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MX2007000253A - Liquidos ionicos quirales mejorados opticamente. - Google Patents

Liquidos ionicos quirales mejorados opticamente.

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Publication number
MX2007000253A
MX2007000253A MX2007000253A MX2007000253A MX2007000253A MX 2007000253 A MX2007000253 A MX 2007000253A MX 2007000253 A MX2007000253 A MX 2007000253A MX 2007000253 A MX2007000253 A MX 2007000253A MX 2007000253 A MX2007000253 A MX 2007000253A
Authority
MX
Mexico
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chiral
ocil
enantiomer
optically
ionic liquid
Prior art date
Application number
MX2007000253A
Other languages
English (en)
Inventor
Daniel W Armstrong
Jie Ding
Original Assignee
Sigma Aldrich Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sigma Aldrich Co filed Critical Sigma Aldrich Co
Publication of MX2007000253A publication Critical patent/MX2007000253A/es

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Abstract

La invencion se relaciona con el uso de liquidos ionicos quirales mejorados opticamente, en particular para cromatografia de gases y como un solvente de reaccion. Se describen liquidos cationicos quirales mejorados opticamente, especificos, como lo que seria una clase de liquidos anionicos quirales mejorados opticamente.

Description

LÍQUIDOS IÓNICOS QU RALES MEJORADOS ÓPTICAMENTE CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con el uso de líquidos iónicos quirales mejorados ópticamente.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En el pasado, los líquidos iónicos no quirales se hablan utilizado como solventes. Los líquidos quirales que son racémicos también se hablan utilizado como solventes. Véase, Yasuhiro Ishida et al . , "Desing and synthesis of a novel imidazoliu -based ionic liquid with planar chirality," Chem. Commun. 2240-41 (2002) (un derecho de propiedad intelectual de la Sociedad de Química Royal) . También se han descrito solventes de cationes quirales enantioméricamente mejorados. Véase asserscheid et al . , "Synthesis and properties of ionic liquids derived from the "chiral pool'," Chem. Commun. 200-01 (2002) y Weiliang Bao et al . , "Synthesis of Chiral lonic Liquids from Natural ?mino Acids," 68 J. Org. Chem. 591 (2003). Éstos no se describieron como vehículos para conducir reacciones posteriores . Earle et al . exponen reacciones de dienos y dienófilos en diversos solventes entre los que se incluyen [bmim] [lactato] , un liquido iónico con un anión quiral de configuración o pureza no reportadas. El resultado no fue asimétrico. Véase, Martyn J. Earle et al . , "Diels-Alder reactions in ionic liquids," Green Chem. 23-25 (1999). También se hablan utilizado materiales no iónicos quirales como las fases estacionarias en cromatografía de gases. (Véanse las patentes de los Estados Unidos Nos. 4,948,395 y 5,064,944.) SUMARIO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con líquidos iónicos quirales mejorados ópticamente ("OCIL", por sus siglas en inglés) . Éstos son sales que son líquidas y tienen un punto de ebullición de 100 °C o menos. De preferencia, las mismas son líquidas a temperatura ambiente (18 °C hasta aproximadamente 25 °C) o menos. Los OCIL de acuerdo con la presente invención son materiales líquidos constituidos de compuestos quirales y/o sus mezclas de sales y asociaciones de los mismos. "Quiral" en el sentido en el que se utiliza en la presente, significa que el compuesto tiene al menos un centro o eje estereogénico (también denominado como un "centro quiral" o "centro asimétrico") . "Iónico", en el sentido en el que se utiliza junto con otros OCIL de acuerdo con la presente invención incluye cationes, aniones o sales de los mismos. Un anión quiral es un anión que contiene un centro o eje estereogénico. Un catión quiral es un catión que contiene un centro o eje estereogénico. Los OCIL también pueden ser sales, mezclas o asociaciones tanto de cationes quirales como de aniones quirales. De esta forma, un anión quiral se puede asociar con un catión no quiral, formando así un "OCIL que contiene un anión quiral", también denominado en la presente como un "anión quiral" o un "OCIL aniónico" o puede estar asociado con un catión quiral. De manera similar, un catión quiral puede estar asociado con un anión no quiral formando asi un "OCIL que contiene un catión quiral", también denominado en la presente como un "catión quiral" o un "OCIL catiónico" o puede estar asociado con un anión quiral . Muchos de los compuestos analizados en la presente son enantiómeros, pares de compuestos con imagen de espejo con configuraciones ópticas opuestas, (cada una denominada como un enantiómero o un isómero óptico según sea adecuado) . Éstos pueden estar presentes en la forma de ya sea una mezcla racémica (50:50) o mezclas mejoradas ópticamente en las cuales uno de los enantiómeros está presente en una cantidad que es mayor que la otra. "Mejorado ópticamente", incluso cuando se describe en el contexto de una mezcla mejorada ópticamente, también se debe entender que incluye un material ópticamente puro que está prácticamente o por completo únicamente uno de los enantiómeros. Los OCIL de la invención no están limitados a enantiómeros, aunque pueden incluir diastereoisómeros, compuestos que tienen más de un centro del estereogénico. Un compuesto de este tipo con, por ejemplo, 2 centros estereogénicos se pueden considerar para la invención como productores de dos distintos conjuntos de enantiómeros. Por supuesto, mientras que cada enantiómero estará presente como una mezcla igual, puede estar presente un par de enantiómeros en un porcentaje mayor que el otro. Un OCIL en el caso de los diastereoisómeros es un compuesto que cumple con los otros criterios establecidos en la presente, en donde al menos uno de los enantiómeros está presente en una cantidad mejorada con relación a su enantiómero correspondiente. El otro par enantiomérico todavía puede ser racémico con relación entre sí, o uno de los isómeros ópticos de ese par de enantiómeros también se puede mejorar ópticamente. De esta forma, todavía es adecuado, en el contexto de la invención para hacer referencia a mezclas racémicas y enantiómeros, incluso aunque puedan ser diastereoisómeros con relación a otros posibles isómeros ópticos. Un aspecto de la presente invención es el descubrimiento de una clase novedosa de moléculas de OCIL que contienen cationes quirales (con frecuencia utilizadas de forma sinónima con el término "compuesto" en la presente o como lo indique el contexto) y en particular, aquellos identificados individualmente en la presente. Otro aspecto de la