JP2000319291A - 三脚型(トリポーダル)ピリジルアミン配位子を用いたアルキルパーオキソ単核鉄(iii)錯体 - Google Patents
三脚型(トリポーダル)ピリジルアミン配位子を用いたアルキルパーオキソ単核鉄(iii)錯体Info
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Abstract
体の触媒的酸化反応への応用の提供。 【構成】一般式〔FeIII(bppa)(OOR)〕2+
を生成する三脚型(トリポーダル)ピリジルアミン配位
子を持つアルキルパーオキソ単核鉄(III)錯体(一般
式において、bppaはビス(6−ピバルアミド−2−
ピリジルメチル)(2−ピリジルメチル)アミンであ
り、Rはアルキル基またはアリール基置換アルキル基あ
る。)。前記正電荷を補償するカウンターイオンA-の
化合物としては、過塩素酸イオン、塩素酸イオン、塩素
イオン、酢酸イオン、硝酸イオン等の−1価の、あるい
は硫酸イオン等の−2価の負電荷を有する化合物等を挙
げることができる。
Description
(ROOH、Rはアルキル基またはアリール基置換アル
キル基である。)による酸化を制御した条件において進
行させる錯体種を生成する、三脚型(トリポーダル)ピ
リジルアミン配位子を持つアルキルパーオキソ単核鉄
(III)錯体に関する。
鎖的に、かつ制御された条件において進行し、それによ
って細胞はエネルギーの発生およびエネルギーの消費生
活を営んでいることは良く知られていることである。そ
の際電子の伝達があり、それらの電子の伝達に金属イオ
ン、例えば銅イオンや鉄イオンが関与していることも良
く知られている。それらは銅タンパク質、ヘム鉄タンパ
ク質、非ヘム鉄タンパク質などとして知られている。こ
れに対して、本発明者らは、前記生体において電子伝達
に関与しているタンパク質の機能を解明し、またそれら
の反応を生体外で再現させるために、三脚型配位子をは
じめとする色々な配位子を合成し、これと各種遷移金属
イオンとの錯体を合成しその特性および反応性を研究し
てきた。そのようなものとして、配位子にtnpa(ト
リス(6−ネオペンチルアミノ−2−ピリジルメチル)
アミン)を用いた、大豆脂質酸化酵素の活性体に対応す
る特性を持つ〔FeIII(tnpa)(OH)(PhC
OO)〕ClO4錯体の合成が行われた(Angew.Chem.In
t.Ed.2102-2104,37.No.15(1998))。
パーオキソ種は、しばしば、脂質酸化酵素、α−ケト酸
依存酵素、イソペニシリンNシンターゼ、カテコールジ
オキシゲナーゼ、およびブレオマイシンのような、単核
非ヘム鉄酵素に触媒される多くの生物的酸化分野におけ
る活性中間体として同定されている他、遷移金属とし
て、チタン、バナジウム、モリブデン等の前周期遷移金
属を用いた場合には、エポキシ化、水酸化等のヒドロ過
酸化物から有機基質への触媒的酸化移行反応における反
応活性種としても、その存在が示唆されている。そのよ
うなわけで、アルキルパーオキソ鉄(III)はこれらの
反応中における中間体を解明するためのモデルとして注
目されている。しかしながら、単核アルキルパーオキソ
鉄(III)錯体のスペクトル特性については、それが不
安定であるためにほんの少しの報告があるにすぎない。
ルパーオキソ錯体は生体内酸化還元反応の活性中間体と
して、あるいは触媒的酸素移行反応の中間体として存在
することが考えられているが、それ自体不安定と考えら
れていてアルキルパーオキサイドの付加した安定な金属
錯体として単離された例はない。従って、三脚型(トリ
