JP2002505688A

JP2002505688A - 金属錯体を使用する均質な酸化触媒作用

Info

Publication number: JP2002505688A
Application number: JP50482899A
Authority: JP
Inventors: コリンズ，テレンス・ジェイ; ゴードン−ワイリー，スコット・ダブリュー; ウーマー，クリスティン・ジー; ホーウイッツ，コリン・ピー; ウッフェルマン，エリック・エス
Original assignee: Carnegie Mellon University
Current assignee: Carnegie Mellon University
Priority date: 1997-06-20
Filing date: 1998-06-18
Publication date: 2002-02-19
Also published as: NO996282L; IL133484A0; BR9810754A; WO1998058735A1; PL337523A1; CA2295006A1; KR20010013986A; OA11237A; NO996282D0; AP9901723A0; EP0991468A1; CN1267238A; AU8152998A

Abstract

(57)【要約】本方法は、標的化合物上の少なくとも１つの酸化可能部位に酸素を移動させる方法を提供する。本方法は、溶液中で、標的化合物；酸素原子源；プロトン、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、遷移金属または主要族金属イオンのようなルイス酸源；および、触媒を反応させることにより、標的化合物上の酸化可能部位を選択的に酸化する工程を含む。本触媒は、一般構造式（Ｉ）：［Ｚは、好ましくは、Ｎであるが、Ｏを含んでもよく、ＭＯは、遷移金属−オキソ種である。］を有する。ルイス酸は、Ｃｈ₁置換基上の二座配位の第２の部位と結合して、ルイス酸−触媒錯体を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】金属錯体を使用する均質な酸化触媒作用関連出願についてのクロスリファレンス適用不能合衆国連邦政府の支持研究に関する記載本研究は、米国健康保険局（National Institutes of Health）からの援助によって支援された。(5RO1GM55836)．米国政府は、本発明において一定の権利を有する。発明の背景本発明は、酸化触媒および触媒作用の分野に関する。さらに詳しくは、本発明は、オレフィン類の酸化、特に、オレフィン類のエナンチオ選択的な酸化について有用な触媒の分野に関する。化学選択性、レジオ選択性および立体選択性を含め、反応における選択性は、化学および生物学の両方において最も重要である。異なる官能基間、例えば、アルコール類、ケトン類、アルデヒド類、カルボン酸類およびその他のうちまたは間での反応における選択は、化学選択性（chemoselectivity）と称される。レジオ選択性とは、反応によって変化する基質において生ずるかまたは破壊されうるすべての他のものに対して１つの配向またはレジオ異性体を選択することを言う。立体選択性とは、ジアステレオ選択性（重ね合わせることのできない非鏡像である同一の結合性を有する２つの化学物質であるジアステレオマーのうちでの選択）およびエナンチオ選択性（重ね合わせることのできない鏡像である同一の結合性を有する２つの化学物質である２つの可能なエナンチオマー間の選択）の概念を包括する。例えば、種々の医薬品の製造において、１つのエナンチオマーが有益な性質を有し、他方、他のエナンチオマーが有害であることが知られており、悲惨な結果を招くことが多い。選択性の所望される度合いおよびタイプを得るために、化学者は、ほとんど周期律表の全体を組み込む多数の試薬を使用し、元素は、あらゆるアクセス可能な環境から収集される。プロキラルなオレフィンをエナンチオ選択的にエポキシ化し、プロキラルなスルフィドをエナンチオ選択的に酸化するためにキラルな遷移金属触媒を使用する方法は、Jacobsen et al.の米国特許No，5，637，739に開示されている。対照的に、自然は、各局所環境で入手可能な比較的少数の元素を使用し、これらの入手可能な溶剤および到達可能な温度の限度内で使用して、生命の複雑な化学を営んでいる。自然は、試薬設計、および複雑さにおいて無限と思われるシステムの相互連絡性を達成することによってその選択的目的を成就している。自然は、この設計の複雑性を通して、化学者が同目的のために達成したよりもはるかに広範な範囲の構造および官能性の役割において少数の群の元素を使用することができる。この重要な相違において、環境的な損傷の多く根本原因は、化学、確かに、適切な理解または当然払うべき注意なしで実施された工業化学に起因させられよう。選択性を達成するために元素の多様性を使用することによって、化学者は、比較的簡単な設計配置内で仕事をすることができる。そのプロセスにおいて、生物は、なじみのない元素に直面し、したがって、毒性となることが多い。低い毒性の遷移元素、例えば、マンガンおよび鉄の反応性の領域を拡張する好ましい試薬は、既存のものよりもより環境的に望ましいプロセスをもたらすことができる。マンガンおよび鉄のパーオキシド活性化触媒を支持する酸化的に活性なキレートリガンドの設計に向けた努力は、T.J.CollinsのAccounts of Chemical Resear ch 27,279−285（1994）；および、F.C.Anson et al.のJ.Am.Chem.Soc.106,4460 −4472（1984）で報告されている。特に活性な四座配位リガンドは、T.Collins の”Long−Lived Homogenous Oxidation Catalysts”についての米国同時継続特許出願08／681，237に開示されており、この特許出願は、参考とすることによって本明細書に組み込む。第１の安定なマンガニル、すなわち、Ｍｎ^V−オキソ錯体の開発は、T.J.Collins,S.W.Gordon−Wylie,のJ.Am.Chem.Soc.111,4511-13（1 989）およびT.J.Collins,R.D.Powell,C.Slebodnick,E.S,UffelmanのJ.Am.Chem.S oc.112,899−901（1990）に報告されており、後者の論文に記載されている錯体もまた水性環境中で安定である。前述の1989年および1990年のCollins et al.の J.Am.Chem.Society論文に記載されている大環状テトラアミドリガンドは、酸化金属イオンに配位する時に安定であり、これらリガンド−金属錯体およびそれらの類縁体は、あまり反応性ではない酸素原子移動剤である。これは、ジアニオン性ポルフィリンおよびサレン四座配位リガンドを使用するシステムとは対照的であり、ここで、Ｍｎ^V およびＭｎ^IV−オキソ錯体は、種々のＯ−原子移動プロセスにおいて目的とする反応性中間体である。E.Srinivasan,P.Michaud,J.K,Kochl,J.Am.Chem.Soc.108 ,2309−2320（1986）；J.T.Groves,M.K.Stern,J.Am.Chem.Soc.110,8628−8638（ 1988）；W.Zhang,J.L.Loebach,S.R.Wilson,E.N.Jacobsen,J.Am.Chem.Soc.112,28 01−2803（1990）参照。発明の簡単な概要従来のテトラアミドＭｎ^V−オキソ錯体の強度の弱い反応性は、ポルフィリンまたはサレンリガンドと比較してテトラアミドリガンドのより高い負の電荷およびσドナー能によって生ずると考えられている。本発明は、その活性形において、オキソリガンド種がＯ−原子移動反応で有機求核剤に対して反応性である鉄またはマンガンのような金属を含有する新しい酸化的かつ加水分解的に活性な遷移金属錯体を使用する。有意なことに、本発明のシステムは、また、オキソリガンドの求電子性を高めるために、第２の反応を使用する。改良した四座配位リガンドの金属−オキソ部分の即近傍において通常正に荷電したイオンの形のルイス酸性種の結合は、Ｏ求電子性における目的とする増加を提供し、それによって、触媒の１つの実施態様について図１に概略的に示したような、有効なメタロＯ−原子移動剤を生ずる。