JP2008546693A - 遷移金属触媒用配位子としての安定な環状(アルキル)(アミノ)カルベン - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2005年6月17日に出願された米国特許仮出願シリアルナンバー60/691,572(その内容は参照することにより本明細書に組み込まれる)の恩恵を主張する。
該当しない
該当しない
特定の変換を遂行するための触媒の利用可能性は、業界及び学界の両方にとって決定的に重要である。多年にわたって、均質触媒反応の成功は多様な範囲の配位子骨組みの開発に大いに帰せら得、しかして様々な金属含有系の挙動に調和させるために多様な範囲の配位子骨組みが用いられてきた。配位子設計の進歩は、範囲、穏和性及び触媒充填量に関しての公知プロセスの改善についてのみならず、新しい選択反応の発見についても可能にしてきた。よい例示は、合成有機化学から材料科学まで多岐にわたる広い領域の試みに適用されるパラジウム触媒カップリング反応により与えられる(編者A.de Meijere、F.Diederich,Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions(Wiley-VCH,ワインハイム,2004)、編者E.Negishi,Handbook of Organopalladium Chemistry for Organic Synthesis(Wiley,ニュージャージー州ホーボーケン,2007)参照)。これらの触媒プロセス(合成化学者にとって利用可能な最も強力で且つ融通の利く手段のいくつかを成す)について、嵩高で電子リッチのホスフィン及び環状ジアミノカルベン(NHC)の使用のおかげで、大きな進歩が最近報告されてきた(A.F.Littke、G.C.Fu,Angew. Chem. Int. Ed.,41,4176(2002)、A.Zapf、M.Beller,Chem. Commun.,431(2005)及びM.Muira,Angew. Chem. Int. Ed.,43,2201(2004)参照)。これらの配位子は活性触媒種を安定化し、また重要な触媒工程すなわち酸化的付加、金属交換反応及び還元的脱離を促進する。一方、過度の立体障害は、嵩高の反応体のカップリングについていくつかの欠点を呈し得る(C.W.K.Gstoettmayr、V.P.W.Bohm、E.Herdtweck、M.Grosche、W.A.Herrmann,Angew. Chem. Int. Ed.,41,1363(2002)参照)。この問題を克服するために、Gloriusは、シクロヘキサンの配座屈曲性を用いて、「屈曲可能な立体バルク(「立体構造の嵩」)」を備えた配位子を成功裏に開発してきた(G.Altenhoff、R.Goddard、C.W.Lehmann、F.Glorius,J. Am. Chem. Soc.,126,15195(2004)参照)。カルベン配位子化学の進歩にもかかわらず、強σ供与体であり、ホスフィン又はジアミノカルベン配位子ファミリーのどちらかよりも一層電子リッチであるが、それでも屈曲可能な立体構造の嵩を備えた配位子の立体識別を与える配位子に対するニーズがある。驚くべきことに、本発明は、これらのニーズに応える。
一つの側面において、本発明は、式
A環は、4、5、6又は7員環であり、そして
Lは、C、O、N、B、Al、P、S及びSiから成る群から選択された1から4個の環頂点を表す連結基であり、しかも利用可能な原子価は水素、オキソ又はRa置換基により随意に占められる〕
