JP2006076887A - 新規スピロ構造化合物とその製造法 - Google Patents
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Abstract
【課題】
新規スピロ構造化合物とその製造法の提供。
【解決手段】
下記式（１）
【化１】
（式中、Ｒ０１およびＲ０２は互いに同一または異なる炭素数１〜６の飽和もしくは不飽和アルキル基を表す。ｎ０１およびｎ０２は同一または異なって１または２である。）
で表される含スピロ構造イミダゾリウム化合物と、塩基性条件下マレイン酸ジエステルと２-置換-１-アルキル-１Ｈ-イミダゾールを出発物質とするその簡便な製造法。
【選択図】なし。
新規スピロ構造化合物とその製造法の提供。
【解決手段】
下記式（１）
【化１】
（式中、Ｒ０１およびＲ０２は互いに同一または異なる炭素数１〜６の飽和もしくは不飽和アルキル基を表す。ｎ０１およびｎ０２は同一または異なって１または２である。）
で表される含スピロ構造イミダゾリウム化合物と、塩基性条件下マレイン酸ジエステルと２-置換-１-アルキル-１Ｈ-イミダゾールを出発物質とするその簡便な製造法。
【選択図】なし。
Description
本発明はスピロ構造を有する新規イミダゾリウム化合物およびその製造法に関する。
第４級アンモニウム塩は有機合成における相関移動触媒として重要な化合物であり、特に近年では、光学活性な第４級アンモニウム塩を用いた不斉合成の開発が注目されている。
このような背景から、不斉中心を有するこれまでにない新しい第４級アンモニウム塩を開発し、その製造法を確立することが急務となっている。
これに関し本発明者等は近年、スピロ骨格を有するピリジニウム塩およびキノリニウム塩の開発に成功している（非特許文献１）。
このような背景から、不斉中心を有するこれまでにない新しい第４級アンモニウム塩を開発し、その製造法を確立することが急務となっている。
これに関し本発明者等は近年、スピロ骨格を有するピリジニウム塩およびキノリニウム塩の開発に成功している（非特許文献１）。
笹井等著 ヘテロサイクルス（Heterocycles）61巻，p581−586（2003）
ところで、これら不斉相間移動触媒には反応目的に応じた、種々多様性が要求されるところ、スピロ骨格を有するイミダゾリウム化合物に関しては、その合成例も、またその化合物の化学および物理的特性に基づく有用性ついても報告例がなかった。
本発明者らは、新たにスピロ骨格を有するイミダゾリウム化合物を開発し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、下記式（１）
（式中、Ｒ０１およびＲ０２は互いに同一または異なる炭素数１〜６の飽和もしくは不飽和アルキル基を表す。ｎ０１およびｎ０２は同一または異なって１または２である。）
で表される含スピロ構造イミダゾリウム化合物に関する。
（式中、Ｒ０１およびＲ０２は互いに同一または異なる炭素数１〜６の飽和もしくは不飽和アルキル基を表す。ｎ０１およびｎ０２は同一または異なって１または２である。）
で表される含スピロ構造イミダゾリウム化合物に関する。
また、本発明は、上記含スピロ構造イミダゾリウム化合物（１）の製造法に関する。
具体的には、
１．下記式（２）
（式中、Ｒ３は同一または異なる炭素数１〜６の飽和もしくは不飽和アルキル基、またはアラルキル基を表す。）
で表されるマロン酸ジエステルと、下記式（３）
（式中、Ｒ０は炭素数１〜６の飽和もしくは不飽和アルキル基を表す。ｎ０は１または２である。Ｘはハロゲン原子またはスルホニルオキシ基を表す。）
で表される1種類または２種類の２-置換-１-アルキル-１Ｈ-イミダゾールを、塩基性条件下で縮合することにより、下記式（４）
（式中、Ｒ０１、Ｒ０２、Ｒ３、ｎ０１、ｎ０２は前記と同じである。Ｒ０１およびＲ０２は互いに同一でも異なる基でもよく、ｎ０１およびｎ０２も同一でも異なる数でもよい。）
で表される２，２−ビス(１-アルキル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルアルキル)マロン酸ジエステルを得る第一の工程、
２．次いで、該２，２−ビス(１-アルキル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルアルキル)マロン酸ジエステルのエステル部分を還元することにより、相当する下記式（５）
（式中、Ｒ０１、Ｒ０２、ｎ０１、ｎ０２は前記と同じである。Ｒ０１およびＲ０２は互いに同一でも異なる基でもよく、ｎ０１およびｎ０２も同一でも異なる数でもよい。）
で表される２，２−ビス(１-アルキル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルアルキル)−１,３-プロパンジオールに変換する第二の工程、
３．次いで、ハロゲン化試薬の存在下、分子内環化反応を行う第３の工程、
からなることを特徴とする、下記、含スピロ構造イミダゾリウム化合物（１）の製造法に関する。
（式中、Ｒ０１、Ｒ０２、ｎ０１、ｎ０２は前記と同じである。Ｒ０１およびＲ０２は互いに同一でも異なる基でもよく、ｎ０１およびｎ０２も同一でも異なる数でもよい。）
具体的には、
１．下記式（２）
（式中、Ｒ３は同一または異なる炭素数１〜６の飽和もしくは不飽和アルキル基、またはアラルキル基を表す。）