invención son los OCIL que contienen cationes quirales en los cuales al menos un enantiómero se mejora por al menos aproximadamente el 2% con relación al otro. Otro aspecto de la invención son los OCIL que contienen cationes quirales en los cuales al menos un enantiómero se mejora por al menos aproximadamente 10% con relación al otro. Otro aspecto de la invención son los OCIL que contienen cationes quirales en los cuales al menos un enantiómero se mejora por al menos aproximadamente el 20% con relación al otro. En otro aspecto, la invención se relaciona con moléculas de OCIL que contienen cationes quirales que son distintas de las sales N-alquil-N- etilfedrinio, y/o aquellos mostrados en la Tabla A. Otro aspecto de la presente invención es el descubrimiento de una clase de los OCIL que contienen aniones. Un aspecto de la invención son los OCIL aniónicos quirales en los cuales al menos un enantiómero se mejora por al menos aproximadamente el 2% con relación al otro. Otro aspecto de la invención son los OCIL que contienen aniones quirales en los cuales al menos un enantiómero se mejora por al menos aproximadamente el 10% con relación al otro. Otro aspecto de la invención son los OCIL que contienen aniones quirales en los cuales al menos un enantiómero se mejora por al menos aproximadamente el 20% con relación al otro. En otro aspecto de la invención, se proporcionan los OCIL que contienen aniones que no son lactatos . Todavía en otro aspecto de la presente invención se proporciona una clase de los OCIL que son sales en donde tanto los aniones como los cationes son quirales, y al menos uno, y de preferencia ambos, se mejoran ópticamente. En otra modalidad de este aspecto de la presente invención, tanto las porciones catiónicas como las aniónicas de los OCIL son quirales, aunque tienen una rotación óptica opuesta. De esta forma, por ejemplo, el catión puede ser (R) y el anión puede ser (S) . De hecho, en esta situación, cada uno podría constar de un catión con una configuración (R) , un catión con una configuración (S) , un anión con una configuración (R) y un anión con una configuración (S) , en diversas proporciones. De esta forma, las combinaciones de un catión quiral y un anión quiral incluyen (R) (S) , (S) (R) , (R) (R) , (S) (S) , y de preferencia éstas están prácticamente puras. Todavía en otro aspecto de la presente invención, se proporciona un solvente que se puede utilizar para disolver, suspender, gelificar, emulsionar, dispersar y formar coloides, que comprende los OCIL aniónicos quirales, catiónicos quirales o aniónicos y catiónicos mezclados. Éstos pueden incluir aquellos de la Tabla A. Otro aspecto de la presente invención es un método para conducir una reacción química en presencia de al menos un OCIL que contiene cationes quirales y/o aniones quirales. Éstos pueden incluir aquellos de la Tabla A. El OCIL puede estar presente como una parte de un sistema de solventes o como el medio de reacción o portador para uno o más de los reactivos o incluso como un reactivo. También se consideran parte de la invención las moléculas, ya sea quirales o aquirales, racémícas o no, farmacéutica o químicamente activas/reactivas o inertes, un producto terminado o un intermediario que resulta de una reacción química conducida en presencia de cualquier OCIL. Se prefieren los compuestos no racémicos sintetizados asimétricamente que utilizan un OCIL de acuerdo con la invención. También se prefieren cualesquiera reacciones que sean enantioméricamente (o isoméricamente óptica) selectivas. También se prefieren las reacciones que utilizan, o en presencia de los OCIL que impliquen el uso de una especie cargada (distinta del OCIL) como un reactante, reactivo, intermediario o producto final. Las reacciones incluyen, sin limitación, condensación, hidrogenación, sustituciones nucleofílicas y electrofilicas, des-racemización, síntesis asimétrica, esterificación, formación de éteres, halogenación, reacciones de polimerización, propagación de cadena, degradación, formación de sales, precipitación o cristalización y lo semejante. Se prefieren en particular la des-racemización y reacciones de síntesis asimétrica. También se prefieren cualesquiera reacciones del tipo observado inmediatamente antes que sean enantioméricamente (o isoméricamente óptica) selectivas. También se prefieren aquellas reacciones observadas justo anteriormente que utilizan los OCIL que emplean el uso de una especie cargada (distinta del OCIL) como un reactante, reactivo, intermediario o producto final. De acuerdo con otro aspecto de la invención, cualquiera de las reacciones anteriores se conduce en presencia de un OCIL que se mejora, de tal forma que sea práctica y ópticamente puro (al menos al 90% de un enantiómero con relación al otro enantiómero) . De preferencia estas reacciones que utilizan los OCIL prácticamente puros incluyen síntesis asimétrica, des-racemización, reacciones que utilizan especies cargadas y procesos enantioselectivos . Un aspecto particularmente preferido de la presente invención es una síntesis asimétrica de un compuesto que comprende los pasos de conducir una reacción química en al menos un reactante que está en presencia de un OCIL para proporcionar un producto de reacción. El producto de reacción se recupera y es ópticamente activo, es decir, tiene un centro o eje estereogénico. Un enantiómero del producto de reacción estará presente en una cantidad que sea mayor a la del otro enantiómero, usualmente al menos en aproximadamente el 2% de diferencia o más (52:48%). De preferencia, el OCIL es el solvente. De mayor preferencia, al menos un 10% de diferencia, incluso de mayor preferencia al menos un 20% de diferencia, todavía con la máxima preferencia un OCIL prácticamente puro se encuentra entre el contenido de enantiómeros. Otro aspecto particularmente preferido de la presente invención es una reacción de des-racemización en donde un reactante que está en presencia de un OCIL se hace reaccionar para formar un producto de reacción. El reactante es racémico y el producto de reacción, mientras que sea ópticamente activo, no es racémico. Nuevamente, de preferencia, la cantidad de un enantiómero es al menos el 2% mayor que el del otro (52:48%), de mayor preferencia un producto de reacción se mejora de tal forma que al menos aproximadamente el 10% más de un enantiómero esté presente en comparación con el otro, incluso de mayor preferencia la diferencia es de al menos aproximadamente el 20%, y todavía con mayor preferencia es prácticamente puro. De preferencia, el OCIL es un solvente. También se reivindican los productos asimétricos de estas reacciones que se ejecutan en