本発明は、複数の酸化可能部位を有する標的化合物における少なくとも１つの酸化可能部位へ酸素を移動させる方法；または、プロキラル種の酸化可能部位へ酸素を移動させる方法を提供する。本明細書で使用する酸化可能とは、酸素原子を受容することのできるいずれかの部位、例えば、オレフィンまたはアルキニル部位か、または、本明細書で示す酸化触媒システムによって生ずるもう１つの形の酸化に賦されるいずれかの部位を言う。複数の酸化可能部位を有する化合物の場合を詳細に説明しよう。キラルな化合物を生ずるためのプロキラルな種の酸化は、１個のみの酸化可能部位が存在する必要があり、触媒システムがキラリティを有するものである必要がある以外は、同様に進行する。この方法は、その中に複数の酸化可能部位を有する標的化合物を含有する溶液に、酸素原子の源；ルイス酸種の源、最も一般的には、カチオン種；および、構造式：［式中、Ｚは、ＮまたはＯであり、少なくとも１個、および、好ましくは，４個のＺは、Ｎであり；ＭＯは、遷移金属−オキソ種であり；Ｃｈ₁は、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ジシアノ−ピラジン、一−、二 −、三−または四−置換ベンゼン、ベンズイミダゾール、ベンゾキノン、ジ−イミノ置換ベンゼン、インドール、置換されたクラウン誘導体、クリプタンドリガンド、ＥＤＴＡ誘導体、５員環および５員環誘導体、ポルフィリン誘導体、金属化されたフタロシアニン基体システム、ビ−ピリジル基体システム、フェナントロリン基体システムおよびサレン基体システムからなる群より選択され；Ｃｈ₂およびＣｈ₃は、各々、｛式中、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃およびＲ₄は、対でかつ累積的に同一または異なり、各々、水素、アルキル、アリール、アルケニル、アルキニル、アルキルアリール、シクロアルキル、シクロアルケニル、アルコキシ、フェノキシ、ハロゲン、フルオロアルキル、パーフルオロアルキル、フルオロアルケニル、パーフルオロアルケニル、ＣＨ₂ＣＦ₃およびＣＦ₃からなる群より選択されるか、または、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃およびＲ₄は、一緒になって、置換または非置換ベンセン環を形成するか、あるいは、Ｒ₁、Ｒ₂またはＲ₃、Ｒ₄対の対をなすＲ置換基は、一緒になって、シクロアルキルまたはシクロアルケニル環を形成する。｝によって構成される隣接Ｚ原子を結合する単位を表し；Ｃｈ₄は、｛式中、Ｒ₅およびＲ₆は、同一または異なり、結合または非結合であり、各々、水素、ケトン類、アルデヒド類、カルボン酸類、エステル類、エーテル類、アミン類、イミン類、アミド類、ニトロ、スルホニル類、サルフェート類、ホスホリル類、ホスフェート類、シリル、シロキサン類、アルキル、アリール、アルケニル、アルキニル、アルキルアリール、シクロアルキル、シクロアルケニル、アルコキシ、フェノキシ、ハロ、ＣＨ₂ＣＦ₃またはＣＦ₃によって構成されるか；または、Ｒ₅,Ｒ₆対の対をなすＲ置換基は、一緒になって、シクロアルキルまたはシクロアルケニル環を形成する。｝からなる群より選択される隣接Ｚ原子を結合する単位である。］を有する触媒を加え；標的化合物の所望される酸化可能部位を酸化するのに十分な時間、その酸化反応を進行させる；ことを含む。当業者であれば、ルイス酸としては、カチオン種、中性種およびアニオン種が挙げられることが理解されるであろう。本明細書で使用するカチオン触媒錯体と言う用語の使用は、触媒と結合し、その活性を変化させる実体としての全てのこのような種の使用を包含し、カチオンに限定されるものではない。金属イオンは、いずれかのルイス酸種、例えば、プロトン、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属もしくは遷移金属または主要族金属イオンである。上記触媒を使用するための好ましい方法において、標的化合物における複数の酸化可能部位は、相対的反応性において相互に異なり、溶液に添加されるカチオンは、標的化合物の１つの酸化可能部位を酸化するために触媒を選択的に活性化するように選択される。したがって、本発明の方法は、標的化合物上の一連の酸化可能部位を特定し、ここで、各一連の酸化可能部位は、一連の酸化可能部位の最も高い相対的反応性を有する開始酸化可能部位から一連の部位における酸化可能部位の最も低い相対的反応性を有する最終酸化可能部位までの逐次範囲の逐次反応性を有しており；一連の酸化可能部位中の第２の酸化可能部位がついで標的化合物の一連の部位の残る酸化可能部位の最も高い相対的反応性を有するように、所望される第１の酸化可能部位を酸化するのに十分な第１の反応性レベルを有する第１のカチオン触媒錯体を形成するために、触媒を活性化するための第１のカチオンを溶液に加える工程を含む。各利用可能な開始酸化可能部位の酸化に続き、第１のカチオンは、所望により、溶液から除去される。その後、第２のカチオン触媒錯体を形成するために触媒を活性化するための第２のカチオンを溶液に加え、第２のカチオン触媒錯体が標的化合物上の第２の酸化可能部位を酸化するのに十分な反応性レベルを有するようにし、その酸化反応は、標的化合物上の一連の酸化可能部位における次に酸化可能部位が一連の部位の残る酸化可能部位の最も高い相対的な反応性を有するように、標的化合物上の各酸化可能部位の酸化を許容するのに十分な時間進行させる。酸化に続き、第２のカチオンは、所望により、その溶液からを除去される。前述の工程は、カチオンを溶液に加え、酸化を進行させ、所望により、その溶液からカチオンを除去することによって繰り返され、溶液に加えられる各逐次カチオンは、各最後の酸化可能部位が酸化されるまで、一連の酸化可能部位における酸化可能部位の逐次酸化を実行するために、漸次高い反応性を有するカチオン触媒錯体を形成する。カチオンが第２の部位または触媒部位と強力な結合を形成する場合には、カチオンおよびカチオン触媒錯体の除去は必要ないであろう。また、逐次加えられるカチオンが触媒を活性化するのに、カチオンの除去が必要ではない場合には、カチオン除去は必要ないであろう。本方法は、さらに、標的化合物上の少なくとも１個のプロキラルな酸化可能部位のエナンチオ選択的な酸化を含んでもよく、このような標的化合物は、１つのみの酸化可能部位を有してもよい。エナンチオ選択的な酸化に使用される触媒またはカチオン触媒錯体は、標的化合物のプロキラルな酸化可能部位と反応する時に、カチオン触媒錯体が他方に比べて一方のエナンチオマーの形成を有利とするか、または、既に、基質がジアステレオマー変種のうちで選択を有利とするキラリティを有する場合には、錯体を不整とする置換基を含む。これとは別に、本方法は、混合物中で対をなすエナンチオマーの一方をその混合物から選択的により分ける動的分割用途において役割を果たす。図面の簡単な説明本発明は、図１の好ましい実施態様について互換性のある用語として標題”化合物１”および［ＬＭｎＶ≡Ｏ］^-を含む図面を参考とすることによってよりよく理解されるであろう。図１は、本発明のスイッチ酸化が従うと考えられる触媒サイクルの概略図である。図２は、化合物１の分子構造であり；Ｍｎ原子がオキソ原子に向かって平面より0.579Å高く存在し、配位された酸素がマンガンより高く対称に位置する50％の電子密度を包含するように描かれた非水素原子を有するORTEP図面である。選択された結合長さ［Ａ］：Ｍｎ−Ｏ（1），1．549（3）；Ｍｎ−Ｎ（1），1.8 84（4）；Ｍｎ−Ｎ（2），1．873（3）；Ｍｎ−Ｎ（3），1．881（3）；Ｍｎ− Ｎ（4），1．885（3）。図3Ａおよび図3Ｂは、（Ａ）において、化合物１（9．71×10^-5Ｍ，3ｍｌ，試料寸法）のUV／Vis(紫外／可視)スペクトルであり、アセトニトリル中Ｌｉ(ＯＳＯ₂ＣＦ₃)のアリコートが加えられ(初期添加中の２μｌ中に0.06μmol)であり；（Ｂ）において、モル比プロットが、希釈のために補正されているのを示す。図４は、化合物１の赤外スペクトル（ポリエチレンフィルム）（細い線）；および、スイッチング部位のリチウム化に伴うν（Ｍｎ≡¹⁸Ｏ）バンドにおける15 ｃｍ^-1の増加を示すリチウム化された化合物１の赤外スペクトル（太い線）を表す。Ｌｉ⁺結合は、大環状テトラアミド−Ｎリガンドのドナー能における実質的な降下を誘発し、これはオキソリガンドの結合エネルギーの増大によって補償される降下である。