Brevet FR2672603A1 — publié le 19920814

PHOSPHINITE-BORANES CHIRAUX, LEUR PREPARATION ET APPLICATIONS L'invention concerne une nouvelle classe de phosphinites notamment des phosphinites chiraux et de leurs dérivés; elle vise en particulier des diphosphini- tes, dans lesquels les atomes de phosphore sont complexés par un groupe borane Ces composés sont porteurs d'un ou de plusieurs groupes labiles ou substituables, permettant une substitution nucléophile par un groupe alkylant. Elle comprend des procédés de préparation de tels composés, ainsi que des applications de ceux-ci pour la préparation de diphosphines. Les phosphinites, et particulièrement les compo- sés optiquement actifs, présentent une utilité indus- trielle tant par eux mêmes qu'en tant que matière premiè- re pour la préparation d'autres produits chiraux utiles, notamment oxydes de phosphines, phosphines etc De nom- breux produits naturels et synthétiques peuvent être pré- parés à présent, par synthèse asymétrique, catalysée au moyen de métaux de transition, et notamment avec des ca- talyseurs comprenant des ligands organophosphorés opti- quement actifs On prépare ainsi des substances intéres- sant l'agriculture, l'alimentation, la pharmacie ou la parfumerie La production de L-Dopa, de L-phénylalanine, de menthol ou de citronellol en sont des exemples. -2 - Les nouveaux phosphinite-boranes, suivant l'in- vention, conviennent en tant que précurseurs des ligands de métaux de transition Ces composés peuvent également servir à l'extraction sélective de métaux par leurs pro- priétés réductrices et complexantes Ces phosphinite- boranes peuvent également servir comme additifs de matiè- res plastiques, en particulier pour la stabilisation ou l'ignifugation. La présente invention concerne une nouvelle clas- se de phosphinite-boranes, notamment diphosphinite- boranes et dérivés, dans lesquels les atomes de phosphore sont reliés entre eux par une chaine carbonée De plus, chaque atome de phosphore est complexé par un groupe bo- rane, et peut être porteur d'un groupe labile permet- tant une substitution nucléophile par la suite. Les nouveaux produits suivant l'invention peuvent être représentés par la formule générale suivante: BH 3 B Hs f f R 2-P-(Z)-P-Rt I I OR 2 R 3 o Rz et R 2, semblables ou différents, sont des groupes alkyle, alcényle, cycloalkyle ou aryle pouvant porter des groupes fonctionnels; R 3 désigne un groupe alkylique, cycloalkyle, alcényle, aryle, alkoxy ou aryloxy, Z étant une chaine hydrocarbonée, saturée ou insaturée, pouvant contenir des hétéroatomes O, S, Si, P etc. -3 - Plus particulièrement, les groupes alkyle ou alcényle sont en C, à Cs, les groupes cycloalkyle sont en C 5 à Cxs, R 3 étant en Cl-Ca lorsqu'il est un groupe alkoxy Les groupes aryle préférés sont en C 6 à C 14, de même que R 3 lorsqu'il est un groupe aryloxy. La chaine hydrocarbonée Z est le plus souvent du type (-CH 2-)=, N étant 1 à 6, quand elle contient un hétéroatome, elle peut être du type -(CH 2) -P-(CH 2) -, - (CH 2)=-S-(CH 2)m ou -(CH 2)1,-Si-(CH 2)=-, m étant 1 à 6, mais égal ou différent de n R est en général un alkyle ou alcényle en C 1 à C 12, un cycloalkyle en C 55-C ou un aryle en C 6 à C 14 Lorsqu'il y a deux R, un peut être aliphatique, l'autre arylique. Les nouveaux composés, suivant l'invention, pré- sentent l'avantage de pouvoir être transformés en d'autres dérivés diphosphorés, notamment diphosphine- boranes, avec une grande pureté diastéréoisomérique Ces derniers composés sont facilement décomplexés à 50 C par la diéthylamine. L'invention comprend un procédé de préparation des composés décrits cidessus Ce procédé repose sur l'utilisation d'un dérivé organo- métallique d'un phosphinite, sur lequel on fait agir un réactif qui produit la soudure de ce dérivé métallique à une seconde molécule phosphinitique, semblable ou