindung", wie
er hierin benutzt wird, beinhaltet außerdem Ammoniak.
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Die Substituenten R1,
R2 und R3 in den
Formeln (6) und (7) beinhalten Gruppen, die den oben genannten ähnlich sind.
Typische Beispiele der Carbonylverbindung gemäß Formel (6) sind Formaldehyd,
Acetaldehyd, Propionaldehyd, Butyraldehyd, Isobutyraldehyd, Pentanal,
Hexanal, Decanal, Acrolein (Acrylaldehyd), Crotonaldehyd und andere
aliphatische Aldehyde; Cyclohexancarbaldehyd und andere alicyclische
Aldehyde; Benzaldehyd, Cinnamaldehyd und andere aromatische Aldehyde;
Furfural und andere heterocyclische Aldehyde; Aceton, Ethylmethylketon,
Diethylketon, Isobutylmethylketon und andere aliphatische Ketone;
Cyclopentanon, Cyclohexanon und andere alicyclische Ketone; Acetophenon,
Propiophenon und andere aromatische Ketone; und 2-Acetofuron und
andere heterocyclische Ketone.
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Die Aminogruppen-enthaltende Verbindung gemäß Formel
(7) beinhaltet, ist aber nicht darauf beschränkt, Ammoniak; Methylamin,
Ethylamin, Propylamin, Butylamin, Isobutylamin, s-Butylamin, t-Butylamin,
Pentylamin, Hexylamin, Decylamin und andere aliphatische primäre Amine;
Cyclohexylamin und andere alicyclische primäre Amine; Benzylamin, Anilin, Toluidin
und andere aromatische primäre
Amine; und Hydroxylamin, o-Methylhydroxylamin, Hydrazin und N,N-Dimethylhydrazin.
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Der Anteil (molares Verhältnis) der
Carbonylverbindung zur Aminogruppen-enthaltenden Verbindung ist
so, dass ersteres/letzteres ungefähr 3/1 bis 1/3 ist, bevorzugt
ungefähr
2/1 bis 1/2, noch bevorzugter ungefähr 1,5/1 bis 1/1,5 und ganz
besonders ungefähr
1,2/1 bis 1/1,2. Das Verfahren, welches die Carbonylverbindung und
die Aminogruppenenthaltende Verbindung als Reaktanden benutzt, ist
dahingehend besonders vorteilhaft, als das dieses Verfahren keine
vorhergehende Synthese eines Imines außerhalb des Systems verlangt
und deshalb verschiedene, entsprechende Aziridine aus Substraten
herstellen kann, die leicht erhältlich
sind.
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[Diazoessigsäurederivate]
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Die Diazoessigsäurederivate gemäß der Formel
(2) beihalten Diazoacetonitril, Diazoessigsäureester und Diazoessigsäureamide.
Die Gruppe R4 in Formel (2) ist eine Cyanogruppe
oder eine Gruppe gemäß der folgenden
Formeln (3) oder (4): -COOOR5 (3)
-CONR6R7 (4)worin R5 eine Kohlenwasserstoffgruppe oder eine
heterocyclische Gruppe ist, und R6 und R7 jeweils, identisch oder verschieden voneinander,
ein Wasserstoffatom, eine Kohlenwasserstoffgruppe oder eine heterocyclische
Gruppe sind, wobei R6 und R7 miteinander
kombiniert werden können,
um mit dem benachbarten Stickstoffatom einen Ring zu bilden.
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Kohlenwasserstoffgruppen und heterocyclische
Gruppen in R5, R6 und
R7 beinhalten Gruppen, welche ähnlich zu
denen wie für
R1 genannt sind. Ringe, die von R6 und R7 zusammen
mit dem benachbarten Stickstoffatom gebildet sind, beinhalten beispielsweise
einen Aziridinring, einen Pyrrolidinring, einen Piperidinring, einen
Morpholinring, einen Piperazinring und andere stickstoffenthaltende,
heterocyclische Ringe, die ungefähr
3 bis 8 Glieder haben.
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Bevorzugte Substituenten für R5 beinhalten Kohlenwasserstoffgruppen, besonders
C1-C10 Alkylgruppen, C2-C10 Alkenylgruppen, C2-C10 Alkinylgruppen, C3-C15 Cycloalkylgruppen, C6-C10 aromatische Kohlenwasserstoffgruppen,
C3-C12 Cycloalkylgruppen-C1-C4Alkylgruppen,
und C7-C14 Aralkygruppen. Unter
ihnen werden typischerweise C1-C4 Alkylgruppen, C2-C4 Alkenylgruppen und C6-C10 aromatische Kohlenwasserstoffgruppen für R5 bevorzugt.