ポーダル)ピリジルアミン配位子、ビス(6−ピバルア
ミド−2−ピリジルメチル)(2−ピリジルメチル)ア
ミン(bppa)、を使用することによって、中心金属
周りにアルキルパーオキソ種を安定に配位させる空間空
間を形成し、より安定なアルキルパーオキソ錯体を得る
こと、およびその錯体の触媒的酸化などの、制御された
酸化反応などへの用途(使用)を開発することである。
〔FeIII(bppa)(OOR)〕2+を生成する三脚
型(トリポーダル)ピリジルアミン配位子を持つアルキ
ルパーオキソ単核鉄(III)錯体(一般式において、b
ppaはビス(6−ピバルアミド−2−ピリジルメチ
ル)(2−ピリジルメチル)アミンであり、Rは、アル
キル基またはアリール基置換アルキル基である。)であ
り、好ましくはRがt−ブチル基またはクミル基である
前記アルキルパーオキソ単核鉄(III)錯体であり、更
に前記アルキルパーオキソ単核鉄(III)錯体を、酸化
反応触媒、殺菌剤、漂白剤および金属含有酵素の活性中
心モデル化合物として用いることである。本発明者は、
著しく安定なアルキルパーオキソ単核鉄(III)錯体類
〔Fe(bppa)(OOR)〕2+の合成法を確立して
その同定を行ない、前記本発明の課題を解決したもので
ある。なお、前記アルキルパーオキソ単核鉄(III)錯
体類〔Fe(bppa)(OOR)〕2+の電荷を補償す
るカウンターイオンA-の化合物としては、過塩素酸イ
オン、塩素酸イオン、塩素イオン、酢酸イオン、硝酸イ
オン等の−1価の、あるいは硫酸イオン等の−2価の負
電荷を有する化合物等を挙げることができる。
pa)(OOR)〕2+の合成法。 先ず、7配位単核鉄(III)錯体からの合成及びその物
理−化学的特性について説明する。文献既知の方法によ
り合成したBPPA(bppa)と鉄(III)イオン(塩
化鉄(III),硝酸鉄(III),硫酸鉄(III),過塩素酸鉄(II
I)等のあらゆる鉄(III)イオンを用いることができる)
を1:1の比で,各種有機溶媒中で撹拌することにより
錯形成させ、これに各種カルボン酸(一般式R’COO
Hで表される。)のアルカリ金属塩を添加して補助配位
子とすることにより7配位単核鉄(III)錯体(一般式
は〔Fe(bppa)(R’COO)〕2+であり、ここ
で、R’はアルキル基またはアリール基である。)を単
離することができる。
パーオキソ単核鉄(III)錯体類を合成する。〔Fe
(bppa)(R’COO)〕2+錯体を各種溶媒に溶解
し,これに過剰量のヒドロ過酸化物(ROOH、Rはア
ルキル基もしくはアリール基置換アルキル基)を添加す
ると、錯体溶液が赤色から青色もしくは紫色に変化す
る。この状態は室温で安定であり、各種分光スペクトル
の測定結果から、一般式〔FeIII(bppa)(OO
R)〕2+で表される三脚型(トリポーダル)ピリジルア
ミン配位子を持つアルキルパーオキソ単核鉄(III)錯
体(一般式において、bppaはビス(6−ピバルアミ
ド−2−ピリジルメチル)(2−ピリジルメチル)アミ
ンであり、Rはアルキル基またはアリール基置換アルキ
ル基である。)の生成および単離を確認することができ
る。
PAに対して等モルのFe(ClO4)3・10H2Oを
加えて撹拌し、ついでトリメチル酢酸のナトリウム塩
(tBuCOONa)で処理した後トルエンの蒸気拡散
法によって、X線回折測定が可能な〔Fe(bppa)
(tBuCOO)〕(ClO4)2の錯体(1)の赤色結
晶が得られた。
4、単斜晶系、空間群:Cc,a=26.632
(4),b=11.158(1),c=18.680
(2)Å,β=121.18(1)°,V=4214.