図5Ａおよび図5Ｂは、（Ａ）において、トリフェニルホスフィンおよび種々のスイッチングイオンの存在下における396ｎｍの化合物１のUV／Vis吸収の変化速度を示す。標準的に観測される速度定数；実験数、カチオンの当量数、カチオン、相対速度±３つの試験の最小の標準偏差：１，カチオンなし，0，1；2ａ，5，Ｎａ⁺，2．7±0．1；3ａ，5，Ｂａ²⁺，4．8±0．5；3ｂ，60，Ｂａ²⁺，5．7±0 ．1；4ａ，5，Ｍｇ²⁺，7．0±0．4；4ｂ，60，Ｍｇ²⁺，7．2±0．8；5ａ，5，Ｌｉ⁺，13．5±2．0；6ａ，5，Ｚｎ²⁺，24．5±1；6ｂ，60，Ｚｎ²⁺，24．1±0．8 ；5ｂ，60，Ｌｉ⁺，25．0±0．5；2ｂ，60，Ｎａ⁺，506．4±7．0；7ａ，5，Ｓｃ³⁺，1246．0±206．1；7ｂ，60，Ｓｃ³⁺，1577．6±290．0；および、（Ｂ）において、最も迅速な酸化を示すタイムスケールの拡大を示す。図６は、リガンドの合成を概略的に示す。図７は、マンガンについての金属挿入を概略的に示す。図８は、種［ＬＭｎ^V≡Ｏ］^-の¹ＨＮＭＲスペクトルである。ピリジン−ＮおよびMn（Ｏ）の存在によって生ずる低い対称性は、４つのメチル共鳴ｃｃ’ｄｄ ’の観測に現れている。図９Ａおよび図９Ｂは、Ｎａ⁺の種々のモル当量についての［ＬＭｎ^V≡Ｏ］^- と結合するＮａ⁺のUV／Visを示す。0．0．（長いダッシュの破線によって示す），２５（短いダッシュの破線によって示す），および60（黒い実線によって示す）。モル比のプロットは、２つの結合プロセスが存在することを示す。１つは、スイッチング部位へのＮａ⁺結合であり、他の結合事象は、アミド酸素の１つで生ずると考えられる。図10Ａ，Ｂ，ＣおよびＤは、Ｚｎ²⁺の種々のモル当量についての（ＬＭｎ^V≡ Ｏ］^-と結合するＺｎ²⁺のUV／VisおよびＩＲ研究を示す。0.0（長いダッシュの破線），0．23（短いダッシュの破線によって示す）および0．69（黒い実線によって示す。）図11Ａ，Ｂ，Ｃ，およびＤは、Ｍｇ²⁺の種々のモル当量についての［ＬＭｎ^V ≡Ｏ］^-と結合するＭｇ²⁺のUV／Vis研究を示し、0．0は長いダッシュの破線によって示し、0．30は、短い点線によって示し、1．06は、黒い実線によって示す。図12Ａおよび図12Ｂは、Ｃａ²⁺の種々のモル当量についての［ＬＭｎ^V≡Ｏ］^- と結合するＣａ²⁺のUV／Vis研究を示す。図13Ａおよび図13Ｂは、Ｂａ²⁺の種々のモル当量についての［ＬＭｎ^V≡Ｏ］^- と結合するＢａ²⁺のUV／Vis研究を示す。図14Ａおよび図14Ｂは、Ｓｃ³⁺の種々のモル当量についての［ＬＭｎ^V≡Ｏ］^- と結合するＳｃ³⁺のUV／Vis研究を示す。Ｓｃ³⁺は、複雑な結合挙動を示すが、終点に到達するのに１当量のみを必要とする。図15Ａ−Ｆは、¹³Ｃ−ＮＭＲによってモニターした［ＬＭｎ^V≡Ｏ］^-とテトラメチルエチレンとのＯ原子の反応性研究を示し、カーボン生成物の共鳴の経時的な成長が明るいトレースから暗いトレースまで漸次示されている。好ましい実施態様の詳細な説明本発明の方法で使用される触媒の好ましい実施態様は、試薬が低い毒性の元素によって構成する必要があるという原則を呼び起こすことによって化学の”グリーン化”に貢献する。グリーン化設計のうち、重要であると考えられる元素は、以下のものである。好ましくは、金属は、低い毒性元素の１つ、すなわち、鉄またはマンガンである。支持リガンドシステムは、好ましくは、炭素、水素、窒素、酸素およびその他の生物学的に一般的な元素によって構成される。主要な酸化体は、天然に広範に見られるもの、例えば、酸素またはその還元された誘導体の１つ、特に、過酸化水素であることが好ましい。この理由は、広範な範囲の均質的な酸化のために過酸化物および酸素を活性化するための非毒性長寿命の鉄およびマンガン触媒を与えるためにリガンド設計を進歩させるための有意な環境状態を構成するからである。本発明の方法に対して有用であることが見出された触媒は、一般構造式：［式中、Ｚは、ＮまたはＯであり、少なくとも１個のＺ、および、好ましくは，４個のＺは、Ｎであり；ＭＯは、遷移金属−オキソ種であり；Ｃｈ₁は、本明細書の表１に記載したこのような置換基についての表現に従い、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ジシアノ−ピラジン、一−、二−、三−または四−置換ベンゼン、ベンズイミダゾール、ベンゾキノン、二置換ベンゼン、インドール、置換されたクラウン誘導体、クリプタンドリガンド、ＥＤＴＡ誘導体、５員環および５員環誘導体、ポルフィリン誘導体、金属化されたフタロシアニン基体システム、ビ−ピリジル基体システム、フェナントロリン基体システムおよびサレン基体システムからなる群より選択され；Ｃｈ₂およびＣｈ₃は、各々、｛式中、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃およびＲ₄は、対でかつ累積的に同一または異なり、各々、アルキル、アリール、アルケニル、アルキニル、アルキルアリール、シクロアルキル、シクロアルケニル、アルコキシ、フェノキシ、ハロゲン、ＣＨ₂ＣＦ₃ およびＣＦ₃からなる群より選択されるか、または、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃およびＲ₄は、一緒になって、置換または非置換ベンゼン環を形成するか、あるいは、Ｒ₁、Ｒ₂またはＲ₃、Ｒ₄対の対をなすＲ置換基は、一緒になって、シクロアルキルまたはシクロアルケニル環を形成する。｝によって構成される隣接Ｚ原子を結合する単位を表し；Ｃｈ₄は、｛式中、Ｒ₅およびＲ₆は、同一または異なり、結合または非結合であり、各々、水素、ケトン類、アルデヒド類、カルボン酸類、エステル類、エーテル類、アミン類、イミン類、アミド類、ニトロ、スルホニル類、サルフェート類、ホスホリル類、ホスフェート類、シリル、シロキサン類、アルキル、アリール、アルケニル、アルキニル、アルキルアリール、シクロアルキル、シクロアルケニル、アルコキシ、フェノキシ、ハロ、ＣＨ₂ＣＦ₃またはＣＦ₃によって構成されるか；または、Ｒ₅,Ｒ₆対の対をなすＲ置換基は、一緒になって、シクロアルキルまたはシクロアルケニル環を形成する。｝からなる群より選択される隣接Ｚ原子を結合する単位である。］を有する。触媒の好ましい実施態様は、本明細書で化合物１と称する図１に示したテトラアミドリガンドである。本発明の方法で使用される触媒は、化合物１において、ピリジン窒素原子と隣接するアミド酸素とによって構成される二座配位の第２の部位を含有する。第２のイオンを結合する電子的な影響は、σおよびπ撹乱の組合せによりMn（Ｏ）部分へと伝達される。このような結合は、オキソリガンドの求電子性を増大させ、それにより、そのＯ−原子移動反応性を増大させる。第２の結合は、本明細書では、’スイッチング’事象と称し、その事象により、許容可能な速度で目的とする反応性および選択性を達成するために第１の反応を進行させるように、第２の反応がちょうどよい時に準備される事象である。本発明の方法において、スイッチングプロセスは、適当なタイムスケールで有用な酸化を実施できるように、化合物１を活性化させるために使用される。第２の部位と結合するルイス酸またはカチオンを操作することによって、触媒の相対的な反応性を制御することができる。この技術を使用し、以下に詳細に説明するように、複数の可能な酸化部位を有するより大きな化合物の所望される部位での化学−およびレジオ−選択性および酸化反応の順序を制御することができる。また、所望されるプロキラルな部位でのキラリティの導入は、不整を導入するための触媒の活性部位を取り囲む環境を合成的に改良することによるか、または、スイッチングカチオンと結合する基を介してカチオン触媒錯体に不整をもたらすことによって制御することができる。錯体の寸法および形状は、所望される酸化部位の１つの側、例えば、オレフィンと、他の側に優先して、有利に接触するように変化させることができる。カチオン性リガンド（Ｌ）−金属（Ｍ）−オキソ（Ｏ）−種｛［ＬＭ＝Ｏ］⁺ ｝は、本発明のそれらと類似して、概して、以下の：［ＬＭ］⁺ ＋［Ｏ］ → ｛［ＬＭ＝Ｏ］⁺｝＋オレフィン → ［ＬＭ］⁺ ＋エポキシド（またはその他の酸化生成物）のように、金属触媒オレフィン酸化における活性な酸化体として使用されている。