presencia de un OCIL. Estos productos de reacción también se pueden separar para proporcionar un producto de reacción práctica y ópticamente puro. Otro aspecto de la presente invención se relaciona con el uso de los OCIL catiónicos y/o aniónicos como la fase estacionaria o soporte en columnas preparadas para cromatografía incluyendo cromatografía de líquidos, cromatografía de gases ("GC", por sus siglas en inglés) y en particular GC capilar. En particular se proporciona una columna para utilizarse en cromatografía que comprende: una columna y una fase estacionaria que es un OCIL asociado con las mismas. Cualquier OCIL se puede utilizar como una fase estacionaria. En una modalidad, la columna es un capilar y la fase estacionaria OCIL se recubre sobre una superficie interna del capilar. La columna de acuerdo con la invención también puede ser una columna empacada en donde la fase estacionaria se absorbe, adsorbe o se recubre sobre un soporte sólido que se empaca en la columna. La invención también incluye los métodos para separar los compuestos que comprenden los pasos de: mezclar, disolver, dispersar o suspender isómeros ópticos en una fase móvil que puede ser un gas o un líquido dependiendo del tipo de cromatografía, al introducir los compuestos que serán separados en una columna que incluye al menos un OCIL, ya sea recubierto sobre el interior del mismo o como parte de un empacado como una fase estacionaria, y hacer avanzar la fase móvil y al menos uno de los compuestos que serán separados a través de la columna para reducir al menos uno de los compuestos que serán separados. En un aspecto particularmente preferido de la invención, los compuestos que serán separados son isómeros ópticos.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Por "mejorado ópticamente" se debe entender que los compuestos quirales de la invención no están presentes en una mezcla racémica (ambos enantiómeros presentes en aproximadamente el mismo porcentaje) . En su lugar, de acuerdo con la presente invención, al menos uno de los enantiómeros está presente en un porcentaje mayor. Como se observó anteriormente, esto se aplica a los diastó eros asi como también en donde al menos uno de los enantiómeros de uno de los pares de isómeros ópticos que son idénticos aunque por su configuración está presente en una cantidad que es mayor que el otro. De mayor preferencia, el único enantiómero está presente en una cantidad de al menos aproximadamente 2.0% mayor que el otro enantiómero por un porcentaje molar o porcentaje en peso, según sea adecuado. De mayor preferencia, uno de los isómeros ópticos estará presente en una cantidad de al menos aproximadamente el 10% mayor que el otro e incluso de mayor preferencia en una cantidad de al menos aproximadamente el 20% qué el otro isómero óptico de un par de enantiómeros. Incluso de mayor preferencia, estos compuestos son "práctica y ópticamente puros", en donde aproximadamente el 90% o más del compuesto en cuestión será un enantiómero individual. Esto es por supuesto con relación al otro enantiómero. Los diastómeros con dos centros estereogénicos, por ejemplo, podrían estar práctica y ópticamente puros en el contexto de la invención si tuvieran el 90% de un isómero óptico, el 10% de su enantiómero, incluso el 53 por ciento de la composición total fue una mezcla racémica del otro conjunto de enantiómeros. De mayor preferencia, un OCIL tendrá al menos un enantiómero que estará presente en un 95% o más con relación al otro. En el caso de un solvente mezclado o la fase estacionaria de dos o más líquidos iónicos quirales, no será necesario que todos los líquidos sean los OCIL mejorados ópticamente. Uno o más pueden ser racémicos siempre y cuando al menos uno se mejore ópticamente. Se ha encontrado que los OCIL tienen muchas aplicaciones. Se ha encontrado que los mismos son útiles como solventes, dispersantes, agentes gelificantes, agentes emulsionantes, agentes para formación coloidal y agentes de suspensión. De hecho, debido a su capacidad de interacción casi a cualquier nivel con casi cualquier otra molécula, los OCIL con frecuencia se pueden sustituir, en su totalidad o en parte, por solventes orgánicos tradicionales y agua. Los OCIL pueden interactuar no sólo iónicamente, sino que -también a través, por ejemplo, de interacción dipolar, enlace con hidrógeno, interacción pi-pi (p-p) , interacciones de dispersión en incluso fuerzas estéricas. Esto los hace útiles en reacciones químicas, ya sea que se utilicen como un reactante, un solvente, o simplemente que estén presentes durante una reacción. Además, la capacidad para utilizar un material que sea al menos predominantemente un isómero óptico u otro proporciona otra dimensión para investigación y fabricación. Esto permite interacciones potencialmente diferentes, utilizando un solvente del mismo químico. El nivel mejorado de un isómero óptico, o de preferencia, su naturaleza práctica y ópticamente pura, les permitirá interactuar en formas no imaginadas anteriormente. Esto es particularmente verdadero para las mezclas de cationes quirales y aniones quirales que puedan tener la misma rotación óptica y puedan tener rotaciones opuestas. Estos OCIL se consideran "crudos" ya que son alternativas reciclables para solventes orgánicos volátiles. Los mismos son aire y humedad estable, tienen excelentes propiedades solubilizantes y virtualmente ninguna presión de vapor. Los mismos no son acuosos, aunque se pueden mezclar con agua, y por lo tanto, se pueden utilizar en una variedad de situaciones en donde es inadecuada el agua. Los OCIL de acuerdo con un aspecto de la presente invención incluyen cationes quirales mejorados ópticamente tales como por ejemplo, sin limitación, los IL con base en (-) -N-bencil-N-metilefedrinio'NTf2, IL con base en isoleucina, ya sea como un éster o como un alcohol, (-) Cotinina'TfO, D(+) -Carnitin-nitrilo*NTf2, cloruro de 1- ( (R) -1,2-propandiol) -3-metilimidazolio, N-butil'NTf2 de (-) -scopolamina y metiléter imídazolio IL de (+)-clorometilo. Sus estructuras son como sigue: HCFjSajj.W] ' (->N-Bencil-N-met¡lefedrinio ííCFjSÍQztííl ' IL con base en isoleucina I con base en ¡soleucina SfSß??íit ' D(* C3ffl¡t?n-r)Brf?"MTí£ Cbrurß de ?(R) t2-pfopáníJ?a)-S-!»et?íiriídas5lto <~>scop0!amte W-feut¡t WTf* éMliiTCáa2o3o ILsustauí toeoniTiertol , Algunos de estos OCIL que contienen cationes quirales se pueden producir mediante las siguientes reacciones generales: (IR, 2S) - (-) -N,N-di etilefedrinio.NTf2 (1S , 2R) - (+) -N,N-dimetilefedrinio.NTf 2 najsojfir f . = 54 °C . ( - ) -N-Bencil-M-metilef edrinio.NTf 2 KCPjSo-j r Líquido a temperatura ambiente Isoleucina IL Mc ck?M .
