JP2004515356A - キラル高分子サレン触媒およびそれを用いたラセミエポキシドからのキラル化合物の製造方法 - Google Patents

キラル高分子サレン触媒およびそれを用いたラセミエポキシドからのキラル化合物の製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、新規キラル高分子サレン触媒およびそれを用いてラセミエポキシドからキラル化合物を製造する方法に関し、さらに詳しくは、従来のキラルサレン触媒は高価であるにもかかわらず回収が困難であるという問題を改善し、反応で使用した後も全く触媒活性を失わず、触媒の再生処理なしに反復使用が可能な新規キラル高分子サレン触媒と、前記新規キラル高分子サレン触媒を用いてラセミエポキシドを立体選択的に加水分解反応させることにより、大量生産時にも高光学純度および高収率で立体選択性に優れたキラルエポキシドまたはキラル1,2−ジオールのようなキラル化合物を経済的に製造する方法に関する。

Description

【0001】
(発明の分野)
本発明は、新規キラル高分子サレン触媒およびそれを用いてラセミエポキシドからキラル化合物を製造する方法に関し、さらに詳しくは、従来のキラルサレン触媒は高価であるにもかかわらず回収が困難であるという問題を改善し、反応への使用済み後も全く触媒活性を失わず、触媒の再生処理なしに反復使用が可能な新規キラル高分子サレン触媒と、前記新規キラル高分子サレン触媒を用いてラセミエポキシドを立体選択的に加水分解反応を行うことにより、大量生産時にも高光学純度および高収率で立体選択性に優れたキラルエポキシドまたはキラル1,2−ジオールのようなキラル化合物を経済的に製造する方法に関する。
【0002】
(発明の背景)
キラルエポキシドまたはキラル1,2−ジオールは、光学活性を有する医薬品および農薬品の合成に用いられる主原料物質である[米国特許第5,071,868号;Tetrahedron Lett., Vol. 28, No. 16, 1783, 1987; J. Org. Chem., Vol. 64, 8741, 1999]。このように高光学純度を有するキラルエポキシドまたはキラル1,2−ジオールが産業的に非常に有用な化合物であるにもかかわらずその使用が制限されている理由は、製造工程が困難であることによって工業的に安価で生産することが難しいからである。
【0003】
キラルエポキシドの一種としてキラルエピクロロヒドリンを、微生物を用いて製造する方法が知られている[ヨーロッパ特許第431,970号;日本国特開平02−257895号、第、同06−211822号]。しかし、この方法は、反応規模に比べて生産性が低く、2段階以上の多段階工程からなるので、経済性の面で好ましくない。他の方法として、マンニトール誘導体から得られたキラルスルホニルオキシハロアルコール誘導体を原料物質としてキラルエピクロロヒドリンを製造する方法[米国特許第4,408,063号;J. Org. Chem. Vol. 43, 4876, 1978]、また、キラル3−クロロ−1,2−プロパンジオールを用いてキラルエピクロロヒドリンを製造する方法[Syn.Lett.No. 12, 1927, 1999]等が報告されているが、これもまた多段階反応であって、産業的に利用するのには不足している。
【0004】
一般に、キラルエポキシドの製造方法には立体選択性を有するキラル触媒が用いられているが、この方法は、光学異性体が50:50で混合された安価なラセミエポキシドを、キラル触媒の存在下で一方の立体構造のみを選択的に加水分解することにより、ラセミエポキシドのいずれか一つの異性体のエポキシドのみを加水分解し、残りの異性体は反応しないままで反応溶液中に残すことにより、高収率で残りの異性体のエポキシドのみを得る方法である。前記立体選択性加水分解反応に用いられる通常のキラル触媒は非常に高価であるので、再使用できなければ産業的な利用価値がない。
キラルエポキシドの立体選択性加水分解反応に用いられるキラル触媒としてキラルサレン触媒を用いる方法が最近報告されている[Science, Vol. 277, 936, 1997;米国特許第5,665,890号、第5,929,232号;国際特許公開WO00/09463号、WO91/14694号]。通常のキラル触媒に比べてキラルサレン触媒を用いる方法は収率が高く、光学純度も他の方法に比べて優れていると報告されている。しかし、国際特許公開第WO00/09463号の第86〜87頁には、従来のキラルサレン触媒を用いてラセミエポキシドを加水分解した後、生成物であるキラルエポキシドは時間が経つにつれてラセミ化する現象が生じると記載されている。このようなラセミ化現象は、大量生産時に、反応終了後所望する物質を蒸留して得るために多くの時間がかかることによりさらに深化するので、得られるキラルエポキシドの光学純度が低下する原因となるため、キラルエポキシドの大量生産に従来のキラルサレン触媒を適用するのには限界がある。