で表されるマロン酸ジエステルと、下記式（３）
（式中、Ｒ０は炭素数１〜６の飽和もしくは不飽和アルキル基を表す。ｎ０は１または２である。Ｘはハロゲン原子またはスルホニルオキシ基を表す。）
で表される1種類または２種類の２-置換-１-アルキル-１Ｈ-イミダゾールを、塩基性条件下で縮合することにより、下記式（４）
（式中、Ｒ０１、Ｒ０２、Ｒ３、ｎ０１、ｎ０２は前記と同じである。Ｒ０１およびＲ０２は互いに同一でも異なる基でもよく、ｎ０１およびｎ０２も同一でも異なる数でもよい。）
で表される２，２−ビス(１-アルキル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルアルキル)マロン酸ジエステルを得る第一の工程、
２．次いで、該２，２−ビス(１-アルキル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルアルキル)マロン酸ジエステルのエステル部分を還元することにより、相当する下記式（５）
（式中、Ｒ０１、Ｒ０２、ｎ０１、ｎ０２は前記と同じである。Ｒ０１およびＲ０２は互いに同一でも異なる基でもよく、ｎ０１およびｎ０２も同一でも異なる数でもよい。）
で表される２，２−ビス(１-アルキル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルアルキル)−１,３-プロパンジオールに変換する第二の工程、
３．次いで、ハロゲン化試薬の存在下、分子内環化反応を行う第３の工程、
からなることを特徴とする、下記、含スピロ構造イミダゾリウム化合物（１）の製造法に関する。
（式中、Ｒ０１、Ｒ０２、ｎ０１、ｎ０２は前記と同じである。Ｒ０１およびＲ０２は互いに同一でも異なる基でもよく、ｎ０１およびｎ０２も同一でも異なる数でもよい。）
更に、本発明は、
１．下記式（２）
（式中、Ｒ３は同一または異なる炭素数１〜６の飽和もしくは不飽和アルキル基、またはアラルキル基を表す。）
で表されるマロン酸ジエステルと、下記式（３-１）
（式中、Ｒ１は炭素数１〜６の飽和もしくは不飽和アルキル基を表す。ｎ１は１または２である。Ｘはハロゲン原子またはスルホニルオキシ基を表す。）
で表される２-置換-１-アルキル-１Ｈ-イミダゾールを塩基性条件下で縮合させ、下記式（６）で表される２-(１-アルキル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルアルキル)マロン酸ジエステルを得、
（Ｒ１、Ｒ３、ｎ１は前記と同じ。）
その後、式（３-１）とは異なる下記式（３-２）
（式中、Ｒ２は炭素数１〜６の飽和もしくは不飽和アルキル基を表す。ｎ２は１または２である。Ｘは前記と同じ。但し、式（３-１）とは異なる化合物である。）
で表される２-置換-１-アル
キル-１Ｈ-イミダゾールを塩基性条件下で縮合することにより、下記式（４’）
（式中、Ｒ１〜Ｒ３、ｎ１およびｎ２は前記と同じ。但し、Ｒ１とＲ２、またはｎ１とｎ２は同じでない。）
で表される２，２−ビス(１-アルキル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルアルキル)マロン酸ジエステルを得る工程からなる第一の工程、
２．次いで、化学式（４’）中、ジエステル部分を還元することにより相当する下記式（５’）
（式中、Ｒ１、Ｒ２、ｎ１、ｎ２は前記と同じ。但し、Ｒ１とＲ２、またはｎ１とｎ２は同じでない。）
で表される２，２−ビス(１-アルキル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルアルキル)−１,３-プロパンジオールに変換する第二の工程、
３．次いで、ハロゲン化試薬の存在下、分子内環化反応を行う第３の工程からなることを特徴とする、含スピロ構造イミダゾリウム化合物（１’）の製造法に関する。
（式中、Ｒ１、Ｒ２、ｎ１、ｎ２は前記と同じである。但し、Ｒ１とＲ２、またはｎ１とｎ２は同じでない。）
１．下記式（２）
（式中、Ｒ３は同一または異なる炭素数１〜６の飽和もしくは不飽和アルキル基、またはアラルキル基を表す。）
で表されるマロン酸ジエステルと、下記式（３-１）
（式中、Ｒ１は炭素数１〜６の飽和もしくは不飽和アルキル基を表す。ｎ１は１または２である。Ｘはハロゲン原子またはスルホニルオキシ基を表す。）
で表される２-置換-１-アルキル-１Ｈ-イミダゾールを塩基性条件下で縮合させ、下記式（６）で表される２-(１-アルキル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルアルキル)マロン酸ジエステルを得、
（Ｒ１、Ｒ３、ｎ１は前記と同じ。）
その後、式（３-１）とは異なる下記式（３-２）
（式中、Ｒ２は炭素数１〜６の飽和もしくは不飽和アルキル基を表す。ｎ２は１または２である。Ｘは前記と同じ。但し、式（３-１）とは異なる化合物である。）
で表される２-置換-１-アル
キル-１Ｈ-イミダゾールを塩基性条件下で縮合することにより、下記式（４’）
（式中、Ｒ１〜Ｒ３、ｎ１およびｎ２は前記と同じ。但し、Ｒ１とＲ２、またはｎ１とｎ２は同じでない。）
で表される２，２−ビス(１-アルキル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルアルキル)マロン酸ジエステルを得る工程からなる第一の工程、