Líquido a temperatura ambiente N-Me til (-) cotinina.TfO cpjso Triflato de metilo (-)Cotinina Líquido a temperatura ambiente D (+) Carnitin-nitrilo.NTf2 Líquido a temperatura ambiente 6. BMIM- (L- lactato) O Líquido a temperatura ambiente . Cloruro de ( (R) -1 ,2-propandiol) -3-metilimidazolio Líquido a temperatura ambiente (-) Scopolamina de N-butilo NTf2 Líquido a temperatura ambiente . etili idazolio sustituido con mentol Líquido a temperatura ambiente 10. (-) -cinconidina N-metilada p.f. = 82°C 11. N-metilado- (S) -(+) -2- (dibencilamino) -1-propanol IL (líquido iónico) 12. N-metilado- (S) -(-) -l-bencilpirrolidina-2-metanol IL (líquido iónico) 13. IL con base quiral Los anteriores son simplemente ejemplos de los OCIL que contienen cationes quirales de acuerdo con un aspecto de la presente invención. Cada uno se considera individualmente para formar parte de la invención. Otros de los OCIL catiónicos se puede producir mediante los métodos descritos en la técnica. Véase assefscheid y Bao, supra . Para calificar como un OCIL que contiene un catión quiral, una molécula debe cumplir con al menos uno de los siguientes criterios. Ésta debe tener al menos un centro o eje estereogénico y debe ser capaz de poder sintetizarse como un material iónico que tenga un punto de fusión de 100 °C o menos, y de mayor de preferencia que sea un líquido a temperatura ambiente (18°C-25°C) o menos. Debe contener una gran cantidad de algún isómero óptico con relación a sus isómeros ópticamente enantioméricos de la misma molécula en el sistema o mezcla. De preferencia, es práctica y ópticamente pura. De preferencia, al menos el 95% p/p de al menos un enantiómero de la molécula está en la forma de un isómero óptico. Para que sea un OCIL que contiene un catión quiral, también debe tener una carga positiva total. La clase de los OCIL novedosos que contienen cationes quirales excluye estas moléculas como se muestra en la Tabla A.
TABLA A -O BMIM-lactato CIL con base en imidazolio 3. Bromuro de N,N-di(2' S-2' metilbutano) imidazolio 1. pentilo, 2. metilo Sales de imidazolio 4. Bis (trifluorometansulfon) imidato IL con base en (R) -2- de (-)N,N-dimetilefedrinio aminobutan-1-ol 5. Catión de imidazolio tipo ciclófano CH3í 2. CH(CH3}3i 3. CH2CH(CH3) 6. CILs con base en aminoalcohol y aminoácido 7. ILs de tiazolinio Líquidos iónicos quirales con base en nicotina ILs de (-) -N-alquil-N-metilefedrinio X= TfO, PFß5 KTf2í {SOaC^N, (S02C4F9)Tf 10. Sales de éster-imidazolio 11. Líquidos iónicos quirales de piridinio 12. CILs derivados de a-pineno Las moléculas mostradas en la Tabla A que tienen una pureza óptica mejorada y en particular una pureza en donde está presente un enantiómero en una cantidad de al menos aproximadamente 10% mayor que la otra, de mayor preferencia 20% mayor que la otra, e incluso de mayor preferencia práctica y ópticamente puras se contemplan como parte de la invención. Además, también se consideran parte de la invención el uso de las moléculas mostradas en la Tabla A como una fase estacionaria en cromatografía, como un solvente u otro uso en las reacciones químicas descritas en la presente. Los OCIL de acuerdo con la presente invención también incluyen aquellos que son aniónicos . Éstos tienen las mismas propiedades generales que los OCIL que contienen cationes quirales excepto que tienen la carga opuesta. Estos OCIL que contienen aniones quirales incluyen, de manera enunciativa aquellos con las siguientes estructuras: B IM-(L-lactato) Este material se puede producir mediante la siguiente reacción general: Líquido a temperatura ambiente Otros ejemplos no limitantes de aniones quirales para los OCIL (ilustrados con un catión de sodio y de esta forma más correctamente son -0" Na+) : Una reacción general que se puede utilizar para producir los OCIL aniónicos es como sigue: una reacción de intercambio aniónico se puede llevar a cabo en el OH- para formar la resina de intercambio aniónico fuerte entre un IL aquiral o quiral que contiene un anión intercambiable (tal como por ejemplo, Br-, I") y la resina. Y luego el IL de hidróxido se puede hacer reaccionar adicionalmente con compuestos quirales por medio de un grupo de ácido carboxílico. Esto por último da por resultado en los OCIL aniónicos. (i) RES-N tffiT BMIv B f RES-NR3+BrV£MIM+Off (2) o Nota: 1) RES-NR3+ es una resina de intercambio aniónico en la forma de ion hidróxido (es un producto comercial disponible de muchos lugares) . 2) EMIM+ es un ion de etilmetilimidazolio. También se incluyen las sales creadas a partir de cualquiera de los OCIL que contienen catión quiral y/o los OCIL que contienen anión quiral. Éstas incluyen un OCIL y un contraión. Los contraiones incluyen, sin limitación, PF6-, [(CF3S02)2N-], (CF3) S02_, Cl_, BMIM (butilmetilimidazolio) . Las mezclas de éstos también se pueden crear en donde se asocian el OCIL que contiene un anión quiral y el OCIL que contiene un catión quiral, como las sales que actúan como contraiones para cada uno de los mismos o se disgregan. Estas sales se pueden crear de, por ejemplo, cualquiera de los OCIL aniónicos y los OCIL catiónicos identificados en la presente. Otro aspecto preferido de la presente invención implica conducir una reacción química en presencia de un OCIL, de mayor preferencia utilizando un OCIL como