【0005】
また、従来のキラルサレン触媒は、1回使用後再び使用する場合、触媒の活性度が急激に低下するので、毎回再処理工程を経なければならない問題がある。また、再処理工程を行っても、新しい触媒を使用して製造した場合に比べて、キラル化合物の光学活性が著しく低下するので、再使用回数に制限があるという問題がある。このような問題は、産業的に利用するのにおいてキラルエポキシドの製造コストを高める決定的要因となる。
【0006】
したがって、キラルエポキシドまたはキラル1,2−ジオールなどのキラル化合物は医薬・農薬品の製造に重要な原料物質であることは確かであるが、高コストによって産業的に利用するのにはまだ多くの経済的制約があるので、より効率的な製造方法の開発が切実に要求されている。
【0007】
(発明の概要)
従来の酢酸基(OAc)含有キラルサレン触媒において、触媒が活性を失うか、又は酢酸基(OAc)のような官能基が離脱する。そのために、本発明者らは、触媒の非活性化および触媒によるキラル生成物のラセミ化の問題を解消するために、中心金属の対アニオン(counterion)としてPF またはBF が導入されていてラセミ体エポキシドの大量生産に有用な新たな構造のキラル高分子サレン触媒を開発した。言換えれば、キラルエポキシドの立体選択性加水分解反応に用いられるキラルサレン触媒において中心金属に結合している適切な対アニオンの選択が非常に重要である。たとえば、酢酸基(OAc)やハロゲン基のように求核性作用を有する対アニオンが結合しているキラルサレン触媒は、キラルエポキシドのラセミ化に関与して光学純度を低下させ、また、対アニオンが中心金属と強力な結合を形成しない場合は、反応中に対アニオンが解離して触媒活性が低下する。
【0008】
本発明に係るキラル高分子サレン触媒は、中心金属の対アニオンとしてPF またはBF が結合していて反応後も全く活性を失わず、また、ラセミ化することなくキラルエポキシドの優れた生産を提供する。さらに、本発明に係る新規キラル高分子サレン触媒は、ラセミエポキシドを立体選択的に加水分解する反応に用いる場合、キラルサレン触媒が溶媒に不溶性の高分子であるため、簡単な濾過過程だけでも反応混合物から容易にキラル高分子サレン触媒を回収できる。したがって、本発明は、従来のキラルサレン触媒の短所を改善し、反応への使用済み後も全く触媒の活性を失わず、使用済みの触媒の再処理を必要としないために製造工程が簡単になる、新規キラル高分子サレン触媒を提供することにその目的がある。
【0009】
また、本発明は、ラセミエポキシドからキラルエポキシドまたはキラル1,2−ジオールを製造する反応に前記新規キラル高分子サレン触媒を用いることにより、生成したキラルエポキシドのラセミ化にも影響を及ぼさず、高光学純度および高収率のキラルエポキシドまたはキラル1,2−ジオールのようなキラル化合物を経済的に製造する方法を提供することに他の目的がある。
【0010】
(発明の詳細な説明)
本発明は、ラセミエポキシドからキラルエポキシドまたはキラル1,2−ジオールを製造する反応における触媒として有用な化学式4で表されるキラル高分子サレン触媒をその特徴とする。
【0011】
【化4】
Figure 2004515356
(式中、R、R、R、X、X、X、X、X、X、YおよびYは各々水素原子、C〜Cアルキル、C〜Cアルケニル、C〜Cアルキニル、ハロゲン原子、ヒドロキシ、アミノ、チオール、ニトロ、アミン、アミド、カルボニル、カルボキシル、シリル、エーテル、チオエーテル、サレノエーテル、ケトン、アルデヒド、エステル、ホスホリル、ホスホネート、ホスフィン、スルホニル、または(CH−R(この際、Rはフェニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、複素環または多環(polycycle)を示し、kは0〜8の整数である)であるか、またはいずれか2つ以上の置換基が結合して4個〜10個の原子を含む炭素環(carbocycle)或は複素環(heterocycle)を形成してもよく;MはCo、Cr、V、Fe、Mo、WおよびRuから選ばれた金属原子を示し;ZはPFおよびBFから選ばれた対アニオンを示し;mは8〜20の整数であり;nは1〜6の整数である。)
【0012】