différente, avec élimination du métal Dans une première forme d'exécution, cette seconde molécule est encore un phosphinite Une variante consiste à soumettre deux moles de dérivé métallique d'un phosphinite à l'action d'un oxydant doux Selon une troisième forme d'exécution, deux moles d'un dérivé métallique de phosphinite sont mises à réagir avec un dihalogénure d'un hétéroélément, soit SX 2, RPX 2 ou R 2 Si X 2 (o X = halogène), qui soude les deux molécules, en introduisant l'hétéroélément S, P, Si etc. dans la chaine Z du produit à obtenir. -4- Des dérivés lithiés de mono-phosphinites convien- nent bien à cette préparation, on illustre celle-ci par quelques cas particuliers, mais non limitatifs, ci-après. Un procédé avantageux consiste à préparer les produits de l'invention à partir d'un anion II généré par la réaction d'un équivalent de sec-butyl-lithium sur un méthyl phosphinite-borane I décrit dans l'art antérieur. En effet, la réaction de II sur une autre molécule (en excès) de méthyl phosphinite I conduit au produit de l'invention III possédant un seul carbone entre les deux atomes de phosphore. BH 3 BH 3 BH 3 BH 3 f s-Bu Li t I t t Phlit'P-CH 3 > Ph P"- P-CH 2-Li+ > Phfl' P-CH 2-PIICH 3 à à à CH 30 CH 30 CH 30 Ph (I) (II) (III) Selon une autre variante, les produits de l'in- vention, IV, possédant deux atomes de carbone entre les atomes de phosphore, peuvent être préparés par couplage oxydant des anions II, avec des ions cuivriques. BH 3 BH 3 BH 3 t t t 2 Phile P-CH 2-Li+ Phl ("P-CH 2-CH 2-P'IIlOCH 3 A cu 2 + A A CH 30 CH 30 Ph (II) (IV) Selon une troisième variante, les produits de l'invention Va,b, peuvent être préparés par couplage des anions II avec un dichlorosilane Dans ce cas, on consta- te que les deux atomes de phosphore sont liés par une chaine à trois maillons dont l'un est un atome de sili- cium Dans le cas o cette même réaction est effectuée -5 avec une dichlorophosphine, le produit de l'invention VI possède trois atomes de phosphore: BH 3 BH 3 R BH 3 t R 2 Si C 12 t t t 2 Ph tib P-CH 2-Li+ Phi" P-CH 2-Si-CH 2-P"fi OCH 3 i & I À CH 30 CH 30 R Ph Ces réactions peuvent être effectuées à des températures de -100 C à + 30 C, mais de préférence à O C, dans un solvant hydrocarboné ou oxygéné, de préfé- rence THF ou éther. L'invention est illustrée non limitativement par les exemples qui suivent Les composés, dont la prépara- tion est décrite dans ces exemples, sont tous des pro- duits chimiques nouveaux et les réactions pour leur pré- paration n'ont jamais été décrites jusqu'à présent. Exemple 1: (R)-l(R)-méthyl phénylphosphinol-méthyl phényl phosphinite de méthyle-borane III BH 3 BH 3 BH 3 BH 3 2 t s-Bu Li t t Phlt"P-CH 3 > Phfîv P-CH 2 Li+ -> Ph(ii-P-CH 2-P"{ O CH 3 * A A A CH 30 CH 30 CH 30 Ph (I) (II) (III) Dans un ballon de 50 ml, 2 mmoles de phosphinite- borane I sont dissous dans 3 ml de THF anhydre à -78 C et sous atmosphère inerte A cette solution sous agitation, on ajoute 2 mmoles de sec-butyllithium 0,25 h après cette addition, la température du milieu réactionnel est ramenée lentement à -40 C et on maintient la température à -40 C pendant 0,5 h pour que les anions II se fassent. Au bout de ce temps, 2 mmoles de phosphinite borane I sont à nouveau ajoutées et la température est élevée lentement jusqu'à + 15 C puis on laisse le milieu réac- -6 - tionnel à cette température pendant 2 h Après hydro- lyse, évaporation du solvant et lavage à l'eau, le produit attendu est extrait par CH 2 C 12, et purifié par filtration sur silice, avec le toluène comme éluant. Rendement 70 % Les caractéristiques du produit obtenu sont les suivantes. Huile incolore l(l= -56 (c = 1; CH C 13) RMN'H (CD C 13): majoritaires: = 0,1-1,5 ( 6 H,q l,-Jm H= 80); 1,83 ( 3 H, d, J = 10, 2); 2,60 ( 2 H, m); 3,61 ( 3 H, d, J = 12,5); 7,25-7,5 ( 6 H,m); 7,5-7,8 ( 4 H,m) minoritaires: F = 