JP2004148290A - キラル触媒及びそれにより触媒されたエポキシ化反応 - Google Patents
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Abstract
【課題】プロキラルオレフィンを鏡像選択的にエポキシ化するのに有益な有機金属触媒を提供すること。
【解決手段】下記の構造を有するキラル触媒を提供する。
【化1】
(式中、MはMn、Cr、Fe、Ni、Co、Ti、V、Ru、及びOsから選ばれる遷移金属イオン、Aはアニオン、nは0、1または2、X1、X2、X3またはX4は、シリル、アリール、アルキル、ヘテロ原子、及びヘテロ原子を有するアルキルから選ばれ、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、及びY6は水素、ハライド、アルキル、アリール、アルコキシ基、ニトロ基、及びヘテロ原子を有するアルキル基から選ばれ、R1、R2、R3及びR4の少なくとも一つは水素、CH3、及び一級アルキルからなる第一の群から選ばれる。)
【選択図】 なし
【解決手段】下記の構造を有するキラル触媒を提供する。
【化1】
(式中、MはMn、Cr、Fe、Ni、Co、Ti、V、Ru、及びOsから選ばれる遷移金属イオン、Aはアニオン、nは0、1または2、X1、X2、X3またはX4は、シリル、アリール、アルキル、ヘテロ原子、及びヘテロ原子を有するアルキルから選ばれ、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、及びY6は水素、ハライド、アルキル、アリール、アルコキシ基、ニトロ基、及びヘテロ原子を有するアルキル基から選ばれ、R1、R2、R3及びR4の少なくとも一つは水素、CH3、及び一級アルキルからなる第一の群から選ばれる。)
【選択図】 なし
Description
【0001】
関連出願の相互参照
本件出願は同じ発明者らにより1990年3月21日に出願された米国特許出願第496,992号の一部継続出願である。
発明の背景
本発明は不斉触媒作用の分野に関する。更に詳しくは、本発明はプロキラルオレフィンを鏡像選択的にエポキシ化するのに有益な有機金属触媒の分野に関する。
近年、不斉基転移の触媒作用に於ける幾つかの進歩がみられる。このような進歩の一つはシャープレス(K.B.Sharpless)らによるアリル系アルコールのエポキシ化の発見であり、これは鏡像体として純粋な合成構造物への接近を与える。不運なことに、シャープレスの触媒は、エポキシ化されるオレフィンに特定の官能基、即ちアリル系アルコールの存在を必要とする。当然のことながら、この要件は、このようにしてエポキシし得るオレフィンの種類を厳しく制限する。
或る種の成功が官能化されていないオレフィンの不斉触媒において成された。例えば、シャープレスは1988年に、或る種のキナ皮アルカロイド誘導体がトランス−スチルベン及び種々のその他のオレフィンのオスミウムで触媒作用された不斉ジヒドロキシル化に有効なリガンドであることを報告した。この方法は或る種のキラルジオールへの実用的な経路を与えるが、シスオレフィンは不十分な結果を生じる。
【0002】
現在、官能化されていないオレフィンの不斉エポキシ化のための実用的な触媒的方法は存在しない。この領域において、或る種の進歩がキラルポルフィリン錯体の使用を介してなされてきた。特に、グローブス(J.T.Groves)らは1983年にキラル鉄ポルフィリン触媒によるスチレンの不斉エポキシ化を報告した。不運なことに、グローブスの系は幾つかの欠点、即ち、ポルフィリン触媒は比較的調製し難く、その系は非実用的な酸化剤(インドシルメシチレン)を使用し、低い基質転化率で進行し、スチレン誘導体に限定され、約50%未満の鏡像体過剰(eeと称する)の値を得る。
エポキシドの広い合成上の実用性が与えられたとすると、簡単なオレフィンの不斉エポキシ化のための簡単で、信頼でき、しかも実用的な操作が明らかに望まれる。
【0003】
【発明の内容】
簡潔に言えば、本発明は、キラル触媒並びにプロキラルオレフィンを鏡像選択的にエポキシ化するために前記の触媒を使用する方法である。
本発明の第一の局面によれば、キラル触媒は下記の構造を有する。
【化7】
【0004】
式中、Mは遷移金属イオンであり、Aはアニオンであり、且つnは0、1または2である。X1 またはX2 の少なくとも一つはシリル、アリール、二級アルキル及び三級アルキル基からなる群から選ばれ、そしてX3 またはX4 の少なくとも一つは同じ群から選ばれる。Y1 、Y2 、Y3 、Y4 、Y5 及びY6 は独立に水素、ハライド、アルキル、アリール基、シリル基、及び例えば、アルコキシ及びハライドの如きヘテロ原子を有するアルキル基からなる群から選ばれる。また、R1 、R2 、R3 及びR4 の少なくとも一つはH、CH3 、C2 H5 、及び一級アルキルからなる第一の群から選ばれる。更に、R1 が前記の第一の群から選ばれる場合には、R2 及びR3 はアリール基、ヘテロ原子を有するアルキル、二級アルキル及び三級アルキルからなる第二の群から選ばれる。R2 が前記の第一の群から選ばれる場合には、R1 及びR4 は前記の第二の群から選ばれる。R3 が前記の第一の群から選ばれる場合には、R1 及びR4 は前記の第二の群から選ばれる。R4 が前記の第一の群から選ばれる場合には、R2 及びR3 は前記の第二の群から選ばれる。
【0005】
本発明の第二の局面によれば、キラル触媒は下記の構造を有する。
【化8】
【0006】
式中、Mは遷移金属イオンであり、Aはアニオンであり、X1 またはX2 の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル、及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、X3 またはX4 の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル、及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、そしてY1 、Y2 、Y3 、Y4 、Y5 、Y6 、Z1 、Z2 、Z3 、Z4 、Z5 、Z6 、Z7 、Z8 、Z9 、Z10、Z11、及びZ12は独立に水素、ハライド、アルキル、アリール、及びヘテロ原子を有するアルキル基からなる群から選ばれる。
【0007】
本発明の第三の局面によれば、キラル触媒は下記の構造を有する。
【化9】
【0008】
式中、Mは遷移金属イオンであり、そしてAはアニオンであり、nは0、1または2であり、X1 またはX2 の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、X3 またはX4 の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、Y1 またはY2 の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、Y4 またはY5 の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、Y3 及びY6 は独立に水素及び一級アルキル基からなる群から選ばれ、R1 、R2 、R3 及びR4 の一つまたは二つは水素であり、R1 が水素である場合には、R3 は一級アルキルであり、R2 が水素である場合には、R4 は一級アルキルであり、R3 が水素である場合には、R1 は一級アルキルであり、そしてR4 が水素である場合には、R2 は一級アルキルである。
【0009】
本発明の第四の局面によれば、キラル触媒は下記の構造を有する。
【化10】
【0010】
式中、Mは遷移金属イオンであり、そしてAはアニオンであり、nは3、4、5または6であり、X1 またはX2 の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、X3 またはX4 の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、Y1 またはY2 の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、Y4 またはY5 の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、Y3 及びY6 は独立に水素及び一級アルキル基からなる群から選ばれ、R1 及びR4 は互いにトランスであり、R1 及びR4 の少なくとも一つは一級アルキル及び水素からなる群から選ばれ、そして(C)n 部分中の炭素原子は水素、アルキル、アリール、及びヘテロ原子からなる群から選ばれた置換基を有する。
【0011】
本発明の方法によれば、プロキラルオレフィン、酸素原子源、及び本発明の四つの局面のうちの一つのキラル触媒が、前記のオレフィンをエポキシ化するのに必要とされるような条件下でこのような時間にわたって反応させられる。
本発明は或る種の利点を与える。第一に、本発明の触媒は、触媒との相互作用をするためにオレフィン上の特定の官能基を必要としないで、一置換、二置換及び三置換のオレフィンの鏡像選択的エポキシ化を触媒する手段を与える。換言すれば、本発明の触媒は官能化されていないオレフィンの不斉エポキシ化を触媒するのに特に適する。これは上記のシャープレス触媒の如き従来技術の触媒と対照的である。
【0012】
第二に、本発明の好ましい触媒はシスで二置換されたオレフィンのエポキシ化を触媒作用する点で顕著な鏡像体選択性を示す。下記の実施例1を参照のこと。そこでは、第一の局面の最も好ましい実施態様で触媒された場合に、85%のeeがシス−β−メチルスチレンで得られた。また、本発明の第四の局面の最も好ましい触媒を使用する実施例12のee値を参照のこと。上記のように、従来技術の触媒はシスで二置換されたオレフィンに関して40%を越えるee値を与えなかった。第三に、本発明の触媒は、特に従来技術に開示されたポルフィリン系と較べて比較的合成し易い。
本発明は、付随の目的及び利点と一緒に、添付図面と併せて以下の詳細な説明を参考にして最も良く理解される。
【0013】
【発明の実施の態様】
好ましい実施態様の詳細な説明
上記のように、本発明はキラル触媒並びにプロキラルオレフィンを鏡像選択的にエポキシ化するために前記の触媒を使用する方法である。
本発明の第一の局面
図1は、本発明の第一の局面の好ましいキラル触媒の構造を示す。
本発明の好ましい触媒は、金属イオンのsalen誘導体をベースとする錯体である。“salen”という用語は、2分子のサリチルアルデヒド誘導体と1分子のジアミン誘導体の縮合反応により典型的に生成されたリガンドを称するために本明細書に使用される。salenリガンドはエチレンジアミン誘導体から生成されるが、プロピルジアミン及びブチルジアミンがまた類似のsalpn誘導体及びsalbn誘導体を与えるのに使用し得る。salen誘導体が好ましく、それらの一般構造が図1(図中、nは0である)に示され、また図2に示される。
【0014】
図1で見られるように、二つの窒素と二つの酸素はsalenリガンドの中心に向かって配向されており、こうして遷移金属イオンMに対する錯生成部位を与える。この金属イオンはMn、Cr、Fe、Ni、Co、Ti、V、Ru、及びOsからなる群から選ばれることが好ましい。遷移金属イオンはMn、Cr、Fe、Ni及びCoからなる群から選ばれることが更に好ましい。金属イオンはMnであることが最も好ましい。
アニオン、Aの選択は触媒の性能に重要であるとは思えない。アニオンはPF6 、(アリール)4 、BF4 、B(アリール)4 、ハライド、アセテート、トリフレート、トシレートからなる群から選ばれることが好ましく、ハライドまたはPF6 が更に好ましく、クロリドが最も好ましい。
また、図1はsalenリガンドの置換に利用できる多くの部位を示す。これらの部位のうち、R1 、R2 、R3 、R4 、並びにX1 、X2 、X3 、X4 、Y3 及びY6 が本発明のこの第一の局面に最も重要である。
【0015】
本発明の第一の局面によれば、X1 部位及びX2 部位の少なくとも一つ、並びにX3 部位及びX4 部位の少なくとも一つは、二級アルキル基または三級アルキル基、アリール基、シリル基、及びアルコキシまたはハライドの如きヘテロ原子を置換基有するアルキル基からなる群から選ばれた置換基を含む。以下に説明される理由のため、これらは“ブロッキング”置換基と称される。これらのブロッキング置換基の一つを有するX1 部位及びX3 部位であることが好ましい。X1 及びX3 は同じ置換基を有することが更に好ましく、その置換基は三級ブチル基の如き三級アルキル基であることが最も好ましい。X1 及びX3 がブロッキング置換基を有する場合、X2 及びX4 はH、CH3 、C2 H5 、及び一級アルキルの如き非ブロッキング置換基の群から選ばれることが好ましく、Hであることが最も好ましい。また、X1 、X2 、X3 及びX4 の三つまたは四つはブロッキング置換基の群から選ぶことができる。
【0016】
本発明のこの第一の局面によれば、R1 、R2 、R3 及びR4 の少なくとも一つで、二つ以下はH、CH3 、C2 H5 、及び一級アルキルからなる第一の群から選ばれる。便宜上のため、そして以下に説明される本理論に合致するため、この第一の群は非ブロッキング基と称される。R1 が非ブロッキング基から選ばれる場合、R2 及びR3 はアリール、二級アルキル、及び三級アルキルからなる第二の群から選ばれる。この第二の群はブロッキング基と称される。R2 が非ブロッキング基から選ばれる場合、R1 及びR4 はブロッキング基から選ばれる。同様に、R3 が非ブロッキング基から選ばれる場合、R1 及びR4 はブロッキング基から選ばれる。最後に、R4 が非ブロッキング基から選ばれる場合、R2 及びR3 はブロッキング基から選ばれる。
換言すれば、本発明のこの第一の局面は、窒素に隣接する二つの炭素原子の置換に利用できる四つの部位のうち、これらの一つまたは二つが非ブロッキング基からの置換基を含むことを必要とする。また、本発明は、残りの部位がブロッキング基からの置換基を含むことを必要とする。加えて、同じ炭素原子に二つの非ブロッキング基が存在しないこと、そして二つの異なる炭素の同じ側に二つの非ブロッキング基が存在しないこと(即ち、窒素に対してシスではない)が要件である。
【0017】
更に換言すれば、非ブロッキング置換基が一つだけある場合、その非ブロッキング置換基は四つの置換部位、R1 、R2 、R3 及びR4 のいずれか一つにあってもよく、その他の三つの部位はブロッキング置換基を含む必要がある。一方、二つの非ブロッキング置換基がある場合、それらは異なる炭素原子上にある必要があり、しかもそれらは互いにトランスである必要がある。
非ブロッキング置換基は水素またはメチルであることが好ましく、水素であることが最も好ましい。ブロッキング置換基はフェニル基または三級ブチル基であることが好ましく、フェニル基であることが最も好ましい。
Y3 部位及びY6 部位の置換基はリガンドの立体配座に影響し、こうしてエポキシ化の鏡像選択性に影響を及ぼす。Y3 及びY6 は水素、メチル、アルキル、またはアリールであることが好ましい。それらは水素またはメチルであることが更に好ましい。それらは水素であることが最も好ましい。
【0018】
Y1 部位、Y2 部位、Y4 部位、及びY5 部位は、それ程重要ではないと思われる。これらの部位は水素により占められることが好ましいが、これらの部位はまた水素、ハライド、アルキル、アリール、アルコキシ基、ニトロ基、及びヘテロ原子を有するアルキル基からなる群から独立に選ばれた置換基により占められていてもよい。
図2は、本発明のこの第一の局面の最も好ましい触媒の構造を示す。見られるように、X1 及びX3 にある最も好ましい置換基はt−ブチル基である。また、R1 部位及びR4 部位は同じブロッキング基、即ちフェニル基を有することが最も好ましい。加えて、R2 部位及びR3 部位を水素により占めさせることが最も好ましい。最後に、X2 部位、X4 部位、Y1 部位、Y2 部位、Y3 部位、Y4 部位、Y5 部位及びY6 部位はまた全て水素により占められていることが最も好ましい。
【0019】
特別な理論により束縛されることを望まないが、本発明の第一の局面の触媒の顕著な鏡像選択性を説明するために以下の機構が提案された。図4(これは提案されたオキソ−中間体状態における最も好ましい触媒のR,R鏡像体の3次元図である)を参照して、重要な例外として、salenリガンドは概してマンガンイオン13と錯形成している酸素原子11と平面の立体配座をとると推定され、しかもこの平面に概して垂直の軸上に配列されている。これらの例外は夫々X1 部位15及びX3 部位17で結合されたtertブチルブロッキング基、並びに夫々R1 部位21及びR4 部位23で結合されたフェニルブロッキング部位である。2次元で図示し難いが、R4 にあるフェニルブロッキング基23はR1 にあるフェニルブロッキング基21の背後にあり、一方、R4 フェニルブロッキング基23は触媒の平面の実質的に上方にあり、R1 フェニルブロッキング基21は触媒の平面の実質的に下方にある。
図5A−5Cは、シス二置換オレフィン、即ちシス−メチルスチレンに可能な異なる遷移配向を示し、これらは二重結合のエポキシ化の間に可能である。
【0020】