un medio de reacción, un solvente o cosolvente de reacción para formar un producto de reacción. Se prefiere que estos OCIL sean práctica y ópticamente puros. Estas reacciones implican poner en contacto o mezclar uno o más de los OCIL de acuerdo con la presente invención con al menos un reactante y provocar que se lleve a cabo una reacción, en donde se presenta algún cambio al reactante (el "producto de reacción") . Este cambio puede ser un cambio en el estado físico tal como por ejemplo, precipitación o fusión, o puede ser un cambio en una estructura de reactante tal como por ejemplo, ionización, creación de un radical libre y lo semejante. La reacción también puede incluir reorganizaciones químicas y/o reacciones de oxidación/reducción tales como por ejemplo, transferencia de un aldehido a cetona o alcohol a ácido. También se contempla el movimiento de un enlace insaturado en donde un cambio es una resonancia. La reacción química también puede incluir: hidratación, condensación, hidrogenación, sustituciones nucleofilicas y electrofílicas, ciclización, esterificación, formación de éter, halogenacíón, reacciones de polimerización, propagación de cadena, degradación, formación de sales, cristalización, adición o sustitución nucleofilica o electrofílica, saturación o insaturación. Éstas son solo algunas de las reacciones que son posibles. Mientras que los OCIL pueden participar o facilitar estas reacciones, los mismos en general no serán realmente un participante ya que en general no formarán parte del químico resultante. Por supuesto, es usual que los solventes estén contenidos dentro de diversos materiales tales como por ejemplo, materiales cristalinos en la forma de solvatos y esto no se excluye. Las reacciones que se pueden ejecutar, utilizando los OCIL de acuerdo con la presente invención incluyen, sin limitación, las siguientes: OXIDACIÓN 1. Oxidación de sulfuros, selenuros y aminas a los óxidos correspondientes mediante NaI04, más la redisposición de los óxidos arilicos correspondientes a alcoholes arilicos. 2. Oxidación de alquenos a cis-1, 2-dioles mediante KMn0 , 0s0 , y cat. Os0 más un reoxidante. 3. Oxidación de alquenos a trans-1 , 2-dioles mediante KHS05.KHS04.K2S04 más agua. 4. Oxidación de 2-naftoles a binaftoles mediante CuCl2.4H20 y FeCl3»6H20 y oxidación de 2-naftilaminas a binaftildiaminas mediante CuCl2«4H20. 5. Epoxidación de olefinas mediante perecidos; H202 más urea, nitrilos, tungstato, molibdato y reactivos de vanadilo; NaOCl más Cr- o complejos de Mn(salen); NaI04 más Mn(III) o cat. RuCl3; KMn04 más CuS04; metiltrioxofrenio y KHS05.KHS04.K2S04. 6. Resolución cinética de alcoholes de 2 ° [alcohol 1- feniletílico y 2-butanol] mediante oxidación con KMn04, perrutenato de tetra-N-propilamonio y otros oxidantes.
REDUCCIONES 1. Reducción de cetonas [PhCOMe y acetocetato de etilo como sistemas modelo] alcoholes mediante NaBH4, NaHB(OMe)3, NaHB(OAc)3 y NaH3BCN. 2. Aminación reductiva de cetonas [PhCOMe y ciclohexilmetilcetona como sistemas modelo] mediante diversas Ia y 2a aminas utilizando NaH3BCN.
REACCIONES PERICÍCLICAS 1. Diels-Alder, reacciones Diels-Alder hetero y Diels- Alder con demanda de electrones inversas, en particular reacciones que se puedan revertir similares a aquellas de furano, no se ejecutan en lactato. 2. Redisposiciones Cope y oxy-cape. 3. Redisposición Claisen.
PROCESOS CATALIZADOS CON PD 1. Alquilación de acetatos áulicos mediante aminas, carbaniones estabilizados y otros nucleófilos. 2. Reacciones Heck inter e intramoleculares utilizando haluros/triflatos de arilo, cicloalquenos y Pd(0). 3. Reacción de Arl (OTf) con R1CH=CR2CHR3OH para proporcionar ArCHR1CHR2COR3. 3. Reacción Suzuki de haluros/triflatos de arilo obstaculizados y ácidos arilborónicos para formar atropisómeros . 4. Ciclización catalizada por Pd(II) de fenoles 2-alílicos para 2, 3-dihidrobenzofuranos . 5. Anulación catalizada por Pd(0) de 1,2-, 1,3-, y 1,4- dienos mediante 2-haloanilinas y -fenoles. ß. Hidroesterificación de estirenos a ácidos 2- arilpropiónicos y esteres.
OTROS PROCESOS CATALIZADOS POR METALES DE TRANSICIÓN 1. Hidroformulación de olefinas internas [cis-3-hexeno, ciclopenteno y ciclohexeno] . 2. Hidrogenación de RR'C=CH2, H2C=C (NHAc) C02H (R) , H2C=CArC02H(R) y aductos de Baylis-Hillman. 3. Reacción de Pauson-Khand. 4. Conversión de RCH=CH2 y N2CHC02R' a esteres de ciclopropano . 5. Hidroaminación inter e intramolecular de hidroalcoxilación de alquenos mediante PtCl2 o Zn(OTF)2.
REACCIONES DE CONDENSACIÓN 1. Reacciones Michael [ciclohexenona y MeCOCH2COMe o Et02CCH2C02Et] . 2. Reacción Aldol [MeCHO]. 3. Condensación Claisen [propionato de etilo y fenilacetato de etilo] . 4. reacción Henry de aldehidos [MeCHO y PhCHO] con nitroalcanos [MeN02] . 5. Reacción Baylis-Hillman [PhCHO y acrilatos, acrilonitrilo y metilvinilcetona utilizando DABCO y Bu3P] . 6. Formación de cianohidrina y sililcianohidrina a partir de aldehidos [PhCHO] . 7. Síntesis de Strecker de RCH(NH2)CN a partir de RCHO, NH3 y HCN. 8. Síntesis Passerini de R1CH(02CR2) CONHR3 a partir de RxCHO, R2C02H y R3NC. 9. Síntesis ügi de RaCH (NHRCOR2) CONHR3 a partir de R^HO, R2C02H y R3NC y R4NH2. 10. Condensación catalizada por Sc(OTf)3 de ArCHO, PhNH2 y P(OEt)3 para el ArCH (NHPh) PO (OEt) 2 importante industrialmente .