1,56 ( 3 H,d,J = 10,38); 3,35 ( 3 H, d,J = 11, 8) RMN-3 C (CD C 13): a = 11,39 (d,J = 39); 30,19 (d d, J = 23,J = 32); 54,01 (s); 128,47-132,36 (aromatiques). (minoritaire: H = 12,89 (d,J = 39)). RMN 32-P (CD C 13): = + 8,38 (q,1-Jm = 67,5). + 113,10 (q,-Jpm = 69,8). IR (pur) Q = 3057; 2945 (C-H); 2385; 2254 (B-H); 1437; 1417; 1173; 1115; 1064; 1034 Microanalyse pour: C Is H 240 Ll B 2 P 2 Masse: 304,1332 304,1334 Calculé Trouvé %C 59,21 58,01 %H 7,89 7,72 Exemple 2: (S,S) 1,2-bislméthoxy phénylphosphinoléthane- borane BH 3 BH 3 f 2 I + 25-Bu Li > Phllm P-CH 2 Li+ + Li -CH 2-P-LlOCH 3 à A CH 30 Ph BH 3 BH 3 Cu C 12 t f - Ph lm P-CH 2-CH 2-P Il OCH 3(IV) A 4 A OC Hs Ph -7 - Dans un ballon de 50 ml, 2 mmoles de phosphinite- borane I sont dissoutes dans 3 ml de THF anhydre à -78 C et sous atmosphère inerte A cette solution sous agitation, sont ajoutées 2 mmoles de sec-butyllithium. 0,25 h après cette addition, la température du milieu réactionnel est ramenée lentement à -40 C et on maintient la température à -40 C pendant 0,5 h pour que les anions II se fassent Au bout de ce temps, 10 mmoles de Cu C 12 sont ajoutés et le mélange est abandonné à l'air pendant 12 h Apres hydrolyse, évaporation du solvant et lavage à l'eau, le produit est extrait avec du CH 2 Cl 2, et purifié par filtration sur silice, avec le toluène comme éluant. Rendement 88 % F = 111-115 C RMN 32-P = + 118 JPB = 58 Hz lXlD = -115,1 ( c = 1; CH C 13) RMN-H = 0-1,5 ( 6 H,m); 1,9-2,4 ( 4 H, m); 3,6 ( 6 H,d) 7,4-7,8 ( 10, m) IR: B = 2370 cm-1. Exemple 3: (R,R)-bisl(méthoxy phénylphosphino)méthyll diphénylsilylborane BH 3 BH 3 t t 2 I + 25-Bu Li > Phl|t P-CH 2 Li+ + + Li -CH 2-Pr I OCH 3 i A CH 3 O Ph Ph 25 i C 12 BH 3 Ph BH 3 ft I. Ph" l P-CH 2-Si-CH 2-P'Ill OCH 3 A I A OCH 3 Ph Ph (Vb) -8 - Dans un ballon de 50 ml, 2 mmoles de phosphinite- borane I sont dissoutes dans 3 ml de THF anhydre à -78 C et en atmosphère inerte A cette solution sous agitation, on ajoute 2 mmoles de s-butyllithium Après 0,25 h, la température est ramenée lentement à -40 C et laissée pen- dant 0,5 h à -40 C pour que les anions II se fassent Au bout de ce temps, 1 mmole de dichloro-diphényl- silane est ajoutée et la température est élevée lentement jusqu'à 0 C, puis maintenue pendant 2 h à O C Après hydrolyse, évaporation du solvant et lavage à l'eau le produit est extrait par CH 2 C 12, et purifié par filtration sur silice, avec le toluène comme éluant; Rendement: 90 % Huile incolore épaisse RMN-H (CD C 13): = 0,0-1,5 ( 6 H,q I,-Jm H = 95); 2,13-2,43 ( 4 H,q d,J = 7,7, J = 16,4); 3,28 ( 6 H, d,J = 12,28); 7,05-7,85 ( 20 H,m). (l'autre diastéréoisomère: 3,25 ( 6 H,d, J = 12,27)) RMN 3 m P (CDC 13): = + 116,74 (m) l'autre isomère = + 114 (m) Exemple 4: Application du diphosphinite-borane IV de l'exemple 2 pour la préparation de DIPAMP-borane VI: BH 3 BH 3 t _ Phi, P-CH 2-CH 2-P,t IOCH 3 + 2 (o An Li) OCH 3 Ph (IV) BH 3 BH 3 f t o Anl" P-CH 2-CH 2-P ll Ph (VI) À ú OCH 3 o An -9 - Dans un ballon de 50 ml, 2 mmoles de phosphinite- borane IV sont dissoutes dans 5 ml de THF anhydre à -78 C et sous atmosphère inerte A cette solution sous agitation, on ajoute 2,1 mmoles d'o-anisyl-lithium (o An Li) 0,25 h après cette addition, la température du milieu réactionnel est ramenée lentement à O C en 2 h, et hydrolysée Après évaporation du solvant, lavage à l'eau et extraction par CH 2 C 12, le produit obtenu est purifié par filtration sur silice, avec le toluène comme éluant. Rendement: 80 % F = 163 C (conforme à ce qu'indique la littérature). Exemple 5: Application du diphosphinite-borane IV de l'exemple 2 pour la préparation de diphosphine- borane VIII: BH 3 BH 3 t t Ph i(m P-CH 2-CH 2-P' ll OCH 3+ 2 Me Li > OCH 3 Ph (IV) BH 3 BH 3 f f Mei,,P-CH 2-CH 2-P"II Ph (VIII) A A Ph Me Dans un ballon de 50 ml, 2 mmoles de diphosphinite-borane IV sont dissoutes dans 