図5Aは、有利な配向、即ちオレフィンと触媒のブロッキング基の間の最小の立体障害を有する配向を示す。二重結合が図示されるように前方から酸素原子に接近する場合に、この配向が生じる。この配向はシス−β−メチルスチレンオキサイドの1R,2S鏡像体の生成をもたらす。
図5Bは、メチルスチレンが180度回転している配向を示しており、かくしてスチレンのフェニル基をX1 位及びX3 位にあるt−ブチル基15及び17に更に接近させている。スチレンのフェニル基25とt−ブチル基15及び17の間の立体障害はこの配向を不利にすることが予想される。
図5Cは、二重結合が背後から酸素原子に接近することから生じる配向を示す。この配向はシス−β−メチルスチレンオキサイドの1S,2R鏡像体の生成をもたらす。この配向では、スチレンのフェニル基25はR4 部位にあるフェニル基23に更に近くにある。これらの二つのフェニル基の間の立体障害はこうして酸素原子の背後からのこの接近を不利にし、こうして1S,2R鏡像体の合成を不利にする。
【0021】
対照的に、図5Aに示された配向は、前方からの接近、即ちR1 フェニル基21が触媒の平面の下方にあり、こうしてじゃまにならない側からの接近から生じる。この理由のため、図5Aに示された接近は立体的に有利であり、こうして1R,2S鏡像体の合成が有利になる。
上記の機構は本発明の触媒で観察された高度の鏡像選択性を正確に予測するが、その機構は現時点で理論にすぎないことを留意すべきである。このようなものとして、提案された機構は請求の範囲により特定された本発明の範囲を何ら限定すべきではない。
シス−β−メチルスチレンオキサイドの1S,2R鏡像体の合成は触媒のS,S鏡像体を使用することにより有利にされることが注目される。
また、この最も好ましい触媒はC2 対称を有すること、即ち180度回転される場合にそれが同一であることが注目される。従って、酸素原子が図示されるように触媒の頂上部に配列されようと、また触媒の最下部に配列されようとも、結果は正確に同じである。
【0022】
別の実施態様では、触媒はおおよそ近似のC2 対称のみを有する。特に、上記の原則により、基がR1 −R4 に配置され、その結果、180°回転された場合に、ブロッキング基が同じ位置にあり、非ブロッキングが同じ位置にある。従って、触媒の鏡像選択性が維持される。何となれば、一つの側からのプロキラルオレフィンの接近を有利にするほぼ同じ立体障害を達成しながら、酸素が触媒のいずれの側でも錯生成できるからである。
その他の別の実施態様では、触媒は唯一の非ブロッキング基を有する。その結果として、酸素が触媒の一つの側に配列される場合にのみ、有利な接近がある。かくして、触媒の鏡像選択性が維持される。
【0023】
本発明の第二の局面
本発明の第二の局面によれば、キラル触媒はビナフチルジアミンでつくられ、下記の一般構造を有する(また、図3を参照のこと)。
【化11】
【0024】
このビナフチル実施態様では、遷移金属イオンM及びアニオンAは図1について上記した群と同じ群から選ばれることが好ましい。また、上記のように、X1 及びX2 の少なくとも一つは、X3 及びX4 の少なくとも一つと一緒に、一級、二級もくしは三級のアルキル基、アリール基、及びハライドの如きヘテロ原子置換基を有するアルキル基からなるブロッキング置換基の群から選ばれた基により占められることが必要とされる。これらの置換基の一つを有するX1 部位及びX3 部位であることが好ましい。X1 及びX3 は同じ置換基を有することが更に好ましく、その置換基は三級アルキル基、例えば三級ブチルであることが最も好ましい。
Y3 部位及びY6 部位の置換基はリガンドの立体配座に影響し、かくしてエポキシ化の鏡像選択性に影響を及ぼす。Y3 及びY6 は水素、メチル、アルキル、またはアリールであることが好ましい。それらは水素またはメチルであることが更に好ましい。それらは水素であることが最も好ましい。
【0025】
置換基Z1 及びZ2 は、提案された金属オキソの面間の差異(differentiation)に影響し、かくしてエポキシ化の鏡像選択性に影響を及ぼす。Z1 及びZ2 は水素、エチル、アルキル、またはアリールであることが好ましい。それらはアルキル基またはアリール基であることが更に好ましい。
この第二の局面の触媒のY1 部位、Y2 部位、Y4 部位、及びY5 部位はまたそれ程重要ではないと思われる。上記のように、これらの部位は水素により占められることが好ましいが、これらの部位はまた水素、ハライド、アルキル、アリール、ヘテロ原子を有するアルキル基からなる群から独立に選ばれた置換基により占められていてもよい。
視覚化できるように、このビナフチルの別の実施態様は、その他の図に示された好ましい触媒の鏡像選択性と同じ鏡像選択性を生じる。特に、ビナフチルリガンドの配座は、ナフチル基の一つが触媒の平面の上方にあることを与え、そして他のナフチル基が触媒の平面の下方にあることを与え、それにより一つの側からの酸素原子への接近を有利にする。
【0026】
本発明の第三の局面
図6は本発明の第三の局面の構造を示す。この特徴によれば、キラル触媒は下記の構造を有する。
【化12】
【0027】
第一の局面及び第二の局面と同様に、Mは上記の群から選ばれた遷移金属イオンであり、Mnが最も好ましい。
同様に、Aは上記の群から選ばれたアニオンであり、Clが最も好ましい。
また、nは0、1または2であってもよく、0が最も好ましい。
第一の局面及び第二の局面と同様に、X1 、X2 のいずれか、またはその両方にブロッキング置換基がある。このブロッキング置換基はアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル、及びヘテロ原子からなる群から選ばれる。また、X3 、X4 のいずれか、またはその両方には同じ群から選ばれたブロッキング置換基がある。ブロッキング置換基はX1 及びX3 にあることが好ましく、それらは同じ基であることが更に好ましく、tert−ブチルであることが最も好ましい。
第一の局面との相違点として、第三の局面はY1 及びY2 の少なくとも一つ、並びにY4 及びY5 の少なくとも一つに配置されたブロッキング置換基を必要とする。これらのブロッキング置換基はX1 −X4 に関する群と同様の群、即ちアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル、及びヘテロ原子からなる群から選ばれる。これらの“側部”ブロッキング置換基の重要性を以下に説明する。
【0028】
この第三の局面に於いて、置換基Y3 及びY6 は水素及び一級アルキル基からなる群から独立に選ばれる。Y3 及びY6 は水素であることが好ましい。
また、この第三の局面に於いて、R1 、R2 、R3 及びR4 の少なくとも一つは水素である。R1 が水素である場合、R3 は一級アルキルである。R2 が水素である場合、R4 は一級アルキルである。R3 が水素である場合、R1 は一級アルキルである。最後に、R4 が水素である場合、R2 は一級アルキルである。R1 及びR4 は両方とも水素であり、R2 及びR3 は一級アルキルであることが好ましい。R2 及びR3 はメチルであることが最も好ましい。
見られるように、この第三の局面の触媒は、第三の局面が触媒の側部の位置、即ちY1 及び/またはY2 部位、並びにY4 及び/またはY5 部位にあるブロッキング置換基を必要とすること以外は第一の局面の触媒と同様である。また、R1 、R2 、R3 及びR4 のいずれか一つまたは二つが水素であることを必要とされ、R部位にある残りの置換基は特定された配置の一級アルキルであることを必要とされる。この第三の局面の触媒に関するこの立体配座の重要性及び提案された機構が図10と関連して以下に説明される。
【0029】
本発明の第四の局面
図7は本発明の第四の局面の触媒の構造を示す。この触媒は下記の構造を有する。
【化13】
【0030】
この実施態様では、遷移金属、M及びアニオン、Aは、上記と同じ選択でもっても上記と同じ群から選ばれる。
同様に、X1 、X2 、X3 、X4 、Y1 、Y2 、Y4 、及びY5 にある置換基は上記と同じ選択でもって上記の第三の局面と同じ群から選ばれる。換言すれば、この実施態様は、第三の局面と同様に“下部”及び“側部”にあるブロッキング置換基を必要とする。X1 、X3 、Y1 、及びY4 が全てt−ブチルであることが最も好ましい。
Y3 及びY6 に関する要件及び選択は第三の局面と同じである。Y3 及びY6 は水素であることが好ましい。
見られるように、本発明の第四の特徴のこの触媒は二つの窒素原子に結合された環を含み、この環はn+2個の炭素の長さである。この触媒に於いて、nは3、4、5または6であり得る。Cn 部分中の炭素は水素、アルキル、アリール、及びヘテロ原子から選ばれた置換基を有することができる。Cn 部分中の炭素の置換基は水素であることが好ましい。
【0031】
この第四の局面では、R1 及びR4 は互いにトランスであるように配列される。また、R1 及びR4 は一級アルキル及び水素からなる群から選ばれる。R1 及びR4 は同じであることが好ましい。R1 及びR4 の両方が水素であることが最も好ましい。
概念上、順に窒素原子に隣接する炭素に隣接する環中の炭素は、第三の局面に於いてR2 部位及びR3 部位として示されたものに結合されている(図6を参照のこと)。かくして、この第四の局面は、幾つか点で、第三の局面の小さな一組であり、n炭素鎖(一級アルキル)の二つの端部がR2 部位及びR3 部位に結合されている。
第三と第四の局面の間の一つの区別は、第四の局面の触媒が水素または一級アルキルのいずれかであり得るR1 及びR4 を有することである。
図8は本発明のこの第四の局面によりつくられた好ましい触媒を示す。見られるように、この実施態様では、環が6員環、即ちn=4である。また、R1 及びR4 (これらは互いにトランスである)は水素である。X1 、X3 、Y1 、及びY4 は全てt−ブチルである。全てのその他の置換基は水素である。
【0032】
図9及び10は、本発明の第一及び第二の局面に関して提案された機構と第三及び第四の局面に関して提案された機構の区別を示す。
本発明の第一及び第二の局面を表す図9は、プロキラルオレフィンの提案された有利な接近を示す。接近cは嵩高いt−ブチル基により不利であると考えられる。接近dは、触媒上のフェニル基の立体的嵩高さのために同様に不利である。接近a及びbは触媒の不均斉により区別される。図示された実施態様に示されるように、左側のフェニル基は紙面の向こう側にあり、右側のフェニル基は紙面の手前側にあるので、接近bはオレフィンとフェニル基の間の立体上の相互作用のためにそれ程有利ではないと予想される。左からの更に有利な接近(接近a)の状況では、オキソ基へのオレフィンの更に有利な接近は、オレフィンの大きな置換基が触媒上のt−ブチル基から離れて配向されるようなものであることが予想される。
【0033】
本発明の第三及び第四の局面を表す図10は、触媒が側部ブロッキング基を有する場合に、オレフィンの提案された有利な接近を示す。Y1 及びY4 にある側部t−ブチル基のために、左からの接近a及び右からの接近bは不利であると考えられる。同様に、X1 及びX3 にある下部ブロッキング基のために、下部からの接近cはまた不利である。こうして、上部からの接近dが有利である。加えて、触媒のキラリティーのために、プロキラルオレフィンの配向がまた影響される。この図示された実施態様に示されるように、右側の大きな立体障害のために、オレフィンはそれ自体で大きな基を左にして配向すると予想される。
接近dは理論上有利な接近であるので、R1 及びR4 にある基は水素及び一級アルキルに制限される。換言すれば、大きな基は接近dを阻止すると考えられる。
上記の説明は観察された結果と一致するが、本発明の四つの全ての局面に関して提案された機構はこの点で理論化されるにすぎないことが注目されるべきである。従って、その説明は、請求の範囲に特定された本発明の範囲を限定するものと考えられるべきではない。
本発明のキラル触媒を調製するのに好ましい経路は、置換サリチルアルデヒドと置換ジアミンの縮合反応である。一般に、所定量のこれらの化合物が無水エタノール中で2対1のモル比で反応させられる。これらの溶液は典型的には1時間還流され、そしてsalenリガンドが水の添加により分析上純粋な形態で沈殿されるか、または金属の酢酸塩、ハライド、またはトリフレート塩として金属の添加により金属錯体直接生成される。
【0034】
以下の操作が下記の触媒の調製に一般的である。
【化14】
【0035】
salenリガンドを熱無水エタノールに再度溶解して0.1Mの溶液を得る。固体のMn(OAc)2・4H2 O(2.0当量)を一度に添加し、その溶液を1時間還流させる。次いで固体のLiCl約3当量を添加し、その混合物を更に0.5時間にわたって加熱し、還流させる。その混合物を0℃に冷却してMn(III)錯体1を暗褐色の結晶として得、これを充分に水洗し、濾過により収率約75%で単離する。追加の収量を母液への水の滴下による添加により得ることができる。合わせた触媒収率はこの工程に関して89〜96%であり、光学的に純粋な1,2−ジフェニルエチレンジアミンからの通し収率は81〜93%である。夫々の触媒の許容できるC、H、N、Cl、及びMn分析(±0.4%)を得たが、これらは粉末状生成物中の水及びエタノール混入の程度に応じて変化する。エポキシ化反応の鏡像選択性は所定の触媒の異なるバッチについて不変であり、これは触媒の溶媒含量がその有効性に影響しないことを示す。
触媒を調製する方法の別の例が以下に記載される。出発ジアミンはR,R−またはS,S−1,2−ジアミノ−1,2−ジフェニルエタンであり、出発サリチルアルデヒドは3−tert−ブチルサリチルアルデヒドであることが最も好ましい。
【0036】
無水エタノール3ml中の2.0ミリモルの3−tert−ブチルサリチルアルデヒドの溶液をエタノール5ml中の1.0ミリモルの(R,R)−1,2−ジアミノ−1,2−ジフェニルエタンの溶液に滴下して添加する。その反応混合物を1時間にわたって加熱し、還流させ、次いで1.0ミリモルのMn(OAc)2・4H2 Oをその熱(60℃)溶液に一度に添加する。その溶液の色は添加後直ちに黄色から褐色に変化する。それを更に30分間還流させ、次いで室温に冷却する。次いで10%のNaClの溶液(5ml)を滴下し、その混合物を0.5時間攪拌する。次いで溶媒を減圧で除去し、残渣をCH2 Cl2 50ml及び水50mlですり砕く。有機層を分離し、褐色溶液を飽和NaClで洗浄する。有機相の分離及び溶媒の除去は粗物質を生じ、これをC6 H6 /C6 H14で再結晶して0.938ミリモルの1を得た(収率93.8%)。
【0037】
本発明のエポキシ化方法の局面によれば、プロキラルオレフィン、酸素原子源、及びキラル触媒が、前記のオレフィンをエポキシ化するのに必要とされるような条件下でこのような時間にわたって反応させられる。
プロキラルオレフィンは、一置換、1,1−二置換、シス−1,2−二置換、トランス−1,2−二置換、三置換、及び四置換のものから選ぶことができる。これらの中で、一置換体及びシス−1,2−二置換体が最高のee値を示した。
エポキシ化されるプロキラルオレフィンは、一端に立体上必要とする置換基を有し、他端に小さい置換基を有する環状オレフィンを含むシス二置換オレフィンからなる群から選ばれることが好ましい。プロキラルオレフィンは、二重結合の一つの側に一級置換基を有し、他の側に二級、三級、またはアリール置換基を有するシス二置換オレフィンであることが更に好ましい。
また、プロキラルオレフィンは、エナミン、エノール、及びα,β−不飽和カルボニルからなる群から選ぶことができる。プロキラルオレフィンは、シス−β−メチルスチレン、ジヒドロナフタレン、2−シクロヘキセニル−1,1−ジオキソラン、プロピレン、スチレン及び2,2−ジメチルクロメンからなる群から選ばれることが更に好ましい。プロキラルオレフィンはシス−β−メチルスチレンであることが最も好ましい。
【0038】
エポキシ化反応に使用される酸素原子源は、温和な条件下でオレフィンに対して比較的非反応性であるオキシダントであるべきである。酸素原子源は、NaOCl、ヨードシルメシチレン(iodosylmesitylene)、NaIO4 、NBu4 IO4 、ペルオキシモノ硫酸カリウム、マグネシウムモノペルオキシフタレート、及びヘキサシアノフェレートイオンからなる群から選ばれることが好ましい。酸素原子源は、NaOCl及びヨードソメシチレンからなる群から選ばれることが更に好ましい。経済上の理由のため、最も好ましい酸素原子源はNaOClである。
最も好ましい方法は酸素原子源としてNaOClを使用する。便宜上、この方法は方法Aと称される。方法Aの最も好ましい詳細は下記のとおりである。
0.05MのNa2 B4 O7 10H2 O(1.0ml)の溶液を未希釈の市販の家庭用漂白剤(クロロックス(Chlorox))の2.5mlの溶液に添加する。得られる緩衝溶液のpHは約9.5であり、それを1MのNaOH溶液数滴の添加により約10.5のpHに調節する。この溶液に、CH2 Cl2 2.0ml中の0.02ミリモルの好ましい触媒及び1.0ミリモルのシス−β−メチルスチレンの溶液を添加する。その二相混合物を室温で攪拌し、反応の進行をキャピラリーガスクロマトグラフィーにより監視する。約3時間後に、CH2 Cl2 10mlを混合物に添加し、褐色の有機相を分離し、水10mlで2回洗浄し、飽和NaCl溶液10mlで1回洗浄し、次いで無水Na2 SO4 で15分間乾燥する。その溶液を濾過し、溶媒を減圧で除去する。残渣を、溶離溶媒としてCH2 Cl2 :ヘキサンの20:80混合物を使用してシリカゲルによるフラッシュクロマトグラフィーにより精製する。純粋なエポキシドを、生成物を含む画分を合わせ、減圧で溶媒を除去することにより、70%の収率(0.70ミリモル)で無色の液体として単離する。この物質の光学純度を下記の方法により測定したところ、85%のeeである。