また、本発明は、ラセミエポキシドを立体選択的に加水分解してキラルエポキシドまたはキラル1,2−ジオールのキラル化合物を製造する方法において、前記反応触媒として化学式4で表されるキラル高分子サレン触媒を用いるキラル化合物の製造方法を含む。
【0013】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。本発明は、生産物のラセミ化に影響を与えず、触媒の再生のための後処理工程なしに濾過だけでも回収が可能であり、また、全く活性を失わないので、反復的に使用が可能な化学式4で表される新規キラル高分子サレン触媒と、前記新規触媒の下でラセミエポキシドを立体選択的に加水分解して高光学活性および高収率の立体選択性を有するキラルエポキシドまたはキラル1,2−ジオールのようなキラル化合物を製造する方法に関する。
【0014】
本発明に係る化学式4で表される新規キラル高分子サレン触媒の製造方法は、たとえば、化学式5に示すように、化学式5において式(2)で表されるフェノール誘導体と式(3)で表されるジアミン誘導体を反応させることにより生成する式(4)で表される高分子サレンリガンドに中心金属および対アニオンを導入して製造できる。
【0015】
【化5】
Figure 2004515356
(式中、R、R、R、X、X、X、X、X、X、Y、Y、M、Z、mおよびnは各々化学式4で定義した通りである。)
【0016】
化学式5において、式(4)で表される高分子サレンリガンドは公知の方法[J. Am. Chem. Soc., Vol. 79, 6000, 1957;Tetrahedron:Asymmetry, Vol. 8, No. 20, pp.3481−3487, 1997;Tetrahedron Letters, Vol. 41, pp. 10267〜10271, 2000]を応用して容易に製造できる。化学式5において、式(2)で表されるフェノール誘導体と式(3)で表されるジアミン誘導体を0℃〜150℃で反応させる。この際、反応溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類とジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタンなどを使用でき、反応時間は2時間以上でなければ十分な高分子化をなすことができない。生成した化学式5において式(4)で表される高分子サレンリガンドを反応液から濾過し、水、エタノール、ヘキサンの順に洗浄して乾燥する。高分子サレンリガンドを20℃〜150℃で中心金属原子(M)含有塩と反応させ、反応溶媒としてメタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類を用いて中心金属を導入する。そして、0℃〜200℃で対アニオン(Z)含有塩或はフェロセニウム誘導体と、反応溶媒としてメタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,4−ジオキサンなどの有機溶媒を用いて対アニオン(Z)を導入することにより、化学式4で表される高分子サレン触媒を製造できる。
【0017】
一方、化学式4で表される新規キラル高分子サレン触媒を用いてラセミエポキシドを立体選択的に加水分解してキラルエポキシドまたはキラル1,2−ジオールのようなキラル化合物を製造する機構を簡略に示すと化学式6の通りである。
【0018】
【化6】
Figure 2004515356
(図中、Rは非置換またはハロゲン原子で置換されたC〜C10アルキル基、非置換またはハロゲン原子で置換されたC〜Cシクロアルキル基、または非置換またはハロゲン原子で置換されたフェニル基を示し;I−RRはRが水素原子である式化学式4で表されるキラル高分子サレン触媒を示し;I−SSはRが水素原子である化学式4で表されるキラル高分子サレン触媒を示す。)
【0019】
化学式6に示す立体選択的加水分解反応をより具体的に説明すると次の通りである。
【0020】
まず、ラセミエポキシドに0.4〜0.8当量の水とともに化学式4で表されるキラル高分子サレン触媒を0.001モル%以上(好ましくは0.1〜5モル%)加え、反応温度−10〜30℃(好ましくは4〜25℃)で反応させる。この際、別途の有機溶媒を使用してもよいが、好ましくは添加しない。反応が完了した後、反応物を濾過して触媒を回収し、濾液を減圧下で分別蒸留して所望するキラルエポキシドまたはキラル1,2−ジオールを分離する。回収された触媒は別途の再生過程を行わずに直ちに再使用できる。
【0021】