を有する環状アルキルアミノカルベンを提供する。文字Rは、C1~10アルキル、C2~10アルケニル、C2~10アルキニル及びアリール(ここで、各々は、Ra置換基で好ましくは1から8個そして一層好ましくは1から4個のRa置換基で随意に置換される)から選択された群員を表す。記号R1及びR2は各々、C1~10アルキル、C2~10アルケニル、C2~10アルキニル、アリール、C1~10アルコキシ、C2~10アルケニルオキシ、C2~10アルキニルオキシ、アリールオキシ、C2~10アルコキシカルボニル、C1~10アルキルチオ、C1~10アルキルスルホニル及びC1~10アルキルスルフィニルから独立に選択された群員であり、あるいは随意に結合されて3から12員のスピロ環状環一層好ましくは3から7員のスピロ環状環(ここで、スピロ環状環は、Rb置換基で一層好ましくは1から12個のRb置換基でそして更に一層好ましくは1から8個のRb置換基で随意に置換される)を形成する。随意的置換基Ra及びRbは、各場合において、C1~10アルキル、C2~10アルケニル、C2~10アルキニル、アリール、C1~10アルコキシ、C2~10アルケニルオキシ、C2~10アルキニルオキシ、アリールオキシ、C2~10アルコキシカルボニル、C1~10アルキルチオ、C1~10アルキルスルホニル及びC1~10アルキルスルフィニルから独立に選択される。Ra及びRbについての更に他の適当な置換基は、オキソ、アミノ(モノ及びジアルキルアミノ並びにアシルアミノを含めて)、イミン、窒素複素環(たとえばピリジン)、ヒドロキシ、チオール、チオノ、リン(ホスフィン、ホスファイト、ホスホネート、ホスフィネート又はホスフェート基として)及びカルベン基である。
略号及び定義
本明細書において用いられる略号は、当業者にとってそれらの普通の及び容認された意味を有する。略号の例は、第3級ブチルであるtBu、メチルであるMe、テトラヒドロフランであるTHF、そしてシクロオクタジエンであるcodである。
本発明は、安定な環状(アルキル)(アミノ)カルベン(CAAC)C(図1参照)を提供する。強σ供与アルキル基によるNHCBの電気陰性アミノ置換基の一つの置換は、CAAC配位子をホスフィンA又はジアミノカルベンB配位子ファミリーのどちらかよりも更に一層電子リッチにする。更に、カルベン中心に対してα位の第4級炭素の存在に因り、カルベンCは、それらを配位子A及びBの両方から劇的に区別する立体環境を特徴とし、そして屈曲可能な立体構造の嵩を備えた配位子の効果を増強する。下記に記載されるように、カルベンCの特有の電子的及び立体的性質が、他の配位子でもっては得られ得ない低配位金属種の合成を可能にする。加えて、CAAC−パラジウム錯体のような錯体は、或る反応(たとえば、カルボニル化合物の接触α−アリール化を含めて)について高い効率を示す。
一つの側面において、本発明は、典型的には安定であるそして単離され得る環状カルベンを提供する。該カルベンは、様々な遷移金属錯体/触媒用の配位子として有用である。一層特には、環状カルベンは、環状アルキルアミノカルベン(CAAC)であり、そして第3級アミンと第4級炭素が両側にあるカルベン中心を有する。
A環は、4、5、6又は7員環であり、そして
Lは、C、O、N、B、Al、P、S及びSiから成る群から選択された1から4個の環頂点を表す連結基であり、しかも利用可能な原子価は水素、オキソ又はRa置換基により随意に占められる〕
を有する。
R、R1、R2、R3及びR4の各々は、式I、(a)及び(b)に関して上記に与えられた意味を有し、そして
X-は、上記に記載されたとおりの陰イオンである〕
を有する。
別の側面において、本発明は、様々な合成有機反応において触媒として有用な遷移金属錯体を提供する。特に、触媒又は錯体は、遷移金属と、上記に与えられたカルベンから選択されたカルベン配位子とを含む。かかる錯体は、多数の遷移金属を用い得、また遷移金属の特質及びその酸化状態並びに他の因子(たとえば追加的配位子を含めて)に依存して様々な幾何学的形(たとえば三角形、平面正方形、三方両錐体、等)を有し得る、ということを当業者は認識するであろう。
上記に記されたように、本発明の錯体は、アミンアリール化反応、スズキカップリング反応(アリール−アリール又はアリール−アルキルカップリング反応)及びα−アリール化反応を含めて様々な合成有機反応を触媒する際に有用である。上記に記された錯体から利益を得り得る更に他の反応は、たとえば、ヒドロホルミル化(アルケン及びアルキンの)、ヒドロシリル化(アルケン、アルキン、ケトン及びアルデヒドの)、メタセシス(オレフィン(RC、CM,ROM、ROMp)エン−イン)、カルボニル化、ヒドロアリール化及びヒドロアミノ化を包含する。