【0039】
わずかに好ましくない実施態様では、ヨードシルメシチレンが酸素原子源として使用される。便宜上、この方法は方法Bと称され、下記の好ましい詳細を有する。1.0ミリモルのオレフィン、CH2 Cl2 8ml及び0.04ミリモルの触媒の溶液を室温で攪拌し、固体のヨードソメシチレンを15〜30分の間隔で0.3ミリモルずつ添加する。合計6回分(1.8ミリモル)のヨードシルメシチレンの添加後に、出発オレフィンの消失が完結する。溶媒を減圧で除去し、残渣をヘキサンで抽出し、その混合物をセライトで濾過して触媒及びその他の固体を除去する。純粋なエポキシドをフラッシュクマロトグラフィー(10gのSiO2 、溶離剤CH2 Cl2 /ヘキサン20:80)により得た。鏡像体過剰を、キラルシフト試薬としてEu(hfc)3 を使用して 1HNMRにより測定し、またはスチルベンオキサイドの場合には市販(レギス(Re−gis))の共有結合ロイシンパークル(Pirkle)カラムによるHPLCによる直接分離により測定する。絶対立体配座を、受け入れられている文献値とのαDの比較により決定した。
【0040】
実施例
説明及び例示のため、下記の実施例を示す。そのようなものとして、これらの実施例は、請求の範囲により特定された本発明の範囲を限定するものと見なされるべきではない。
触媒の調製
キラルsalenをベースとする触媒の調製のための操作
【化15】
の調製
【0041】
(R,R)−1,2−ジフェニル−1,2−ビス(3−ter−ブチルサリチリドアミノ)エタン(2)
エタノール3ml中の3−ter−ブチルサリチルアルデヒド360.5mg(2.0ミリモル)の溶液をエタノール5ml中の(R,R)−1,2−ジアミノ−1,2−ジフェニルエタン212.3mg(1.0ミリモル)の溶液に滴下した。その反応混合物を1時間にわたって加熱還流し、水(5ml)を添加した。分離した油は放置すると固化した。メタノール/水で再結晶して黄色の粉末485.8mg(収率91%)を得た。融点73〜74℃。 1HNMR(CDCl3 )δ1.42(s,18H,CH3 ),4.72(s,2H,CHN=C),6.67−7.27(m,16H,ArH),8.35(s,2H,CH=N),13.79(s,2H,ArOH)ppm;13C NMR(CDCl3 )δ29.3,34.8,80.1,117.8,118.5,127.5,128.0,128.3,129.6,130.1,137.1,139.5,160.2,166.8ppm。
分析、C36H40N2 O2 としての計算値C,81.17;H,7.57;N,5.26。実測値C,81.17;H,7.60;N,5.25。
((R,R)−1,2−ジフェニル−1,2−ビス(3−tert−ブチルサリチリドアミノ)エタン)−マンガン(II)錯体(3)
【0042】
厳密に空気を含まない条件下で、メタノール2ml中のNaOH64.0mg(1.6ミリモル)の溶液を、窒素の雰囲気下で攪拌しながらエタノール5ml中の(2)426.1mg(0.8ミリモル)の溶液に滴下して添加した。メタノール3ml中のMn(OAc)2 −4H2 O196.1mg(0.8ミリモル)の溶液を素早く添加し、そのオレンジ色の混合物を24時間攪拌した。溶媒を減圧で除去し、残渣をベンゼン5mlと共に攪拌し、濾過してNaOAcを除去した。濾液を約1mlに濃縮し、ヘキサン3mlを添加した。その混合物を30℃に冷却し、沈殿を濾過により回収してオレンジ色の粉末410.2mg(収率87%)を得た。分析、C36H38MnN2 O2 −(CH3 OH)0.5としての計算値C,72.86;H,6.70;N,4.66。実測値C,73.05;H,6.76;N,4.39。
((R,R)−1,2−ジフェニル−1,2−ビス(3−tert−ブチルサリチリドアミノ)エタン)−マンガン(III)ヘキサフルオロホスフェート((R,R)−1)
CH3 CN2ml中のフェロセニウムヘキサフルオロホスフェート165.5mg(0.5ミリモル)の溶液を窒素雰囲気下でCH3 CN 3ml中の(3)292.8mg(0.5ミリモル)の溶液に滴下して添加した。その反応混合物を30分間攪拌し、溶媒を減圧で除去した。残渣をヘキサン5mlですり砕き、濾過した。次いでその固体を、濾液が無色になるまでヘキサンで洗浄し、減圧で乾燥して360.5mg(収率93%)の1を褐色の粉末として得た。IR(CH2 Cl2 )2955,1611,1593,1545,1416,1389,1198,841cm−1。
分析、C36H38F6 MnN2 O2 P・(H2 O)1.5・(CH3 CN)0.5としての計算値C,56.93;H,5.30;N,4.57。実測値C,57.11;H,5.50;N,4.50。
【0043】
【化16】
の調製
サリチルアルデヒド誘導体(4)を、夫々の工程で良く確立された操作を使用して下記の順序により調製した。
【0044】
【化17】
(R,R)−1,2−ジフェニル−1,2−ビス(3−ジフェニルメチルシリルサリチリドアミノ)エタン(5)
エタノール5ml中の(4)348.3mg(1.09ミリモル)及び(R,R)−1,2−ジアミノ−1,2−ジフェニルエタン116.0mg(0.546ミリモル)の溶液を0.5時間にわたって還流させた。鮮明な黄色の油が溶液から分離し、それは放置すると固化した。その混合物を濾過し、黄色の固体を5mlのエタノールで2回洗浄した。 1H NMRにより純粋な生成物の単離収量は416mg(収率97%)であった。 1H NMR(CDCl3 )80.95(s,3H),4.68(s,2H),6.72−7.55(m,36H,ArH),8.37(s,WH),13.34(s,2H)ppm。
((R,R)−1,2−ジフェニル−1,2−ビス(3−ジフェニルメチルシリルサリチリドアミノ)エタン)−マンガン(II)錯体(6)
厳密に空気を含まない条件下で、エタノール2ml中のKOH32.0mg(0.48ミリモル)の溶液を、攪拌しながらエタノール3ml中の(5)195mg(0.24ミリモル)の懸濁液に滴下した。その不均一混合物を20分間攪拌し、次いでメタノール3ml中のMn(OAc)2 ・4H2 O 51.5mg(0.24ミリモル)の溶液を素早く添加し、その黄オレンジ色の混合物を室温で8時間攪拌し、次いで窒素雰囲気下で4時間還流させた。溶媒を減圧で除去し、残渣をメタノール5ml、エタノール5mlで洗浄し、濾過により単離した。オレンジ色の生成物の収量は188mg(収率90%)であった。この物質を、更に精製または分析しないで次の工程に使用した。
【0045】
((R,R)−1,2−ジフェニル−1,2−ビス(3−ジフェニルメチルシリルサリチリドアミノ)エタン)−マンガン(III)ヘキサフルオロホスフェート((R,R)−1)
CH3 CN 2ml中のフェロセニウムヘキサフルオロホスフェート72mg(0.217ミリモル)の溶液を窒素雰囲気下でCH3 CN 3ml中の(6)188mg(0.217ミリモル)の溶液に滴下して添加した。その反応混合物を30分間攪拌し、溶媒を減圧で除去した。次いで固体残渣を、濾液が無色になるまでヘキサンで洗浄した。褐色の粉末を減圧で乾燥して201.3mg(収率92%)の7を得た。分析、C54H46F6 MnN2 O2 PSi2 ・(CH3 CN)1.5(H2 O)としての計算値C,62.77;H,4.85;N,4.50。実測値C,62.89;H,4.47;N,4.57。
【0046】
【化18】
の調製
【0047】
2,2′−ビス(3−tert−ブチルサリチリドアミノ)−1,1′−ビナフチル
エタノール6ml中の3−tert−ブチルサリチルアルデヒド725mg(4.0ミリモル)の溶液をエタノール5ml中の(+)−2,2′ジアミノ−1,1−ビナフチル569mg(2.0ミリモル)の溶液に滴下して添加した。その反応混合物を8時間にわたって還流させ、次いで揮発性物質を減圧で除去した。残渣を、溶離剤としてヘキサン中の20%のCH2 Cl2 を使用して、80gのSiO2 によるフラッシュクロマトグラフィーにより精製した。移動相の黄色の画分を回収し、溶媒を減圧で除去してジイミン725mg(1.20ミリモル、収率95%)を黄色の粉末として得た。
1,1′−ビナフチル−2,2′−ビス(3−tert−ブチルサリチリドアミノ)−マンガン(II)錯体
厳密に空気を含まない条件下で、メタノール2ml中のKOH 2ミリモルの溶液を、窒素の雰囲気下で攪拌しながらエタノール5ml中の2,2′−ビス(3−tert−ブチルサリチリドアミノ)−1,1′−ビナフチル1ミリモルの溶液に滴下して添加する。メタノール3ml中のMn(OAc)2 ・4H2 O 1ミリモルの溶液を素早く添加し、そのオレンジ色の混合物を24時間攪拌する。溶媒を減圧で除去し、残渣をベンゼン5mlと共に攪拌し、濾過してKOAcを除去した。濾液を濃縮し、乾燥してMn(II)錯体をオレンジ色の粉末として得る。
【0048】
1,1′−ビナフチル−2,2′−ビス(3−tert−ブチルサリチリドアミノ)−マンガン(III)ヘキサフルオロホスフェート
CH3 CN 2ml中のフェロセニウムヘキサフルオロホスフェート165.5mg(0.5ミリモル)の溶液を減圧で3ml中の1,1′−ビナフチル−2,2′−ビス(3−tert−ブチルサリチリドアミノ)−マンガン(II)錯体0.5ミリモルの溶液に滴下して添加する。残渣をヘキサン5mlですり砕き、濾過する。次いでその固体を、濾液が無色になるまでヘキサンで洗浄し、減圧で乾燥してMn(III)塩を濃い緑色の粉末として得る。
【0049】
【化19】
の調製
【0050】
空気または水分を排除する対策はこの操作では必要ではなかった。無水エタノール3ml中の3−tert−ブチルサリチルアルデヒド360.5mg(2.0ミリモル)の溶液をエタノール5ml中の(R,R)−1,2−ジアミノ−1,2−ジフェニルエタン212.3mg(1.0ミリモル)の溶液に滴下して添加した。その反応混合物を1時間にわたって加熱し、還流させ、次いでMn(OAc)2 ・4H2 O 245.1mg(1.0ミリモル)を、その熱(60℃)溶液に一度で添加した。溶液の色は添加後に直ちに黄色から褐色に変化した。それを更に30分間還流させ、次いで室温に冷却した。次いで10%のNaClの溶液(5ml)を滴下して添加し、その混合物を0.5時間攪拌した。次いで溶媒を減圧で除去し、残渣をCH2 Cl2 50ml及び水50mlですり砕いた。有機層を分離し、その褐色の溶液を飽和NaClで洗浄した。有機相を分離し、溶媒を除去して粗物質を得、これをC6 H5 /C6 H14で再結晶して591mg(0.938ミリモル)の塩化物塩1(収率94%)を得た。分析、C36H38ClMnN2 O2 ・(H2 O)0.5としての計算値C,68.63;H,6.24;N,4.45。実測値C,69.01;H,6.26;N,4.38。
第四の特徴の最も好ましい触媒の調製のための操作
(R,R)−及び(S,S)−1,2−ビス(3,5−ジ−tert−ブチルサリチリドアミノ)シクロヘキサン
【0051】
【化20】
【0052】
3,5−ジ−t−ブチルサリチルアルデヒド(2.0当量)を無水エタノール中の(R,R)または(S,S)−1,2−ジアミノシクロヘキサン(1.0当量)の0.2Mの溶液に固体として添加した。その混合物を1時間にわたって加熱し、還流させ、次いで水をその冷却した鮮明な黄色の溶液に滴下して添加した。得られる黄色の結晶性固体を濾過により回収し、少量の95%のエタノールで洗浄した。このようにして得られた分析上純粋なsalenリガンドの収率は90〜97%であった。
そのsalenリガンドに関する分光分析データ及び分析データ:
1HNMR(CDCl3 )δ13.72(s,1H),8.30(s,1H),7.30(d,J=2.3Hz,1H),6.98(d,J=2.3Hz,1H),3.32(m,1H),2.0−1.8(m,2H),1.8−1.65(m,1H),1.45(m,1H),1.41(s,9H),1.24(s,9H).13C NMR(CDCl3 ):δ165.8,158.0,139.8,136.3,126.0,117.8,72.4,34.9,33.0,31.4,29.4,24.3。
分析、C36H54N2 O2 としての計算値C,79.07;H,9.95;N,5.12。実測値C,79.12;H,9.97;N,5.12。
【0053】
(R,R)−及び(S,S)−〔1,2−ビス(3,5−ジ−tert−ジブチルサリチリドアミノ)シクロヘキサン〕−マンガン(III)クロリド
上記のsalenリガンドを無水の熱エタノールに再度溶解して0.1Mの溶液を得る。固体のMn(OAc)2 −4H2 O(2.5当量)を一度に添加し、その溶液を1時間還流させる。次いで約5当量の固体のLiClを添加し、その混合物を加熱し、更に0.5時間還流させる。その混合物を0℃に冷却し、褐色のエタノール溶液の容積に等しい容積の水を添加してMn(III)錯体を暗褐色の粉末として得、これを充分に水洗し、濾過により81〜93%の収率で単離する。触媒の許容できるC、H、N、Cl、及びMn分析を得たが(±0.4%)、これらは粉末状生成物中の水及びエタノール混入の程度に応じて変化する。
エポキシ化反応の鏡像選択性は所定の触媒の異なるバッチで不変であり、これは、触媒の溶媒含量がその有効性に影響しないことを示す。
この触媒に関する分析データ:
分析、C36H52ClMnN2 O2 ・C2 H5 OHとしての計算値C,67.19;H,8.31;Cl,5.22;Mn8.09;N,4.12。実測値C,67.05;H,8.34;Cl,5.48;Mn8.31;N,4.28。
オレフィンの不斉エポキシ化のための操作
【0054】
方法A(酸素原子源としてNaOCl):
0.05MのNa2 B4 O7 ・10H2 Oの溶液(1.0ml)を、希釈していない市販の家庭用漂白剤(クロロックス)の溶液2.5mlに添加する。得られる緩衝溶液のpHは約9.5であり、それを1MのNaOH溶液数滴の添加により10.5のpHに調節する。この溶液にCH2 Cl2 2.0ml中の0.005〜0.02ミリモルの触媒及び1.0ミリモルのオレフィンの溶液を添加する。その二相混合物を室温で攪拌し、反応の進行をキャピラリーガスクロマトグラフィーにより監視する。反応は約1〜5時間以内に完結する。反応の進行が完結した後、CH2 Cl2 10mlをその混合物に添加し、褐色の有機相を分離し、水10mlで2回洗浄し、飽和NaCl溶液10mlで1回洗浄し、次いで無水Na2 SO4 で15分間乾燥する。その溶液を濾過し、溶媒を減圧で除去する。残渣を、溶離剤としてCH2 Cl2 /ヘキサンの混合物を使用してシリカゲル10gによるフラッシュクロマトグラフィーを使用する通常の操作により精製する。純粋なエポキシドを、生成物を含む画分を合わせ、減圧で溶媒を除去することにより単離する。この物質の光学純度を下記の方法により測定する。
【0055】
方法B(酸素原子源としてヨードシルメシチレン)
オレフィン1.0ミリモル、CH2 Cl2 8ml及び触媒0.04〜0.08ミリモルの溶液を室温で攪拌し、固体のヨードソメシチレンを15〜30分間隔で0.3ミリモルずつ添加する。合計4〜10回(1.2〜3当量)の添加後に出発オレフィンの消失が完結する。溶媒を減圧で除去し、残渣をヘキサンで抽出し、その混合物をセライトで濾過して触媒及びその他の固体を除去する。純粋なエポキシドをフラッシュクロマトグラフィー(10gのSiO2 、溶離剤CH2 Cl2 /ヘキサン)により得る。
鏡像体過剰を、キラルシフト試薬としてEu(hfc)3 を使用して 1H NMRにより測定し、またはスチルベンオキサイドの場合には市販(レギス)の共有結合ロイシンパークルカラムによるHPLCによる直接分離により測定する。絶対立体配座を、容認された文献値との〔α〕Dの比較により決定した。
第一の局面の最も好ましい触媒による代表的なオレフィンの不斉エポキシ化記載
【0056】
【表1】
【0057】
a 特にことわらない限り、反応を25℃で行った。
b オレフィンを基準とした単離収率。
c 記号は〔α〕Dの値に相当する。
d 反応を5℃で行った。
e 絶対立体配座は知られていない。
上記の表は、最良の鏡像体過剰値が実施例4、5、及び6、即ちシス二置換オレフィンで得られたことを示す。対称的に、実施例7、1,1二置換オレフィンは最低のee値を有していた。実施例1、トランス二置換オレフィン、並びに実施例2及び3、一置換オレフィンは中間のee値を有していた。
本発明の第一及び第四の局面からの触媒による代表的なオレフィンの不斉エポ キシ化
異なる触媒を使用した以外は、実施例1〜7と同様にして下記の実施例8〜16を行った。触媒番号付けシステムの記号解が図11に見られる。見られるように、実施例8は第一の局面の最も好ましい実施態様に従って行った。実施例9〜16は第四の局面に従って行い、実施例12〜16で使用した触媒は第四の局面の最も好ましい実施態様である。また、実施例8〜16の全てを上記の方法Bで行ったことが注目される。