REACCIONES DE ALQUILACION 1. Alquilación de aminas [ciciohexanona pirrolidina enamina y Mel] . 2. Alquilación de compuestos de dicarbonilo no simétricos [acetoacetato de etilo, PhCOCH2C02Et, PhCOCH2COCH3] . 3. Arilación Friedel-Crafts mediante 2 ° haluros de alquilo y triflatos en los CIL que no contienen alcohol.
OTRAS REACCIONES ORGÁNICAS 1. Reacciones SN2 de 2o haluros de alquilo [sistema modelo PhCHBrMe] con diversos nucleófilos [NaOAc, NaN3, NaOMe, NaSPh, NaOPh y Na(acac)] para la resolución cinética de haluros orgánicos y la síntesis de productos quirales. 2. Abertura del anillo SN2 de epóxidos simétrico [óxido de cis-2-buteno, óxido de ciclopenteno] mediante diversos nucleófilos . 3. Resolución cinética de 2° alquilésteres [2° acetatos y benzoatos de butilo y fenetilo] mediante hidrólisis y transesterificación [MeOH y EtOH] . Se prefieren en particular aquellas reacciones analizadas anteriormente que sean enantioméricamente selectivas (aplicables a diastómeros como se observó anteriormente) aquellas que implican un reactante, reactivo, intermediario o producto cambiado, distinto del OCIL. También se prefieren aquellas reacciones que se ejecutan en un OCIL que sea práctica y ópticamente puro (al menos 90 de un enantiómero con relación al otro) asi como también aquellas que se ejecutan utilizando los OCIL que contienen cationes quirales y los OCIL que contienen aniones quirales que no sean lactatos. Las combinaciones de éstos, también se prefieren, a manera de ejemplo, de uno no limitante, aquellas reacciones enantioméricamente selectivas se ejecutan en un OCIL que contiene un anión quiral que sea práctica y ópticamente puro. Muchas de estas reacciones, ejecutadas en un OCIL, se prefieren en particular a medida que permitan la síntesis asimétrica de un enantiómero sobre otro. Este es un aspecto particularmente preferido de la invención. ün tipo particularmente preferido de reacción de acuerdo con la presente invención es la des-racemización.
Una reacción de des-racemización permite la transformación de una mezcla racémica de un compuesto que contiene carbono quiral a una mezcla en la cual predomina un isómero óptico. De preferencia, el único isómero óptico resultante estará presente en una cantidad mayor que cualquier otro isómero óptico del mismo compuesto de la presente. En una mezcla racémica de enantiómeros a partir de un centro quiral individual, después de una reacción en presencia de un OCIL, de preferencia se proporcionará un enantiómero en una cantidad mayor al 50% con el resto que será el otro. En un aspecto particularmente preferido de la presente invención, la reacción de des-racemización proporciona al menos un 10% de aumento en el porcentaje relativo de un enantiómero contra el otro. De mayor preferencia, la reacción de des-racemización proporciona un aumento significativo en un isómero óptico con respecto al otro. Incluso de mayor preferencia, la mezcla resultante es práctica y enantioméricamente pura (90% o mayor) . De mayor preferencia, la reacción en presencia de un OCIL producirá un material enantioméricamente puro (99% de un isómero opcional o más) . Un ejemplo de una reacción de des-racemización que se ejecuta utilizando un OCIL es: S- R.+ Ésta es una reacción de racimización/des-race ización térmica de un sulfóxido de vinilo quiral. El reactante existe como un racemato, una mezcla 50:50 de enantiómeros, en equilibrio. Al disolver este reactante en un OCIL de acuerdo con la presente invención (tanto N,N-dimetilefedrinio como (-) -N-bencil-N-metilefedrinio se utilizan sucesivamente), y calentando a 50°C-75°C, seguido por enfriamiento a temperatura ambiente, se presenta la des-racemización. Sin desear estar vinculados por ninguna teoria de apreciación, se cree que la razón por la que funciona bastante bien la des-racemización, es el hecho de que la redisposición de sulfóxido a sulfonato se puede revertir y el OCIL se une más estrechamente a uno de los enantiómeros de sulfóxido que el otro, lo cual al final permitirá convertir más del racemato en un enantiómero. Se cree que los otros factores que favorecen a un enantiómero con respecto al otro incluyen la capacidad única de los OCIL para realizar un enlace con hidrógeno a través de un grupo alcohólico vecino para tener un grupo funcional en el sustrato, estabilizando adicionalmente un complejo de OCIL con respecto a otro. Esto puede ser la conducción de fuerza por detrás de la enantioselectividad relativamente alta de la redisposición fotoquímica analizada anteriormente . Otra reacción preferida de acuerdo con la presente invención es una reacción en donde se hace reaccionar un material de partida no quiral o aquiral y se convierte en un producto quiral. Incluso de mayor preferencia, el producto quiral resultante no es un racemato. Predominará uno de los isómeros ópticos. Un ejemplo de esta reacción que se ejecuta utilizando un OCIL es : R=CH3 o H El material de partida fue aquiral . Después de una reacción en solventes convencionales, podria resultar una mezcla racémica. Sin embargo, cuando la ejecución en un OCIL se realiza de acuerdo con la presente invención, ((+)- clorometil metiléter imidazolio IL) , con UV aplicado a aproximadamente 254 nm a temperatura ambiente, predomina uno de los isómeros ópticos (60:40). Esta reacción también se ha ejecutado en N,N-dimetilefedrinio y dio por resultado en un aumento en el porcentaje de un enantiómero. Otras formas de síntesis asimétrica (que producen un isómero ópticos en mayores cantidades con relación a los otros) en presencia de un OCIL son una modalidad preferida de este aspecto de la invención. Una lista no limitante de estas reacciones se proporciona más adelante. Otra modalidad preferida de acuerdo con la presente invención implica el uso de los OCIL como la fase