２．次いで、化学式（４’）中、ジエステル部分を還元することにより相当する下記式（５’）
（式中、Ｒ１、Ｒ２、ｎ１、ｎ２は前記と同じ。但し、Ｒ１とＲ２、またはｎ１とｎ２は同じでない。）
で表される２，２−ビス(１-アルキル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルアルキル)−１,３-プロパンジオールに変換する第二の工程、
３．次いで、ハロゲン化試薬の存在下、分子内環化反応を行う第３の工程からなることを特徴とする、含スピロ構造イミダゾリウム化合物（１’）の製造法に関する。
（式中、Ｒ１、Ｒ２、ｎ１、ｎ２は前記と同じである。但し、Ｒ１とＲ２、またはｎ１とｎ２は同じでない。）
本発明によれば、比較的簡便な方法で含スピロ構造イミダゾリウム化合物を製造することができ、得られる該化合物の塩はそれ自体イオン性液体として機能する。また、該化合物をキラル分割することで不斉合成触媒として機能し得る。
本発明の目的物である、上記式（１）で表される含スピロ構造イミダゾリウム化合物のＲ０１、Ｒ０２は同一または異なってもよい炭素数１〜６の飽和もしくは不飽和アルキル基であり、該アルキル基は直鎖であっても分枝鎖を有していてもよい。
Ｒ０１およびＲ０２の具体例としてはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、およびｔｅｒｔ−ブチル基、ヘキシル基、アリル基が挙げられる。
また、ｎ０１およびｎ０２は同一または異なって１または２を表す。ｎ０１およびｎ０２が共に１の場合が好ましい。
Ｒ０１およびＲ０２の具体例としてはメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、およびｔｅｒｔ−ブチル基、ヘキシル基、アリル基が挙げられる。
また、ｎ０１およびｎ０２は同一または異なって１または２を表す。ｎ０１およびｎ０２が共に１の場合が好ましい。
本発明の含スピロ構造イミダゾリウム化合物（１）は、マロン酸ジエステル（２）と２-置換-１-アルキル-１Ｈ-イミダゾール（３）から３段階を経て製造することができる。以下にその詳細を示す。
第１段階目は、塩基存在下、マロン酸ジエステル（２）と２-置換-１-アルキル-１Ｈ-イミダゾール（３）を縮合させて２，２−ビス(１Ｈ-イミダゾール-２-イルアルキル)マロン酸ジエステル（４）を得る反応である。
原料のマロン酸ジエステル（２）に対して特に制限はなく、一般にマロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジtert-ブチル、およびマロン酸ジベンジルなどが挙げられる。マロン酸ジエチルが好ましい。
２-置換-１-アルキル-１Ｈ-イミダゾール（３）は、市販品のＮ-置換イミダゾールまたは入手が困難である場合は窒素原子をＲ０１またはＲ０２に置換したものを原料として用い、ｎ０１＝ｎ０２＝１の場合、イミダゾールの２位炭素上のホルミル化、ホルミル基のヒドロキシメチル基への還元、さらに水酸基を置換基Ｘに変換することによって得ることができるが、この製法に限らない。マロン酸ジエステル（２）に対して０.５〜３当量が適量である。
置換基Ｘはハロゲン原子またはスルホニルオキシ基を表す。ハロゲン原子の具体例としては塩素、臭素、よう素などが、またスルホニルオキシ基の具体例としてはメタンスルホニルオキシ基、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、トルエンスルホニルオキシ基、およびｍ−ニトロベンゼンスルホニルオキシ基などが挙げられるがこれに限らない。
使用する塩基としては水素化ナトリウム、水素化カリウム、水素化カルシウムなどのアルカリ金属またはアルカリ土類金属の水素化物、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシドなどのアルカリ金属アルコキシド、または炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどのアルカリ金属炭酸塩などが挙げられるが、好ましくはアルカリ金属の水素化物であり、さらに好ましくは水素化ナトリウムである。塩基の使用量はマロン酸ジエステル（２）に対して１〜４当量が適量である。
使用できる溶媒としては、ジエチルエーテルやテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）などのエーテル類、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）やジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）などの非プロトン性極性溶媒、アセトンや２−ブタノンなどのケトン類、またはメタノールやエタノールなどのアルコール系溶媒が挙げられるが、エーテル系溶媒または非プロトン性極性溶媒が好ましく、さらに好ましくはＴＨＦである。使用量はマロン酸エステル（３）に対して２〜１００倍（ｗ/ｗ）が適量である。