【0058】
【表2】
【0059】
a 反応を0℃で行った。
b オレフィンを基準とした単離収率。
c Eu(hfc)3 の存在下で 1H NMRにより測定し、また市販のシラルカラム(J&Wサイエンティフィック社のシクロデックス−Bカラム、30mx内径0.25mm、0.25μmのフィルム)を使用してキャピラリーGCにより測定した。
d 全ての反応を、夫々の触媒の両方の鏡像体で2回行った。(R,R)−5で行った反応は、表中の絶対立体配座と反対の絶対立体配座を有するエポキシドを同じee(±2%)で与えた。記号は〔α〕Dの値に相当する。
実施例12〜15に示されるように、第四の局面の最も好ましい触媒は優れた鏡像選択性でシス二置換オレフィンのエポキシ化を触媒作用する。
説明の多くはsalen誘導体(エチレンジアミンからつくられた)の使用に関係したが、salpn誘導体(プロピレンジアミンからつくられた)及びsalbn誘導体(ブチレンジアミンからつくられた)がまた本発明の範囲にあることが、注目されるべきである。確かに、これらは請求の範囲により特定された本発明の範囲内にあると考えられる。
【0060】
次に本発明の態様を示す。
[1]下記の構造を有するキラル触媒。
【化21】
【0061】
(式中、MはMn、Cr、Fe、Ni、Co、Ti、V、Ru、及びOsからなる群から選ばれる遷移金属イオンであり、
Aはアニオンであり、
nは0、1または2であり、
X1またはX2の少なくとも一つはシリル、アリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル、ヘテロ原子、及びヘテロ原子を有するアルキルからなる群から選ばれ、
X3またはX4の少なくとも一つはシリル、アリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル、ヘテロ原子、及びヘテロ原子を有するアルキルからなる群から選ばれ、
Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、及びY6は水素、ハライド、アルキル、アリール、アルコキシ基、ニトロ基、及びヘテロ原子を有するアルキル基からなる群から独立に選ばれ、
R1、R2、R3及びR4の少なくとも一つは水素、CH3、及び一級アルキルからなる第一の群から選ばれ、
R1が前記の第一の群から選ばれる場合には、R2及びR3はアリール、二級アルキル、三級アルキル、及びヘテロ原子を有するアルキルからなる第二の群から選ばれ、
R2が前記の第一の群から選ばれる場合には、R1及びR4は前記の第二の群から選ばれ、
R3が前記の第一の群から選ばれる場合には、R1及びR4は前記の第二の群から選ばれ、
R4が前記の第一の群から選ばれる場合には、R2及びR3は前記の第二の群から選ばれる)
【0062】
[2]遷移金属イオンがMn,Cr,Fe,Ni、及びCoからなる群から選ばれる[1]記載の触媒。
[3] 金属イオンがMnである[1]記載の触媒。
[4] 前記の第一の群が水素及びメチルからなる[1]記載の触媒。
[5] 前記の第一の群が水素からなる[1]記載の触媒。
[6] 前記の第二の群がt−ブチル及びフェニルからなる[1]記載の触媒。
[7] 前記の第二の群がフェニルからなる[1]記載の触媒。
[8] R1がR4と同じであり、R2がR3と同じである[1]記載の触媒。
[9] 前記の第一の群が水素及びメチルからなる[8]記載の触媒。
[10] 前記の第二の群がt−ブチル及びフェニルからなる[8]記載の触媒。
[11] X1及びX3がt−ブチル及びフェニルからなる群から独立に選ばれる[1]記載の触媒。
[12] X1及びX3が同じである[11]記載の触媒。
[13] X1及びX3の両方がt−ブチルである[1]記載の触媒。
【0063】
[14] 下記の構造を有するキラル触媒。
【化22】
(式中、MはMn,Cr,Fe,Ni,Co,Ti,V,Ru、及びOsからなる群がら選ばれた遷移金属イオンであり、
Aはアニオンであり、
X1及びX3は同じであり、シリル、アリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル、ヘテロ原子及びヘテロ原子を有するアルキルからなる群から選ばれ、
X2、X4、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、及びY6は水素、ハライド、アルキル、アリール及びヘテロ原子を有するアルキル基からなる群から独立に選ばれ、
R1及びR4は同じであり、H、CH3、C2H5及び一級アルキルからなる第一の群から選ばれ、またはアリール、二級アルキル、三級アルキル、及びヘテロ原子を有するアルキルからなる第二の群がら選ばれ、
R2及びR3は同じであり、R1及びR4が前記の第一の群から選ばれる場合には前記の第二の群から選ばれ、またはR1及びR4が前記の第二の群から選ばれる場合には前記の第一の群から選ばれる)
[15] 金属イオンがマンガンである[14]記載の触媒。
[16] 前記の第一の群が水素からなる[14]記載の触媒。
[17] 前記の第二の群がt−ブチル及びフェニルからなる[14]記載の触媒。
[18] 前記の第二の群がフェニルからなる[14]記載の触媒。
【0064】
[19] 下記の構造を有するキラル触媒。
【化23】
(式中、MはMn、Cr、Fe、Ni、Co、Ti、V、Ru、及びOsからなる群から選ばれる遷移金属イオンであり、
Aはアニオンであり、
X1またはX2の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル、及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、
X3またはX4の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル、及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、且つ
Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7、Z8、Z9、Z10、Z11、及びZ12は水素、ハライド、アルキル、アリール、及びヘテロ原子を有するアルキル基からなる群から独立に選ばれる)
[20] 遷移金属イオンがMn,Cr,Fe,Ni、及びCoからなる群がら選ばれる[19]記載の触媒。
[21] Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7、Z8、Z9、Z10、Z11及びZ12が水素である[19]記載の触媒。
[22] X1及びX3がt−ブチル及びフェニルからなる群がら独立に選ばれる[19]記載の触媒。
[23] X1及びX3が同じである[19]記載の触媒。
【0065】
[24] 下記の構造を有するキラル触媒。
【化24】
(式中、MはMn、Cr、Fe、Ni、Co、Ti、V、Ru、及びOsからなる群から選ばれる遷移金属イオンであり、
Aはアニオンであり、
nは0,1または2であり、
X1またはX2の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、
X3またはX4の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、
Y1またはY2の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、
Y4またはY5の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、
Y3及びY6は水素及び一級アルキル基からなる群から独立に選ばれ、
R1、R2、R3及びR4の一つまたは二つは水素であり、
R1が水素である場合には、R3は一級アルキルであり、
R2が水素である場合には、R4は一級アルキルであり、
R3が水素である場合には、R1は一級アルキルであり、そして
R4が水素である場合には、R2は一級アルキルである)
【0066】
[25] 金属イオンがMnである[24]記載の触媒。
[26] R1がR4と同じであり、R2がR3と同じである[24]記載の触媒。
[27] X1及びX3がt−ブチル及びフェニルからなる群から独立に選ばれる[24]記載の触媒。
[28] X1及びX3が同じである[27]記載の触媒。
[29] Y1及びY4がt−ブチル及びフェニルからなる群から独立に選ばれる[27]記載の触媒。
[30] Y1及びY4が同じである[29]記載の触媒。
[31] X1、X3、Y1及びY4がt−ブチル及びフェニルからなる群から独立に選ばれる[24]記載の触媒。
[32] X1、X3、Y1及びY4が全て同じである[31]記載の触媒。
[33] X1、X3、Y1及びY4が全てt−ブチルである[24]記載の触媒。
[34] R1及びR4が水素であり、そしてR2及びR3がメチルである[24]記載の触媒。
【0067】
[35] 下記の構造を有するキラル触媒。
【化25】
(式中、MはMn、Cr、Fe、Ni、Co、Ti、V、Ru、及びOsからなる群から選ばれる遷移金属イオンであり、
Aはアニオンであり、
nは3、4、5または6であり、
X1またはX2の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、
X3またはX4の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、
Y1またはY2の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、
Y4またはY5の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、
Y3及びY6は水素及び一級アルキル基からなる群から独立に選ばれ、
R1及びR4は互いにトランスであり、R1及びR4の少なくとも一つは一級アルキル及び水素からなる群から選ばれ、且つ
(C)n部分中の炭素が水素、アルキル、アリール、及びヘテロ原子からなる群から選ばれた置換基を有する)
【0068】
[36] 金属イオンがMnである[35]記載の触媒。
[37] R1がR4と同じである[35]記載の触媒。
[38] X1及びX3がt−ブチル及びフェニルからなる群から独立に選ばれる[35]記載の触媒。
[39] X1及びX3が同じである[38]記載の触媒。
[40] Y1及びY4がt−ブチル及びフェニルからなる群から独立に選ばれる[35]記載の触媒。
[41] Y1及びY4が同じである[40]記載の触媒。
[42] X1、X3、Y1及びY4がt−ブチル及びフェニルからなる郡から独立に選ばれる[35]記載の触媒。
[43] X1、X3、Y1及びY4が全て同じである[42]記載の触媒。
[44] X1、X3、Y1及びY4がt−ブチルである[35]記載の触媒。
[45] R1及びR4が水素である[44]記載の触媒。
[46] R1及びR4が水素及びメチルからなる群から選ばれる[35]記載の触媒。
[47] R1及びR4が水素である[35]記載の触媒。
[48] nが4である[35]記載の触媒。
【0069】
[49] 下記の構造を有するキラル触媒。
【化26】
(式中、MはMn、Cr、Fe、Ni、Co、Ti、V、Ru、及びOsからなる群から選ばれる遷移金属イオンであり、
Aはアニオンであり、
R1及びR4は互いにトランスであり、R1及びR4の少なくとも一つは一級アルキル及び水素からなる群から選ばれる)
【0070】
[50] 金属イオンがMnである[49]記載の触媒。
[51] R1がR4と同じである[49]記載の触媒。
[52] R1及びR4が水素である[51]記載の触媒。
[53] X1及びX3がt−ブチル及びフェニルからなる群から独立に選ばれる[49]記載の触媒。
[54] X1及びX3が同じである[53]記載の触媒。
[55] Y1及びY4がt−ブチル及びフェニルからなる群から独立に選ばれる[49]記載の触媒。
[56] Y1及びY4が同じである請求の範囲第55項に記載の触媒。
[57] X1、X3、Y1及びY4がt−ブチル及びフェニルからなる群から独立に選ばれる[49]記載の触媒。
[58] X1、X3、Y1及びY4が全て同じである[57]記載の触媒。
[59] X1、X3、Y1及びY4が全てt−ブチルである[49]記載の触媒。
[60] R1及びR4が水素である[59]記載の触媒。
[61] R1及びR4が水素及びメチルからなる群から選ばれる[35]記載の触媒。
【0071】
[62] プロキラルオレフィンを用意する工程、
酸素原子源を用意する工程、
[1]、[14]、[19]、[24]、[35]または[49]に記載のキラル触媒を用意する工程、
及び前記のオレフィンをエポキシ化するのに充分な時間にわたってこのような条件下で前記のオレフィン、前記の酸素原子源、及び前記のキラル触媒を反応させる工程
を含むことを特徴とするキラル触媒の使用によりプロキラルオレフィンを鏡像選択的にエポキシ化する方法。
[63] プロキラルオレフィンが一置換オレフィン及びシス−1,2一二置換オレフィンからなる群がら選ばれる[62]記載の方法。
[64] プロキラルオレフィンが二重結合の一方の側に一級置換基を有し、他方の側に二級置換基、三級置換基、またはアリール置換基を有するシス二置換オレフィンである[62]記載の方法。
[65] オレフィンがシス−β一メチルスチレン、ジヒドロナフタレン、2−シクロヘキセニル−1,1−ジオキソラン、2,2−ジメチルクロメン、スチレン、及びプロピレンからなる群から選ばれる[62]記載の方法。
[66] 酸素原子源がNaOCl、ヨードソメシチレン、NaI04、NBu4I04、カリウムペルオキシモノスルフェート、マグネシウムモノベルオキシフタレート、及びヘキサシアノフェレートイオンからなる群から選ばれる[62]記載の方法。
[67] 酸素原子源がNaOCl及びヨードソメシチレンからなる群から選ばれる[62]記載の方法。
[68] 酸素原子源がNaOClである[62]記載の方法。
[69] プロキラルオレフィンがクロメン誘導体である[62]記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の局面の触媒の一般化された2次元構造を示す。
【図2】本発明の第一の局面の最も好ましい触媒の2次元構造を示す。
【図3】本発明の第二の特徴の触媒の一般化された2次元構造を示す。
【図4】その提案されたオキソ−中間体状態における本発明の最も好ましい触媒のコンピューターで作成された3次元図である。
【図5】図5A−5Cは、本発明の好ましい触媒により好ましい基質の一つのエポキシ化で観察された高い鏡像選択性の原因と考えられる立体障害を示す図4と同様の図である。
【図6】本発明の第三の局面の触媒の一般化された2次元構造を示す。
【図7】本発明の第四の局面の触媒の一般化された2次元構造を示す。
【図8】本発明の第四の局面の最も好ましい触媒の2次元構造を示す。
【図9】本発明の第一の局面の好ましい触媒へのプロキラルオレフィンの理論上有利な接近の2次元の略図である。
【図10】本発明の第四の局面の好ましい触媒へのプロキラルオレフィンの理論上有利な接近の2次元の略図である。
【図11】実施例8〜16で使用された番号付けシステムでの本発明の種々の実施態様に関する2次元構造を示す。
関連出願の相互参照
本件出願は同じ発明者らにより1990年3月21日に出願された米国特許出願第496,992号の一部継続出願である。
発明の背景
本発明は不斉触媒作用の分野に関する。更に詳しくは、本発明はプロキラルオレフィンを鏡像選択的にエポキシ化するのに有益な有機金属触媒の分野に関する。
近年、不斉基転移の触媒作用に於ける幾つかの進歩がみられる。このような進歩の一つはシャープレス(K.B.Sharpless)らによるアリル系アルコールのエポキシ化の発見であり、これは鏡像体として純粋な合成構造物への接近を与える。不運なことに、シャープレスの触媒は、エポキシ化されるオレフィンに特定の官能基、即ちアリル系アルコールの存在を必要とする。当然のことながら、この要件は、このようにしてエポキシし得るオレフィンの種類を厳しく制限する。
或る種の成功が官能化されていないオレフィンの不斉触媒において成された。例えば、シャープレスは1988年に、或る種のキナ皮アルカロイド誘導体がトランス−スチルベン及び種々のその他のオレフィンのオスミウムで触媒作用された不斉ジヒドロキシル化に有効なリガンドであることを報告した。この方法は或る種のキラルジオールへの実用的な経路を与えるが、シスオレフィンは不十分な結果を生じる。
【0002】
現在、官能化されていないオレフィンの不斉エポキシ化のための実用的な触媒的方法は存在しない。この領域において、或る種の進歩がキラルポルフィリン錯体の使用を介してなされてきた。特に、グローブス(J.T.Groves)らは1983年にキラル鉄ポルフィリン触媒によるスチレンの不斉エポキシ化を報告した。不運なことに、グローブスの系は幾つかの欠点、即ち、ポルフィリン触媒は比較的調製し難く、その系は非実用的な酸化剤(インドシルメシチレン)を使用し、低い基質転化率で進行し、スチレン誘導体に限定され、約50%未満の鏡像体過剰(eeと称する)の値を得る。
エポキシドの広い合成上の実用性が与えられたとすると、簡単なオレフィンの不斉エポキシ化のための簡単で、信頼でき、しかも実用的な操作が明らかに望まれる。
