Berg, Michel van den

Dutch

Asymmetrische synthese is een sleutel-methode om chirale verbindingen te maken. Deze chirale verbindingen zijn van groot belang bij het ontwikkelen van medicijnen of anderszins biologisch actieve verbindingen. Een belangrijke uitdaging bij routes naar nieuwe medicijnen ligt bij het maken van nieuwe chirale verbindingen die de juiste activiteit vertonen. Om het proces van het identificeren van de juiste chirale verbinding te versnellen is het essentieel dat de asymmetrische synthese snel een zo groot mogelijk en gevarieerd aantal chirale verbindingen kan leveren die getest kunnen worden op activiteit. Asymmetrische katalyse is bij uitstek geschikt voor het snel synthetiseren van een gevarieerd aantal chirale molekulen door middel van het gebruik van een diversiteit aan liganden. Tevens kan ook het andere enantiomeer van een chirale verbinding gemaakt worden door gebruik te maken van de spiegelbeeldvorm van het ligand dat gebruikt wordt in de katalyse. In samenwerking met DSM werd ten doel gesteld, een ligandenbibliotheek te maken om snel een katalysator op maat te kunnen vinden. De liganden moesten een modulaire opbouw hebben die gemakkelijk uiteenlopende structuren kon leveren. Deze bibliotheek van liganden kan worden gebruikt bij een geautomatiseerde test van katalytische reacties die resulteren in chirale producten met hoge enantiomere overmaat. Deze chirale producten tenslotte zijn belangrijke grondstoffen voor de farmaceutische industrie. De doelstelling leidde tot het onderzoek, beschreven in dit proefschrift, naar de toepasbaarheid van fosforamidiet liganden in de rhodium-gekatalyseerde asymmetrische hydrogenering van gefunctionaliseerde alkenen