Ｒ０１、Ｒ０２が互いに異なる含スピロ構造イミダゾリウム化合物（１’）が所望である場合、まずマロン酸ジエステル（２）とほぼ当量の２-置換-１-アルキル-１Ｈ-イミダゾール（３-１）を反応させて２-(１-アルキル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルアルキル)マロン酸ジエステル（６）を得、さらに別の置換基を有する２-置換-１-アルキル-１Ｈ-イミダゾール（３-２）を反応させることにより高収率で得ることができる。
なお、本発明では、Ｒ０１とＲ０２が異なる基であることを明確にする意味で、それぞれＲ１とＲ２と表現している。
なお、本発明では、Ｒ０１とＲ０２が異なる基であることを明確にする意味で、それぞれＲ１とＲ２と表現している。
第２段階目は、２，２−ビス (１Ｈ-イミダゾール-２-イルアルキル)マロン酸ジエステル（４、４’）の２つのエステルを還元することにより相当する２，２−ビス(１-アルキル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルアルキル)−１,３-プロパンジオール（５、５’）を得る反応である。用いる還元剤としては、エステル以外の部分が反応しないものであれば制限はなく、例えば水素化リチウムアルミニウム、水素化ジイソブチルアルミニウム、水素化ほう素リチウム、水素化ほう素ナトリウム、およびボラン-ジメチルスルフィド錯体などが挙げられるが、水素化リチウムアルミニウムが好ましい。当該ジエステル（４、４’）に対して１〜６当量が適量である。
第３段階目は、ハロゲン化試薬の存在下、２，２−ビス(１-アルキル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルアルキル)−１,３-プロパンジオール（５、５’）を目的の含スピロ構造イミダゾリウム化合物（１、１’）に変換する反応である。
この反応は、まずプロパンジオール誘導体（５、５’）の２つの水酸基をハロゲン化試薬により脱離性置換基であるハロゲン原子に置換し、続いて分子内の２つのイミダゾール環中にある置換基Ｒ０１（Ｒ１）、Ｒ０２（Ｒ２）で置換されていないほうの窒素原子が、ハロゲン原子に結合している２つの炭素原子にそれぞれ求核置換することによって分子内環化し、目的の含スピロ構造イミダゾリウム化合物（１、１’）を生成するという、２段階から成り立つ。この一連の反応は、１段階目に生成するハロゲン化体を単離することなく分子内環化する、いわゆるワンポット法で進行する。
第３段階目で用いるハロゲン化試薬としては、水酸基以外の部分が反応しないものであれば制限はなく、例えば塩化チオニル、四塩化炭素−トリフェニルホスフィン、Ｎ−クロロコハク酸イミド−トリフェニルホスフィンなどの塩素化試薬、三臭化リン、臭素−トリフェニルホスフィン、四臭化炭素−トリフェニルホスフィン、Ｎ−ブロモコハク酸イミド−トリフェニルホスフィン、臭化トリメチルシランなどの臭素化試薬、およびよう素−トリフェニルホスフィン−イミダゾール、よう化メチル−トリフェニルホスファイト、よう化トリメチルシランなどのよう素化試薬が挙げられるが臭素化試薬が好ましく、特に三臭化リンが好ましい。当該プロパンジオール誘導体（５、５’）に対して１〜５当量が適量である。
使用する溶媒としては、ベンゼンやトルエンなどの芳香族炭化水素、ヘキサンやヘプタンなどの脂肪族炭化水素、あるいはジエチルエーテルやＴＨＦなどのエーテル類が挙げられるが、炭化水素系溶媒が好ましい。使用量はプロパンジオール誘導体（５、５’）に対して２〜１００倍（ｗ/ｗ）が適量である。
本発明である含スピロ構造イミダゾリウム化合物（１、１’）は、様々な対アニオン（Ｙ−）との塩を構成することが可能であり、その種類によって融点が変化する。対アニオンの置換方法としては、所望の対アニオンのリチウム塩や銀塩などの金属塩存在下、アルコール溶媒中で攪拌する方法などが挙げられるがこれに限られない。対アニオンとしては、塩素イオン、臭素イオン、よう素イオンなどのハロゲンイオン、四フッ化ほう素イオン、六フッ化リンイオン、トリフルオロメタンスルホニルオキシイオン、ビストリフルオロメタンスルホニルイミドイオンなどの含フッ素化合物イオンなどが挙げられるがこれに限られない。
本発明である含スピロ構造イミダゾリウム化合物（１、１’）は、置換基Ｒ０１（Ｒ１）、Ｒ０２（Ｒ２）、および対アニオンの種類の組み合わせによりイオン性液体として得ることができる。イオン性液体が所望である場合、含スピロ構造イミダゾリウム化合物（１、１’）の置換基Ｒ０１（Ｒ１）をプロピル基、置換基Ｒ０２（Ｒ２）をイソプロピル基とし、対アニオンをビストリフルオロメタンスルホニルイミドにすることにより得ることができるが、この組み合わせに限らない。
本発明である含スピロ構造イミダゾリウム化合物（１、１’）は、軸不斉を有することからその光学活性体が存在する。該イミダゾリウム化合物（１、１’）の光学活性体は、光学活性カラムを使用した高速液体クロマトグラフィーを用いたラセミ体の分割により得ることができる。
以下の実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[製造例]
２-クロロメチル-１-プロピル-１Ｈ-イミダゾール塩酸塩