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Bevorzugte Substituenten für R6 und R7 beinhalten
ein Wasserstoffatom und Kohlenwasserstoffgruppen, bevorzugt ein
Wasserstoffatom, C1-C10 Alkylgruppen,
C2-C10 Alkenylgruppen,
C2-C10 Alkinylgruppen,
C3-C15 Cycloalkylgruppen,
C6-C10 aromatische
Kohlenwasserstoffgruppen, C3-C12 Cycloalkyl-C1-C4 Alkylgruppen
und C7-C14 Aralkylgruppen. Unter
ihnen sind C1-C4 Alkylgruppen,
C2-C4 Alkenylgruppen
und C6-C10 aromatische
Kohlenwasserstoffgruppen typischerweise für R6 und
R7 wünschenswert.
Alternativ können
bevorzugt R6 und R7 miteinander
mit dem benachbarten Stickstoffatom kombiniert werden, um einen
stickstoffenthaltenen heterocyclischen Ring zu bilden, welcher ungefähr 3 bis
8 Glieder hat.
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Typische Beispiele für die Diazoessigsäurederivate
beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt, Diazoacetonitril; Methyldiazoacetat,
Ethyldiazoacetat, Propyldiazoacetat, Isopropyldiazoacetat, Allyldiazoacetat,
Phenyldiazoacetat und andere Diazoessigsäureester; Diazoacetamid, N-Methyldiazoacetamid,
N,N-Dimethyldiazoacetamid
und andere Diazoessigsäureamide.
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Die Menge an Diazoessigsäurederivat
ist beispielsweise ungefähr
0,5 bis 5 mol, bevorzugt ungefähr
0,8 bis 3 mol, und noch bevorzugter ungefähr 1,5 bis 2,5 mol, bezogen
auf 1 mol Imin (oder Aminogruppen-beinhaltende Verbindung).
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[Reaktion]
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Eine Reaktion wird in der Gegenwart
oder in Abwesenheit eines Lösemittels
durchgeführt.
Solche Lösemittel
beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt, Hexan, Heptan, Octan und
andere aliphatische Kohlenwasserstoffe; Cyclohexan und andere alicyclische
Kohlenwasserstoffe; Benzol, Toluol, Xylol, Ethylbenzol und andere
aromatische Kohlenwasserstoffe; Chlorform, Dichlormethan, 1,2-Dichlorethan
und andere halogenierte Kohlenwasserstoffe; Diethylether, Dimethoxyethan,
Tetrahydrofuran, Dioxan und andere Ether; Methanol, Ethanol und
andere Alkohole; Aceton, Ethylmethylketon und andere Ketone; Methylacetat,
Ethylacetat, Isopropylacetat, Butylacetat und andere Ester; N,N-Dimethylformamid, N,N-Dimethylacetamide
und andere Amide; Acetonitril, Propiononitril, Benzonitril und andere
Nitrile; und Essigsäure
und andere organische Säuren.
Jedes dieser Lösemittel
kann allein oder in Kombination verwendet werden.
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Wenn die Carbonylverbindung und die
Aminogruppen-beinhaltende Verbindung als Reaktanden verwendet werden,
kann die Gegenwart eines üblichen
Dehydrationsagens im Reaktionssystem zur Beseitigung von als Nebenprodukt
produziertem Wasser die Reaktion vorteilhaft verlaufen lassen. Solche
Dehydrationsagenzien beinhalten beispielsweise Molekularsieb 4A,
Molekularsieb 5A und andere Molekularsiebe.
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Eine Reaktionstemperatur kann gemäß der Art
des Substrats und des Katalysators geeignet gewählt werden, und ist beispielsweise
ungefähr –20°C bis 150°C, bevorzugt
ungefähr –20°C bis 100°C und noch
bevorzugter ungefähr –10°C bis 50°C. Die Reaktion
kann entweder unter Atmosphärendruck
oder unter Druck durchgeführt
werden, in jedem beliebigen System wie beispielsweise einem diskontinuierlichen
System, einem halbkontiniuerlichen System oder einem kontinuierlichen
System.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann
die Reaktion Aziridinverbindungen gemäß der Formel (5) in guter Ausbeute
unter milden Bedingungen herstellen. Abhängig von den Bedingungen kann die
Dimerisierung von Diazoessigsäurederivaten
zu Nebenprodukten wie Fumarsäurederivaten
oder Maleinsäurederivaten
gemäß der folgenden
Formel (8) führen: R4CH
= CHR4 (8)worin
R4 die gleiche Bedeutung hat wie oben definiert.