0(1)Å3,及びZ=4,Dc=1.397,gcm
-3,及びμ(Mo Kα)=5.50cm-1,T=22
6K,no. refls used3538(I>3σ(I0)),
R=0.069,Rw=0.007。
(III)イオンのまわりに面冠七配位型構造であり、軸
位置に三級アミン、底面の三角形の頂点に3つのピリジ
ンからの窒素、そして上方の三角形の頂点に2つのピバ
ルアミドからのおよびtBuCOOからの酸素を有す
る。
ーオキサイド(TBHP)またはクメンハイドロパーオ
キサイド(CHP)を錯体(1)を含有する室温のMe
CN溶液に添加すると、青色の錯体(2)(λmax=6
13nm、ε=2000M-1cm-1)または紫色の錯体
(3)(λmax=585nm、ε=2200M-1c
m-1)をそれぞれ生成する。それぞれの錯体は共に室温
において安定であった。
ル〕錯体(2)を含有するMeCN溶液の共鳴ラマンス
ペクトル値を、600nmのレーザ励起光を使用して室
温で測定したところ、873,838,629及び46
9cm-1において強い共鳴ラマン特性を示し、他方錯体
(3)では、878,838,639,548及び49
3cm-1において上記特性を示した。
ル〕錯体(2)のESI質量分析スペクトルにおいて、
ポジティブイオンスペクトルはm/z=316.5に、
ネガティブイオンスペクトルm/z=932に、それぞ
れに突出したピーククラスターを生じる。これらはそれ
ぞれポジティブイオン〔Fe(bppa)(OOtB
u)〕2+およびネガティブイオン{〔Fe(bppa)
(OOtBu)〕(ClO4)3}-に対応しており、ま
た観測される質量および同位体パターンの結果は、錯体
(1)が分解することなく、完全にTBHPと反応した
ことを示している。
ル〕クメンハイドロパーオキサイド(CHP)を使用し
た場合にも前記と同様の特徴を示し、生成した錯体
(3)のC6H5の質量増加分だけ(錯体(2)における
CH3に対する分だけ)m/z値は347.5および9
94にそれぞれシフトした。また錯体(2)および
(3)の強い色は質量分析実験中も維持され、上記した
ように錯体類は非常に安定であることを示している。こ
れらのことから、錯体(2)および(3)は共通の構造
式〔Fe(bppa)(OOR)〕2+とすることができ
る。
ル〕これらの錯体のMeCN中77KにおけるESRス
ペクトルは、錯体(2)ではg=7.58,5.81,
4.25,1.82、に、錯体(3)ではg=7.7
6,5.65,4.20,1.78に、それぞれ小さな
菱形歪みを持つ軸対称7配位構造を有する鉄(III)サ
イトの典型的高スピン状態を示した。この結果は、Fe
(III)−OOR結合がBPPAの6位のt−ブチル基
間の立体構造相互作用により引き伸ばされて、アルキル
パーオキサイドが鉄サイトに電子供与する能力を低下さ
せたため、室温における錯体の高い安定性を引き起した
ものと説明できる。この理由のため、従来報告されてい
た鉄(III)錯体や配位子を有しない鉄(III)イオンの場合
に引き起こされる、レドックスを伴ったHaber−W
eissプロセスによる酸素−酸素結合のホモリティッ
クな開裂が阻止されて、安定なFe(III)−OOR種
が単離可能となる。
でスチレンと反応させると、ベンズアルデヒドが生成し
た。この反応を錯体(2)に対して過剰量のスチレンと
TBHPを用いて行なっても、それに対応する量のベン
ズアルデヒドが生成するので、錯体(2)をはじめとす
るアルキルパーオキソ鉄単核錯体は炭素−炭素二重結合
の酸化的切断の触媒として有用である。
中でシクロヘキセンと反応させると、1−シクロヘキセ
ン−3−オールと1−シクロヘキセン−3−オンが生成
した他、微量のシクロヘキセンオキサイドも生成した。
この反応は触媒量の錯体(3)を用いても進行するの
で、錯体(3)をはじめとするアルキルパーオキソ鉄単
核錯体は炭素−水素結合の活性化および炭素−炭素二重
結合のエポキシ化の触媒として有用である。
(リポキシゲナーゼ)の活性中心である鉄(II)サイト
をヒドロ過酸化物(ROOH,例えばTBHP)で処理
することにより、ポリ不飽和脂肪酸の酸化過程において