反応容器にｎ-プロピルイミダゾール＝３.９５ｇ（０.０３５ｍｏｌ）およびＴＨＦ＝１００ｍＬを仕込み、−４４℃に冷却した。この溶液にｎ−ブチルリチウム＝２.５１ｇ（０.０３９ｍｏｌ）を３０分かけてゆっくり滴下した後、１時間攪拌した。得られた混合溶液にＤＭＦ＝２.８７ｇ（０.０３９ｍｏｌ）をゆっくり滴下した後、室温下でさらに１６時間攪拌した。飽和塩化アンモニウム水溶液を加えることにより反応を停止し、ジクロロメタンで抽出（７５ｍＬ×３）した。得られた有機層を水、食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去し、カラムクロマトグラフィー（溶媒：メタノール/ジクロロメタン）を用いて精製することにより１-プロピル-１Ｈ-イミダゾール-２-カルバルデヒドを収率７１％で得た。
[製造例]
２-クロロメチル-１-プロピル-１Ｈ-イミダゾール塩酸塩
反応容器にｎ-プロピルイミダゾール＝３.９５ｇ（０.０３５ｍｏｌ）およびＴＨＦ＝１００ｍＬを仕込み、−４４℃に冷却した。この溶液にｎ−ブチルリチウム＝２.５１ｇ（０.０３９ｍｏｌ）を３０分かけてゆっくり滴下した後、１時間攪拌した。得られた混合溶液にＤＭＦ＝２.８７ｇ（０.０３９ｍｏｌ）をゆっくり滴下した後、室温下でさらに１６時間攪拌した。飽和塩化アンモニウム水溶液を加えることにより反応を停止し、ジクロロメタンで抽出（７５ｍＬ×３）した。得られた有機層を水、食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去し、カラムクロマトグラフィー（溶媒：メタノール/ジクロロメタン）を用いて精製することにより１-プロピル-１Ｈ-イミダゾール-２-カルバルデヒドを収率７１％で得た。
次いで反応容器にプロピル-１Ｈ-イミダゾール-２-カルバルデヒド＝３.５０ｇ（０.０７２ｍｏｌ）およびＴＨＦ＝１００ｍＬを仕込み、０℃に冷却した。この溶液に水素化リチウムアルミニウム＝０.３２９ｇ（０.０８６ｍｏｌ）を加えた後、室温下で１時間攪拌した。得られた混合溶液を再び０℃に冷却し、飽和硫酸ナトリウム水溶液を沈殿が発生するまでするまで加えることにより反応を停止した。酢酸エチルを加えて得られた上澄み液をろ過し、さらにろ取物をジクロロエタンで洗浄した。得られた有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し溶媒を留去することによって１-プロピル-１Ｈ-イミダゾール-２-イル)メタノールを定量的に得た。
反応容器に塩化チオニル＝８.１５ｇ（０.０６８ｍｏｌ）および乾燥クロロホルム＝２０ｍＬ）を仕込み、乾燥下で０℃に冷却した。この溶液に１-プロピル-１Ｈ-イミダゾール-２-イル)メタノール＝３.２０ｇ（０.０２３ｍｏｌ）の乾燥クロロホルム溶液（５０ｍＬ）を添加した後、室温下で１６時間攪拌し、さらに４０〜４５℃で１時間攪拌した。溶媒を留去し、さらに真空乾燥することにより表題化合物を定量的に得た。なお、この表題化合物は水分により分解しやすい。
[実施例１]
２-(１-イソプロピル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルメチル)-２-(１-プロピル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルメチル)マロン酸ジエチル
反応容器にマロン酸ジエチル＝２.４６ｇ（０.０１５ｍｏｌ）および乾燥ＴＨＦ＝１００ｍＬを仕込み、０℃に冷却した。この溶液に水素化ナトリウム(６０％)＝０.６１５ｇ（０.０１５ｍｏｌ）およびよう化ナトリウム＝１.５０ｇ（０.０１０ｍｏｌ）を順次加えた。これに２-クロロメチル-１-プロピル-１Ｈ-イミダゾール塩酸塩＝２.００ｇ（０.０１０ｍｏｌ）をゆっくり滴下し、さらに水素化ナトリウム(６０％)＝０.４５１ｇ（０.０１１ｍｏｌ）を加えた後、室温下で３６時間攪拌した。得られた混合溶液を０℃に冷却し、クラッシュアイス中に注ぐことにより反応を停止した。１Ｎ塩酸水溶液を用いて中和した後、ジクロロメタンで抽出（７５ｍＬ×３）した。得られた有機層を食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去し、カラムクロマトグラフィー（溶媒：酢酸エチル/ヘキサン）を用いて精製することにより２-(１-プロピル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルメチル)マロン酸ジエチルを収率５７％で得た。
２-(１-イソプロピル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルメチル)-２-(１-プロピル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルメチル)マロン酸ジエチル
反応容器にマロン酸ジエチル＝２.４６ｇ（０.０１５ｍｏｌ）および乾燥ＴＨＦ＝１００ｍＬを仕込み、０℃に冷却した。この溶液に水素化ナトリウム(６０％)＝０.６１５ｇ（０.０１５ｍｏｌ）およびよう化ナトリウム＝１.５０ｇ（０.０１０ｍｏｌ）を順次加えた。これに２-クロロメチル-１-プロピル-１Ｈ-イミダゾール塩酸塩＝２.００ｇ（０.０１０ｍｏｌ）をゆっくり滴下し、さらに水素化ナトリウム(６０％)＝０.４５１ｇ（０.０１１ｍｏｌ）を加えた後、室温下で３６時間攪拌した。得られた混合溶液を０℃に冷却し、クラッシュアイス中に注ぐことにより反応を停止した。１Ｎ塩酸水溶液を用いて中和した後、ジクロロメタンで抽出（７５ｍＬ×３）した。得られた有機層を食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去し、カラムクロマトグラフィー（溶媒：酢酸エチル/ヘキサン）を用いて精製することにより２-(１-プロピル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルメチル)マロン酸ジエチルを収率５７％で得た。