大環状テトラアミド類は、安定なアニオン［ＬＭ≡Ｏ］^-種、例えば、［ＬＭｎＶ≡Ｏ］^-を与える。これらアニオン性のマンガニル種は、Ｏ−原子移動剤としてあまり活性ではない。中性種またはカチオン種を生じさせるためのアニオン種の変換は、酸化反応において、マンガンの触媒能を高めることが見出された。本発明の１つの方法において、二座配位の第２のイオン結合部位は、大環状体：に付加して電荷が切り替わり、アミドのドナー能を改質し、金属と結合するアキシャルリガンドの動力学および熱力学を変化させる。［ＬＭｎ^V≡Ｏ］^-錯体は、典型的なアルカリ金属、アルカリ土類金属または遷移金属カチオンのトリフレート［ＳＯ₃ＣＦ₃］塩で滴定した。変化は、UV／Vis分光分析で追跡した。モル比プロットを作成し、結合プロセスを理解するために解析した。カチオンとしてＬｉ⁺を使用する例を図３に示す。ここで、Ｋ＝9．0×10⁴−1．2×10⁵およびｐＫ＝4．95−5．08である。モル比プロットは、１つの結合プロセスのみが存在することを示す。 UV／VisスペクトルにおけるＭｎ^Vバンドの変化は、また、Ｎａ⁺，Ｚｎ²⁺，Ｍｇ²⁺，Ｃａ²⁺，Ｂａ²⁺およびＳｃ³⁺についてもモニターした。図９−図14参照。遷移金属イオンＲｕおよびＲｈを有するカチオン触媒錯体を製造したが、これらは、首尾よく、酸化を触媒した。図５に示したように、初期試験反応において、［ＬＭｎ^V≡Ｏ］^-スイッチング錯体は、スイッチングイオンの不在または存在下で、ＰＰｈ₃と反応して、Ｐｈ₃ Ｐ＝Ｏを生成した。ＵＶ／ＶｉｓスペクトルにおけるＭｎ^Vバンドの崩壊をモニターした。その結果は、スイッチングイオンの存在がＯ−原子移動反応性を劇的に高めることを示す。その速度は、第２イオンの選択によって制御することができる。第２イオンの選択的な取り扱いによる反応の速度を制御する能力とともに、テトラメチルエチレンへの首尾よい触媒Ｏ−原子の移動（図15参照）は、本発明の酸化触媒が、オレフィンを含め、種々の基質の酸化に有用であることを立証する。図15を参照すると、例えば、本発明の選択的酸化方法は、以下のように進行することができるであろう。オキソ触媒［ＬＭｎ^V≡Ｏ］^-および所望されるアルカリ金属、アルカリ土類金属または遷移金属カチオン、主要族金属イオン源；および、酸素源、例えば、パーオキシ化合物または酸化体は、溶剤および複数のオレフィン部位を有する標的化合物を含有する溶液中、室温で混合される。許容可能な速度で反応を生じさせることが必要な場合には、溶液は加熱される。反応は、最も反応性の高いオレフィン部位；および、カチオン触媒錯体の反応性が適合するいずれかの他の部位で酸化を生ずる。［ＬＭｎ^V≡Ｏ］^- ＋スイッチまたはカチオン＋オレフィンまたは標的化合物＋［Ｏ］ → オレフィンの１個以上の選択される部位における酸化された生成物またはエポキシド。具体的な反応は、図15に示す。１つの部位のみ、または、ある一定の反応性を有する部位のみが酸化されるように酸化を制御するためには、使用される第１のカチオンは、最も低い反応性を有するカチオン触媒錯体を生成するものである。カチオンとの結合の際に生ずる低い反応性のカチオン触媒錯体は、基質または標的化合物上の最も高い反応性のオレフィン部位のみを酸化するであろう。このように、最も高い反応性から最も低い反応性の一連のオレフィン部位は、それぞれ、最も低い反応性のカチオン触媒錯体［ＬＭ（Ｏ）］^-を生成するオキソテトラアミドリガンドの第２の結合部位と結合するカチオンで始まり、最も高い反応性のカチオン触媒錯体へと進む。複数のオレフィン部位ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，等を有する標的化合物についての典型的な順序は、上記した反応混合物に、最も低い反応性のカチオン触媒錯体を生成するものである第１のカチオン源を加えることである。カチオンは、オキソ触媒の第２の結合部位と結合するであろう。カチオン触媒錯体は、標的化合物上の最も高い反応性のオレフィン部位、すなわち第１オレフィン部位ａの酸化を開始するであろう。反応を停止し、必要とあらば、第１のカチオンは、所望により、除去されるであろう。反応混合物に第２のカチオン源を加え、オキソ触媒の第２の結合部位と結合させると、これは、順次、標的化合物上の最も高い反応性の残りのオレフィン部位、すなわち第２のオレフィン部位ｂ（本来存在した最も高い反応性の部位は先に酸化されている）の酸化を開始するであろう。ついで、必要とあらば、第２のカチオンを反応混合物から除去し、オキソ触媒の第２の結合部位と結合させるために、第３のカチオンを加えると、触媒は、標的化合物上の最も反応性の高い残りのオレフィン部位、すなわち第３のオレフィン部位ｃの酸化を開始するであろう。標的化合物上の異なるオレフィン部位ｄ，ｅ，ｆ，ｇ等の逐次酸化を行うために、本プロセスを継続することができる。逐次反応性は、また、１つのカチオンで達成することもでき、その際には、温度が制御因子である。かくして、カチオン／触媒錯体は、この部位のみが反応するように選択された温度で最も低い反応性の部位を酸化する。温度を上昇させると、２つの最も高い反応性の部位がその他等と比較して選択的に反応する温度を見出すことができる。前述したのは、化学選択性の例である。オレフィンが同一でないか、または、同一であるオレフィンのグルーピングおよび同化合物において同一でないオレフィンのグルーピングが存在する化合物においては、オレフィンの１つまたはオレフィンのグルーピングの１つが、その他のオレフィンまたはオレフィン群よりもより高い反応性であろう。各オレフィンまたはオレフィン群は、反応性において幾分異なるであろう。オレフィン部位の二重結合に隣接するかまたは結合する種々の官能基の反応性は公知であるだろうから、もう１つの官能基での酸化より優先的な１つの官能基での酸化の選択を制御することができる。オキソ触媒の反応性は、また、金属イオンＭを別の遷移金属へと変化させることによって制御することもできる。例えば、鉄はこれら触媒システムにおいてマンガンよりもはるかにより高い反応性である。マンガンは、温和な酸化触媒が要求されるシステムについて好ましい。スイッチング触媒は、プロキラルな基質に不整を組み込むのに有用である。標的化合物上のプロキラルな部位に関するエナンチオ選択性は、カチオン錯体における不整の存在によって制御することができる。触媒上の酸素原子の移動部位は、標的化合物のオレフィンまたはその他の酸化可能なプロキラルに到達することができる必要がある。キラリティは、オキソ触媒中に構成するか、または、オキソ触媒に結合したスイッチングカチオンおよび原子団を介してオキソ触媒にもたらされる。触媒上の置換基を選択することによって、触媒の寸法、形状およびキラル特性を制御することができる。置換基およびそれらの製造法についての数多くの変種は、上記参考とし、本明細書に組み込むCollins et alの特許出願およびS .Gordon−Wylie et al.の”Synthesis of Macrocyclic Tetraamido N−Ligands ”についての同時継続米国特許出願08／681，187に開示されており、その該当部分は、ここで参考とすることによって本明細書に組み込む。同様に、標的化合物の寸法および形状ならびに標的化合物上の官能基の位置、特に、二重結合に最も近いものが、触媒がオレフィンへの酸素原子の移動を行うためにオレフィン二重結合のいずれの側にアプローチすることができるか、すなわち、オレフィン部位を酸化することができるかを制御するであろう。１つのエナンチオマーが、生成したかまたは破壊されたであろう他のエナンチオマーに優先して生成または破壊される場合に、選択性が生ずる。エナンチオ選択性を生ずることのできる市販入手可能な触媒が存在するものの、最良で、酸化触媒の１０〜２０サイクルまたは回転数に限られている。本発明の触媒システムは、非常に長寿命であり、酸化出力源、好ましくは、酸素またはその還元された誘導体の存在下で、市販入手可能な触媒よりも何倍も再生できるようであることが観測されている。本発明の触媒システムは、スイッチング触媒から有機または無機基質へと硫黄化合物の酸素原子を移動させることによってキラリティを誘発することもできる。例えば、プロキラルなリン化合物は、キラル種が生ずるように、リン(phospho rys)または硫黄で酸化することができる。図１に示すピリジン置換大環状体（化合物１）は、上記参考としたS．Gordon −Wylie et al.