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Nach Beendigung der Reaktion können die Reaktionsprodukte
einfach abgetrennt und in üblicher
Weise aufgereinigt werden, wie beispielsweise durch Filtration,
Aufkonzentration, Destillation, Extraktion, Kristallisation, Rekristallisation,
Säulenchromatographie
und andere Trennmethoden, oder durch jegliche Kombination dieser
Trennungsmethoden.
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Wie oben beschrieben, können mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
Aziridinderivate leicht und effizient hergestellt werden.
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Die vorliegenden Endung wird nun
mit Bezug auf mehrere endungsgemäße Beispiele
detaillierter beschrieben, mit welchen nicht beabsichtigt wird,
den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung einzuschränken. In
diesen Beispielen wurden die Reaktionsprodukte mittels Gaschromatographie
analysiert.
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Beispiel 1
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Eine Mischung aus 0,5 mmol N-Butylidenbutylamin,
0,5 mmol Ethyldiazoacetat, 0,015 mmol Di-μ-chlortetrakis(cycloocten) diiridium(I)
[Ir2Cl2(Cycloocten)4] und 0,5 ml Tetrahydrofuran wurde bei Raumtemperatur
(25°C) in
einer Argonatmosphäre für 3 Stunden
gerührt.
Als Ergebnis wurde 1-Butyl-2-ethoxycarbonyl-3-propylaziridin in
einer Ausbeute von 29% erhalten. Kleine Mengen von Diethylfumarat
und Diethylmaleat wurden als Nebenprodukte gebildet.
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Beispiel 2
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Eine Mischung aus 0,5 mmol N-Butylidenbutylamin,
0,5 mmol Ethyldiazoacetat, 0,015 mmol Di-μ-chlortetrakis(cycloocten) diiridium(I)
[Ir2Cl2(Cycloocten)4] und 0,5 ml Ethanol wurde bei Raumtemperatur
(25°C) in
einer Argonatmosphäre
für 3 Stunden gerührt, um
1-Butyl-2-ethoxycarbonyl-3-propylaziridin in einer Ausbeute von
30% zu ergeben.
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Beispiel 3
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Eine Mischung aus 0,5 mmol N-Butylidenbutylamin,
0,5 mmol Ethyldiazoacetat, 0,015 mmol Di-μ-chlortetrakis(cycloocten) diiridium(I)
[Ir2Cl2(Cycloocten)4], und 0,5 ml 1,2-Dichlorethan wurde bei Raumtemperatur
(25°C) in
einer Argonatmosphäre für 3 Stunden
gerührt,
um 1-Butyl-2-ethoxycarbonyl-3-propylaziridin in einer Ausbeute von
26% zu ergeben.
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Beispiel 4
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Eine Mischung aus 0,5 mmol N-Butylidenbutylamin,
1 mmol Ethyldiazoacetat, 0,015 mmol Di-μ-chlortetrakis(cycloocten) diiridium(I)
[Ir2Cl2(Cycloocten)4] und 0,5 ml Tetrahydrofuran wurde bei Raumtemperatur
(25°C) in
einer Argonatmosphäre für 3 Stunden
gerührt,
um 1-Butyl-2-ethoxycarbonyl-3-propylaziridin in einer Ausbeute von
45% zu ergeben.
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Beispiel 5
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Eine Mischung aus 0,5 mmol N-Butylidenbutylamin,
1 mmol Ethyldiaoacetat, 0,015 mmol Di-μ-chlortetrakis(cycloocten) diiridium(I)
[Ir2Cl2(Cycloocten)4] und 0,5 ml Tetrahydrofuran wurde bei –5°C in einer
Argonatmosphäre
für 3 Stunden
gerührt,
um 1-Butyl-2-ethoxycarbonyl-3-propylaziridin
in einer Ausbeute von 77% zu ergeben.
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Beispiel 6
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Eine Mischung aus 0,5 mmol N-Butylidenbutylamin,
1 mmol Ethyldiazoacetat, 0,025 mmol Di-μ-chlorbis(1,5-cyclooctadien)
diiridium(I) [Ir2Cl2(Cod)2] und 0,5 ml Tetrahydrofuran wurden bei –5°C in einer
Argonatmosphäre
für 3 Stunden
gerührt.
Als Ergebnis wurden 1-Butyl-2-ethoxycarbonyl-3-propylaziridin in
einer Ausbeute von 66% erhalten. Separat wurden kleine Mengen von
Diethylfumarat und Diethylmaleat als Nebenprodukte in einer Gesamtausbeute
von 19% gebildet.