【0003】
【発明の内容】
簡潔に言えば、本発明は、キラル触媒並びにプロキラルオレフィンを鏡像選択的にエポキシ化するために前記の触媒を使用する方法である。
本発明の第一の局面によれば、キラル触媒は下記の構造を有する。
【化7】
【0004】
式中、Mは遷移金属イオンであり、Aはアニオンであり、且つnは0、1または2である。X1 またはX2 の少なくとも一つはシリル、アリール、二級アルキル及び三級アルキル基からなる群から選ばれ、そしてX3 またはX4 の少なくとも一つは同じ群から選ばれる。Y1 、Y2 、Y3 、Y4 、Y5 及びY6 は独立に水素、ハライド、アルキル、アリール基、シリル基、及び例えば、アルコキシ及びハライドの如きヘテロ原子を有するアルキル基からなる群から選ばれる。また、R1 、R2 、R3 及びR4 の少なくとも一つはH、CH3 、C2 H5 、及び一級アルキルからなる第一の群から選ばれる。更に、R1 が前記の第一の群から選ばれる場合には、R2 及びR3 はアリール基、ヘテロ原子を有するアルキル、二級アルキル及び三級アルキルからなる第二の群から選ばれる。R2 が前記の第一の群から選ばれる場合には、R1 及びR4 は前記の第二の群から選ばれる。R3 が前記の第一の群から選ばれる場合には、R1 及びR4 は前記の第二の群から選ばれる。R4 が前記の第一の群から選ばれる場合には、R2 及びR3 は前記の第二の群から選ばれる。
【0005】
本発明の第二の局面によれば、キラル触媒は下記の構造を有する。
【化8】
【0006】
式中、Mは遷移金属イオンであり、Aはアニオンであり、X1 またはX2 の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル、及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、X3 またはX4 の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル、及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、そしてY1 、Y2 、Y3 、Y4 、Y5 、Y6 、Z1 、Z2 、Z3 、Z4 、Z5 、Z6 、Z7 、Z8 、Z9 、Z10、Z11、及びZ12は独立に水素、ハライド、アルキル、アリール、及びヘテロ原子を有するアルキル基からなる群から選ばれる。
【0007】
本発明の第三の局面によれば、キラル触媒は下記の構造を有する。
【化9】
【0008】
式中、Mは遷移金属イオンであり、そしてAはアニオンであり、nは0、1または2であり、X1 またはX2 の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、X3 またはX4 の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、Y1 またはY2 の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、Y4 またはY5 の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、Y3 及びY6 は独立に水素及び一級アルキル基からなる群から選ばれ、R1 、R2 、R3 及びR4 の一つまたは二つは水素であり、R1 が水素である場合には、R3 は一級アルキルであり、R2 が水素である場合には、R4 は一級アルキルであり、R3 が水素である場合には、R1 は一級アルキルであり、そしてR4 が水素である場合には、R2 は一級アルキルである。
【0009】
本発明の第四の局面によれば、キラル触媒は下記の構造を有する。
【化10】
【0010】
式中、Mは遷移金属イオンであり、そしてAはアニオンであり、nは3、4、5または6であり、X1 またはX2 の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、X3 またはX4 の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、Y1 またはY2 の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、Y4 またはY5 の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、Y3 及びY6 は独立に水素及び一級アルキル基からなる群から選ばれ、R1 及びR4 は互いにトランスであり、R1 及びR4 の少なくとも一つは一級アルキル及び水素からなる群から選ばれ、そして(C)n 部分中の炭素原子は水素、アルキル、アリール、及びヘテロ原子からなる群から選ばれた置換基を有する。
【0011】
本発明の方法によれば、プロキラルオレフィン、酸素原子源、及び本発明の四つの局面のうちの一つのキラル触媒が、前記のオレフィンをエポキシ化するのに必要とされるような条件下でこのような時間にわたって反応させられる。
本発明は或る種の利点を与える。第一に、本発明の触媒は、触媒との相互作用をするためにオレフィン上の特定の官能基を必要としないで、一置換、二置換及び三置換のオレフィンの鏡像選択的エポキシ化を触媒する手段を与える。換言すれば、本発明の触媒は官能化されていないオレフィンの不斉エポキシ化を触媒するのに特に適する。これは上記のシャープレス触媒の如き従来技術の触媒と対照的である。
【0012】
第二に、本発明の好ましい触媒はシスで二置換されたオレフィンのエポキシ化を触媒作用する点で顕著な鏡像体選択性を示す。下記の実施例1を参照のこと。そこでは、第一の局面の最も好ましい実施態様で触媒された場合に、85%のeeがシス−β−メチルスチレンで得られた。また、本発明の第四の局面の最も好ましい触媒を使用する実施例12のee値を参照のこと。上記のように、従来技術の触媒はシスで二置換されたオレフィンに関して40%を越えるee値を与えなかった。第三に、本発明の触媒は、特に従来技術に開示されたポルフィリン系と較べて比較的合成し易い。
本発明は、付随の目的及び利点と一緒に、添付図面と併せて以下の詳細な説明を参考にして最も良く理解される。
【0013】
【発明の実施の態様】
好ましい実施態様の詳細な説明
上記のように、本発明はキラル触媒並びにプロキラルオレフィンを鏡像選択的にエポキシ化するために前記の触媒を使用する方法である。
本発明の第一の局面
図1は、本発明の第一の局面の好ましいキラル触媒の構造を示す。
本発明の好ましい触媒は、金属イオンのsalen誘導体をベースとする錯体である。“salen”という用語は、2分子のサリチルアルデヒド誘導体と1分子のジアミン誘導体の縮合反応により典型的に生成されたリガンドを称するために本明細書に使用される。salenリガンドはエチレンジアミン誘導体から生成されるが、プロピルジアミン及びブチルジアミンがまた類似のsalpn誘導体及びsalbn誘導体を与えるのに使用し得る。salen誘導体が好ましく、それらの一般構造が図1(図中、nは0である)に示され、また図2に示される。
【0014】
図1で見られるように、二つの窒素と二つの酸素はsalenリガンドの中心に向かって配向されており、こうして遷移金属イオンMに対する錯生成部位を与える。この金属イオンはMn、Cr、Fe、Ni、Co、Ti、V、Ru、及びOsからなる群から選ばれることが好ましい。遷移金属イオンはMn、Cr、Fe、Ni及びCoからなる群から選ばれることが更に好ましい。金属イオンはMnであることが最も好ましい。
アニオン、Aの選択は触媒の性能に重要であるとは思えない。アニオンはPF6 、(アリール)4 、BF4 、B(アリール)4 、ハライド、アセテート、トリフレート、トシレートからなる群から選ばれることが好ましく、ハライドまたはPF6 が更に好ましく、クロリドが最も好ましい。
また、図1はsalenリガンドの置換に利用できる多くの部位を示す。これらの部位のうち、R1 、R2 、R3 、R4 、並びにX1 、X2 、X3 、X4 、Y3 及びY6 が本発明のこの第一の局面に最も重要である。
【0015】
本発明の第一の局面によれば、X1 部位及びX2 部位の少なくとも一つ、並びにX3 部位及びX4 部位の少なくとも一つは、二級アルキル基または三級アルキル基、アリール基、シリル基、及びアルコキシまたはハライドの如きヘテロ原子を置換基有するアルキル基からなる群から選ばれた置換基を含む。以下に説明される理由のため、これらは“ブロッキング”置換基と称される。これらのブロッキング置換基の一つを有するX1 部位及びX3 部位であることが好ましい。X1 及びX3 は同じ置換基を有することが更に好ましく、その置換基は三級ブチル基の如き三級アルキル基であることが最も好ましい。X1 及びX3 がブロッキング置換基を有する場合、X2 及びX4 はH、CH3 、C2 H5 、及び一級アルキルの如き非ブロッキング置換基の群から選ばれることが好ましく、Hであることが最も好ましい。また、X1 、X2 、X3 及びX4 の三つまたは四つはブロッキング置換基の群から選ぶことができる。
【0016】
本発明のこの第一の局面によれば、R1 、R2 、R3 及びR4 の少なくとも一つで、二つ以下はH、CH3 、C2 H5 、及び一級アルキルからなる第一の群から選ばれる。便宜上のため、そして以下に説明される本理論に合致するため、この第一の群は非ブロッキング基と称される。R1 が非ブロッキング基から選ばれる場合、R2 及びR3 はアリール、二級アルキル、及び三級アルキルからなる第二の群から選ばれる。この第二の群はブロッキング基と称される。R2 が非ブロッキング基から選ばれる場合、R1 及びR4 はブロッキング基から選ばれる。同様に、R3 が非ブロッキング基から選ばれる場合、R1 及びR4 はブロッキング基から選ばれる。最後に、R4 が非ブロッキング基から選ばれる場合、R2 及びR3 はブロッキング基から選ばれる。
換言すれば、本発明のこの第一の局面は、窒素に隣接する二つの炭素原子の置換に利用できる四つの部位のうち、これらの一つまたは二つが非ブロッキング基からの置換基を含むことを必要とする。また、本発明は、残りの部位がブロッキング基からの置換基を含むことを必要とする。加えて、同じ炭素原子に二つの非ブロッキング基が存在しないこと、そして二つの異なる炭素の同じ側に二つの非ブロッキング基が存在しないこと(即ち、窒素に対してシスではない)が要件である。
【0017】
更に換言すれば、非ブロッキング置換基が一つだけある場合、その非ブロッキング置換基は四つの置換部位、R1 、R2 、R3 及びR4 のいずれか一つにあってもよく、その他の三つの部位はブロッキング置換基を含む必要がある。一方、二つの非ブロッキング置換基がある場合、それらは異なる炭素原子上にある必要があり、しかもそれらは互いにトランスである必要がある。
非ブロッキング置換基は水素またはメチルであることが好ましく、水素であることが最も好ましい。ブロッキング置換基はフェニル基または三級ブチル基であることが好ましく、フェニル基であることが最も好ましい。
Y3 部位及びY6 部位の置換基はリガンドの立体配座に影響し、こうしてエポキシ化の鏡像選択性に影響を及ぼす。Y3 及びY6 は水素、メチル、アルキル、またはアリールであることが好ましい。それらは水素またはメチルであることが更に好ましい。それらは水素であることが最も好ましい。
【0018】
Y1 部位、Y2 部位、Y4 部位、及びY5 部位は、それ程重要ではないと思われる。これらの部位は水素により占められることが好ましいが、これらの部位はまた水素、ハライド、アルキル、アリール、アルコキシ基、ニトロ基、及びヘテロ原子を有するアルキル基からなる群から独立に選ばれた置換基により占められていてもよい。
図2は、本発明のこの第一の局面の最も好ましい触媒の構造を示す。見られるように、X1 及びX3 にある最も好ましい置換基はt−ブチル基である。また、R1 部位及びR4 部位は同じブロッキング基、即ちフェニル基を有することが最も好ましい。加えて、R2 部位及びR3 部位を水素により占めさせることが最も好ましい。最後に、X2 部位、X4 部位、Y1 部位、Y2 部位、Y3 部位、Y4 部位、Y5 部位及びY6 部位はまた全て水素により占められていることが最も好ましい。
【0019】
特別な理論により束縛されることを望まないが、本発明の第一の局面の触媒の顕著な鏡像選択性を説明するために以下の機構が提案された。図4(これは提案されたオキソ−中間体状態における最も好ましい触媒のR,R鏡像体の3次元図である)を参照して、重要な例外として、salenリガンドは概してマンガンイオン13と錯形成している酸素原子11と平面の立体配座をとると推定され、しかもこの平面に概して垂直の軸上に配列されている。これらの例外は夫々X1 部位15及びX3 部位17で結合されたtertブチルブロッキング基、並びに夫々R1 部位21及びR4 部位23で結合されたフェニルブロッキング部位である。2次元で図示し難いが、R4 にあるフェニルブロッキング基23はR1 にあるフェニルブロッキング基21の背後にあり、一方、R4 フェニルブロッキング基23は触媒の平面の実質的に上方にあり、R1 フェニルブロッキング基21は触媒の平面の実質的に下方にある。
図5A−5Cは、シス二置換オレフィン、即ちシス−メチルスチレンに可能な異なる遷移配向を示し、これらは二重結合のエポキシ化の間に可能である。
【0020】
図5Aは、有利な配向、即ちオレフィンと触媒のブロッキング基の間の最小の立体障害を有する配向を示す。二重結合が図示されるように前方から酸素原子に接近する場合に、この配向が生じる。この配向はシス−β−メチルスチレンオキサイドの1R,2S鏡像体の生成をもたらす。
図5Bは、メチルスチレンが180度回転している配向を示しており、かくしてスチレンのフェニル基をX1 位及びX3 位にあるt−ブチル基15及び17に更に接近させている。スチレンのフェニル基25とt−ブチル基15及び17の間の立体障害はこの配向を不利にすることが予想される。
図5Cは、二重結合が背後から酸素原子に接近することから生じる配向を示す。この配向はシス−β−メチルスチレンオキサイドの1S,2R鏡像体の生成をもたらす。この配向では、スチレンのフェニル基25はR4 部位にあるフェニル基23に更に近くにある。これらの二つのフェニル基の間の立体障害はこうして酸素原子の背後からのこの接近を不利にし、こうして1S,2R鏡像体の合成を不利にする。
【0021】
対照的に、図5Aに示された配向は、前方からの接近、即ちR1 フェニル基21が触媒の平面の下方にあり、こうしてじゃまにならない側からの接近から生じる。この理由のため、図5Aに示された接近は立体的に有利であり、こうして1R,2S鏡像体の合成が有利になる。
上記の機構は本発明の触媒で観察された高度の鏡像選択性を正確に予測するが、その機構は現時点で理論にすぎないことを留意すべきである。このようなものとして、提案された機構は請求の範囲により特定された本発明の範囲を何ら限定すべきではない。
シス−β−メチルスチレンオキサイドの1S,2R鏡像体の合成は触媒のS,S鏡像体を使用することにより有利にされることが注目される。
また、この最も好ましい触媒はC2 対称を有すること、即ち180度回転される場合にそれが同一であることが注目される。従って、酸素原子が図示されるように触媒の頂上部に配列されようと、また触媒の最下部に配列されようとも、結果は正確に同じである。
【0022】
別の実施態様では、触媒はおおよそ近似のC2 対称のみを有する。特に、上記の原則により、基がR1 −R4 に配置され、その結果、180°回転された場合に、ブロッキング基が同じ位置にあり、非ブロッキングが同じ位置にある。従って、触媒の鏡像選択性が維持される。何となれば、一つの側からのプロキラルオレフィンの接近を有利にするほぼ同じ立体障害を達成しながら、酸素が触媒のいずれの側でも錯生成できるからである。
その他の別の実施態様では、触媒は唯一の非ブロッキング基を有する。その結果として、酸素が触媒の一つの側に配列される場合にのみ、有利な接近がある。かくして、触媒の鏡像選択性が維持される。
【0023】
本発明の第二の局面
本発明の第二の局面によれば、キラル触媒はビナフチルジアミンでつくられ、下記の一般構造を有する(また、図3を参照のこと)。
【化11】
【0024】
このビナフチル実施態様では、遷移金属イオンM及びアニオンAは図1について上記した群と同じ群から選ばれることが好ましい。また、上記のように、X1 及びX2 の少なくとも一つは、X3 及びX4 の少なくとも一つと一緒に、一級、二級もくしは三級のアルキル基、アリール基、及びハライドの如きヘテロ原子置換基を有するアルキル基からなるブロッキング置換基の群から選ばれた基により占められることが必要とされる。これらの置換基の一つを有するX1 部位及びX3 部位であることが好ましい。X1 及びX3 は同じ置換基を有することが更に好ましく、その置換基は三級アルキル基、例えば三級ブチルであることが最も好ましい。
Y3 部位及びY6 部位の置換基はリガンドの立体配座に影響し、かくしてエポキシ化の鏡像選択性に影響を及ぼす。Y3 及びY6 は水素、メチル、アルキル、またはアリールであることが好ましい。それらは水素またはメチルであることが更に好ましい。それらは水素であることが最も好ましい。
【0025】