estacionaria en las columnas utilizadas en cromatografía de líquidos (LC, HPLC) y la cromatografía de gases ("GC") , de preferencia columnas capilares utilizadas en la cromatografía de gases. Éstas se pueden utilizar para la separación de isómeros ópticos de materiales quirales. Debido a su carácter iónico, los OCIL se pueden utilizar para separar materiales que incluso sean quirales, aunque los materiales no iónicos no se pueden separar. Se puede utilizar cualquier OCIL de acuerdo con la presente invención incluyendo los PCOCIL y los OCIL aniónicos. Los OCIL se pueden recubrir sobre columnas capilares como sigue. La columna total se rellena con una solución, típicamente de un cosolvente tal como por ejemplo, cloruro de metileno, dietiléter o pentano) mezclados con un OCIL que tenga una concentración adecuada para la deposición de una película del espesor deseado. Las concentraciones típicas del OCIL se encuentran entre 0.2-0.3%. De esta forma, sin embargo, esto se puede variar según sea necesario. Después del relleno, un extremo de la columna se sella y el otro extremo se conecta a una bomba de alto vacío con una válvula de ajuste y se coloca en un baño con agua. A medida que los productos que no son OCIL volátiles se evaporan lentamente, el solvente en los capilares se vuelve a tratar hacia abajo del tubo de silice fundida que deja un recubrimiento de los OCIL sobre la pared. El procedimiento se continúa (con aumentos periódicos en el vacio para mantener la constante de velocidad de evaporación) hasta que todo el cosolvente se haya evaporado y, excepto para un recubrimiento uniforme de los OCIL, ahora denominados como una fase estacionaria, la columna se vacía. Estas columnas luego se colocan y se utilizan en diversos cromatógrafos de gases de acuerdo con los procedimientos particulares que pueden ser únicos para las técnicas de separación empleadas y/o para el equipo utilizado. La síntesis de trifluorometansulfonimida de (1S, 2R) - (+) -N,N-dimetilefedrinio, trifluorometansulfonimida de (lR,2S)-(-)-N,N-dimetil-efedrinio, trifluorometansulfonimida de (15, 2S) - (+) -N,N-dimetilpseudoefedrinio se describen en otro lugar. En resumen, la N-metilefedrina se disuelve en diclorometano y se agrega lentamente sulfato de dimetilo eguimolar. El solvente se retira bajo presión reducida y el residuo se disuelve en agua. La adición de una solución acuosa de trifluorometansulfonimida de litio equimolar conducirá a la separación de una fase líquida iónica que luego se lava tres veces con agua. El producto final se calienta bajo presión reducida a 100 °C para eliminar el agua restante. Todas las columnas capilares se recubren mediante un método de recubrimiento estática a 40 °C utilizando un 0.25% (p/v) de la fase estacionaria de IL disuelta en diclorometano. Después del proceso de recubrimiento, las columnas recubiertas se inundan con gas helio en seco durante la noche y se acondicionan de 40 hasta 120 °C a IoC/min. La eficiencia de la columna se prueba mediante naftaleno a 100 °C. Todas las columnas utilizadas tendrán una eficiencia superior a 2100 placas/metro. Los compuestos de prueba racémicos se disuelven en diclorometano. Se utiliza un cromatógrafo de gases Hewlett-Packard modelo 6890 y un integrador en serie Hewlett-Packard 6890 para todas las separaciones. Se utilizan inyección dividida y detección de ionización en flama con temperaturas de inyección y detección de 250 °C. Se utiliza helio como el gas portador con un caudal de 1.0 ml/min. Muchos de los compuestos se han inyectado en las columnas OCIL similares a aquellos analizados anteriormente, los cuales incluyeron alcoholes, aminas, ácidos orgánicos y óxidos. Las mezclas racémicas listadas en la Tabla 1 se pueden reducir enantioméricamente sobre las fases estacionarias OCIL. Los cromatogramas se obtuvieron en una columna de 8 metros con trifluorometansulfonimida de ( 1S, 2R) - (+) -N,N-dimetilefedrinio .
TABLA 1 Tabla 1 Separación de compuestos sobre una columna de (1S,2R)' {+) -N,N-d±metilefedrinio-bis (txifluorcmetansulfon) imidato* Compuesto Estructura T(°C) Jci a Alcohol sec- 120 7.64 1.11 fenetílico 1-fenil-l- 120 10.1 1.11 propanol 1-fenil-l-butanol 120 15.3 1.07 Alcohol a- 100 37.4 1.03 ciclopropilbencilico a-Feniletilamina 100 84.1 1.02 (derivado de TFA) Óxido de ß-pineno 100 12.3 1.03 Sulfóxido de o- 140 73.3 1.03 metilfenilmetilo Sulfóxido de o- 140 35.4 1.02 clorofenilmetilo Sulfóxido de o- 140 59.2 1.02 bro ofenilmetilo # Compuesto Estructura T(°C) ¿i a 10 Sulfóxido de m- etilfenilmetilo 11 Sulfóxido de m- clorofenilmetilo 12 Sulfóxido de m- bromofenilmetilo 13 trans-1,2- ciclohexandiol 14 trans-2-fenil-l- ciclohexanol * Longitud de la columna: 8 metros, caudal: 1 ml/min k? Es el factor de retensión para el primer enantiómero a Es la proporción de los tiempos de retención para los enantiómeros Todos los compuestos listados en la Tabla 1 pueden formar enlaces de hidrógeno con el grupo hidróxilo en el primer centro quiral de la fase estacionaria líquida iónica quiral. Se seleccionó una columna de 13 metro con trifluorometansulfonimida de (1S, 2R) - (+) -N,N-dimetilefedrinio para llevar a cabo un proceso de derivatización con TFA.24 La nueva columna se probó contra todos los compuestos de la Tabla 1. Los resultados experimentales mostraron que únicamente los sulfóxidos se pueden reducir enantioméricamente. No obstante, la enantioselectividad se tornó peor. También se determinó que el grupo hidróxilo en el primer centro quiral de la fase estacionaria qúiral en este caso fue importante para el reconocimiento quiral. Mientras que las separaciones anteriores se condujeron utilizando cromatografía de gases, los OCIL se pueden utilizar de la misma forma en cromatografía de líquidos, incluyendo cromatografía líquida de alta resolución o HPLC.