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Beispiel 7
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Das Verfahren von Beispiel 6 wurde
wiederholt, mit der Ausnahme, dass 0,5 mmol N-Butyliden-s-butylamin an Stelle von
N-Butylidenbutylamin verwendet wurden, um 1-s-Butyl-2-ethoxycarbonyl-3-propylaziridin
in einer Ausbeute von 59% zu erhalten.
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Beispiel 8
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Das Verfahren von Beispiel 6 wurde
wiederholt, mit der Ausnahme, dass 0,5 mmol N-Butyliden-t-butylamin an Stelle von
N-Butylidenbutylamin verwendet wurde. Als Ergebnis wurde 1-t-Butyl-2-ethoxycarbonyl-3-propylaziridin
in einer Ausbeute von 63% erhalten.
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Beispiel 9
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Unter Verwendung von 0,5 mmol N-(2-Methylpropyliden)butylamin
an Stelle von N-Butylidenbutylamin
wurde das Verfahren von Beispiel 6 wiederholt, um 1-Butyl-2- ethoxycarbonyl-3-isopropylaziridin
in einer Ausbeute von 62% herzustellen.
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Beispiel 10
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Unter Verwendung von 0,5 mmol N-(1-Methylethyliden)
butylamin an Stelle von N-Butylidenbutylamin
wurde das Verfahren von Beispiel 6 wiederholt, um 1-Butyl-2-ethoxycarbonyl-3,3-dimethylaziridin
in einer Ausbeute von 36% herzustellen.
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Beispiel 11
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Das Verfahren von Beispiel 6 wurde
wiederholt, mit der Ausnahme, dass 0,5 mmol N-Benzylidenbutylamin an Stelle von N-Butylidenbutylamin verwendet
wurden, um 1-Butyl-2-ethoxycarbonyl-3-phenylaziridin
in einer Ausbeute von 8% zu erhalten.
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Beispiel 12
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Das Verfahren von Beispiel 6 wurde
wiederholt, mit der Ausnahme, dass 0,5 mmol N-Butylidenbenzylamin an Stelle von N-Butylidenbutylamin
verwendet wurden, um 1-Benzyl-2-ethoxycarbonyl-3-propylaziridin
in einer Ausbeute von 36% zu erhalten.
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Beispiel 13 Unter Verwendung von
0,5 mmol N-Butylidenanilin an Stelle von N-Butylidenbutylamin wurde
das Verfahren von Beispiel 6 wiederholt, um 2-Ethoxycarbonyl-1-phenyl-3-propylaziridin in
einer Ausbeute von 6% herzustellen.
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Beispiel 14
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Eine geringe Menge eines Molekularsiebes wurde
zu einer Mischung aus 0,5 mmol n-Butyraldehyd,
0,5 mmol Butylamin, 1 mmol Ethyldiazoacetat, 0,025 mmol Di-μchlorbis(1,5-cyclooctadien)
diiridium(I) [Ir2Cl2(cod)2] und 0,5 ml Tetrahydrofuran hinzugegeben.
Die daraus resultierende Mischung wurde bei –5°C in einer Argonatmosphäre für 3 Stunden
gerührt,
um 1-Butyl-2-ethoxycarbonal-3-propylaziridin in einer Ausbeute von
74% zu ergeben.
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Beispiel 15
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Unter Verwendung von 0,5 mmol s-Butylamin
an Stelle von Butylamin wurde das Verfahren von Beispiel 14 wiederholt,
um 1-s-Butyl-2-ethoxycarbonyl-3-propylaziridin in einer Ausbeute
von 77% zu ergeben.
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Beispiel 16
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Unter Verwendung von 0,5 mmol t-Butylamin an
Stelle von Butylamin wurde das Verfahren von Beispiel 14 wiederholt,
um 1-t-Butyl-2-ethoxycarbonyl-3-propylaziridin in einer Ausbeute
von 75% herzustellen.
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Beispiel 17
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Das Verfahren von Beispiel 14 wurde
wiederholt, mit der Ausnahme, dass 0,5 mmol Benzylamin an Stelle
von Butylamin verwendet wurden, um 1-Benzyl-2-ethoxycarbonyl-3-propylaziridin
in einer Ausbeute von 39% zu ergeben.
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Andere Ausgestaltungsformen und Variationen
sind für
den Fachmann offensichtlich, und diese Erfindung soll nicht auf
die spezifischen Ausführungen
beschränkt
werden, wie sie oben genannt sind.
worin R1, R2, R3 und R4 die gleichen Bedeutungen haben wie oben definiert.
worin R1, R2, R3 und R4 die gleichen Bedeutungen haben wie oben definiert.