置換基Z1 及びZ2 は、提案された金属オキソの面間の差異(differentiation)に影響し、かくしてエポキシ化の鏡像選択性に影響を及ぼす。Z1 及びZ2 は水素、エチル、アルキル、またはアリールであることが好ましい。それらはアルキル基またはアリール基であることが更に好ましい。
この第二の局面の触媒のY1 部位、Y2 部位、Y4 部位、及びY5 部位はまたそれ程重要ではないと思われる。上記のように、これらの部位は水素により占められることが好ましいが、これらの部位はまた水素、ハライド、アルキル、アリール、ヘテロ原子を有するアルキル基からなる群から独立に選ばれた置換基により占められていてもよい。
視覚化できるように、このビナフチルの別の実施態様は、その他の図に示された好ましい触媒の鏡像選択性と同じ鏡像選択性を生じる。特に、ビナフチルリガンドの配座は、ナフチル基の一つが触媒の平面の上方にあることを与え、そして他のナフチル基が触媒の平面の下方にあることを与え、それにより一つの側からの酸素原子への接近を有利にする。
【0026】
本発明の第三の局面
図6は本発明の第三の局面の構造を示す。この特徴によれば、キラル触媒は下記の構造を有する。
【化12】
【0027】
第一の局面及び第二の局面と同様に、Mは上記の群から選ばれた遷移金属イオンであり、Mnが最も好ましい。
同様に、Aは上記の群から選ばれたアニオンであり、Clが最も好ましい。
また、nは0、1または2であってもよく、0が最も好ましい。
第一の局面及び第二の局面と同様に、X1 、X2 のいずれか、またはその両方にブロッキング置換基がある。このブロッキング置換基はアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル、及びヘテロ原子からなる群から選ばれる。また、X3 、X4 のいずれか、またはその両方には同じ群から選ばれたブロッキング置換基がある。ブロッキング置換基はX1 及びX3 にあることが好ましく、それらは同じ基であることが更に好ましく、tert−ブチルであることが最も好ましい。
第一の局面との相違点として、第三の局面はY1 及びY2 の少なくとも一つ、並びにY4 及びY5 の少なくとも一つに配置されたブロッキング置換基を必要とする。これらのブロッキング置換基はX1 −X4 に関する群と同様の群、即ちアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル、及びヘテロ原子からなる群から選ばれる。これらの“側部”ブロッキング置換基の重要性を以下に説明する。
【0028】
この第三の局面に於いて、置換基Y3 及びY6 は水素及び一級アルキル基からなる群から独立に選ばれる。Y3 及びY6 は水素であることが好ましい。
また、この第三の局面に於いて、R1 、R2 、R3 及びR4 の少なくとも一つは水素である。R1 が水素である場合、R3 は一級アルキルである。R2 が水素である場合、R4 は一級アルキルである。R3 が水素である場合、R1 は一級アルキルである。最後に、R4 が水素である場合、R2 は一級アルキルである。R1 及びR4 は両方とも水素であり、R2 及びR3 は一級アルキルであることが好ましい。R2 及びR3 はメチルであることが最も好ましい。
見られるように、この第三の局面の触媒は、第三の局面が触媒の側部の位置、即ちY1 及び/またはY2 部位、並びにY4 及び/またはY5 部位にあるブロッキング置換基を必要とすること以外は第一の局面の触媒と同様である。また、R1 、R2 、R3 及びR4 のいずれか一つまたは二つが水素であることを必要とされ、R部位にある残りの置換基は特定された配置の一級アルキルであることを必要とされる。この第三の局面の触媒に関するこの立体配座の重要性及び提案された機構が図10と関連して以下に説明される。
【0029】
本発明の第四の局面
図7は本発明の第四の局面の触媒の構造を示す。この触媒は下記の構造を有する。
【化13】
【0030】
この実施態様では、遷移金属、M及びアニオン、Aは、上記と同じ選択でもっても上記と同じ群から選ばれる。
同様に、X1 、X2 、X3 、X4 、Y1 、Y2 、Y4 、及びY5 にある置換基は上記と同じ選択でもって上記の第三の局面と同じ群から選ばれる。換言すれば、この実施態様は、第三の局面と同様に“下部”及び“側部”にあるブロッキング置換基を必要とする。X1 、X3 、Y1 、及びY4 が全てt−ブチルであることが最も好ましい。
Y3 及びY6 に関する要件及び選択は第三の局面と同じである。Y3 及びY6 は水素であることが好ましい。
見られるように、本発明の第四の特徴のこの触媒は二つの窒素原子に結合された環を含み、この環はn+2個の炭素の長さである。この触媒に於いて、nは3、4、5または6であり得る。Cn 部分中の炭素は水素、アルキル、アリール、及びヘテロ原子から選ばれた置換基を有することができる。Cn 部分中の炭素の置換基は水素であることが好ましい。
【0031】
この第四の局面では、R1 及びR4 は互いにトランスであるように配列される。また、R1 及びR4 は一級アルキル及び水素からなる群から選ばれる。R1 及びR4 は同じであることが好ましい。R1 及びR4 の両方が水素であることが最も好ましい。
概念上、順に窒素原子に隣接する炭素に隣接する環中の炭素は、第三の局面に於いてR2 部位及びR3 部位として示されたものに結合されている(図6を参照のこと)。かくして、この第四の局面は、幾つか点で、第三の局面の小さな一組であり、n炭素鎖(一級アルキル)の二つの端部がR2 部位及びR3 部位に結合されている。
第三と第四の局面の間の一つの区別は、第四の局面の触媒が水素または一級アルキルのいずれかであり得るR1 及びR4 を有することである。
図8は本発明のこの第四の局面によりつくられた好ましい触媒を示す。見られるように、この実施態様では、環が6員環、即ちn=4である。また、R1 及びR4 (これらは互いにトランスである)は水素である。X1 、X3 、Y1 、及びY4 は全てt−ブチルである。全てのその他の置換基は水素である。
【0032】
図9及び10は、本発明の第一及び第二の局面に関して提案された機構と第三及び第四の局面に関して提案された機構の区別を示す。
本発明の第一及び第二の局面を表す図9は、プロキラルオレフィンの提案された有利な接近を示す。接近cは嵩高いt−ブチル基により不利であると考えられる。接近dは、触媒上のフェニル基の立体的嵩高さのために同様に不利である。接近a及びbは触媒の不均斉により区別される。図示された実施態様に示されるように、左側のフェニル基は紙面の向こう側にあり、右側のフェニル基は紙面の手前側にあるので、接近bはオレフィンとフェニル基の間の立体上の相互作用のためにそれ程有利ではないと予想される。左からの更に有利な接近(接近a)の状況では、オキソ基へのオレフィンの更に有利な接近は、オレフィンの大きな置換基が触媒上のt−ブチル基から離れて配向されるようなものであることが予想される。
【0033】
本発明の第三及び第四の局面を表す図10は、触媒が側部ブロッキング基を有する場合に、オレフィンの提案された有利な接近を示す。Y1 及びY4 にある側部t−ブチル基のために、左からの接近a及び右からの接近bは不利であると考えられる。同様に、X1 及びX3 にある下部ブロッキング基のために、下部からの接近cはまた不利である。こうして、上部からの接近dが有利である。加えて、触媒のキラリティーのために、プロキラルオレフィンの配向がまた影響される。この図示された実施態様に示されるように、右側の大きな立体障害のために、オレフィンはそれ自体で大きな基を左にして配向すると予想される。
接近dは理論上有利な接近であるので、R1 及びR4 にある基は水素及び一級アルキルに制限される。換言すれば、大きな基は接近dを阻止すると考えられる。
上記の説明は観察された結果と一致するが、本発明の四つの全ての局面に関して提案された機構はこの点で理論化されるにすぎないことが注目されるべきである。従って、その説明は、請求の範囲に特定された本発明の範囲を限定するものと考えられるべきではない。
本発明のキラル触媒を調製するのに好ましい経路は、置換サリチルアルデヒドと置換ジアミンの縮合反応である。一般に、所定量のこれらの化合物が無水エタノール中で2対1のモル比で反応させられる。これらの溶液は典型的には1時間還流され、そしてsalenリガンドが水の添加により分析上純粋な形態で沈殿されるか、または金属の酢酸塩、ハライド、またはトリフレート塩として金属の添加により金属錯体直接生成される。
【0034】
以下の操作が下記の触媒の調製に一般的である。
【化14】
【0035】
salenリガンドを熱無水エタノールに再度溶解して0.1Mの溶液を得る。固体のMn(OAc)2・4H2 O(2.0当量)を一度に添加し、その溶液を1時間還流させる。次いで固体のLiCl約3当量を添加し、その混合物を更に0.5時間にわたって加熱し、還流させる。その混合物を0℃に冷却してMn(III)錯体1を暗褐色の結晶として得、これを充分に水洗し、濾過により収率約75%で単離する。追加の収量を母液への水の滴下による添加により得ることができる。合わせた触媒収率はこの工程に関して89〜96%であり、光学的に純粋な1,2−ジフェニルエチレンジアミンからの通し収率は81〜93%である。夫々の触媒の許容できるC、H、N、Cl、及びMn分析(±0.4%)を得たが、これらは粉末状生成物中の水及びエタノール混入の程度に応じて変化する。エポキシ化反応の鏡像選択性は所定の触媒の異なるバッチについて不変であり、これは触媒の溶媒含量がその有効性に影響しないことを示す。
触媒を調製する方法の別の例が以下に記載される。出発ジアミンはR,R−またはS,S−1,2−ジアミノ−1,2−ジフェニルエタンであり、出発サリチルアルデヒドは3−tert−ブチルサリチルアルデヒドであることが最も好ましい。
【0036】
無水エタノール3ml中の2.0ミリモルの3−tert−ブチルサリチルアルデヒドの溶液をエタノール5ml中の1.0ミリモルの(R,R)−1,2−ジアミノ−1,2−ジフェニルエタンの溶液に滴下して添加する。その反応混合物を1時間にわたって加熱し、還流させ、次いで1.0ミリモルのMn(OAc)2・4H2 Oをその熱(60℃)溶液に一度に添加する。その溶液の色は添加後直ちに黄色から褐色に変化する。それを更に30分間還流させ、次いで室温に冷却する。次いで10%のNaClの溶液(5ml)を滴下し、その混合物を0.5時間攪拌する。次いで溶媒を減圧で除去し、残渣をCH2 Cl2 50ml及び水50mlですり砕く。有機層を分離し、褐色溶液を飽和NaClで洗浄する。有機相の分離及び溶媒の除去は粗物質を生じ、これをC6 H6 /C6 H14で再結晶して0.938ミリモルの1を得た(収率93.8%)。
【0037】
本発明のエポキシ化方法の局面によれば、プロキラルオレフィン、酸素原子源、及びキラル触媒が、前記のオレフィンをエポキシ化するのに必要とされるような条件下でこのような時間にわたって反応させられる。
プロキラルオレフィンは、一置換、1,1−二置換、シス−1,2−二置換、トランス−1,2−二置換、三置換、及び四置換のものから選ぶことができる。これらの中で、一置換体及びシス−1,2−二置換体が最高のee値を示した。
エポキシ化されるプロキラルオレフィンは、一端に立体上必要とする置換基を有し、他端に小さい置換基を有する環状オレフィンを含むシス二置換オレフィンからなる群から選ばれることが好ましい。プロキラルオレフィンは、二重結合の一つの側に一級置換基を有し、他の側に二級、三級、またはアリール置換基を有するシス二置換オレフィンであることが更に好ましい。
また、プロキラルオレフィンは、エナミン、エノール、及びα,β−不飽和カルボニルからなる群から選ぶことができる。プロキラルオレフィンは、シス−β−メチルスチレン、ジヒドロナフタレン、2−シクロヘキセニル−1,1−ジオキソラン、プロピレン、スチレン及び2,2−ジメチルクロメンからなる群から選ばれることが更に好ましい。プロキラルオレフィンはシス−β−メチルスチレンであることが最も好ましい。
【0038】
エポキシ化反応に使用される酸素原子源は、温和な条件下でオレフィンに対して比較的非反応性であるオキシダントであるべきである。酸素原子源は、NaOCl、ヨードシルメシチレン(iodosylmesitylene)、NaIO4 、NBu4 IO4 、ペルオキシモノ硫酸カリウム、マグネシウムモノペルオキシフタレート、及びヘキサシアノフェレートイオンからなる群から選ばれることが好ましい。酸素原子源は、NaOCl及びヨードソメシチレンからなる群から選ばれることが更に好ましい。経済上の理由のため、最も好ましい酸素原子源はNaOClである。
最も好ましい方法は酸素原子源としてNaOClを使用する。便宜上、この方法は方法Aと称される。方法Aの最も好ましい詳細は下記のとおりである。
0.05MのNa2 B4 O7 10H2 O(1.0ml)の溶液を未希釈の市販の家庭用漂白剤(クロロックス(Chlorox))の2.5mlの溶液に添加する。得られる緩衝溶液のpHは約9.5であり、それを1MのNaOH溶液数滴の添加により約10.5のpHに調節する。この溶液に、CH2 Cl2 2.0ml中の0.02ミリモルの好ましい触媒及び1.0ミリモルのシス−β−メチルスチレンの溶液を添加する。その二相混合物を室温で攪拌し、反応の進行をキャピラリーガスクロマトグラフィーにより監視する。約3時間後に、CH2 Cl2 10mlを混合物に添加し、褐色の有機相を分離し、水10mlで2回洗浄し、飽和NaCl溶液10mlで1回洗浄し、次いで無水Na2 SO4 で15分間乾燥する。その溶液を濾過し、溶媒を減圧で除去する。残渣を、溶離溶媒としてCH2 Cl2 :ヘキサンの20:80混合物を使用してシリカゲルによるフラッシュクロマトグラフィーにより精製する。純粋なエポキシドを、生成物を含む画分を合わせ、減圧で溶媒を除去することにより、70%の収率(0.70ミリモル)で無色の液体として単離する。この物質の光学純度を下記の方法により測定したところ、85%のeeである。
【0039】
わずかに好ましくない実施態様では、ヨードシルメシチレンが酸素原子源として使用される。便宜上、この方法は方法Bと称され、下記の好ましい詳細を有する。1.0ミリモルのオレフィン、CH2 Cl2 8ml及び0.04ミリモルの触媒の溶液を室温で攪拌し、固体のヨードソメシチレンを15〜30分の間隔で0.3ミリモルずつ添加する。合計6回分(1.8ミリモル)のヨードシルメシチレンの添加後に、出発オレフィンの消失が完結する。溶媒を減圧で除去し、残渣をヘキサンで抽出し、その混合物をセライトで濾過して触媒及びその他の固体を除去する。純粋なエポキシドをフラッシュクマロトグラフィー(10gのSiO2 、溶離剤CH2 Cl2 /ヘキサン20:80)により得た。鏡像体過剰を、キラルシフト試薬としてEu(hfc)3 を使用して 1HNMRにより測定し、またはスチルベンオキサイドの場合には市販(レギス(Re−gis))の共有結合ロイシンパークル(Pirkle)カラムによるHPLCによる直接分離により測定する。絶対立体配座を、受け入れられている文献値とのαDの比較により決定した。
【0040】
実施例
説明及び例示のため、下記の実施例を示す。そのようなものとして、これらの実施例は、請求の範囲により特定された本発明の範囲を限定するものと見なされるべきではない。
触媒の調製
キラルsalenをベースとする触媒の調製のための操作
【化15】
の調製
【0041】
(R,R)−1,2−ジフェニル−1,2−ビス(3−ter−ブチルサリチリドアミノ)エタン(2)
エタノール3ml中の3−ter−ブチルサリチルアルデヒド360.5mg(2.0ミリモル)の溶液をエタノール5ml中の(R,R)−1,2−ジアミノ−1,2−ジフェニルエタン212.3mg(1.0ミリモル)の溶液に滴下した。その反応混合物を1時間にわたって加熱還流し、水(5ml)を添加した。分離した油は放置すると固化した。メタノール/水で再結晶して黄色の粉末485.8mg(収率91%)を得た。融点73〜74℃。 1HNMR(CDCl3 )δ1.42(s,18H,CH3 ),4.72(s,2H,CHN=C),6.67−7.27(m,16H,ArH),8.35(s,2H,CH=N),13.79(s,2H,ArOH)ppm;13C NMR(CDCl3 )δ29.3,34.8,80.1,117.8,118.5,127.5,128.0,128.3,129.6,130.1,137.1,139.5,160.2,166.8ppm。
分析、C36H40N2 O2 としての計算値C,81.17;H,7.57;N,5.26。実測値C,81.17;H,7.60;N,5.25。
((R,R)−1,2−ジフェニル−1,2−ビス(3−tert−ブチルサリチリドアミノ)エタン)−マンガン(II)錯体(3)
【0042】
厳密に空気を含まない条件下で、メタノール2ml中のNaOH64.0mg(1.6ミリモル)の溶液を、窒素の雰囲気下で攪拌しながらエタノール5ml中の(2)426.1mg(0.8ミリモル)の溶液に滴下して添加した。メタノール3ml中のMn(OAc)2 −4H2 O196.1mg(0.8ミリモル)の溶液を素早く添加し、そのオレンジ色の混合物を24時間攪拌した。溶媒を減圧で除去し、残渣をベンゼン5mlと共に攪拌し、濾過してNaOAcを除去した。濾液を約1mlに濃縮し、ヘキサン3mlを添加した。その混合物を30℃に冷却し、沈殿を濾過により回収してオレンジ色の粉末410.2mg(収率87%)を得た。分析、C36H38MnN2 O2 −(CH3 OH)0.5としての計算値C,72.86;H,6.70;N,4.66。実測値C,73.05;H,6.76;N,4.39。