EJEMPLO 1 Una reacción proporciona aproximadamente 3% de exceso enantiomérico (e.e.) cuando se utiliza el N,N-dimetilefedrinio-NTf2 como un cosolvente. La reacción es una reducción metilfenilcetona mediante NaBH ejecutada a temperatura ambiente. La mezcla de reacción se analizó mediante GC utilizando una columna G-PN ChiraldexMR de 20m.
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Claims (1)

  1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes REIVINDICACIONES : 1. Un catión quiral caracterizado porque contiene líquido iónico mejorado ópticamente en el cual al menos un enantiómero se mejora en al menos aproximadamente TX / "5 - 2. El catión quiral caracterizado porque contiene el líquido iónico mejorado ópticamente según la reivindicación 1, el cual al menos un enantiómero se mejora en al menos aproximadamente el 10%. 3. El catión quiral caracterizado porque contiene el liquido iónico mejorado ópticamente según la reivindicación 1, en el cual al menos un enantiómero se mejora en al menos aproximadamente el 20%. . El catión quiral caracterizado porque contiene el líquido iónico mejorado ópticamente según la reivindicación 1, en el cual al menos un enantiómero es práctica y ópticamente puro. 5. El catión quiral caracterizado porque contiene el liquido iónico mejorado ópticamente según la reivindicación 1, que comprende únicamente al menos un enantiómero enantioméricamente puro. 6. Un anión quiral caracterizado porque contiene el liquido iónico mejorado ópticamente que no es un lactato. 7. El anión quiral caracterizado porque contiene el líquido iónico mejorado ópticamente según la reivindicación 6, que tiene un punto de fusión de 100 °C o menos . 8. Un anión quiral caracterizado porque contiene el líquido iónico mejorado ópticamente en el cual al menos un enantiómero se mejora en al menos aproximadamente el 2%. 9. El anión quiral caracterizado porque contiene el líquido iónico mejorado ópticamente según la reivindicación 8, en el cual al menos un enantiómero se mejora en al menos aproximadamente el 10%. 10. El anión quiral caracterizado porque contiene el líquido iónico mejorado ópticamente según la reivindicación 8, en el cual al menos un enantiómero se mejora en al menos aproximadamente el 20%. 11. El anión quiral caracterizado porque contiene el líquido iónico mejorado ópticamente según la reivindicación 8, en el cual al menos un enantiómero es práctica y ópticamente puro. 12. El catión quiral caracterizado porque contiene el liquido iónico mejorado ópticamente según la reivindicación 8, que comprende únicamente al menos un enantiómero enantioméricamente puro. 13. La síntesis asimétrica de un compuesto caracterizada porque comprende los pasos de: conducir una reacción química en al menos un reactante en presencia de un OCIL para proporcionar un producto de reacción, y recuperar el producto de reacción; en donde el producto de reacción es ópticamente activo y ya sea sólo un enantiómero estará presente o un enantiómero estará presente en una cantidad que es mayor a la del otro enantiómero del producto de reacción. 14. Una mezcla asimétrica de enantiomeros producida de acuerdo con el proceso según la reivindicación 13. 15. Un enantiómero enantioméricamente puro producido de acuerdo con el proceso según la reivindicación 13. 16. Un método para la des-racemización de un compuesto racémico caracterizado porque comprende los pasos de: conducir una reacción química en al menos un reactante racémico en presencia de un OCIL, y proporcionar un producto de reacción que sea mejorado ópticamente. 17. Una mezcla asimétrica de enantiómeros producidos de acuerdo con el proceso según la reivindicación 16. 18. Un enantiómero enantioméricamente puro producido de acuerdo con el proceso según la reivindicación 16. 19. Una reacción química caracterizada porque comprende los pasos de: mezclar, disolver, dispersar o suspender al menos un primer reactante en un OCIL prácticamente puro o en un solvente que incluye un OCIL prácticamente puro y hacer reaccionar al menos un primer reactante con al menos un segundo reactante, al menos un catalizador o el OCIL con el fin de proporcionar un producto de reacción que se cambia en la estructura o propiedades cuando se compara con al menos un primer reactante. 20. La reacción química según la reivindicación 19, caracterizada porque el OCIL contiene un catión quiral. 21. La reacción química según la reivindicación 19 caracterizada porque el OCIL contiene un anión quiral. 22. El producto de reacción proporcionado de acuerdo con el proceso según la reivindicación 19. 23. El producto de la reacción proporcionado de acuerdo con el proceso según la reivindicación 20. 24. El producto de la reacción proporcionado de acuerdo con el proceso según la reivindicación 21. 25. El producto de la reacción proporcionado de acuerdo con el proceso según la reivindicación que 19, caracterizado porque el producto de reacción es asimétrico. 26. Una columna para utilizarse en cromatografía, caracterizada porque comprende: una columna y una fase estacionaria que es un OCIL asociado con la misma. 27. La columna según la reivindicación 26, caracterizada porque la columna es un capilar y la fase estacionaria se recubre sobre una superficie interna del capilar. 28. La columna según la reivindicación 26, caracterizada porque la fase estacionaria se absorbe, se adsorbe o se recubre sobre un soporte sólido que se empaca en la columna. 29. Un método para separar isómeros ópticos caracterizado porque comprende los pasos de: mezclar, disolver, dispersar o suspender isómeros ópticos en una fase móvil, introducir los isómeros ópticos en una columna que incluye al menos un OCIL como una fase estacionaria, y hacer avanzar la fase móvil y los isómeros ópticos a través de la columna con el fin de reducir al menos uno de los isómeros ópticos. 30. Un OCIL caracterizado porque tiene la siguiente estructura: n&?ítim ' C-)-N-Bencil-N- etilefecirinio IL con base en isoleucina IL con base en isoleucina DC+)-Carnitin-nrtril?"NTf2 \®VA -- Cloruro de 1-((R)-1 ,2-propandiol)-3-metilim¡ azolio (->scopolamina N-butil NTf2 -, « (+)clorometil metiléterimidazolio IL 31. Un liquido iónico quiral mejorado ópticamente caracterizado porque se compone de al menos una sal que comprende tanto aniones quirales como cationes quirales .
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