反応容器に２-(１-プロピル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルメチル)マロン酸ジエチル＝０.９６０ｇ（０.００３４ｍｏｌ）および乾燥ＴＨＦ＝１００ｍＬを仕込み、０℃に冷却した。この溶液に水素化ナトリウム−(６０％)＝０.４１２ｇ（０.０１０ｍｏｌ）を加え、室温下で１時間攪拌した。この溶液を再び０℃に冷却し、よう化ナトリウム＝０.６１４ｇ（０.０４１ｍｏｌ）および２-クロロメチル-１-イソプロピル-１Ｈ-イミダゾール塩酸塩＝０.８０４ｇ（０.００４１ｍｏｌ）を順次加えた後、室温下で３６時間攪拌した。得られた混合溶液をクラッシュアイス中に注ぐことによって反応を停止した。１Ｎ塩酸水溶液を用いて中和した後、ジクロロメタンで抽出（７５ｍＬ×３）した。得られた有機層を食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去し、カラムクロマトグラフィー（溶媒：メタノール/ジクロロメタン）を用いて精製することにより表題化合物を収率６５％で得た。
２-(１-イソプロピル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルメチル)-２-(１-プロピル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルメチル)プロパン-１,３-ジオール
反応容器に２-(１-イソプロピル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルメチル)-２-(１-プロピル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルメチル)マロン酸ジエチル＝０.９０ｇ（０.００２ｍｏｌ）およびＴＨＦ＝５０ｍＬを仕込み、０℃に冷却した。この溶液に水素化リチウムアルミニウム＝０.３７１ｇ（０.００９８ｍｏｌ）を加えた後、室温下で１時間攪拌した。得られた混合溶液を再び０℃に冷却し、飽和硫酸ナトリウム水溶液を沈殿が発生するまでするまで加えることにより反応を停止した。酢酸エチルを加えて得られた上澄み液をろ過し、さらにろ取物をジクロロエタンで洗浄した。得られた有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し溶媒を留去することによって表題化合物を定量的に得た。
反応容器に２-(１-イソプロピル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルメチル)-２-(１-プロピル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルメチル)マロン酸ジエチル＝０.９０ｇ（０.００２ｍｏｌ）およびＴＨＦ＝５０ｍＬを仕込み、０℃に冷却した。この溶液に水素化リチウムアルミニウム＝０.３７１ｇ（０.００９８ｍｏｌ）を加えた後、室温下で１時間攪拌した。得られた混合溶液を再び０℃に冷却し、飽和硫酸ナトリウム水溶液を沈殿が発生するまでするまで加えることにより反応を停止した。酢酸エチルを加えて得られた上澄み液をろ過し、さらにろ取物をジクロロエタンで洗浄した。得られた有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し溶媒を留去することによって表題化合物を定量的に得た。
１-イソプロピル-１,５,６,７-テトラヒドロ-ピロロ[１,２-ａ]イミダゾール-６-スピロ-６’-１’-プロピル-１’,５’,６’,７’-テトラヒドロ-ピロロ[１’,２’-ａ]イミダゾリウム ジブロミド
反応容器に２-(１-イソプロピル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルメチル)-２-(１-プロピル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルメチル)プロパン-１,３-ジオール＝０.５０ｇ（０.００１５ｍｏｌ）およびトルエン＝３０ｍＬを仕込み、０℃に冷却した。この溶液に三臭化リン＝２ｍＬをゆっくり滴下した後、還留下で４８時間攪拌した。デカンテーションにより溶媒を取り除き、得られた赤色沈殿物をトルエン洗浄（２ｍＬ×３）した後、ジクロロメタンで抽出（５０ｍＬ×３）した。有機層を水、食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去することにより表題化合物を収率３３％で得た。赤色高粘性油状物。