Proceedings - University of Groningen

   University of GroningenRhodium-Catalyzed Asymmetric Hydrogenation using Phosphoramidite LigandsBerg, Michel van denIMPORTANT NOTE: You are advised to consult the publisher's version (publisher's PDF) if you wish to cite fromit. Please check the document version below.Document VersionPublisher's PDF, also known as Version of recordPublication date:2006Link to publication in University of Groningen/UMCG research databaseCitation for published version (APA):Berg, M. V. D. (2006). Rhodium-Catalyzed Asymmetric Hydrogenation using Phosphoramidite Ligands.University of Groningen.CopyrightOther than for strictly personal use, it is not permitted to download or to forward/distribute the text or part of it without the consent of theauthor(s) and/or copyright holder(s), unless the work is under an open content license (like Creative Commons).The publication may also be distributed here under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license.More information can be found on the University of Groningen website: https://www.rug.nl/library/open-access/self-archiving-pure/taverne-amendment.Take-down policyIf you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediatelyand investigate your claim.Downloaded from the University of Groningen/UMCG research database (Pure): http://www.rug.nl/research/portal. For technical reasons thenumber of authors shown on this cover page is limited to 10 maximum.Download date: 11-12-2022       Rhodium-Catalyzed Asymmetric Hydrogenation using Phosphoramidite Ligands                       Michel van den Berg                                   Cover: Rendered using POV-Ray for Windows v3.5 and MegaPov 1.0  The work described in this thesis was carried out at the department of Organic and Molecular Inorganic Chemistry, Stratingh Instituut, University of Groningen, The Netherlands.   The work described in this thesis was financially supported by DSM Research and the Dutch Ministry for Economic Affairs (grants: EETK97107 and EETK99104).  RIJKSUNIVERSITEIT GRONINGEN    Rhodium-Catalyzed Asymmetric Hydrogenation using Phosphoramidite Ligands     Proefschrift  ter verkrijging van het doctoraat in de Wiskunde en Natuurwetenschappen aan de Rijksuniversiteit Groningen op gezag van de Rector Magnificus, dr. F. Zwarts, in het openbaar te verdedigen op vrijdag 20 januari 2006 om 16.15 uur   door   Michel van den Berg    geboren op 29 maart 1974 te ‘s-Gravenhage     Promotores: Prof. dr. J. G. de Vries  Prof. dr. B. L. Feringa  Copromotor: Dr. ir. A.J. Minnaard    Beoordelingscommissie: Dr. D. Heller  Prof. dr. H.J. Heeres  Prof. dr. J.B.F.N. Engberts                               ISBN: 90-367-2476-7 Voorwoord Nu is dan eindelijk de tijd gekomen om mijn promotietijd af te ronden. Ik kijk met veel plezier terug op een hele mooi tijd in Groningen. Een groot aantal mensen hebben, in meer of mindere mate, een bijdrage geleverd aan deze mooie periode van mijn leven. Het spreekt voor zich dat ik deze mensen wil bedanken. Allereerst wil ik mijn promotores prof. dr. B.L. Feringa en prof. dr. J.G. de Vries bedanken voor het geven van de gelegenheid om mijn promotieonderzoek uit te voeren. De vrijheid die me geboden werd om mijn onderzoek in te delen, maar ook de sturende werking die van jullie uitging heb ik als zeer prettig ervaren. Het was ook zeer leerzaam om zowel een promotor verbonden aan de universiteit als een promotor uit het bedrijfsleven, ieder met z’n eigen perspectief op de chemie, te hebben. Dr. ir. A.J. Minnaard wil ik bedanken voor mijn dagelijkse begeleiding. Je deur stond altijd open voor advies en voor de nodige discussies kon ik ook altijd bij jou terecht. De leescommissie bestaande uit dr. D. Heller, prof. dr. H.J. Heeres en prof. dr. J.B.F.N. Engberts wil ik bedanken voor hun snelle en kritische correctie van het manuscript. Veel dank ben ik verschuldigd aan Robert Haak die als hoofdvakstudent veel van het werk besproken in hoofdstuk 3 voor zijn rekening heeft genomen. Michel Leeman die een gedeelte van hoofdstuk 2 voor zijn rekening heeft genomen en Niels van Vegten die de kinetische analyse, besproken in hoofdstuk 6, voor zijn rekening heeft genomen