見出される準安定の紫色の成分に相当するアルキルパー
オキソ鉄(III)種に変換することが示唆されている。
上記実施例で示した各種スペクトルデータはこのリポキ
シゲナーゼ由来の酵素中心の鉄(III)のものとよく一致
しており、三脚型(トリポーダル)ピリジルアミン配位
子を用いたアルキルパーオキサイド単核鉄(III)錯体
は、酵素活性中心モデルとしても有用である。
性溶媒中では酸素を発生して徐々に分解する。この過程
で酸素原子を含むラジカル種が発生し、これによって細
菌類に対する殺菌作用がある。また前記酸素原子を含む
ラジカル種は有機化合物に対する漂白作用があり、且つ
酸化漂白等は制御した状態で進行するから、被漂白対象
を痛めることなく漂白することができる。
ル)ピリジルアミン配位子を用いたアルキルパーオキサ
イド単核鉄(III)錯体は、その構造ゆえにパーオキソ
鉄結合を安定化させ、その結果として、従来の鉄錯体で
は見られなかった新たな触媒的酸化反応等に有用であ
る。さらに、この錯体は天然酵素活性中心モデルとして
も酸化反応の研究に応用できるという優れた効果がもた
らされる。
Claims (3)
- 【請求項1】 一般式〔FeIII(bppa)(OO
R)〕2+を生成する三脚型(トリポーダル)ピリジルア
ミン配位子を持つアルキルパーオキソ単核鉄(III)錯
体(一般式において、bppaはビス(6−ピバルアミ
ド−2−ピリジルメチル)(2−ピリジルメチル)アミ
ンであり、Rは、アルキル基またはアリール基置換アル
キル基である。また、前記カチオンのカウンターイオン
A-はカチオン性錯体の電荷を補償するアニオン性化合
物であり、−1価、あるいは−2価の負の電荷を有す
る。)。 - 【請求項2】 Rがt−ブチル基またはクミル基である
請求項1に記載のアルキルパーオキソ単核鉄(III)錯
体。 - 【請求項3】 一般式〔FeIII(bppa)(OO
R)〕2+を生成する三脚型(トリポーダル)ピリジルア
ミン配位子を持つアルキルパーオキソ単核鉄(III)錯
体(一般式において、bppaはビス(6−ピバルアミ
ド−2−ピリジルメチル)(2−ピリジルメチル)アミ
ンであり、Rは、アルキル基またはアリール基置換アル
キル基である)によって安定化された鉄パーオキソ種の
酸化反応触媒、殺菌剤、漂白剤、または金属含有酵素の
活性中心モデル化合物としての使用。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12876299A JP3852044B2 (ja) | 1999-05-10 | 1999-05-10 | 三脚型(トリポーダル)ピリジルアミン配位子を用いたアルキルパーオキソ単核鉄(iii)錯体のエポキシ化触媒 |
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JP3852044B2 JP3852044B2 (ja) | 2006-11-29 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005532158A (ja) * | 2002-07-11 | 2005-10-27 | チバ スペシャルティ ケミカルズ ホールディング インコーポレーテッド | 酸化触媒としての金属錯体化合物の使用 |
-
1999
- 1999-05-10 JP JP12876299A patent/JP3852044B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2005532158A (ja) * | 2002-07-11 | 2005-10-27 | チバ スペシャルティ ケミカルズ ホールディング インコーポレーテッド | 酸化触媒としての金属錯体化合物の使用 |
JP4643259B2 (ja) * | 2002-07-11 | 2011-03-02 | チバ ホールディング インコーポレーテッド | 金属錯体化合物及びその酸化触媒としての使用 |
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