反応容器に２-(１-イソプロピル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルメチル)-２-(１-プロピル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルメチル)プロパン-１,３-ジオール＝０.５０ｇ（０.００１５ｍｏｌ）およびトルエン＝３０ｍＬを仕込み、０℃に冷却した。この溶液に三臭化リン＝２ｍＬをゆっくり滴下した後、還留下で４８時間攪拌した。デカンテーションにより溶媒を取り除き、得られた赤色沈殿物をトルエン洗浄（２ｍＬ×３）した後、ジクロロメタンで抽出（５０ｍＬ×３）した。有機層を水、食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去することにより表題化合物を収率３３％で得た。赤色高粘性油状物。
１-イソプロピル-１,５,６,７-テトラヒドロ-ピロロ[１,２-ａ]イミダゾール-６-スピロ-６’-１’-プロピル-１’,５’,６’,７’-テトラヒドロ-ピロロ[１’,２’-ａ’]イミダゾリウム ジ(ビストリフルオロメタンスルホニルイミド)
反応容器に１-イソプロピル-１,５,６,７-テトラヒドロ-ピロロ[１,２-ａ]イミダゾール-６-スピロ-６’-１’-プロピル-１’,５’,６’,７’-テトラヒドロ-ピロロ[１’,２’-ａ’]イミダゾリウム ジブロミド＝４１ｍｇ（０.０９１ｍｍｏｌ）および水を仕込み、これにリチウムビストリフルオロメタンスルホニルイミド＝５８ｍｇ（０.２０ｍｍｏl）を加えた後、室温下で１６時間攪拌した。デカンテーションにより水を取り除き、得られた赤色高粘性油状物に水を加え、攪拌しながら十分に洗浄した。油状物をメタノールに溶解させてからろ過を行い、得られたろ液から溶媒を留去した後、６５℃で４時間かけて真空乾燥することにより表題化合物の無水物を定量的に得た。得られた表題化合物は室温下で液体であった。
1H NMR (CD3OD, 270 MHz) δ 0.97 (t, J = 7.4 Hz,
3H), 1.55 (d, J = 6.8 Hz, 6H), 1.83-1.97 (m, 2H), 3.65 (d, J =
8.1 Hz, 4H), 4.09 (t, J = 7.3 Hz, 2H), 4.19-4.64 (m, 1H + 4H), 7.46 (d, J
= 2.2 Hz, 1H), 7.52 (d, J = 2.2 Hz, 1H), 7.60 (d, J = 1.9 Hz,
1H), 7.69 (d, J = 2.2 Hz, 1H)
13C NMR (CD3OD, 68 MHz) δ 11.0, 22.4, 22.5, 23.9, 37.1,
37.3, 51.8, 54.1, 57.4, 59.1, 59.5, 118.6, 119.4, 119.6, 123.3, 124.5, 127.2,
149.7, 150.7
MS : m/z 566 [M - N(CF3SO2)2]
反応容器に１-イソプロピル-１,５,６,７-テトラヒドロ-ピロロ[１,２-ａ]イミダゾール-６-スピロ-６’-１’-プロピル-１’,５’,６’,７’-テトラヒドロ-ピロロ[１’,２’-ａ’]イミダゾリウム ジブロミド＝４１ｍｇ（０.０９１ｍｍｏｌ）および水を仕込み、これにリチウムビストリフルオロメタンスルホニルイミド＝５８ｍｇ（０.２０ｍｍｏl）を加えた後、室温下で１６時間攪拌した。デカンテーションにより水を取り除き、得られた赤色高粘性油状物に水を加え、攪拌しながら十分に洗浄した。油状物をメタノールに溶解させてからろ過を行い、得られたろ液から溶媒を留去した後、６５℃で４時間かけて真空乾燥することにより表題化合物の無水物を定量的に得た。得られた表題化合物は室温下で液体であった。
1H NMR (CD3OD, 270 MHz) δ 0.97 (t, J = 7.4 Hz,
3H), 1.55 (d, J = 6.8 Hz, 6H), 1.83-1.97 (m, 2H), 3.65 (d, J =
8.1 Hz, 4H), 4.09 (t, J = 7.3 Hz, 2H), 4.19-4.64 (m, 1H + 4H), 7.46 (d, J
= 2.2 Hz, 1H), 7.52 (d, J = 2.2 Hz, 1H), 7.60 (d, J = 1.9 Hz,
1H), 7.69 (d, J = 2.2 Hz, 1H)
13C NMR (CD3OD, 68 MHz) δ 11.0, 22.4, 22.5, 23.9, 37.1,
37.3, 51.8, 54.1, 57.4, 59.1, 59.5, 118.6, 119.4, 119.6, 123.3, 124.5, 127.2,
149.7, 150.7
MS : m/z 566 [M - N(CF3SO2)2]
[実施例２〜７]
上記方法と同様な操作により得られたイミダゾリウム化合物（１）について、置換基（Ｒ１、Ｒ２）および対アニオン（２Ｙ−）を変えたときの融点を表１に示す。
上記方法と同様な操作により得られたイミダゾリウム化合物（１）について、置換基（Ｒ１、Ｒ２）および対アニオン（２Ｙ−）を変えたときの融点を表１に示す。
参考までに実施例５の化合物を示す。
本発明の化合物であるイミダゾリウム化合物は、堅固なスピロ骨格由来の軸不斉を有しているため、不斉反応場として有効にはたらく。また、イオン性液体の性質を合わせ持つことから、不斉合成の触媒のみならず、光学活性溶剤や光学活性化合物の選択的イオン輸送体、あるいはイオン性液体型液晶など、新しい機能材料としての利用可能性を有する。
Claims (8)
- 下記式（１）
（式中、Ｒ０１およびＲ０２は互いに同一または異なる炭素数１〜６の飽和もしくは不飽和アルキル基を表す。ｎ０１およびｎ０２は同一または異なって１または２である。）