ben ik veel dank verschuldigd. Leggy en Rienk wil ik onder andere bedanken voor de lessen steile wand klimmen die ze me hebben gegeven. Daarnaast wil ik sabum Robert Boer bedanken voor zijn lessen in Taekwon-do. Met veel plezier ging ik naar de lessen toe en heb daar ook veel geleerd. De groep waar ik mee trainde, met name Remko, Jelmer, Maurits, Marco en Jur, heeft ook een grote bijdrage geleverd aan het plezier dat ik aan deze sport beleefde. Verder natuurlijk een hele reeks mensen die tijdens de pauze’s, lunches en borrels mijn verblijf op het lab hebben veraangenaamd. Marco, Linda, Diederik, Jelle, Hans, Jaap (was Michel er nou wel of niet bij dat weekend?), Bas, Tieme, Chris, Ruben, Wesley, Niek (ook voor het snowboarden) en Joost (ook voor het mede organiseren van de bonte avond) bedankt. Mijn labgenoten op 14.233Z en 14.240 met in het bijzonder Ebe Schudde die me heeft geholpen met het opbouwen van de hydrogeneringsfaciliteit die niet aanwezig was toen ik met mijn promotie begon. Verder wil ik ook mijn zaalgenoot Alex Comely bedanken voor de tijd dat ik op 14.240 stond, het was maar een klein zaaltje maar door de raves die jij daar organiseerde was het er goed toeven. Iedereen die aanwezig was bij de subgroep asymmetische katalyse wil ik bedanken voor alle discussies en adviezen. Hetzelfde geld voor de leden van de ‘Hans’ subgroep met name Lavinia en Jiang. Rob wil ik bedanken voor de goede samenwerking en discussies, als een van de weinigen deed jij ook asymmetrische hydrogeneringen. Tevens bedankt voor de mooie tijd die we hebben gehad in Bristol. Diego en Heiko wil ik bedanken voor al het werk dat ze gedaan hebben in de asymmetrische hydrogenering. Het was teveel werk om allemaal zelf uit te voeren en het zorgde ervoor dat ik me kon richten op het werk wat ik in dit proefschrift heb beschreven. Auke Meetsma wil ik bedanken voor het meten en oplossen van verscheidene kristalstructuren. Mark van Gelder en Theodora Tiemersma-Wegman wil ik bedanken voor al hun hulp die ze geboden hebben bij de chirale analyses met GC en HPLC. Verder wil ik Ron Hulst en Jan Meine Ernsting bedanken voor de NMR-metingen die ze voor mij hebben uitgevoerd. Voor het opnemen van massaspectra wil ik Albert Kievit bedanken. André, David, Jeroen, Dave en alle anderen die bij de EET-bijeenkomsten aanwezig waren wil ik bedanken voor alle discussies en adviezen de afgelopen jaren. De bijeenkomsten waren gezellig en nog leerzaam bovendien. Verder wil ik Kevita, die begreep hoe ik de laatste tijd van mijn promotie heb doorgebracht, bedanken. Het was goed om iemand te hebben om daarover te kunnen praten. I would like to thank D. Heller, H.-J. Drexler, C. Pribbenow and W. Baumann for the pleasant period I had in Rostock. Albeit a short period I learned a lot about the hydrogenation I was performing. The kinetic anylysis and NMR measurements were very insightful. Sander wil ik bedanken voor de mooie tijden die we hebben meegemaakt tijdens de congressen door de jaren heen. Ik heb gemerkt dat je kan bowlen als de beste wat niet in de laatste plaats komt door die professionele bowlingschoenen van je. Verder wil ik iedereen bedanken die mee waren tijdens de wintersportvakanties, ik heb er hele goede herinneringen aan overgehouden. De leden Azraël Merak van Schaffelaer, Masscheroen, Magnellotron†, Elkerlieck Mardonium en Cerberus Horribilus van de zware metalen band ‘Naerling’ wil ik, Rhodium Colossus, bedanken voor de mooie tijd die we samen hebben doorgemaakt met de band. Verder wil ik een ieder die ook zijn / haar bijdrage geleverd heeft aan de mooie tijd die ik de afgelopen jaren heb gehad en die zich niet vermeld ziet in het voorafgaande, maar die ik zeker niet vergeten ben, bij deze ook bedanken. Als laatste wil ik mijn ouders, mijn zus en mijn zwager heel erg bedanken voor de steun en vrijheid de ze me al die jaren hebben gegeven om mezelf te ontplooien, alsmede de interesse die ze getoond hebben in de loop der jaren.   