前記の本発明に係る立体選択的加水分解反応において、触媒としてRが水素原子である化学式4で表されるキラル高分子サレン触媒(以下、「I−RR」と略す)を用いる場合、反応生成物として(R)−エポキシドまたは(S)−1,2−ジオールが生成する。反面、触媒としてRが水素原子である化学式4で表されるキラル高分子サレン触媒(以下、「I−SS」と略す)を用いる場合、反応生成物として(S)−エポキシドまたは(R)−1,2−ジオールが生成する。
【0022】
添付の図1および図2には、本発明を代表する新規キラル高分子サレン触媒(本発明の触媒1−RR−1、又は本発明の触媒1−SS−1)と従来用いられた酢酸基(OAc)含有キラル高分子サレン触媒(比較触媒1)の反応時間による反応速度および光学選択性を比較したグラフを示す。
【0023】
【化7】
Figure 2004515356
【0024】
【化8】
Figure 2004515356
【0025】
【化9】
Figure 2004515356
【0026】
図3および図4によれば、本発明に係る新規キラル高分子サレン触媒を用いた反応において、より反応速度が速く、かつ光学選択性(99%ee以上)の高いキラルエポキシドが得られ、反応に用いられた後にも触媒活性を失わず、再生処理なしに反復使用が可能であることを確認できる。反面、酢酸基(OAc)を含有する従来のキラルサレン触媒は1回使用後活性を失い、再度酢酸で処理して活性化しなければ活性を示さず、酢酸で再生処理しても99%以上のee値(光学選択性)を有するキラルエポキシドを得るためには、最初に用いた触媒よりさらに多くの反応時間がかかるという短所があった。
【0027】
添付の図5は、本発明を代表する新規キラル高分子サレン触媒(本発明の触媒I−RR−1)と、酢酸基(OAc)含有キラルサレン触媒(比較触媒1)および臭素基(Br)含有キラルサレン触媒(比較触媒2)を用いて生産したキラルエポキシドのラセミ化の程度を比較したグラフである。
【0028】
【化10】
Figure 2004515356
【0029】
図5によれば、本発明に係る新規キラル高分子サレン触媒を用いた反応においては、時間が経ってもラセミ化がない、またはわずかな程度であったが、酢酸基含有キラルサレン触媒(比較触媒1)または臭素基(Br)含有キラルサレン触媒(比較触媒2)のように対アニオンが求核性作用を有するものである場合は、時間が経つにれてキラルエポキシドのラセミ化の程度が大きくなるため、時間が経つほど光学純度が低下する結果となる。したがって、キラルエポキシドの大量生産においては、反応終了後に所望する物質を蒸留するために多くの時間がかかる。本発明の新規キラル高分子サレン触媒はラセミ化のおそれがほとんどなく、光学的に純粋なキラルエポキシドの大量生産過程に使用できるのに対し、比較触媒1または2のようなキラルサレン触媒を用いる場合、蒸留過程中にキラルエポキシドのラセミ化が進行し、得られるエポキシドの光学純度が低下する短所があり、大量生産に適用するのに限界がある。
【0030】
(実施例)
以下、本発明を下記実施例によってさらに詳細に説明する。しかし、本発明はこれらに限定されない。
【0031】
(実施例1)
((S,S)−N−(3−t−ブチルサリチリデン)−N’−(3−t−ブチル−5−メチレンサリチリデン)−1,2−シクロヘキサンジアミンポリマーの製造)
【0032】
【化11】
Figure 2004515356
【0033】
(S,S)−1,2−ジアンモニウムシクロヘキサンモノ−(−)−タルトラート塩21.6gと炭酸カリウム22.6gを水110mlに溶かし、エタノール440mlを加えた。還流温度でエタノール250mlに溶かした5,5’−メチレン−ジ−3−t−ブチルサリチルアルデヒド30.1gを添加した。攪拌しながら12時間還流した後水110mlを加えた。5℃まで徐々に温度を下げ、生成した固体を濾過した。水220mlで2回洗浄し、エタノール70ml、ヘキサン70mlで洗浄した。固体を減圧乾燥して前記標題化合物32.8gを得た。
IR (KBr, cm−1): 778, 800, 860, 1160, 1265, 1440, 1594, 1628, 2860, 2960平均分子量(GPC):5856(多分散度=1.06)
【0034】
(実施例2)
((R,R)−N−(3−t−ブチルサリチリデン)−N’−(3−t−ブチル−5−メチレンサリチリデン)−1,2−シクロヘキサンジアミンポリマーの製造)
【0035】
【化12】
Figure 2004515356
【0036】
(S,S)−1,2−ジアンモニウムシクロヘキサンモノ−(−)−タルトラート塩の代わりに(R,R)−1,2−ジアンモニウムシクロヘキサンモノ−(+)−タルトラート塩を用いたことを除いては、前記実施例1と同様な方法で反応を行って標題化合物32.7gを得た。