で表される含スピロ構造イミダゾリウム化合物。 - １．下記式（２）
（式中、Ｒ３は同一または異なる炭素数１〜６の飽和もしくは不飽和アルキル基、またはアラルキル基を表す。）
で表されるマロン酸ジエステルと、下記式（３）
（式中、Ｒ０は炭素数１〜６の飽和もしくは不飽和アルキル基を表す。ｎ０は１または２である。Ｘはハロゲン原子またはスルホニルオキシ基を表す。）
で表される1種類または２種類の２-置換-１-アルキル-１Ｈ-イミダゾールを、塩基性条件下で縮合することにより、下記式（４）
（式中、Ｒ０１、Ｒ０２、Ｒ３、ｎ０１、ｎ０２は前記と同じである。Ｒ０１およびＲ０２は互いに同一でも異なる基でもよく、ｎ０１およびｎ０２も同一でも異なる数でもよい。）
で表される２，２−ビス(１-アルキル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルアルキル)マロン酸ジエステルを得る第一の工程、
２．次いで、該２，２−ビス(１-アルキル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルアルキル)マロン酸ジエステルのエステル部分を還元することにより、相当する下記式（５）
（式中、Ｒ０１、Ｒ０２、ｎ０１、ｎ０２は前記と同じである。Ｒ０１およびＲ０２は互いに同一でも異なる基でもよく、ｎ０１およびｎ０２も同一でも異なる数でもよい。）
で表される２，２−ビス(１-アルキル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルアルキル)−１,３-プロパンジオールに変換する第二の工程、
３．次いで、ハロゲン化試薬の存在下、分子内環化反応を行う第３の工程、
からなることを特徴とする、下記、含スピロ構造イミダゾリウム化合物（１）の製造法。
（式中、Ｒ０１、Ｒ０２、ｎ０１、ｎ０２は前記と同じである。Ｒ０１およびＲ０２は互いに同一でも異なる基でもよく、ｎ０１およびｎ０２も同一でも異なる数でもよい。） - １．下記式（２）
（式中、Ｒ３は同一または異なる炭素数１〜６の飽和もしくは不飽和アルキル基、またはアラルキル基を表す。）
で表されるマロン酸ジエステルと、下記式（３-１）
（式中、Ｒ１は炭素数１〜６の飽和もしくは不飽和アルキル基を表す。ｎ１は１または２である。Ｘはハロゲン原子またはスルホニルオキシ基を表す。）
で表される２-置換-１-アルキル-１Ｈ-イミダゾールを塩基性条件下で縮合させ、下記式（６）で表される２-(１-アルキル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルアルキル)マロン酸ジエステルを得、
（Ｒ１、Ｒ３、ｎ１は前記と同じ。）
その後、式（３-１）とは異なる下記式（３-２）
（式中、Ｒ２、炭素数１〜６の飽和もしくは不飽和アルキル基を表す。ｎ２は１または２である。但し、式（３-１）とは異なる化合物である。）
で表される２-置換-１-アルキル-１Ｈ-イミダゾールを塩基性条件下で縮合することにより、下記式（４’）
（式中、Ｒ１〜Ｒ３、ｎ１およびｎ２は前記と同じ。但し、Ｒ１とＲ２またはｎ１とｎ２は同じでない。）
で表される２，２−ビス(１-アルキル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルアルキル)マロン酸ジエステルを得る工程からなる第一の工程、
２．次いで、化学式（４’）中、ジエステル部分を還元することにより相当する下記式（５’）
（式中、Ｒ１、Ｒ２、ｎ１、ｎ２は前記と同じ。但し、Ｒ１とＲ２またはｎ１とｎ２は同じでない。）
で表される２，２−ビス(１-アルキル-１Ｈ-イミダゾール-２-イルアルキル)−１,３-プロパンジオールに変換する第二の工程、
３．次いで、ハロゲン化試薬の存在下、分子内環化反応を行う第３の工程からなることを特徴とする、含スピロ構造イミダゾリウム化合物（１’）の製造法。
（式中、Ｒ１、Ｒ２、ｎ１、ｎ２は前記と同じである。但し、Ｒ１とＲ２、またはｎ１とｎ２は同じでない。） - ２-置換-１-アルキル-１Ｈ-イミダゾールのＸがハロゲン原子である請求項２または３に記載の含スピロ構造イミダゾリウム化合物（１、１’）の製造法。
- ハロゲン化試薬が三臭化リンである請求項２〜４に記載の含スピロ構造イミダゾリウム化合物（１、１’）の製造法。
- Ｒ０１およびＲ０２が同一または異なって、メチル基、エチル基、プロピル基、またはイソプロピル基から選択されるいずれかの基である請求項１に記載の含スピロ構造イミダゾリウム化合物（１）。
- ｎ０１およびｎ０２が共に１である請求項１に記載の含スピロ構造イミダゾリウム化合物（１）。
- 請求項１、６または７記載の含スピロ構造イミダゾリウム化合物（１）と、その対アニオンとしてビストリフルオロメタンスルホニルイミドの組合せからなるイオン性液体。
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|---|---|---|---|---|
| CN108623594A (zh) * | 2017-03-22 | 2018-10-09 | 中国科学院化学研究所 | 一种螺环芳香稠环酰亚胺类化合物及其制备方法 |
-
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