Michel Contents Chapter 1 Asymmetric Hydrogenation using Monodentate Ligands 1  1.1 Introduction 2 1.2 Monodentate phosphines 4 1.3 Monodentate phosphonites 7 1.4 Monodentate phosphites 10 1.5 Monodentate phosphoramidites 25 1.6 Monodentate phosphinites, aminophosphinites, diazaphospholidine and 39 phosphinic acid ligands 1.7 State of the Art 42 1.8 Aims and outline of this thesis 42 1.9 References and Notes 43  Chapter 2 The Synthesis of Enantiopure Amino Acids Using   Homogeneous Asymmetric Hydrogenation 49  2.1 Introduction 50 2.2 Results and Discussion 52 2.2.1 Synthesis of phosphoramidite ligands 52 2.2.2 Synthesis of the substrates 54 2.2.2.1 Synthesis of the azlactone 54 2.2.2.2 Synthesis of dehydroamino acid 55 2.2.2.3 Synthesis of dehydroamino acid methyl esters 55 2.2.3 Preliminary hydrogenation experiments 56 2.2.4 Solvent screening 58 2.2.5 Effects of pressure and substrate over catalyst ratios (S/C) 60 2.2.6 Substrates with different substitution patterns 61 2.2.7 Examples of the application of enantiopure non-natural amino acids 63 2.2.8 Further ligand optimization 64 2.3 Conclusions 66 2.4 Experimental 67 2.5 References and Notes 77  Chapter 3 Asymmetric hydrogenation of 3,3-disubstituted dehydroamino acids 81  3.1 Introduction 82 3.1.1 3,3-Disubstituted 2-acetamido acrylates 82 3.1.2 Methyl 3,3-disubstituted 2-benzyloxycarbonylamino acrylates 83 3.2 Results and Discussion 85 3.2.1 Substrate synthesis 85 3.2.1.1 Synthesis of methyl 3,3-disubstituted 2-acetamido acrylates 85 3.2.1.1.1 Synthesis using Horner-Wadsworth-Emmons olefinations 86 3.2.1.1.2 Acetamide condensation of α-ketoesters 87 3.2.1.2 Synthesis of methyl 3,3-disubstituted 2-benzyloxycarbonyl- 88 amino acrylates 3.2.2 Hydrogenation 89 3.2.2.1 Hydrogenation of methyl 3,3-disubstituted 2-acetamido acrylates 89 3.2.2.2 Hydrogenation of methyl 3,3-disubstituted 2-Cbz-amino acrylates 95 3.3 Conclusions 98 3.4 Experimental 99 3.5 References and Notes 106  Chapter 4 Monodentate Phosphoramidites as Ligands in the Rhodium-catalyzed  Asymmetric Hydrogenation of Aromatic Enamides 109  4.1 Introduction 110 4.2 Results and Discussion 113 4.2.1 Substrate synthesis 113 4.2.1.1 Synthesis of the enamides via oxime intermediates 113 4.2.1.2 Synthesis of the enamides via Grignard addition 115 4.2.2 Hydrogenation of enamides using phosphoramidites 116 4.3 Conclusions 122 4.4 Experimental 123 4.5 Crystal structure determination 126 4.6 References and Notes 128  Chapter 5 Asymmetric Hydrogenation of Enol Acetates and Enol Carbamates 131  5.1 Introduction 132 5.2 Results and Discussion 135 5.2.1 Enol acetate synthesis 135 5.2.2 Enol carbamate synthesis 136 5.2.3 Ligands tested in the rhodium-catalyzed hydrogenation 136 5.2.4 Hydrogenation of enol acetates 137 5.2.5 Hydrogenation of enol carbamates 137 5.3 Conclusions 139 5.4 Experimental 140 5.5 References and Notes 141  Chapter 6 Reaction Kinetics and Mechanistic Studies of the  Rh-Catalyzed Asymmetric Hydrogenation with MonoPhos™ 143  6.1 Introduction 144 6.1.1 Reaction parameters in asymmetric hydrogenation 144 6.1.2 Mechanisms 145 6.1.3 Stereochemistry 147 6.2 Results and Discussion 150 6.2.1 Kinetic study 150 6.2.1.1 Reaction conditions 150 6.2.1.2 Experimental results 151 6.2.1.3 Modeling outline 153 6.2.1.4 Catalyst kinetics 154 6.2.1.5 Modeling results 162 6.2.1.6 Kinetics of the hydrogenation of (Z)-methyl 2-acetamido- 166 3-phenylacrylate (3) 6.2.2 Non-linear effect 168 6.2.3 EI-MS experiment and X-ray analysis 171 6.2.4 NMR measurements 173 6.2.5 UV measurements 177 6.3 Conclusions 178 6.4 Experimental 179 6.5 Crystal structure determination 181 6.6 References and Notes 183  Chapter 7 Asymmetric Hydrogenation on Preparative Scale using  Rhodium Catalysts Based on Monodentate Phosphoramidites 189  7.1 Introduction 190 7.1.1 Itaconates as prochiral substrates 190 7.1.2 Catalysis on preparative scale 192 7.2 Results and Discussion 193 7.2.1 Hydrogenation of itaconates 193 7.2.2 Hydrogenations at preparative scale 194 7.3 Conclusions 199 7.4 Experimental 199 7.5 References and Notes 201   Appendix 205 Samenvatting 207 List of publications 211  

Rhodium-Catalyzed Asymmetric Hydrogenation using Phosphoramidite Ligands

https://pure.rug.nl/ws/files/2878360/titlecon.pdf

Rhodium-Catalyzed Asymmetric Hydrogenation using Phosphoramidite Ligands

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Proceedings - University of Groningen