5 ml de THF anhydre à -78 C et sous atmosphère inerte A cette solution sous agitation, on ajoute 2,1 mmoles de méthyl- lithium 0,25 h après cette addition, la température du milieu réactionnel est ramenée lentement à O C en 2 h, et on hydrolyse Après évaporation du solvant, lavage à l'eau et extraction par CH 2 C 12, le produit obtenu est purifié par filtration sur silice, avec le toluène comme éluant; Rendement 90 % F= 166-168 C. -10- IR: 2378, 1457, 1420, 1065 cm RMN 1-H: 0-2 ppm ( 6 H,m); 1,55 ( 6 H,m); 1,8-2,2 ( 4 H,m); 7,2- 7,9 ( 10 Hm) analyse: Cx 6 H 26 B 2 P 2 calc: C = 63,58 % H = 8,61 % trouv: C = 63,68 % H = 8,55 % Exemple 6: Applications des diphosphine-boranes préparés aux exemples 4 et 5 pour la préparation de diphosphines: Selon la technique décrite dans l'art antérieur par T Imamoto, une solution 0,5 M en DIPAMP-borane VI est chauffée à 50 C pendant 12 h Au bout de ce temps, l'excès d'amine est évaporé et le résidu est filtré sur une courte colonne de silice, avec le toluène pour éluant La diphosphine est récupérée dans les premières fractions. F = 103 C (conforme à ce qu'indique la littérature). REVENDICATIONS 1 Nouveau phosphinite, complexé par le borane, répondant à la formule générale: BH 3 BH 3 R-P (Z)-p-Rm I I OR 2 R 3 o R et R 2, semblables ou différents, sont des groupes alkyle, cycloalkyle ou aryle pouvant porter des groupes fonctionnels, tandis que R 3 désigne un groupe alkyle, cycloalkyle, alcényle, aryle, alkoxy ou aryloxy, Z étant une chaine carbonée, saturée ou insaturée, pouvant conte- nir des hétéroatomes O, Si, P, S. 2 Phosphinite suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que les groupes alkyle ou alcényle sont en C. à Cs, les groupes cycloalkyle sont en C 5 à Cs, R 3 étant en C à C 8 lorsqu'il est alkoxy. 3 Phosphinite suivant la revendication 1 ou 2, ca- ractérisé en ce que les groupes aryle sont en C 6 à C 4 de même que R 3 lorsqu'il est aryloxy. 4 Phosphinite suivant une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que Z est une chaîne (-CH 2-), N étant 1 à 6. Phosphinite suivant une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que Z est une chaine R -(CH 2)n-Si-(CH 2) - R -11- -12- n étant i à 6 et m étant 1 à 6, m pouvant être différent de n, et R désigne un groupe alkyle ou alcényle, en Có- Ca 2, un groupe cycloalkyle en C -C 8, ou un groupe aryle en C 6-C 14, un des R pouvant être aliphatique et l'autre arylique. 6 Procédé de préparation d'un phosphinite-borane suivant une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on fait réagir un dérivé organo-métallique d'un phosphinite-borane avec un phosphinite-borane non métallé. 7 Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le dérivé organo-métallique est un composé organo-lithien. 8 Procédé de préparation d'un phosphinite suivant une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que deux molécules d'un dérivé organo-métallique d'un phosphinite- borane sont soumises à un couplage oxydant. 9 Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que l'agent de couplage oxydant est constitué par un sel cuivrique. Procédé de préparation d'un phosphinite suivant une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on fait réagir un dihalogénure de S ou d'un dérivé organi- que de Si ou P, avec 2 moles de dérivé organo-métallique d'un phosphinite-borane. -13- 11 Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le dihalogénure est R 2 Si X 2 o R est un alkyle en C 3-C 28, un cycloalkyle en C 5-C 8 ou un aryle en C 6-Cz 4. 12 Application des phosphinites-borane, suivant une des revendications 1 à 5, à la préparation de diphosphi- nes, caractérisée en ce que l'on fait réagir le phosphi- nite avec un composé organo-métallique. 13 Application suivant la revendication 12, caracté- risé en ce que le composé organo-métallique est un composé organo-lithien.