((R,R)−1,2−ジフェニル−1,2−ビス(3−tert−ブチルサリチリドアミノ)エタン)−マンガン(III)ヘキサフルオロホスフェート((R,R)−1)
CH3 CN2ml中のフェロセニウムヘキサフルオロホスフェート165.5mg(0.5ミリモル)の溶液を窒素雰囲気下でCH3 CN 3ml中の(3)292.8mg(0.5ミリモル)の溶液に滴下して添加した。その反応混合物を30分間攪拌し、溶媒を減圧で除去した。残渣をヘキサン5mlですり砕き、濾過した。次いでその固体を、濾液が無色になるまでヘキサンで洗浄し、減圧で乾燥して360.5mg(収率93%)の1を褐色の粉末として得た。IR(CH2 Cl2 )2955,1611,1593,1545,1416,1389,1198,841cm−1。
分析、C36H38F6 MnN2 O2 P・(H2 O)1.5・(CH3 CN)0.5としての計算値C,56.93;H,5.30;N,4.57。実測値C,57.11;H,5.50;N,4.50。
【0043】
【化16】
の調製
サリチルアルデヒド誘導体(4)を、夫々の工程で良く確立された操作を使用して下記の順序により調製した。
【0044】
【化17】
(R,R)−1,2−ジフェニル−1,2−ビス(3−ジフェニルメチルシリルサリチリドアミノ)エタン(5)
エタノール5ml中の(4)348.3mg(1.09ミリモル)及び(R,R)−1,2−ジアミノ−1,2−ジフェニルエタン116.0mg(0.546ミリモル)の溶液を0.5時間にわたって還流させた。鮮明な黄色の油が溶液から分離し、それは放置すると固化した。その混合物を濾過し、黄色の固体を5mlのエタノールで2回洗浄した。 1H NMRにより純粋な生成物の単離収量は416mg(収率97%)であった。 1H NMR(CDCl3 )80.95(s,3H),4.68(s,2H),6.72−7.55(m,36H,ArH),8.37(s,WH),13.34(s,2H)ppm。
((R,R)−1,2−ジフェニル−1,2−ビス(3−ジフェニルメチルシリルサリチリドアミノ)エタン)−マンガン(II)錯体(6)
厳密に空気を含まない条件下で、エタノール2ml中のKOH32.0mg(0.48ミリモル)の溶液を、攪拌しながらエタノール3ml中の(5)195mg(0.24ミリモル)の懸濁液に滴下した。その不均一混合物を20分間攪拌し、次いでメタノール3ml中のMn(OAc)2 ・4H2 O 51.5mg(0.24ミリモル)の溶液を素早く添加し、その黄オレンジ色の混合物を室温で8時間攪拌し、次いで窒素雰囲気下で4時間還流させた。溶媒を減圧で除去し、残渣をメタノール5ml、エタノール5mlで洗浄し、濾過により単離した。オレンジ色の生成物の収量は188mg(収率90%)であった。この物質を、更に精製または分析しないで次の工程に使用した。
【0045】
((R,R)−1,2−ジフェニル−1,2−ビス(3−ジフェニルメチルシリルサリチリドアミノ)エタン)−マンガン(III)ヘキサフルオロホスフェート((R,R)−1)
CH3 CN 2ml中のフェロセニウムヘキサフルオロホスフェート72mg(0.217ミリモル)の溶液を窒素雰囲気下でCH3 CN 3ml中の(6)188mg(0.217ミリモル)の溶液に滴下して添加した。その反応混合物を30分間攪拌し、溶媒を減圧で除去した。次いで固体残渣を、濾液が無色になるまでヘキサンで洗浄した。褐色の粉末を減圧で乾燥して201.3mg(収率92%)の7を得た。分析、C54H46F6 MnN2 O2 PSi2 ・(CH3 CN)1.5(H2 O)としての計算値C,62.77;H,4.85;N,4.50。実測値C,62.89;H,4.47;N,4.57。
【0046】
【化18】
の調製
【0047】
2,2′−ビス(3−tert−ブチルサリチリドアミノ)−1,1′−ビナフチル
エタノール6ml中の3−tert−ブチルサリチルアルデヒド725mg(4.0ミリモル)の溶液をエタノール5ml中の(+)−2,2′ジアミノ−1,1−ビナフチル569mg(2.0ミリモル)の溶液に滴下して添加した。その反応混合物を8時間にわたって還流させ、次いで揮発性物質を減圧で除去した。残渣を、溶離剤としてヘキサン中の20%のCH2 Cl2 を使用して、80gのSiO2 によるフラッシュクロマトグラフィーにより精製した。移動相の黄色の画分を回収し、溶媒を減圧で除去してジイミン725mg(1.20ミリモル、収率95%)を黄色の粉末として得た。
1,1′−ビナフチル−2,2′−ビス(3−tert−ブチルサリチリドアミノ)−マンガン(II)錯体
厳密に空気を含まない条件下で、メタノール2ml中のKOH 2ミリモルの溶液を、窒素の雰囲気下で攪拌しながらエタノール5ml中の2,2′−ビス(3−tert−ブチルサリチリドアミノ)−1,1′−ビナフチル1ミリモルの溶液に滴下して添加する。メタノール3ml中のMn(OAc)2 ・4H2 O 1ミリモルの溶液を素早く添加し、そのオレンジ色の混合物を24時間攪拌する。溶媒を減圧で除去し、残渣をベンゼン5mlと共に攪拌し、濾過してKOAcを除去した。濾液を濃縮し、乾燥してMn(II)錯体をオレンジ色の粉末として得る。
【0048】
1,1′−ビナフチル−2,2′−ビス(3−tert−ブチルサリチリドアミノ)−マンガン(III)ヘキサフルオロホスフェート
CH3 CN 2ml中のフェロセニウムヘキサフルオロホスフェート165.5mg(0.5ミリモル)の溶液を減圧で3ml中の1,1′−ビナフチル−2,2′−ビス(3−tert−ブチルサリチリドアミノ)−マンガン(II)錯体0.5ミリモルの溶液に滴下して添加する。残渣をヘキサン5mlですり砕き、濾過する。次いでその固体を、濾液が無色になるまでヘキサンで洗浄し、減圧で乾燥してMn(III)塩を濃い緑色の粉末として得る。
【0049】
【化19】
の調製
【0050】
空気または水分を排除する対策はこの操作では必要ではなかった。無水エタノール3ml中の3−tert−ブチルサリチルアルデヒド360.5mg(2.0ミリモル)の溶液をエタノール5ml中の(R,R)−1,2−ジアミノ−1,2−ジフェニルエタン212.3mg(1.0ミリモル)の溶液に滴下して添加した。その反応混合物を1時間にわたって加熱し、還流させ、次いでMn(OAc)2 ・4H2 O 245.1mg(1.0ミリモル)を、その熱(60℃)溶液に一度で添加した。溶液の色は添加後に直ちに黄色から褐色に変化した。それを更に30分間還流させ、次いで室温に冷却した。次いで10%のNaClの溶液(5ml)を滴下して添加し、その混合物を0.5時間攪拌した。次いで溶媒を減圧で除去し、残渣をCH2 Cl2 50ml及び水50mlですり砕いた。有機層を分離し、その褐色の溶液を飽和NaClで洗浄した。有機相を分離し、溶媒を除去して粗物質を得、これをC6 H5 /C6 H14で再結晶して591mg(0.938ミリモル)の塩化物塩1(収率94%)を得た。分析、C36H38ClMnN2 O2 ・(H2 O)0.5としての計算値C,68.63;H,6.24;N,4.45。実測値C,69.01;H,6.26;N,4.38。
第四の特徴の最も好ましい触媒の調製のための操作
(R,R)−及び(S,S)−1,2−ビス(3,5−ジ−tert−ブチルサリチリドアミノ)シクロヘキサン
【0051】
【化20】
【0052】
3,5−ジ−t−ブチルサリチルアルデヒド(2.0当量)を無水エタノール中の(R,R)または(S,S)−1,2−ジアミノシクロヘキサン(1.0当量)の0.2Mの溶液に固体として添加した。その混合物を1時間にわたって加熱し、還流させ、次いで水をその冷却した鮮明な黄色の溶液に滴下して添加した。得られる黄色の結晶性固体を濾過により回収し、少量の95%のエタノールで洗浄した。このようにして得られた分析上純粋なsalenリガンドの収率は90〜97%であった。
そのsalenリガンドに関する分光分析データ及び分析データ:
1HNMR(CDCl3 )δ13.72(s,1H),8.30(s,1H),7.30(d,J=2.3Hz,1H),6.98(d,J=2.3Hz,1H),3.32(m,1H),2.0−1.8(m,2H),1.8−1.65(m,1H),1.45(m,1H),1.41(s,9H),1.24(s,9H).13C NMR(CDCl3 ):δ165.8,158.0,139.8,136.3,126.0,117.8,72.4,34.9,33.0,31.4,29.4,24.3。
分析、C36H54N2 O2 としての計算値C,79.07;H,9.95;N,5.12。実測値C,79.12;H,9.97;N,5.12。
【0053】
(R,R)−及び(S,S)−〔1,2−ビス(3,5−ジ−tert−ジブチルサリチリドアミノ)シクロヘキサン〕−マンガン(III)クロリド
上記のsalenリガンドを無水の熱エタノールに再度溶解して0.1Mの溶液を得る。固体のMn(OAc)2 −4H2 O(2.5当量)を一度に添加し、その溶液を1時間還流させる。次いで約5当量の固体のLiClを添加し、その混合物を加熱し、更に0.5時間還流させる。その混合物を0℃に冷却し、褐色のエタノール溶液の容積に等しい容積の水を添加してMn(III)錯体を暗褐色の粉末として得、これを充分に水洗し、濾過により81〜93%の収率で単離する。触媒の許容できるC、H、N、Cl、及びMn分析を得たが(±0.4%)、これらは粉末状生成物中の水及びエタノール混入の程度に応じて変化する。
エポキシ化反応の鏡像選択性は所定の触媒の異なるバッチで不変であり、これは、触媒の溶媒含量がその有効性に影響しないことを示す。
この触媒に関する分析データ:
分析、C36H52ClMnN2 O2 ・C2 H5 OHとしての計算値C,67.19;H,8.31;Cl,5.22;Mn8.09;N,4.12。実測値C,67.05;H,8.34;Cl,5.48;Mn8.31;N,4.28。
オレフィンの不斉エポキシ化のための操作
【0054】
方法A(酸素原子源としてNaOCl):
0.05MのNa2 B4 O7 ・10H2 Oの溶液(1.0ml)を、希釈していない市販の家庭用漂白剤(クロロックス)の溶液2.5mlに添加する。得られる緩衝溶液のpHは約9.5であり、それを1MのNaOH溶液数滴の添加により10.5のpHに調節する。この溶液にCH2 Cl2 2.0ml中の0.005〜0.02ミリモルの触媒及び1.0ミリモルのオレフィンの溶液を添加する。その二相混合物を室温で攪拌し、反応の進行をキャピラリーガスクロマトグラフィーにより監視する。反応は約1〜5時間以内に完結する。反応の進行が完結した後、CH2 Cl2 10mlをその混合物に添加し、褐色の有機相を分離し、水10mlで2回洗浄し、飽和NaCl溶液10mlで1回洗浄し、次いで無水Na2 SO4 で15分間乾燥する。その溶液を濾過し、溶媒を減圧で除去する。残渣を、溶離剤としてCH2 Cl2 /ヘキサンの混合物を使用してシリカゲル10gによるフラッシュクロマトグラフィーを使用する通常の操作により精製する。純粋なエポキシドを、生成物を含む画分を合わせ、減圧で溶媒を除去することにより単離する。この物質の光学純度を下記の方法により測定する。
【0055】
方法B(酸素原子源としてヨードシルメシチレン)
オレフィン1.0ミリモル、CH2 Cl2 8ml及び触媒0.04〜0.08ミリモルの溶液を室温で攪拌し、固体のヨードソメシチレンを15〜30分間隔で0.3ミリモルずつ添加する。合計4〜10回(1.2〜3当量)の添加後に出発オレフィンの消失が完結する。溶媒を減圧で除去し、残渣をヘキサンで抽出し、その混合物をセライトで濾過して触媒及びその他の固体を除去する。純粋なエポキシドをフラッシュクロマトグラフィー(10gのSiO2 、溶離剤CH2 Cl2 /ヘキサン)により得る。
鏡像体過剰を、キラルシフト試薬としてEu(hfc)3 を使用して 1H NMRにより測定し、またはスチルベンオキサイドの場合には市販(レギス)の共有結合ロイシンパークルカラムによるHPLCによる直接分離により測定する。絶対立体配座を、容認された文献値との〔α〕Dの比較により決定した。
第一の局面の最も好ましい触媒による代表的なオレフィンの不斉エポキシ化記載
【0056】
【表1】
【0057】
a 特にことわらない限り、反応を25℃で行った。
b オレフィンを基準とした単離収率。
c 記号は〔α〕Dの値に相当する。
d 反応を5℃で行った。
e 絶対立体配座は知られていない。
上記の表は、最良の鏡像体過剰値が実施例4、5、及び6、即ちシス二置換オレフィンで得られたことを示す。対称的に、実施例7、1,1二置換オレフィンは最低のee値を有していた。実施例1、トランス二置換オレフィン、並びに実施例2及び3、一置換オレフィンは中間のee値を有していた。
本発明の第一及び第四の局面からの触媒による代表的なオレフィンの不斉エポ キシ化
異なる触媒を使用した以外は、実施例1〜7と同様にして下記の実施例8〜16を行った。触媒番号付けシステムの記号解が図11に見られる。見られるように、実施例8は第一の局面の最も好ましい実施態様に従って行った。実施例9〜16は第四の局面に従って行い、実施例12〜16で使用した触媒は第四の局面の最も好ましい実施態様である。また、実施例8〜16の全てを上記の方法Bで行ったことが注目される。
【0058】
【表2】
【0059】
a 反応を0℃で行った。
b オレフィンを基準とした単離収率。
c Eu(hfc)3 の存在下で 1H NMRにより測定し、また市販のシラルカラム(J&Wサイエンティフィック社のシクロデックス−Bカラム、30mx内径0.25mm、0.25μmのフィルム)を使用してキャピラリーGCにより測定した。
d 全ての反応を、夫々の触媒の両方の鏡像体で2回行った。(R,R)−5で行った反応は、表中の絶対立体配座と反対の絶対立体配座を有するエポキシドを同じee(±2%)で与えた。記号は〔α〕Dの値に相当する。
実施例12〜15に示されるように、第四の局面の最も好ましい触媒は優れた鏡像選択性でシス二置換オレフィンのエポキシ化を触媒作用する。
説明の多くはsalen誘導体(エチレンジアミンからつくられた)の使用に関係したが、salpn誘導体(プロピレンジアミンからつくられた)及びsalbn誘導体(ブチレンジアミンからつくられた)がまた本発明の範囲にあることが、注目されるべきである。確かに、これらは請求の範囲により特定された本発明の範囲内にあると考えられる。
【0060】
次に本発明の態様を示す。
[1]下記の構造を有するキラル触媒。
【化21】
【0061】
(式中、MはMn、Cr、Fe、Ni、Co、Ti、V、Ru、及びOsからなる群から選ばれる遷移金属イオンであり、
Aはアニオンであり、
nは0、1または2であり、
X1またはX2の少なくとも一つはシリル、アリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル、ヘテロ原子、及びヘテロ原子を有するアルキルからなる群から選ばれ、
X3またはX4の少なくとも一つはシリル、アリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル、ヘテロ原子、及びヘテロ原子を有するアルキルからなる群から選ばれ、
Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、及びY6は水素、ハライド、アルキル、アリール、アルコキシ基、ニトロ基、及びヘテロ原子を有するアルキル基からなる群から独立に選ばれ、
R1、R2、R3及びR4の少なくとも一つは水素、CH3、及び一級アルキルからなる第一の群から選ばれ、
R1が前記の第一の群から選ばれる場合には、R2及びR3はアリール、二級アルキル、三級アルキル、及びヘテロ原子を有するアルキルからなる第二の群から選ばれ、
R2が前記の第一の群から選ばれる場合には、R1及びR4は前記の第二の群から選ばれ、
R3が前記の第一の群から選ばれる場合には、R1及びR4は前記の第二の群から選ばれ、
R4が前記の第一の群から選ばれる場合には、R2及びR3は前記の第二の群から選ばれる)
【0062】
[2]遷移金属イオンがMn,Cr,Fe,Ni、及びCoからなる群から選ばれる[1]記載の触媒。
[3] 金属イオンがMnである[1]記載の触媒。
[4] 前記の第一の群が水素及びメチルからなる[1]記載の触媒。
[5] 前記の第一の群が水素からなる[1]記載の触媒。
[6] 前記の第二の群がt−ブチル及びフェニルからなる[1]記載の触媒。
[7] 前記の第二の群がフェニルからなる[1]記載の触媒。
[8] R1がR4と同じであり、R2がR3と同じである[1]記載の触媒。
[9] 前記の第一の群が水素及びメチルからなる[8]記載の触媒。
[10] 前記の第二の群がt−ブチル及びフェニルからなる[8]記載の触媒。
[11] X1及びX3がt−ブチル及びフェニルからなる群から独立に選ばれる[1]記載の触媒。
[12] X1及びX3が同じである[11]記載の触媒。
[13] X1及びX3の両方がt−ブチルである[1]記載の触媒。
【0063】
[14] 下記の構造を有するキラル触媒。
【化22】