CAACへの融通の利く逆合成手法が、スキーム1に与えられている。R1及びR2はH以外であるけれども、本発明において用いられる前駆体を製造する際に、環骨格だけでなくR、R1及びR2置換基の選択もが、実質的屈曲性を与える。
合成及び分光データ
すべての操作が、標準的シュレンク技法を用いて、アルゴンの不活性雰囲気下で遂行された。酸素不含の乾燥溶媒が用いられた。1H−、13C−NMRスペクトルは、ヴァリアン・イノヴァ(Varian Inova)300,500及びブルッカー(Brucker)300分光計で記録された。これらの例において、略号Arは、2,6−ジイソプロピルフェニルを指す。
この例は、代表的カルベンの製造を例示する。
この例は、本発明の代表的遷移金属錯体の製造を例示する。
THF(5mL)中のカルベンCc(0.34g,0.90mmol)の溶液をビス[μ−クロロ(1,5−シクロオクタジエン)イリジウム(I)](0.27g,0.41mmol)の撹拌THF溶液(5mL)に−78℃にて添加した。この溶液を室温に温め、そして3時間撹拌した。真空下で溶媒の蒸発後、残渣をヘキサン(15mL)で洗浄した。次いで、これをTHF(5mL)中に溶解し、そして室温にて一酸化炭素をこの溶液に通気した(45min)。真空下で溶媒の蒸発後、カルベン錯体4cが褐色粉末(0.42g,71%)として得られた。1H−NMR(CDCl3,25℃): 7.55(m,1H,H ar)、7.36(m,2H,H ar)、2.61〜2.76(m,3H)、2.38(d,1H,J=14.4)、2.06〜2.24(m,3H)、1.67〜1.95(m,6H)、1.64(s,3H)、1.60(s,3H)、1.36(d,6H,CHCH 3,J=6.6)、1.19〜1.27(m,6H)、1.08(d,3H,CHCH 3,J=6.9)、0.97(d,3H,CHCH 3,J=5.4)、0.85(d,3H,CHCH 3,J=6.9)。13C−NMR(CDCl3,25℃): 191.32(CO)、190.86(C)、167.80(CO)、144.83(C ar)、144.67(C ar)、132.28(C ar)、129.03(C ar)、126.12(C ar)、125.58(C ar)、82.36(C)、58.74、58.62、52.32、51.08、45.78、34.59、30.38、30.12、29.71、28.64、27.58、27.39、26.60、23.28、23.02、22.90、22.50、22.20、19.36。IR(CH2Cl2): ν(CO)2055、1971cm-1。
PdCl(アリル)(Ca)錯体5a: THF(15mL)中のカルベンCa(5.2mmol)の溶液をTHF(15mL)中のアリルパラジウムクロライドダイマー(0.95g,2.6mmol)の撹拌溶液に−78℃にて添加した。この溶液を室温に温め、そして3時間撹拌した。真空下で溶媒の蒸発後、固体残渣をヘキサン(40mL)で洗浄した。CH2Cl2(20mL)での抽出により灰色固体が得られ、そしてこの固体をTHF中で−20℃にて再結晶しそしてカルベン錯体5aが無色結晶(1.73g,71%,m.p.162〜163℃)として得られた。1H−NMR(CDCl3,25℃): 7.27〜7.42(m,3H,H ar)、5.05(m,1H,H アリル)、4.18(d,1H,H アリル,J=7.5)、3.19(m,3H,CHCH3及び2H アリル)、3.01(m,1H,CHCH3)、2.02(s,3H,H アリル,CH 2)、1.64(s,6H,CH 3)、1.23〜1.40(m,18H,CH 3)。13C−NMR(CDCl3,25℃): 267.44(C)、146.54(C ar)、135.76(C ar)、129.07(C ar)、125.12(C ar)、115.48(CH)、81.46(C)、76.78(CH2)、57.48(C)、50.54(CH2)、48.62(CH2)、31.66、30.63、29.35、28.63、28.15、27.51、25.08。