IR (KBr, cm−1): 778, 800, 860, 1160, 1265, 1440, 1594, 1628, 2860, 2960平均分子量(GPC,図4):5856(多分散度=1.06)
【0037】
(実施例3)
((S,S)−N−(3−t−ブチルサリチリデン)−N’−(3−t−ブチル−5−メチレンサリチリデン)−1,2−シクロヘキサンジアミノコバルト(III)ヘキサフルオロホスフェートポリマーの製造)
【0038】
【化13】
Figure 2004515356
【0039】
(S,S)−N−(3−t−ブチルサリチリデン)−N’−(3−t−ブチル−5−メチレンサリチリデン)−1,2−シクロヘキサンジアミンポリマー1当量と酢酸コバルト(II)・4HO 1.2当量をエタノールに加え、攪拌しながら3時間還流し、室温で濾過した。得られた固体にフェロセニウムヘキサフルオロホスフェート1当量とアセトニトリルを混合し、攪拌しながら1時間還流した後、アセトニトリルを減圧留去した。生成した固体をヘキサンで洗浄し、固体を濾過して標題化合物を得た。
IR (cm−1): 849, 1032, 1165, 1231, 1335, 1387, 1437, 1538, 1572, 2864, 2948, 3481
【0040】
(実施例4)
((R,R)−N−(3−t−ブチルサリチリデン)−N’−(3−t−ブチル−5−メチレンサリチリデン)−1,2−シクロヘキサンジアミノコバルト(III)ヘキサフルオロホスフェートポリマーの製造)
【0041】
【化14】
Figure 2004515356
【0042】
(S,S)−N−(3−t−ブチルサリチリデン)−N’−(3−t−ブチル−5−メチレンサリチリデン)−1,2−シクロヘキサンジアミンポリマーの代わりに、(R,R)−N−(3−t−ブチルサリチリデン)−N’−(3−t−ブチル−5−メチレンサリチリデン)−1,2−シクロヘキサンジアミンポリマーを用いたことを除いては、前記実施例3と同様な方法で反応を行って標題化合物を定量的に得た。
IR (cm−1): 849, 1032, 1165, 1231, 1335, 1387, 1437, 1538, 1572, 2864, 2948, 3481
【0043】
(実施例5)
((S,S)−N−(3−t−ブチルサリチリデン)−N’−(3−t−ブチル−5−メチレンサリチリデン)−1,2−シクロヘキサンジアミノコバルト(III)テトラフルオロボレートポリマーの製造)
【0044】
【化15】
Figure 2004515356
【0045】
(S,S)−N−(3−t−ブチルサリチリデン)−N’−(3−t−ブチル−5−メチレンサリチリデン)−1,2−シクロヘキサンジアミンポリマー1当量と酢酸コバルト(II)・4HO 1.2当量をエタノールに加え、攪拌しながら3時間還流し、室温で濾過した。得られた固体にテトラフルオロホウ酸フェロセニウム1当量とアセトニトリルを混合し、攪拌しながら1時間還流した後、アセトニトリルを減圧留去した。生成した固体をヘキサンで洗浄し、固体を濾過して標題化合物を得た。
IR (cm−1): 841, 1031, 1164, 1229, 1336, 1383, 1438, 1544, 1571, 2862, 2954, 3484
【0046】
(実施例6)
((R,R)−N−(3−t−ブチルサリチリデン)−N’−(3−t−ブチル−5−メチレンサリチリデン)−1,2−シクロヘキサンジアミノコバルト(III)テトラフルオロボレートポリマーの製造)
【0047】
【化16】
Figure 2004515356
【0048】
(S,S)−N−(3−t−ブチルサリチリデン)−N’−(3−t−ブチル−5−メチレンサリチリデン)−1,2−シクロヘキサンジアミンポリマーの代わりに、(R,R)−N−(3−t−ブチルサリチリデン)−N’−(3−t−ブチル−5−メチレンサリチリデン)−1,2−シクロヘキサンジアミンポリマーを用いたことを除いては、実施例5と同様な方法で反応を行って標題化合物を得た。
IR (cm−1): 841, 1031, 1164, 1229, 1336, 1383, 1438, 1544, 1571, 2862, 2954, 3484
【0049】
(実施例7)
((S,S)−N−(3−t−ブチルサリチリデン)−N’−(3−t−ブチル−5−メチレンサリチリデン)−1,2−シクロヘキサンジアミノコバルト(III)ブロミドポリマーの製造)
【0050】
【化17】
Figure 2004515356
【0051】