の同時継続米国特許出願08／681，187に開示されている大環状テトラアミド類を製造するための多段階処理法を採用することによって合成することができ、この特許出願は、本明細書に組み込む。ピリジン基を有しない親錯体は、T.J.Collins,R.D.Powell,C.Slebodnick,E.S.Uffelman,J.Am.Chem.Soc.113,8 419−8425（1991）に報告されている。四座配位リガンドの合成は、概して、以下のように進められる。第１の工程において、アミノカルボン酸、好ましくは、αまたはβアミノカルボン酸が支持溶剤に溶解され、オキサレートおよびマロネート類、例えば、置換マロニルジクロライドからなる群より選択される活性化された誘導体と塩基の存在下で加熱され、中間体が形成される。選択的なダブルカップリング反応の完了に続き、ジアミドジカルボキシル含有中間体が単離される。第２の工程において、溶剤およびカップリング剤の存在下で、ジアミンが中間体に付加される。ジアミンは、第２の結合部位を付与するものであり、例えば、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ジシアノ−ピラジン、一−または二−置換ベンゼン、ベンズイミダゾール、インドール、置換されたクラウン誘導体、クリプタンドリガンド、ＥＤＴＡ誘導体、５員環および５員環誘導体、ポルフィリン誘導体、金属化されたフタロシアニン基体システム、ビ−ピリジル基体システム、フェナントロリン基体システムおよびサレン基体システム、例えば、表１に示したジアミン類からなる群より選択されるものである。カップリング剤は、好ましくは、ハロゲン化リン化合物または塩化ピバロイルである。生ずる混合物は、加熱され、反応は、大環状体四座配位化合物を生成するのに十分な時間、ピリジンが溶剤である時には通常48−72時間還流で進められる。典型的には、反応体の化学量論量が使用される。アミノカルボン酸上の置換基、活性化されたオキサレートまたはマロネート誘導体およびジアミンは、全て、生成する四座配位大環状体が具体的な所望される最終用途に適合するように選択的に変化させることができる。置換基の変更は、合成法にほとんどまたは全く影響を及ぼさない。一度、大環状体リガンドが製造されると、その化合物は、金属イオン、好ましくは、元素の周期律表の６族（Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ）、７族（Ｍｎ，Ｔｃ，Ｒｅ）、８族（Ｆｅ，Ｒｕ，Ｏｓ）、９族（Ｃｏ，Ｒｈ，Ｉｒ）、10族（Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ）、11族（Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ）からの遷移金属イオン、または、酸化状態Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、ＶＩ、ＶＩＩまたはＶＩＩＩを有するものと錯化される。本発明の触媒システムの好ましい使用は環境学的に健全な酸化であるため、非毒性である金属の使用が好ましく、マンガンおよび鉄の使用が最も好ましい。ついで、生成する金属化された錯体が強力なＯ−原子移動酸化体、好ましくは、過酸化物、例えば、過酸化水素、ｔ−ブチルパーオキシドまたはクミルパーオキシドと合わせられる場合に、リガンド金属オキソ錯体が形成される。いずれの酸素原子源をも使用することができる。金属が鉄である時に有用である特に活性な酸化触媒については、Ｃｈ₄は、一般構造式：［式中、Ｚは、金属錯化原子、好ましくは、Ｎであり；Ｘは、金属錯体が酸化媒体の存在中にある時に酸化抵抗性の官能基であり；Ｒ’およびＲ”は、同一または異なり、各々、未反応性であるか、Ｒ’およびＲ”内におよびそれらが結合する環式炭素と分子内的に強力な結合を形成し、金属錯体の酸化的な分解が酸化媒体の存在中で制限されるように、立体障害されるかまたはコンフォメーション障害される置換基からなる群より選択される。］を有する。Ｘは、好ましくは、酸素またはＮＲ_s［ここで、Ｒ_sは、メチル、フェニル、ヒドロキシル、オキシリック、ＣＦ₃およびＣＨ₂ＣＦ₃である。］である。Ｒ’およびＲ”は、各々、好ましくは、水素、メチル、ハロゲン、ＣＦ₃；および、結合している場合には、シクロアルキル、例えば、シクロペンチル、シクロブチル、シクロヘキシルまたはシクロプロピルである。これとは別に、より温和な酸化環境中にある時、例えば、金属がマンガンである時には、Ｒ’およびＲ”は、上記Ｃｈ₄について列挙した基のいずれか１つであるか、または、さらに、11頁のＲ₅およびＲ₆について選択したものであってもよい。酸化的に活性な酸化触媒は、上記参考とした1996年７月22日に出願された T.Collins et al．の米国特許出願08／681，237にさらに詳細に記載されており、この特許出願は、参考とすることによって本明細書に組み込む。化合物１の大環状体へのマンガンの挿入は、第１のテトラアミドおよび第２の部位がともに塩基性非プロトン条件の下にマンガンと容易に結合する点で厄介である。かくして、マンガンは、第１の部位に挿入した後、第２の部位から除去する必要がある。マンガンの場合、これは、塩基性水性後処理条件によって達成される。有用な合成は、以下のように進められる。実施例１不活性雰囲気下、リガンド（425ｍｇ，1．05×10^-3ｍｏｌ）を乾燥テトラヒドロフラン(THF，40ｍｌ)に溶解させ、リチウム［ビス（トリメチルシリルアミド）］（1．0ＭのTHF溶液6．32ｍｌ，6．3×10^-3ｍｏｌ）を加えた。混合物を(5分間)攪拌し、マンガンアセチルアセトナートMn(acac)₃(557ｍｇ，1.58×10^-3ｍｏｌ）を、ついで、アセトニトリル溶液（10ｍｌ）として加えた。反応混合物を(2 時間)攪拌し、ついで、溶液を大気中ロータリーエバポレータで蒸発乾固させた。固体の残渣を少量の水に溶解し、濾過して固体残渣を除去した。減圧下、濾液を蒸発乾固させ、生ずる固体Ｌｉ［ＬＭｎ^III］をアセトンに溶解し、濾過した。濾液を過剰のｔ−ブチルヒドロパーオキシド(TBHP)溶液（0．586ｍｌ，5．25 ×1Omol，5％ｔ−ブチルアルコールおよび5％水を含有する90％TBHP）で処理した。反応を確認するために、出発色の明るいオレンジ色から最終色の深い赤褐色までの色の変化によってモニターした。水（20ｍｌ）に溶解した過剰のテトラフェニルホスホニウムクロライド（2．0g，5．25×10^-3ｍｏｌ）を、本質的に定量的収率のＬｉ［ＬＭｎ^V（Ｏ）］、すなわち、化合物１のリチウム塩を含有する生成物溶液に加えた。ロータリーエバポレーティングにより混合物の溶剤体積を減少させると、［Ｐｈ₄Ｐ］化合物１の水懸濁液を与えた。室温で［Ｐｈ₄Ｐ］化合物１の酢酸エチル溶液中にペンタンを蒸気拡散させることによって単結晶を成長させた。Ｘ線結晶構造決定の結果は、化合物１アニオンについて図２に示す。（Ｃ₆Ｈ₅）₄Ｐ［化合物1］：Ｃ₄₄Ｈ₄₅ＭｎＮ₅Ｏ₅Ｐについての分析計算値：Ｃ， 65.26；Ｈ，5．60；Ｎ，8．65；Ｐ，3．82；測定値：Ｃ，65．42；Ｈ，5．67；Ｎ，8．85；Ｐ，3．89。ESI−ＭＳ（陰イオン）：ｍ／ｚ470．１，［化合物1］^1-（100％）。結晶データ：単結晶は、斜方晶形であり、空間群Ｐｂｃａ．−100℃で、α＝14. 205(2)Å，b=19.87(2)Å,c=28.341(4)Å,V-7999(9)Å³を有し、Ｚ−８［ｄ計算値＝1．355ｇｃｍ^-3；μ＝4．24ｃｍ^-1であった。ＺｒフィルタードMo ＫαＸ線でωスキャンを使用して、合計7895の特有の反射（2°＜２θ＜52．16°）を収集した。構造は、SHELXS［G.M.Sheldrick,Acta Cryst.,Ａ４６，（1990），46 7］を使用し、直接法によって解析し、ＳＨＥＬＸＬ93［G.M.Sheldrick，SHELXL 93 Program for Crystal Structure Refinement,University of Goettingen,Fed eral Republic of Germany,1993］を使用し、Ｆ²についてのフル−マトリックス最小２乗法によって厳密とした。ピリジン環のＣとＮとの識別は以下のようにして行った。ディファレンスマップのピークの高さまたは各原子に対する結合の長さに違いがないので、両原子は、Ｃ原子に算入され、Ｃ原子と推論される。