JP2009102384A - シクロオレフィンの選択的開環クロス−メタセシス - Google Patents

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Abstract

【課題】シクロオレフィン性基質と第二のオレフィン性反応物との間の開環クロス−メタセシス反応のための触媒を提供すること。
【解決手段】使用される触媒は、N−ヘテロ環式カルベン配位子で置換された遷移金属アルキリデン錯体である。基質は、第二のオレフィン性反応物のクロス−メタセシス反応の速度kCMが、開環メタセシス反応の速度kROよりも大きいかまたは等しくなるように選択される。この方法において、主なROCM生成物は、ポリマーではなく、モノマー、ダイマー、および/またはオリゴマーである。本発明はさらに、基質として三置換シクロオレフィンを用いて、末端が異なるオレフィン性生成物の選択的生成および/または最初のROCM工程に引き続くクロス−メタセシス反応について提供する。
【選択図】図1

Description

本発明は、一般的に、触媒として第8族遷移金属錯体を使用するオレフィンメタセシス反応を実行するための方法に関する。より詳細には、本発明は、上述の触媒を使用する開環クロス−メタセシス(「ROCM」)反応を実行するための方法に関し、ここで、シクロオレフィンおよび第二のオレフィン性反応物は、ROCM反応におけるそれらの相対的な反応性に関して選択される。位置選択的ROCM反応および少なくとも1つの官能化オレフィン性反応物に関するROCM反応の触媒についての方法もまた提供される。
オレフィンメタセシス反応の自由度は、高度に官能化された不飽和ポリマーおよび低分子の効率的な生成を可能にする。Grubbsら、(1998)Tetrahedron 54,4413〜4450;Randallら、(1998)J.Mol.Cat.A−Chem.133,29〜40;TrnkaおよびGrubbs(2001)Acc.Chem.Res.34,18〜29。メタセシス変換の1より多い型に関する多くの合成的に関連した適用は、ルテニウム触媒(例えば、(I))およびモリブデン触媒(例えば、(II))を使用する。
Figure 2009102384
ここで、「Cy」は、シクロアルキル基(例えば、シクロヘキシルまたはシクロペンチル)である。Schwabら、(1995)Angew.Chem.,Int.Ed.Engl.34,2039〜2041;Schwabら、(1996)J.Am.Chem.Soc.118,100〜110を参照のこと。特に、開環メタセシス重合(ROMP)およびクロス−メタセシス(CM)の組み合わせは、新規な特性を有する、テレケリック(telechelic)なブロックコポリマーおよび多重(multiple)のブロックコポリマーを生成する。Chungら、(1992)Macromolecules
25,5137〜5144;Hillmyerら、(1997)Macromolecules 30,718〜721;Maughonら、(2000)Macromolecules 33,1929〜1935;Moritaら、(2000)Macromolecules 33,6621〜6623;Bielawskiら、(2000)Angew.Chem.Int.Ed.Engl.39:2903〜2906。テレケニックポリマーの総説については、E.J.Goethals,Telechelic Polymers:Synthesis and Applications,CRC,Boca Raton,FL,1989を参照のこと。置換ポリエーテルの合成はまた、短い直線状分子の閉環メタセシス(RCM)に続く、この新しいモノマーのROMPによって達成された。Marsellaら、(1997)Angew.Chem.Int.Ed.Engl.36,1101〜1103;Maynardら、(1999)Macromolecules 32,6917〜6924。低分子に関して、開環−閉環「タンデム」配列は、多重に結合(fuse)した環系の迅速な構築を可能にし、この環系は、複雑な天然物におけるものも含む。これらの場合のそれぞれにおいて、1つのメタセシス現象の産物は、直接的に次に利用可能であり、このことは、合成的に開発される複数のメタセシス経路を可能にする。