(S,S)−N−(3−t−ブチルサリチリデン)−N’−(3−t−ブチル−5−メチレンサリチリデン)−1,2−シクロヘキサンジアミンポリマー1当量と酢酸コバルト(II)・4HO 1.2当量をエタノールに加え、攪拌しながら3時間還流し、室温で濾過した。得られた固体および臭素0.5当量をジクロロメタンに加え、攪拌しながら1時間還流した。ジクロロメタンを減圧留去して標題化合物を得た。
【0052】
(実施例8)
((R,R)−N−(3−t−ブチルサリチリデン)−N’−(3−t−ブチル−5−メチレンサリチリデン)−1,2−シクロヘキサンジアミノコバルト(III)ブロミドポリマーの製造)
【0053】
【化18】
Figure 2004515356
【0054】
(S,S)−N−(3−t−ブチルサリチリデン)−N’−(3−t−ブチル−5−メチレンサリチリデン)−1,2−シクロヘキサンジアミンポリマーの代わりに、(R,R)−N−(3−t−ブチルサリチリデン)−N’−(3−t−ブチル−5−メチレンサリチリデン)−1,2−シクロヘキサンジアミンポリマーを用いたことを除いては、前記実施例7と同様な方法で反応を行って標題化合物を得た。
【0055】
(実施例9)
((S,S)−N−(3−t−ブチルサリチリデン)−N’−(3−t−ブチル−5−メチレンサリチリデン)−1,2−シクロヘキサンジアミノコバルト(III)クロリドポリマーの製造)
【0056】
【化19】
Figure 2004515356
【0057】
(S,S)−N−(3−t−ブチルサリチリデン)−N’−(3−t−ブチル−5−メチレンサリチリデン)−1,2−シクロヘキサンジアミンポリマー1当量と酢酸コバルト(II)・4HO 1.2当量をエタノールに加え、攪拌しながら3時間還流し、室温で濾過した。得られた固体および塩素0.5当量をジクロロメタンに加え、攪拌しながら1時間還流した後ジクロロメタンを減圧留去して標題化合物を得た。
【0058】
(実施例10)
((R,R)−N−(3−t−ブチルサリチリデン)−N’−(3−t−ブチル−5−メチレンサリチリデン)−1,2−シクロヘキサンジアミノコバルト(III)クロリドポリマーの製造)
【0059】
【化20】
Figure 2004515356
【0060】
(S,S)−N−(3−t−ブチルサリチリデン)−N’−(3−t−ブチル−5−メチレンサリチリデン)−1,2−シクロヘキサンジアミンポリマーの代わりに、(R,R)−N−(3−t−ブチルサリチリデン)−N’−(3−t−ブチル−5−メチレンサリチリデン)−1,2−シクロヘキサンジアミンポリマーを用いたことを除いては、実施例9と同様な方法で反応を行って標題化合物を得た。
【0061】
(実験例1)
((S)−エピクロロヒドリンまたは(R)−エピクロロヒドリンの製造)
各々のラセミエピクロロヒドリン100gに下記表1のように前記実施例3〜10で製造した触媒0.25モル%を混合し、5℃まで冷却した。これに、水13.6gを徐々に加えた後、20℃で4時間攪拌した。反応物を濾過して触媒を回収し、濾液を減圧下で分別蒸留して(S)[または(R)]−エピクロロヒドリンを得た。回収した触媒に同量の新しいラセミエピクロロヒドリンと水を入れて同様な反応を繰り返したところ、(S)[または(R)]−エピクロロヒドリンを連続して99%ee以上の光学純度で得た。
【0062】
(比較実験例1)
((S)−エピクロロヒドリンの製造)
従来の酢酸基含有キラルサレン触媒(比較触媒1)を用いて前記実験例1のように反応させて(S)−エピクロロヒドリンを得た。使用された触媒を全く活性化処理をせずに次の反応に用いて光学純度が17%eeの(S)−エピクロロヒドリンを得た。2番目の反応後、使用された触媒を公知の方法[Science, Vol. 277, 936, 1997]に従って活性化した。使用した触媒をトルエンおよび2当量の酢酸に加え、空気中で1時間攪拌した後溶媒を減圧蒸留して触媒を得た。この触媒を用いて同様な条件下で3番目の反応を行ったところ、一番目の反応では反応時間が4時間であったことに比べて、3番目の反応では7〜8時間と長くなり、(S)−エピクロロヒドリンの光学純度は99%ee以下に低下した。その結果を下記表1に示す。
【0063】
【表1】
Figure 2004515356
【0064】
(比較実験例2)
((S)−エピクロロヒドリンの光学純度変化の比較)
各々のラセミエピクロロヒドリン100gに前記実施例4で製造した触媒(I−RR−1)、従来の酢酸基含有キラルサレン触媒(比較触媒1)、臭素基含有キラルサレン触媒(比較触媒2)を各々0.4モル%ずつ加え、5℃に冷却した。これに、水10.7gを徐々に加えた後、20℃で攪拌しながら、光学純度の経時変化を観察し、その結果を図3に示す。
【0065】
(実験例2)