２つのうちの１つ［続いて、Ｎ(5)とラベルされる］は、異方性リファインメント(re finement)についてより不整な熱パラメータを示す。他の［Ｃ（2）とラベルされる］ものは、ディファレンスマップにおいて同様のＨ原子位置を示す唯一のものであった。その他の全ての水素原子は、ディファレンスマップにおいて、明白に位置決めすることができるので、これは、原子を帰属させるのに、温度因子データと関連させて採用される十分な証拠であると考えられた。しかし、これらは、決して確かなものではなく、これら原子は、互換性であってもよい。水素原子は、それらが結合する原子の等方性温度因子の１．２倍に設定された等方性温度因子を有するライディングモデルを使用して、厳密化した。メチル水素は、堅固な基として厳密化した。研究した結晶は、ＮＭＲスペクトルによって示されるように、結晶化の分別水分子を含有することが観測された。この酸素原子についての厳密な占有因子は、0．38であった。リファインメントは、4202観測反射［Ｉ＞２σ（Ｉ）］についてＲ₁（Ｆに基づいて）＝0．0564で集中していた。実施例セット２化合物１の第２の錯体の可逆的な形成は、１価、２価および３価のカチオンの範囲を使用して、UV／Vis分光分析により、アセトニトリル中でモニターした。モノカチオン性アルカリ系列Ｌｉ⁺、Ｎａ⁺およびＫ⁺（トリフレート塩類として）は、驚くべきことに、結合性において大きな変化を示す。かくして、Ｌｉ⁺結合は、等吸収性挙動（図３）を示し、モル比プロットは、リチウム化を完了するために２．５当量のＬｉ⁺を必要とすることを示す。滴定は、３回行った（［化合物1］＝０．３０,０．２７および０．１４ｍｍｏｌＬ^-1，ｌｏｇＫ₂₅°＝5．0 2±0．06）。比較において、Ｎａ⁺結合についてのモル比プロット（図９）は、８当量のＮａ⁺で始まる第１のプラトーおよび47当量で始まる第２のプラトーによって立証される２つの結合プロセスが存在することを示す。第１の結合事象は、二座配位部位で生じ、第２の結合事象は、一座配位アミドＯ原子で生ずると考えることができる。UV／Visスペクトルは、Ｋ⁺の添加(６０当量以下)の際に変化しない。UV／Visスペクトルは、１個より多い化合物１アニオンがＢａ²⁺と結合することを示唆するように、Ｂａ²⁺の添加の際に非等吸収性で変化し；Ｂａ²⁺結合は、モル比プロットで強力で、1．3当量のＢａ²⁺で、終点に到達することを示す。同様に、Ｓｃ³⁺結合は、非等吸収性の挙動を示すが、終点に到達するのに１当量のみを必要とする（図１４）。遺憾ながら、化合物１によって表されるシステムのサイクリック・ボルタメトリック挙動は、いずれのスイッチングイオンについても電気化学的に可逆的ではない。しかし、化合物１の平坦な四α座配位Ｃｏ^III類縁体のサイクリック・ボルタメトリック研究は、種々の第２イオンについて電気化学的に可逆的な電子移動特性を示す。例えば，過剰なＣｏ^III錯体条件下において、２核、３核および４核種が、Ｃａ²⁺で全て観測可能である。これらから、および、多核イオンもまた観測可能なエレクトロスプレーイオン化ＭＳによる研究から、化合物１のＣｏ^III類縁体が多重荷電スイッチングイオンと２回以上結合すると結論することができる。化合物１の多重荷電スイッチングイオンとの多重結合は、Ｂａ²⁺／化合物１およびＳｃ³⁺／化合物１についてのUV／Vi s結合研究における等吸収性の挙動が存在しないことについて一致した合理性を提供する。累積すると、これらの結果は、二座配位およびアミド−Ｏ結合部位がともに第２のイオンまたはイオン類の電荷／寸法比に対して有意な感度を示すことを示唆する。実施例セット３化合物１システムのマンガン部分が第２イオンの撹乱を受けやすいことは、ＩＲスペクトルにおけるν（Ｍｎ≡Ｏ）バンドに及ぼすＬｉ⁺の影響によって示すことができる。大環状体リガンドのバンドを含まないＩＲ領域を得るために、¹⁸ Ｏラベルしたマンガンを調べた。これは、室温で３週間ＣＨ₃ＣＮ／Ｈ₂Ｏ¹⁸(1:1 ;98％¹⁸Ｏ)の混合物中で［Ｅｔ₄Ｎ］［化合物1］を攪拌することによって生成した。Ｌｉ⁺フリーおよびＬｉ⁺結合種についてのν（Ｍｎ≡¹⁸Ｏ）バンドを図４に示す。ν（Ｍｎ≡¹⁸Ｏ）は、親錯体における939ｃｍ^-1からＬｉ⁺錯化種における 954ｃｍ^-1へとシフトする。この15ｃｍ^-1のブルーシフトは、Ｌｉ⁺結合が大環状体テトラアミド−Ｎリガンドのドナー能における実質的な低下を誘発することを示しており、その低下は、オキソ結合エネルギーにおけるその付随する増大を有するオキソリガンドからの供与における増大によって補償される。オキソリガンドの求電子性もまた第２のカチオン結合について有意に増大するはずであると推論することができる。実施例セット４種々のスイッチングイオンの反応性に及ぼす影響は、第１に、概念的な酸化、すなわち、トリフェニルホスフィンのトリフェニルホスフィンオキシドへの酸化の証拠を検討することによって調べた。種々のスイッチングイオンとの反応は、化合物１の１当量およびトリフェニルホスフィンの100当量を使用して、大気下、アセトニトリル中15℃でUV／Vis分光分析によってモニターした。スイッチングイオンは、トリフレート塩類(5および60当量)として加え；反応は、少なくとも３回行った。酸化生成物であるトリフェニルホスフィンオキシドの形成は、¹ ＨＮＭＲ分光分析およびυ（Ｐ＝Ｏ）領域におけるＩＲ分光分析によって立証された。その結果は、図５において示すが；相対的な速度は、スイッチングイオンの不在下での親化合物１によるトリフェニルホスフィンの酸化速度に対して正規化する。第２のカチオンの化合物１への結合について見られるように、ホスフィン酸化速度に及ぼすスイッチングの影響は、加えるスイッチングイオンの性質に強く依存する。スイッチしない化合物１によるUV／Vis実験条件下でのトリフェニルホスフィンのトリフェニルホスフィンオキシドへの酸化は遅く、反応は完了に到達するのに数千秒かかる。種々のスイッチングイオンの５当量の存在下において、スイッチされない速度に対する相対的速度は以下のようであることが見出された：Ｎａ⁺＝3，Ｂａ²⁺＝5，Ｍｇ²⁺＝7，Ｌｉ⁺＝13，Ｚｎ²⁺＝24，Ｓｃ³ ⁺ ＝1244。上記したように、化合物１に対して相当の第２結合を有することについて検討されたスイッチングイオンのうち、Ｎａ⁺イオンが特有であることが見出された。種々のスイッチを有する化合物１によるトリフェニルホスフィン酸化の相対的な速度は、この発見を反映する。かくして、Ｍｇ²⁺またはＺｎ²⁺について、スイッチングイオン：化合物１の比が５：１から60：１まで増大したとき、トリフェニルホスフィン酸化の速度の増大は認められなかった。Ｂａ²⁺、Ｌｉ⁺ およびＳｃ³⁺についてこの比を増大させたとき、わずかの増大が認められた；Ｂａ²⁺（１．２倍），Ｌｉ⁺（2倍）およびＳｃ³⁺（１．３倍）。対照的に、Na⁺：化合物１の比を５：１から60：１まで増大させると、ホスフィン酸化速度において169倍の増大を生じた。さらに、Ｋ⁺（60当量までの）の添加は、親非スイッチ化合物１の酸化速度を乱さず、このことは、Ｋ⁺は容易に検討することのできる濃度範囲においてスイッチング部位と結合しないようであるという上記のことを補強する。ありふれた酸化について上述したオキソ移動速度の増大は、真に有用な性質を表す。我々は、また、電子富裕オレフィンであるテトラメチルエチレンについて化合物１のＯ−原子移動剤としての反応性を調べた。実施例５［Ｐｈ₄Ｐ］化合物１（１当量）、ＺｎＴｆ₂（4．5当量）、２、３−ジメチル −２−ブテン（テトラメチルエチレン，132当量）およびTBHP（90％，266当量）のアセトニトリル−ｄ₃混合物を、全てのオレフィンが消費されるまで（48時間）¹³Ｃ分光分析により50℃でモニターした。唯一観測可能な生成物は、２、３− ジメチルブテ−３−エン−２−オール（＞98％）であり、反応は、３回行った。¹³ ＣＮＭＲ（アセトニトリル−ｄ₃）：（図１５参照）2、3−ジメチルブテ− ３−エン−２−オール：δ19．5，29．3，73．3，108．7，153．3。R.W,Murray, W．Kong，S．N．Rajadhyaksha，J．Org．Chem．５８，３１５−３２１(１９９３ )参照。図１５参照。生成物溶液は、また、ＧＣ／ＭＳによって分析し、これにより、唯一のオレフィン誘導生成物として2、3−ジメチルブテ−３−エン−２−オールの存在が確認された。