(式中、MはMn,Cr,Fe,Ni,Co,Ti,V,Ru、及びOsからなる群がら選ばれた遷移金属イオンであり、
Aはアニオンであり、
X1及びX3は同じであり、シリル、アリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル、ヘテロ原子及びヘテロ原子を有するアルキルからなる群から選ばれ、
X2、X4、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、及びY6は水素、ハライド、アルキル、アリール及びヘテロ原子を有するアルキル基からなる群から独立に選ばれ、
R1及びR4は同じであり、H、CH3、C2H5及び一級アルキルからなる第一の群から選ばれ、またはアリール、二級アルキル、三級アルキル、及びヘテロ原子を有するアルキルからなる第二の群がら選ばれ、
R2及びR3は同じであり、R1及びR4が前記の第一の群から選ばれる場合には前記の第二の群から選ばれ、またはR1及びR4が前記の第二の群から選ばれる場合には前記の第一の群から選ばれる)
[15] 金属イオンがマンガンである[14]記載の触媒。
[16] 前記の第一の群が水素からなる[14]記載の触媒。
[17] 前記の第二の群がt−ブチル及びフェニルからなる[14]記載の触媒。
[18] 前記の第二の群がフェニルからなる[14]記載の触媒。
【0064】
[19] 下記の構造を有するキラル触媒。
【化23】
(式中、MはMn、Cr、Fe、Ni、Co、Ti、V、Ru、及びOsからなる群から選ばれる遷移金属イオンであり、
Aはアニオンであり、
X1またはX2の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル、及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、
X3またはX4の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル、及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、且つ
Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7、Z8、Z9、Z10、Z11、及びZ12は水素、ハライド、アルキル、アリール、及びヘテロ原子を有するアルキル基からなる群から独立に選ばれる)
[20] 遷移金属イオンがMn,Cr,Fe,Ni、及びCoからなる群がら選ばれる[19]記載の触媒。
[21] Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7、Z8、Z9、Z10、Z11及びZ12が水素である[19]記載の触媒。
[22] X1及びX3がt−ブチル及びフェニルからなる群がら独立に選ばれる[19]記載の触媒。
[23] X1及びX3が同じである[19]記載の触媒。
【0065】
[24] 下記の構造を有するキラル触媒。
【化24】
(式中、MはMn、Cr、Fe、Ni、Co、Ti、V、Ru、及びOsからなる群から選ばれる遷移金属イオンであり、
Aはアニオンであり、
nは0,1または2であり、
X1またはX2の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、
X3またはX4の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、
Y1またはY2の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、
Y4またはY5の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、
Y3及びY6は水素及び一級アルキル基からなる群から独立に選ばれ、
R1、R2、R3及びR4の一つまたは二つは水素であり、
R1が水素である場合には、R3は一級アルキルであり、
R2が水素である場合には、R4は一級アルキルであり、
R3が水素である場合には、R1は一級アルキルであり、そして
R4が水素である場合には、R2は一級アルキルである)
【0066】
[25] 金属イオンがMnである[24]記載の触媒。
[26] R1がR4と同じであり、R2がR3と同じである[24]記載の触媒。
[27] X1及びX3がt−ブチル及びフェニルからなる群から独立に選ばれる[24]記載の触媒。
[28] X1及びX3が同じである[27]記載の触媒。
[29] Y1及びY4がt−ブチル及びフェニルからなる群から独立に選ばれる[27]記載の触媒。
[30] Y1及びY4が同じである[29]記載の触媒。
[31] X1、X3、Y1及びY4がt−ブチル及びフェニルからなる群から独立に選ばれる[24]記載の触媒。
[32] X1、X3、Y1及びY4が全て同じである[31]記載の触媒。
[33] X1、X3、Y1及びY4が全てt−ブチルである[24]記載の触媒。
[34] R1及びR4が水素であり、そしてR2及びR3がメチルである[24]記載の触媒。
【0067】
[35] 下記の構造を有するキラル触媒。
【化25】
(式中、MはMn、Cr、Fe、Ni、Co、Ti、V、Ru、及びOsからなる群から選ばれる遷移金属イオンであり、
Aはアニオンであり、
nは3、4、5または6であり、
X1またはX2の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、
X3またはX4の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、
Y1またはY2の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、
Y4またはY5の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、
Y3及びY6は水素及び一級アルキル基からなる群から独立に選ばれ、
R1及びR4は互いにトランスであり、R1及びR4の少なくとも一つは一級アルキル及び水素からなる群から選ばれ、且つ
(C)n部分中の炭素が水素、アルキル、アリール、及びヘテロ原子からなる群から選ばれた置換基を有する)
【0068】
[36] 金属イオンがMnである[35]記載の触媒。
[37] R1がR4と同じである[35]記載の触媒。
[38] X1及びX3がt−ブチル及びフェニルからなる群から独立に選ばれる[35]記載の触媒。
[39] X1及びX3が同じである[38]記載の触媒。
[40] Y1及びY4がt−ブチル及びフェニルからなる群から独立に選ばれる[35]記載の触媒。
[41] Y1及びY4が同じである[40]記載の触媒。
[42] X1、X3、Y1及びY4がt−ブチル及びフェニルからなる郡から独立に選ばれる[35]記載の触媒。
[43] X1、X3、Y1及びY4が全て同じである[42]記載の触媒。
[44] X1、X3、Y1及びY4がt−ブチルである[35]記載の触媒。
[45] R1及びR4が水素である[44]記載の触媒。
[46] R1及びR4が水素及びメチルからなる群から選ばれる[35]記載の触媒。
[47] R1及びR4が水素である[35]記載の触媒。
[48] nが4である[35]記載の触媒。
【0069】
[49] 下記の構造を有するキラル触媒。
【化26】
(式中、MはMn、Cr、Fe、Ni、Co、Ti、V、Ru、及びOsからなる群から選ばれる遷移金属イオンであり、
Aはアニオンであり、
R1及びR4は互いにトランスであり、R1及びR4の少なくとも一つは一級アルキル及び水素からなる群から選ばれる)
【0070】
[50] 金属イオンがMnである[49]記載の触媒。
[51] R1がR4と同じである[49]記載の触媒。
[52] R1及びR4が水素である[51]記載の触媒。
[53] X1及びX3がt−ブチル及びフェニルからなる群から独立に選ばれる[49]記載の触媒。
[54] X1及びX3が同じである[53]記載の触媒。
[55] Y1及びY4がt−ブチル及びフェニルからなる群から独立に選ばれる[49]記載の触媒。
[56] Y1及びY4が同じである請求の範囲第55項に記載の触媒。
[57] X1、X3、Y1及びY4がt−ブチル及びフェニルからなる群から独立に選ばれる[49]記載の触媒。
[58] X1、X3、Y1及びY4が全て同じである[57]記載の触媒。
[59] X1、X3、Y1及びY4が全てt−ブチルである[49]記載の触媒。
[60] R1及びR4が水素である[59]記載の触媒。
[61] R1及びR4が水素及びメチルからなる群から選ばれる[35]記載の触媒。
【0071】
[62] プロキラルオレフィンを用意する工程、
酸素原子源を用意する工程、
[1]、[14]、[19]、[24]、[35]または[49]に記載のキラル触媒を用意する工程、
及び前記のオレフィンをエポキシ化するのに充分な時間にわたってこのような条件下で前記のオレフィン、前記の酸素原子源、及び前記のキラル触媒を反応させる工程
を含むことを特徴とするキラル触媒の使用によりプロキラルオレフィンを鏡像選択的にエポキシ化する方法。
[63] プロキラルオレフィンが一置換オレフィン及びシス−1,2一二置換オレフィンからなる群がら選ばれる[62]記載の方法。
[64] プロキラルオレフィンが二重結合の一方の側に一級置換基を有し、他方の側に二級置換基、三級置換基、またはアリール置換基を有するシス二置換オレフィンである[62]記載の方法。
[65] オレフィンがシス−β一メチルスチレン、ジヒドロナフタレン、2−シクロヘキセニル−1,1−ジオキソラン、2,2−ジメチルクロメン、スチレン、及びプロピレンからなる群から選ばれる[62]記載の方法。
[66] 酸素原子源がNaOCl、ヨードソメシチレン、NaI04、NBu4I04、カリウムペルオキシモノスルフェート、マグネシウムモノベルオキシフタレート、及びヘキサシアノフェレートイオンからなる群から選ばれる[62]記載の方法。
[67] 酸素原子源がNaOCl及びヨードソメシチレンからなる群から選ばれる[62]記載の方法。
[68] 酸素原子源がNaOClである[62]記載の方法。
[69] プロキラルオレフィンがクロメン誘導体である[62]記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の局面の触媒の一般化された2次元構造を示す。
【図2】本発明の第一の局面の最も好ましい触媒の2次元構造を示す。
【図3】本発明の第二の特徴の触媒の一般化された2次元構造を示す。
【図4】その提案されたオキソ−中間体状態における本発明の最も好ましい触媒のコンピューターで作成された3次元図である。
【図5】図5A−5Cは、本発明の好ましい触媒により好ましい基質の一つのエポキシ化で観察された高い鏡像選択性の原因と考えられる立体障害を示す図4と同様の図である。
【図6】本発明の第三の局面の触媒の一般化された2次元構造を示す。
【図7】本発明の第四の局面の触媒の一般化された2次元構造を示す。
【図8】本発明の第四の局面の最も好ましい触媒の2次元構造を示す。
【図9】本発明の第一の局面の好ましい触媒へのプロキラルオレフィンの理論上有利な接近の2次元の略図である。
【図10】本発明の第四の局面の好ましい触媒へのプロキラルオレフィンの理論上有利な接近の2次元の略図である。
【図11】実施例8〜16で使用された番号付けシステムでの本発明の種々の実施態様に関する2次元構造を示す。
Claims (7)
- 下記の構造を有するキラル触媒。
Aはアニオンであり、
nは0、1または2であり、
X1またはX2の少なくとも一つはシリル、アリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル、ヘテロ原子、及びヘテロ原子を有するアルキルからなる群から選ばれ、
X3またはX4の少なくとも一つはシリル、アリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル、ヘテロ原子、及びヘテロ原子を有するアルキルからなる群から選ばれ、
Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、及びY6は水素、ハライド、アルキル、アリール、アルコキシ基、ニトロ基、及びヘテロ原子を有するアルキル基からなる群から独立に選ばれ、
R1、R2、R3及びR4の少なくとも一つは水素、CH3、及び一級アルキルからなる第一の群から選ばれ、
R1が前記の第一の群から選ばれる場合には、R2及びR3はアリール、二級アルキル、三級アルキル、及びヘテロ原子を有するアルキルからなる第二の群から選ばれ、
R2が前記の第一の群から選ばれる場合には、R1及びR4は前記の第二の群から選ばれ、
R3が前記の第一の群から選ばれる場合には、R1及びR4は前記の第二の群から選ばれ、
R4が前記の第一の群から選ばれる場合には、R2及びR3は前記の第二の群から選ばれる) - 下記の構造を有するキラル触媒。
Aはアニオンであり、
X1及びX3は同じであり、シリル、アリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル、ヘテロ原子及びヘテロ原子を有するアルキルからなる群から選ばれ、
X2、X4、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、及びY6は水素、ハライド、アルキル、アリール及びヘテロ原子を有するアルキル基からなる群から独立に選ばれ、
R1及びR4は同じであり、H、CH3、C2H5及び一級アルキルからなる第一の群から選ばれ、またはアリール、二級アルキル、三級アルキル、及びヘテロ原子を有するアルキルからなる第二の群がら選ばれ、
R2及びR3は同じであり、R1及びR4が前記の第一の群から選ばれる場合には前記の第二の群から選ばれ、またはR1及びR4が前記の第二の群から選ばれる場合には前記の第一の群から選ばれる) - 下記の構造を有するキラル触媒。
Aはアニオンであり、
X1またはX2の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル、及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、
X3またはX4の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル、及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、且つ
Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7、Z8、Z9、Z10、Z11、及びZ12は水素、ハライド、アルキル、アリール、及びヘテロ原子を有するアルキル基からなる群から独立に選ばれる) - 下記の構造を有するキラル触媒。
Aはアニオンであり、
nは0,1または2であり、
X1またはX2の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、
X3またはX4の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、
Y1またはY2の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、
Y4またはY5の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、
Y3及びY6は水素及び一級アルキル基からなる群から独立に選ばれ、
R1、R2、R3及びR4の一つまたは二つは水素であり、
R1が水素である場合には、R3は一級アルキルであり、
R2が水素である場合には、R4は一級アルキルであり、
R3が水素である場合には、R1は一級アルキルであり、そして
R4が水素である場合には、R2は一級アルキルである) - 下記の構造を有するキラル触媒。
Aはアニオンであり、
nは3、4、5または6であり、
X1またはX2の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、
X3またはX4の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、
Y1またはY2の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、
Y4またはY5の少なくとも一つはアリール、一級アルキル、二級アルキル、三級アルキル及びヘテロ原子からなる群から選ばれ、
Y3及びY6は水素及び一級アルキル基からなる群から独立に選ばれ、
R1及びR4は互いにトランスであり、R1及びR4の少なくとも一つは一級アルキル及び水素からなる群から選ばれ、且つ
(C)n部分中の炭素が水素、アルキル、アリール、及びヘテロ原子からなる群から選ばれた置換基を有する) - プロキラルオレフィンを用意する工程、
酸素原子源を用意する工程、
請求項1〜6のいずれか1項記載のキラル触媒を用意する工程、
及び前記のオレフィンをエポキシ化するのに充分な時間にわたってこのような条件下で前記のオレフィン、前記の酸素原子源、及び前記のキラル触媒を反応させる工程
を含むことを特徴とするキラル触媒の使用によりプロキラルオレフィンを鏡像選択的にエポキシ化する方法。
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