((R)−エピブロモヒドリンまたは(S)−エピブロモヒドリンの製造)
ラセミエピブロモヒドリン148gに前記実施例3または実施例4で製造した触媒(I−SS−1またはI−RR−1)2.8gを加え、5℃に冷却した。これに、水10.7gを徐々に加えた後、20℃で7時間攪拌し、反応物を濾過して触媒を回収し、濾液を減圧下で分別蒸留したところ、(R)[または(S)]−エピブロモヒドリンを得た。回収した触媒に同量の新しいラセミエピブロモヒドリンと水を入れて活性化処理を全く行わずに同様の反応を繰り返したところ、(R)[または(S)]−エピブロモヒドリンを連続して99%ee以上の光学純度で得た。
【0066】
(実験例3)
((S)−1,2−エポキシブタンまたは(R)−1,2−エポキシブタンの製造)
ラセミ1,2−エポキシブタン78gに前記実施例3または実施例4で製造した触媒(I−SS−1またはI−RR−1)2.8gを加え、5℃まで冷却した。これに、水10.7gを徐々に加えた後、20℃で7時間攪拌し、反応物を濾過して触媒を回収し、濾液を減圧下で分別蒸留したところ、(S)[または(R)]−1,2−エポキシブタンを得た。回収した触媒に同量の新しいラセミ1,2−エポキシブタンと水を入れて活性化処理を全く行わずに反応を繰り返したところ、(S)[または(R)]−1,2−エポキシブタンを連続して99%ee以上の光学純度で得た。
【0067】
(実験例4)
((S)−1,2−エポキシヘキサンまたは(R)−1,2−エポキシヘキサンの製造)
ラセミ1,2−エポキシブタン78gの代わりに、ラセミ1,2−エポキシヘキサン108gを用いたことを除いては、前記実験例3と同様な方法で反応を行って標題化合物を99%ee以上の光学純度で得た。
【0068】
(実験例5)
((S)−スチレンオキシドまたは(R)−スチレンオキシドの製造)
ラセミスチレンオキシド130gに前記実施例3または実施例4で製造した触媒(I−SS−1またはI−RR−1)5gを加え、5℃に冷却した。これに、水13.6gを徐々に加えた後、20℃で15時間攪拌し、反応物を濾過して触媒を回収し、濾液を減圧下で分別蒸留して(S)[または(R)]−スチレンオキシドを得た。回収した触媒に同量の新しいラセミスチレンオキシドと水を入れて活性化処理をまったく行わずに同様な反応を繰り返したところ、(S)[または(R)]−スチレンオキシドを連続して99%ee以上の光学純度で得た。
【0069】
(実験例6)
((S)−1,2−ブタンジオールまたは(R)−1,2−ブタンジオールの製造)
ラセミ1,2−エポキシブタン78gに前記実施例3または実施例4で製造した触媒(I−SS−1またはI−RR−1)2.8gを加え、5℃に冷却した。これに、水8.8gを徐々に加えた後、20℃で3時間攪拌し、反応物を濾過して触媒を回収した。濾液を減圧下で分別蒸留して(S)[または(R)]−1,2−ブタンジオールを得た。回収した触媒に同量の新しいラセミ1,2−ブタンジオールと水を入れて活性化処理を全く行わずに同様な反応を繰り返したところ、(S)[または(R)]−1,2−ブタンジオールを連続して99%ee以上の光学純度、平均収率80%で得た。
【0070】
(産業上の利用可能性)
以上、述べたように、本発明に係る新規キラル高分子サレン触媒は、従来のキラルサレン触媒が高価であるにもかかわらず回収が困難であるという短所を改善することにより、反応への使用済み後も簡単な濾過過程だけで回収が可能であるともに、回収された触媒は全く活性を失わず、触媒の再生処理なしに反復使用が可能であり、また、ラセミエポキシドから高光学純度および高収率の立体選択性を有するキラルエポキシドまたはキラル1,2−ジオールを大量生産できる立体選択性加水分解反応における触媒として有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明のキラル高分子サレン触媒と従来の酢酸基含有キラルサレン触媒を用いて生産したキラル化合物の反応時間による光学純度を比較したグラフである。
【図2】図2は、本発明のキラル高分子サレン触媒と従来の酢酸基含有キラルサレン触媒を用いて生産したキラル化合物の反応回数による光学純度を比較したグラフである。
【図3】図3は、本発明のキラル高分子サレン触媒と比較触媒として酢酸基含有キラルサレン触媒および臭素基含有キラルサレン触媒を用いて生産したキラルエポキシドの反応時間によるラセミ化の程度を比較したグラフである。
【図4】図4は、本発明のキラル高分子サレン触媒の製造に用いられる高分子サレンリガンドの平均分子量(GPC)データである。

Claims (15)

  1. 下記化学式1で表されることを特徴とするキラル高分子サレン触媒。