工程a) 一酸化炭素をTHF(15mL)中のRhCl(cod)(Cc)錯体(0.58g,0.92mmol)の溶液に通気した(60min)。真空下で溶媒の蒸発そしてヘキサン(10mL)で洗浄した後、錯体7が橙色粉末(0.48g,95%)として得られた。
工程b) THF(5mL)中のカルベンCc(0.40g,1.04mmol)の溶液をビス[μ−クロロ(ジカルボニル)ロジウム(I)](0.18g,0.47mmol)の撹拌THF溶液(5mL)に−78℃にて添加した。この溶液を室温に温め、そして2時間撹拌した。真空下で溶媒の蒸発そしてヘキサン(20mL)で洗浄した後、固体残渣(0.46g,80%)が得られた。室温における緩慢蒸発によるクロロホルム中の再結晶により、7が橙色結晶(m.p.251℃(分解))として得られた。[α]D 23=−0.1°(CHCl3)。1H−NMR(CDCl3,25℃): 7.45(m,1H,H ar)、7.28(m,2H,H ar)、2.83(sept,2H,CHCH3,J=6.6)、2.60(m,1H)、2.47(d,1H,J=13.5)、2.27(m,1H)、1.89〜2.12(m,5H)、1.61(d,3H,CHCH 3,J=6.6)、1.24〜1.44(m,20H)、1.13(d,3H,CHCH 3,J=5.7)、1.06(d,3H,CHCH 3,J=6.9)、0.08(m,1H)。13C−NMR(CDCl3,25℃): 248.47(d,J=48.8,C)、181.21(d,J=134.3,CO)、146.20(C ar)、145.72(C ar)、136.90(C ar)、130.28(C ar)、125.82(C ar)、125.70(C ar)、77.67、71.85、51.85、50.39、46.26、40.60、35.13、34.78、30.58、30.38、29.13、27.11、26.43、26.26、24.29、24.16、22.63、20.19。IR(CH2Cl2): ν(CO)1989cm-1。
この例は、本発明の錯体を用いてのα−アリール化手順を例示する。
Claims (16)
- 式
A環は、4、5、6又は7員環であり、
Lは、C、O、N、B、Al、P、S及びSiから成る群から選択された1から4個の環頂点の連結基であり、しかも利用可能な原子価はH、オキソ又はRa置換基により随意に占められ、
Rは、C1~10アルキル、C2~10アルケニル、C2~10アルキニル及びアリール(ここで、各々は、Ra置換基で随意に置換される)から成る群から選択された群員であり、
R1及びR2は、C1~10アルキル、C2~10アルケニル、C2~10アルキニル、アリール、C1~10アルコキシ、C2~10アルケニルオキシ、C2~10アルキニルオキシ、アリールオキシ、C2~10アルコキシカルボニル、C1~10アルキルチオ、C1~10アルキルスルホニル及びC1~10アルキルスルフィニルから成る群から独立に選択された群員であり、あるいは随意に結合されて3から12員のスピロ環状環を形成し、しかも該スピロ環状環はRb置換基で随意に置換され、
各々のRa及びRbは、C1~10アルキル、C2~10アルケニル、C2~10アルキニル、アリール、C1~10アルコキシ、C2~10アルケニルオキシ、C2~10アルキニルオキシ、アリールオキシ、C2~10アルコキシカルボニル、C1~10アルキルチオ、C1~10アルキルスルホニル、C1~10アルキルスルフィニル、オキソ、アミノ、イミン、窒素複素環、ヒドロキシ、チオール、チオノ、リン及びカルベン基から成る群から独立に選択される〕