生成物、生ずるｔ−ブタノールおよび残留ＴＢＨＰは、同じ相対量を有しており、非常に明確αな化学量論量的選択性反応であることを示す。有意なことに、少量の分解物以外は、未使用TBHPが消費されずに残り、さらにオレフィンを添加すると、触媒酸化プロセスが再開された。触媒溶液のUV／Vis分析は、触媒酸化中および後で、化合物１の定量的な存在を示した。明らかにＴＢＨＰから誘導される痕跡量のその他の生成物が¹³ＣＮＭＲスペクトルで検知可能であるものの、アセトン−ｄ₆中の使い終わった反応溶液は、ベンチトップのＮＭＲチューブに９ヶ月放置した際であっても本質的に未変化のままであり；この時間後、それは、2、3−ジメチルブテ−３−エン−２−オール、ｔ−ブタノール、ＴＢＨＰおよびそのアセトン付加体を、反応の終了時に達成されたものと同じ相対比で含有し、他のものは含有していなかった。アセトニトリル−ｄ₃中ＺｎＴｆ₂（１当量）、2、3−ジメチル−２−ブテン（30当量）およびTBHP（90％，64当量）からなる化合物１を含まない対照システムもまた¹³ＣＮＭＲ分光分析により50 ℃で５日間モニターしたが、変化は観測されなかった。温度を70℃まで上昇させ、溶剤として重水素化アセトニトリルを使用することによって反応条件を変化させた時、2、3−ジメチルブテ−３−エン−２−オールについて図15に示した同じ５つの特性ピークが存在した。すなわち、化合物１は、温和で、非常に優れた選択性で、かつ、とりわけ安定な触媒的Ｏ−原子移動システムである。自然の仕組みの一部として、酵素は、目的とする選択性を達成するために、時間的にも空間的にも多数の反応を正確に組み合わせることが多い。現代の化学は、選択性を達成するために、空間において反応を組み合わせる方法について豊富な洞察を含むものの、時間的に多数の反応を入念に組み合わせることによる選択性の達成は、新しい領域である。反応性の違いを使用すると、本明細書に記載した酸化触媒により、空間的な配置および寸法が付与され、リガンドシステムは、目的とする反応性および選択性を達成するために、順序および反応部位において、１つより多い酸化反応を系統立てるように設計することができる。本発明のリガンドシステムは、それらが非常に長寿命で、再使用可能な触媒を提供するように、酸化的な分解に対して著しく抵抗性である。化合物１の数多くの変種を製造するための合成方法は、参考とすることにより本明細書に組込むGordon−Wylie et a l.に記載されている方法に従い、表１に示した一連のジアミン類からの２段階工程処理においてリガンドを製造することができるように精選されており、Gordon −Wylieの合成において記載されているジアミンを表１のジアミン類で置換することによって改良された。示したアプローチが、他の遅いＯ−原子移動剤の反応性を緩やかに増大させることにより、環境的に望ましい遷移金属、例えば、マンガンについて達成可能な反応性の領域を明らかに拡張すること、またはより一般的には、１個より多い反応を組み合わせて酸化触媒が反応性の目的を達成するよう設計された化合物１およびその変種のような試薬が、化学のグリーン化において必須であることを理解することが重要である。これらは、環境的に望ましい触媒元素を製造するための本発明の新規な方法が、現在使用されている環境的に望ましくない元素を置換するために必要とされるあらゆる役割を果たすことを可能とする。多数の反応を時間的に組み合わせるアプローチは、さもなくばアクセスすることのできないグリーン試薬、特に、酸化体を得るため、および、あまり活発ではない開発アプローチに対して抵抗性であることが立証されている酸化におけるエナンチオ選択性かつ化学選択性を達成するためなどの困難な反応性の問題を取り扱うための未曾有の前途有望性を有する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者ゴードン−ワイリー，スコット・ダブリューアメリカ合衆国ペンシルバニア州15224, ピッツバーグ，サウス・ワインビドル・ストリート 540，アパートメント５ (72)発明者ウーマー，クリスティン・ジーアメリカ合衆国ペンシルバニア州15235, ピッツバーグ，ヨセミテ・ドライブ 204 (72)発明者ホーウイッツ，コリン・ピーアメリカ合衆国ペンシルバニア州15206, ピッツバーグ，ファーラガット・ストリート 921 (72)発明者ウッフェルマン，エリック・エスアメリカ合衆国ヴァージニア州24450，レキシントン，ハムリック・ストリート８

Claims

【特許請求の範囲】１．複数の酸化可能部位を有する標的化合物上の少なくとも１つの酸化可能部位に酸素を移動させる方法であって、標的化合物；酸素原子源；ルイス酸源；および、構造式：［式中、Ｚは、ＮまたはＯであり、少なくとも１つのＺは、Ｎであり；ＭＯは、遷移金属−オキソ種であり；Ｃｈ₁は、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ジシアノ−ピラジン、一−、二 −、三−または四−置換ベンゼン、ベンズイミダゾール、ベンゾキノン、モノ− またはジ−イミノベンゼン、インドール、置換されたクラウン誘導体、クリプタンドリガンド、ＥＤＴＡ誘導体、５員環および５員環誘導体、ポルフィリン誘導体、金属化されたフタロシアニン基体システム、ビ−ピリジル基体システム、フェナントロリン基体システムおよびサレン基体システムからなる群より選択され；Ｃｈ₂およびＣｈ₃は、各々、｛式中、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃およびＲ₄は、対でかつ累積的に同一または異なり、各々、アルキル、アリール、アルケニル、アルキニル、アルキルアリール、シクロアルキル、シクロアルケニル、アルコキシ、フェノキシ、ハロゲン、ハロアルキル、パーハロアルキル、ＣＨ₂ＣＦ₃およびＣＦ₃からなる群より選択されるか、または、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃およびＲ₄は、一緒になって、置換または非置換ベンゼン環を形成するか、あるいは、Ｒ₁、Ｒ₂またはＲ₃、Ｒ₄対の対をなすＲ置換基は、一緒になって、シクロアルキルまたはシクロアルケニル環を形成する。｝によって構成される隣接Ｚ原子を結合する単位を表し；そしてＣｈ₄は、｛式中、Ｒ₅およびＲ₆は、同一または異なり、結合または非結合であり、各々、水素、ケトン類、アルデヒド類、カルボン酸類、エステル類、エーテル類、アミン類、イミン類、アミド類、ニトロ、スルホニル類、サルフェート類、ホスホリル類、ホスフェート類、シリル、シロキサン類、アルキル、アリール、アルケニル、アルキニル、アルキルアリール、シクロアルキル、シクロアルケニル、アルコキシ、フェノキシ、ハロ、ＣＨ₂ＣＦ₃またはＣＦ₃によって構成されるか；または、Ｒ₅,Ｒ₆対の対をなすＲ置換基は、一緒になって、シクロアルキルまたはシクロアルケニル環を形成し；非結合Ｒ₅、Ｒ₆について選択される置換基を有する。｝からなる群より選択される隣接Ｚ原子を結合する単位である。］を有する触媒を溶液中で反応させることにより、その中に複数の酸化可能部位を有する標的化合物上の酸化可能部位を選択的に酸化し；そして標的化合物の少なくとも１つの酸化可能部位で酸化するのに十分な時間、その反応を進行させる；ことを含む方法。２．ルイス酸が、プロトン、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属もしくは遷移金属または主要族金属イオンからなる群より選択される、請求の範囲第１項に記載の方法。３．標的化合物中の複数の酸化可能部位が、相対的反応性において相互に異なり、ルイス酸が、標的化合物上の１つの酸化可能部位を酸化するためにカチオン触媒錯体を形成することによって触媒を選択的に活性化するように選択される、請求の範囲第１項に記載の方法。４．