    Figure 2004515356
    (式中、R、R、R、X、X、X、X、X、X、YおよびYは各々水素原子、C〜Cアルキル、C〜Cアルケニル、C〜Cアルキニル、ハロゲン原子、ヒドロキシ、アミノ、チオール、ニトロ、アミン、アミド、カルボニル、カルボキシル、シリル、エーテル、チオエーテル、サレノエーテル、ケトン、アルデヒド、エステル、ホスホリル、ホスホネート、ホスフィン、スルホニル、または(CH−R(この際、Rはフェニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、複素環または多環(polycycle)を示し、kは0〜8の整数である)であるか、またはいずれか2つ以上の置換基が結合して4個〜10個の原子を含む炭素環(carbocycle)或は複素環(heterocycle)を形成してもよく;MはCo、Cr、V、Fe、Mo、WおよびRuから選ばれた金属原子を示し;ZはPFおよびBFから選ばれた対アニオンを示し;mは8〜20の整数であり;nは1〜6の整数である。)
  2. 前記X、X、X、X、X、Xは各々水素原子またはt−ブチル基であり;YおよびYは各々水素原子であり;R、R、Rは結合して4個〜10個の原子を含む炭素環(carbocycle)或は複素環(heterocycle)であることを特徴とする請求項1記載のキラル高分子サレン触媒。
  3. 前記MがCoであることを特徴とする請求項1記載のキラル高分子サレン触媒。
  4. 前記nが1の整数であることを特徴とする請求項1記載のキラル高分子サレン触媒。
  5. 前記mが10〜20の整数であることを特徴とする請求項1記載のキラル高分子サレン触媒。
  6. 下記化学式2において式(2)で表されるフェノール誘導体と式(3)で表されるジアミン誘導体を反応させて式(4)で表される高分子サレンリガンドを製造し、製造した式(4)で表される高分子サレンリガンドに中心金属(M)および対アニオン(Z)を導入して式(1)の高分子サレンリガンドを得ることを特徴とする、式(1)で表されるキラル高分子サレン触媒の製造方法。
    Figure 2004515356
    (式中、R、R、R、X、X、X、X、X、X、Y、Y、M、Z、mおよびnは各々請求項1で定義した通りである。)
  7. 前記X、X、X、X、X、Xは各々水素原子またはt−ブチル基であり;YおよびYは各々水素原子であり;前記R、R、Rは結合して4個〜10個の原子を含む炭素環(carbocycle)或は複素環(heterocycle)であることを特徴とする請求項6記載のキラル高分子サレン触媒の製造方法。
  8. 前記MがCoであることを特徴とする請求項6記載のキラル高分子サレン触媒の製造方法。
  9. 前記nが1の整数であることを特徴とする請求項6記載のキラル高分子サレン触媒の製造方法。
  10. 前記mが10〜20の整数であることを特徴とする請求項6記載のキラル高分子サレン触媒の製造方法。
  11. ラセミエポキシドを立体選択的に加水分解してキラルエポキシドまたはキラル1,2−ジオールのキラル化合物を製造する方法において、前記反応触媒として下記化学式3で表されるキラル高分子サレン触媒を用いることを特徴とするキラルエポキシドまたはキラル1,2−ジオールのキラル化合物の製造方法。
    Figure 2004515356
    (式中、R、R、R、X、X、X、X、X、X、Y、Y、M、Z、mおよびnは各々請求項1で定義した通りである。)
  12. 前記X、X、X、X、X、Xは各々水素原子またはt−ブチル基であり;YおよびYは各々水素原子であり;前記R、R、Rは結合して4個〜10個の原子を含む炭素環(carbocycle)或は複素環(heterocycle)であることを特徴とする、キラル高分子サレン触媒を用いることを特徴とする、請求項11記載のキラルエポキシドまたはキラル1,2−ジオールのキラル化合物の製造方法。
  13. 前記MがCoであるキラル高分子サレン触媒を用いることを特徴とする、請求項11記載のキラルエポキシドまたはキラル1,2−ジオールのキラル化合物の製造方法。
  14. 前記nが1の整数であるキラル高分子サレン触媒を用いることを特徴とする、請求項11記載のキラルエポキシドまたはキラル1,2−ジオールのキラル化合物の製造方法。
  15. 前記mが10〜20の整数であるキラル高分子サレン触媒を用いることを特徴とする、請求項11記載のキラルエポキシドまたはキラル1,2−ジオールのキラル化合物の製造方法。
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