を有する安定なカルベン。 - A環が4、5又は6員環であり;LがC、O、N、S及びSiから成る群から選択された1から3個の環頂点の連結基であり、しかも利用可能な原子価はH、オキソ又はRa置換基により随意に占められ;そしてRがC1~10アルキル、C2~10アルケニル、C2~10アルキニル及びアリール(ここで、各々は、1から4個のRa置換基により随意に置換される)から成る群から選択された群員である、請求項1に記載のカルベン。
- 式(a)を有する、請求項3に記載のカルベン。
- 式(b)を有する、請求項3に記載のカルベン。
- Rが置換又は非置換アリール基であり、そしてR1、R2、R3及びR4の各々が独立にC1~6アルキル基である、請求項3に記載のカルベン。
- Rが置換又は非置換アリール基であり、R1及びR2が結合されてスピロシクロブタン、スピロシクロペンタン又はスピロシクロヘキサン環(それらの各々は、1から4個の独立に選択されたC1~6アルキル基で随意に置換される)を形成し、そしてR3及びR4の各々が独立にC1~6アルキル基である、請求項3に記載のカルベン。
- 遷移金属錯体であって、式
A環は、4、5、6又は7員環であり、
Lは、C、O、N、B、Al、P、S及びSiから成る群から選択された1から4個の環頂点の連結基であり、しかも利用可能な原子価はH、オキソ又はRa置換基により随意に占められ、
Rは、C1~10アルキル、C2~10アルケニル、C2~10アルキニル及びアリール(ここで、各々は、Ra置換基で随意に置換される)から成る群から選択された群員であり、
R1及びR2は、C1~10アルキル、C2~10アルケニル、C2~10アルキニル、アリール、C1~10アルコキシ、C2~10アルケニルオキシ、C2~10アルキニルオキシ、アリールオキシ、C2~10アルコキシカルボニル、C1~10アルキルチオ、C1~10アルキルスルホニル及びC1~10アルキルスルフィニルから成る群から独立に選択された群員であり、あるいは随意に結合されて3から12員のスピロ環状環を形成し、しかも該スピロ環状環はRb置換基で随意に置換され、
各々のRa及びRbは、C1~10アルキル、C2~10アルケニル、C2~10アルキニル、アリール、C1~10アルコキシ、C2~10アルケニルオキシ、C2~10アルキニルオキシ、アリールオキシ、C2~10アルコキシカルボニル、C1~10アルキルチオ、C1~10アルキルスルホニル、C1~10アルキルスルフィニル、オキソ、アミノ、イミン、窒素複素環、ヒドロキシ、チオール、チオノ、リン及びカルベン基から成る群から独立に選択される〕
を有するカルベン配位子を含む遷移金属錯体。 - カルベン配位子が、式(a)を有する、請求項9に記載の錯体。
- 錯体が、Ir、Pd、Rh及びRuから成る群から選択された遷移金属を含む、請求項9に記載の錯体。
- Rが置換又は非置換アリール基であり、そしてR1、R2、R3及びR4の各々が独立にC1~6アルキル基である、請求項9に記載の錯体。
- Rが置換又は非置換アリール基であり、R1及びR2が結合されてスピロシクロブタン、スピロシクロペンタン又はスピロシクロヘキサン環(それらの各々は、1から4個の独立に選択されたC1~6アルキル基で随意に置換される)を形成し、そしてR3及びR4の各々が独立にC1~6アルキル基である、請求項9に記載の錯体。
- α−アリール化反応を触媒する方法であって、触媒反応が起こるのに十分な条件下で、α−アリール化反応体を請求項8〜13のいずれか一項に記載の遷移金属錯体と一緒にすることを含む方法。
- スズキカップリング反応を触媒する方法であって、触媒反応が起こるのに十分な条件下で、スズキカップリング反応体を請求項8〜13のいずれか一項に記載の遷移金属錯体と一緒にすることを含む方法。
- アミンアリール化反応を触媒する方法であって、触媒反応が起こるのに十分な条件下で、アミンアリール化反応体を請求項8〜13のいずれか一項に記載の遷移金属錯体と一緒にすることを含む方法。
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