さらに、一連の酸化可能部位の酸化可能部位の開始セットについて概して最も高い相対的反応性から一連の部位における酸化可能部位の最終セットの酸化可能部位について最も低い相対的反応性までの逐次範囲の反応性を有する標的化合物上の一連の酸化可能部位を特定し；（ａ）第１の反応性を有する第１のカチオン触媒錯体を形成するために触媒を活性化するための第１のカチオンを溶液に加え、ここで第１のカチオン触媒錯体の第１の反応性は、酸化可能部位の第１セットを標的化合物中の他の酸化可能部位を酸化するのに優先して選択的に酸化するのに十分であり；（ｂ）一連の酸化可能部位の第２セットが一連の部位における残りの酸化可能部位の最も高い相対的反応性を有するように、標的化合物上の各開始酸化可能部位を酸化するのに十分な時間酸化反応を進行させ；（ｃ）所望により、その溶液から第１のカチオンを除去し；（ｄ）溶液に第２のカチオンを加え、生ずるカチオン触媒錯体は酸化可能部位の第２セットを選択的に酸化するのに十分な第２の反応性を有しており；（ｅ）標的化合物上の一連の酸化可能部位におけるすべての次の酸化可能部位が一連の部位において残りの酸化可能部位の最も高い相対的反応性を有するように、標的化合物上の酸化可能部位の第２セットの酸化を許容するのに十分な時間酸化反応を進行させ；（ｆ）所望により、その溶液から第２のカチオンを除去し；（ｇ）逐次、選択されたカチオンを溶液に加え、酸化を進行させ、次の選択されたカチオンを加える前に、その溶液からその選択されたカチオンを除去することにより、標的化合物上の一連の酸化可能部位における各逐次酸化可能部位について工程（ｄ）〜工程（ｆ）を繰り返し、ここで溶液に加えられる各逐次カチオンは、最終酸化可能部位が酸化されるまで、一連の酸化可能部位における酸化可能部位の逐次酸化を実施するために漸次より高い反応性を有する、の各工程を含む、請求の範囲第３項に記載の方法。５．酸化可能部位のセットが１個の酸化可能部位を含む、請求の範囲第４項に記載の方法。６．酸化可能部位のセットが１個より多い酸化可能部位を含む、請求の範囲第４項に記載の方法。７．標的化合物が少なくとも１個のプロキラルな酸化可能部位を有し、ルイス酸触媒錯体が前記少なくとも１個の酸化可能部位のエナンチオ選択的な酸化を触媒するようにキラルティを有する、請求の範囲第１項に記載の方法。８．酸化可能部位がプロキラルなリン含有化合物である、請求の範囲第７項に記載の方法。９．酸化可能部位がオレフィン類である、請求の範囲第１項に記載の方法。 10．酸化可能部位がアルキン類である、請求の範囲第７項に記載の方法。 11．触媒の遷移金属がマンガンである、請求の範囲第７項に記載の方法。 12．触媒の遷移金属が鉄である、請求の範囲第７項に記載の方法。 13．遷移金属が、元素の周期律表の６族、７族、８族、９族、10族および11族または酸化状態Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、ＶＩ、ＶＩＩまたはＶＩＩＩを有するものからなる群より選択される、請求の範囲第７項に記載の方法。 14．酸化可能部位がアルキン類である、請求の範囲第１項に記載の方法。 15．酸化可能部位がオレフィン類である、請求の範囲第１項に記載の方法。 16．触媒の遷移金属がマンガンである、請求の範囲第１項に記載の方法。 17．触媒の遷移金属が鉄である、請求の範囲第１項に記載の方法。 18．遷移金属が、元素の周期律表の６族、７族、８族、９族、10族および11 族または酸化状態Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、ＶＩ、ＶＩＩまたはＶＩＩＩを有するものからなる群より選択される、請求の範囲第１項に記載の方法。 19．ルイス酸が、ランタニド系列の原子の群から選択される、請求の範囲第１項に記載の方法。 20．ルイス酸が、アクチニド系列の原子の群から選択される、請求の範囲第１項に記載の方法。 21．カチオンが、Ｌｉ⁺、Ｎａ⁺、Ｚｎ²⁺、Ｍｇ²⁺、Ｃａ²⁺、Ｂａ²⁺、Ｓｃ³⁺、Ｒｈ³⁺およびＲｕ²⁺からなる群より選択される、請求の範囲第１項に記載の方法。 22．金属−オキソ種の金属が鉄であり、Ｃｈ₄が、［式中、Ｚは、金属錯化原子、好ましくは、Ｎであり；Ｘは、金属錯体が酸化媒体の存在中にある時に、酸化抵抗性の官能基であり；Ｒ’およびＲ”は、同一または異なり、各々、未反応性であるか、Ｒ’およびＲ”内におよびそれらが結合する環式炭素と分子内的に強力な結合を形成し、金属錯体の酸化的な分解が酸化媒体の存在中で制限されるように、立体障害されるかまたはコンフォメーション障害される置換基からなる群より選択される。］である、請求の範囲第１項に記載の方法。 23．Ｒ₅およびＲ₆が、各々、水素、ハロゲン、メチル、ＣＦ₃；および、結合している場合には、シクロブチル、シクロペンチル、シクロプロピルまたはシクロヘキシルからなる群より選択される、請求の範囲第22項に記載の方法。 24．標的化合物上の酸化可能部位へ酸素を移動させる方法であって、標的化合物；酸素原子源；ルイス酸源；および、そのルイス酸と錯体を形成し、その錯体が、キラリティを有し、かつ、その触媒が、構造式：［式中、Ｚは、ＮまたはＯであり、少なくとも１つのＺは、Ｎであり；ＭＯは、遷移金属−オキソ種であり；Ｃｈ₁は、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ジシアノ−ピラジン、一−、二 −、三−または四−置換ベンゼン、ベンズイミダゾール、ベンゾキノン、ジ−イミノベンゼン、インドール、置換されたクラウン誘導体、クリプタンドリガンド、ＥＤＴＡ誘導体、５員環および５員環誘導体、ポルフィリン誘導体、金属化されたフタロシアニン基体システム、ビ−ピリジル基体システム、フェナントロリン基体システムおよびサレン基体システムからなる群より選択され；Ｃｈ₂およびＣｈ₃は、各々、｛式中、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃およびＲ₄は、対でかつ累積的に同一または異なり、各々、アルキル、アリール、アルケニル、アルキニル、アルキルアリール、シクロアルキル、シクロアルケニル、アルコキシ、フェノキシ、ハロゲン、ハロアルキル、パーハロアルキル、ＣＨ₂ＣＦ₃およびＣＦ₃からなる群より選択されるか、または、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃およびＲ₄は、一緒になって、置換または非置換ベンゼン環を形成するか、あるいは、Ｒ₁、Ｒ₂またはＲ₃、Ｒ₄対の対をなすＲ置換基は、一緒になって、シクロアルキルまたはシクロアルケニル環を形成する。｝によって構成される隣接Ｚ原子を結合する単位を表し；Ｃｈ₄は、｛式中、Ｒ₅およびＲ₆は、同一または異なり、結合または非結合であり、各々、水素、ケトン類、アルデヒド類、カルボン酸類、エステル類、エーテル類、アミン類、イミン類、アミド類、ニトロ、スルホニル類、サルフェート類、ホスホリル類、ホスフェート類、シリル、シロキサン類、アルキル、アリール、アルケニル、アルキニル、アルキルアリール、シクロアルキル、シクロアルケニル、アルコキシ、フェノキシ、ハロ、ハロアルキル、パーハロアルキル、ＣＨ₂ＣＦ₃またはＣＦ₃によって構成されるか；または、Ｒ₅、Ｒ₆対の対をなすＲ置換基は、一緒になって、シクロアルキルまたはシクロアルケニル環を形成する。｝からなる群より選択される隣接Ｚ原子を結合する単位である。］を有する触媒を溶液中で反応させることによって、１個のプロキラルな酸化可能部位を有する標的化合物上の酸化可能部位を選択的に酸化することを含み；ルイス酸触媒錯体が、標的化合物の前記酸化可能部位のエナンチオ選択的な酸化を触媒することを特徴とする方法。 25．ルイス酸が、プロトン、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属または遷移金属イオンからなる群より選択される、請求の範囲第24項に記載の方法。 26．酸化可能部位がオレフィンである、請求の範囲第24項に記載の方法。 27．酸化可能部位がアルキンである、請求の範囲第24項に記載の方法。 28．酸化可能部位がリン含有化合物である、請求の範囲第24項に記載の方法。 29．触媒の遷移金属がマンガンである、請求の範囲第24項に記載の方法。 30．触媒の遷移金属が鉄である、請求の範囲第24項に記載の方法。 31．金属−オキソ種の遷移金属が、元素の周期律表の６族、７族、８族、９族、10族および11族または酸化状態Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、ＶＩ、ＶＩＩまたはＶＩＩＩを有するものからなる群より選択される、請求の範囲第24項に記載の方法。 32．ルイス酸が、ランタニド系列の原子の群から選択される、請求の範囲第24 項に記載の方法。 33．ルイス酸が、アクチニド系列の原子の群から選択される、請求の範囲第24 項に記載の方法。