ほとんど開発されないままであるこの主題に関するバリエーションは、以下のスキーム:
Figure 2009102384
に図示される、開環クロス−メタセシス(「ROCM」)であり、ROCMは、実際にシクロオレフィンが開かれるタンデム配列に関わり、次いで、第二に非環式オレフィンが、新しく形成された末端上に架橋される。シクロオレフィンの広範な合成的利用可能性は、この経路を魅力的にし、そして環式化合物は、合成において特に重要である。最も重要なのは、環系が、立体選択制御への手掛かりとなり;環配座の理解が、しばしば、立体中心導入についての最も迅速な経路を提示する。従って、これらの一般的な炭素環式化合物を高度に官能化された直線状分子(これは、理想的には、差示的に保護された末端を有する)に利用する能力は、合成化学者に極めて価値がある。
この領域における以前の研究は、以下のスキーム:
Figure 2009102384
Figure 2009102384
に図示されるように、高度に歪んだシクロブテン誘導体およびノルボルネン誘導体に焦点を当てられてきた。Randallら、(1995)J.Am.Chem.Soc.117:9610〜9611;Snapperら、(1997)J.Am.Chem.Soc.119:1478〜1479;Limantoら、(2000)J.Am.Chem.Soc.122:8071〜8072;Schraderら、(2000)Tetrahedron Lett.41:9685〜9689。
両方の系は、代表的に、ROCMに対してROMPを嫌う立体的混み合い(congestion)を利用し、この合成法を開く足場に対してストリンジェントな制限を強いる。より実際的な経路は、クロス−メタセシスが、重合と競合し得る系に関し、それによって、生成される分子のサイズを直接的に制限する。本発明は、部分的に、このような触媒反応を対象とし、ここで、反応物ならびに触媒は、ROCM経路を介するテレケリックポリマーの生成物と比較して、モノマー生成物またはオリゴマー生成物の生成を最大化するように選択される。本発明はまた、さらなる合成プロセスにおけるROCM反応産物の選択性および汎用性を増強する対称ではなく「末端が異なる(end differentiated)」モノマーおよびオリゴマーを生成する方法を対象とする。
近年、ホスフィンに代わる優れた代替物として、N−ヘテロ環式カルベン配位子の使用に大きな関心が向けられている。例えば、TrnkaおよびGrubbs、前出;Bourissouら、(2000)Chem.Rev.100:39〜91;Schollら、(1999)Tet.Lett.40:2247〜2250;Schollら、(1999)Organic Lett.1(6):953〜956;およびHuangら、(1999)J.Am.Chem.Soc.121:2674〜2678を参照のこと。N−ヘテロ環式カルベン配位子は、多くの利点を提供し、この利点としては、容易に調整可能な立体的嵩高さ、非常に増加した電子供与特性、および種々の金属種との適合性が挙げられる。さらに、これらの錯体におけるホスフィン配位子の1つの置換は、有意に熱安定性を改善する。これらのカルベン配位子に関する大多数の研究は、それらの生成および単離に焦点を当てられ、最終的な偉業は、最近10年以内のArduengoおよび共同研究者らにより達成された(Arduengoら、(1999)Acc.Chem.Res.32:913〜921)。これらの第二世代触媒の代表例は、4つのルテニウム錯体(IVA)、(IVB)、(VA)および(VB):
Figure 2009102384
である。
上記の構造において、Cyは、既に定義された通りであり、「IMes」は、1,3−ジメシチル-イミダゾール−2−イリデン:
Figure 2009102384
を表し、「IMesH」は、1,3−ジメシチル−4,5−ジヒドロイミダゾール−2−イリデン:
Figure 2009102384
を表す。
これらの遷移金属カルベン錯体、特に、4,5−ジヒドロイミダゾール−2−イリデン構造(例えば、IMesH)を有する配位子を含む錯体は、オレフィンメタセシス反応における多くのこれまでに未解決の問題に対処し、そして新規なROCM方法論と関連した使用について好ましい触媒であることが見出された。
(発明の要旨)
本発明は、当該分野における上記の必要性を解消し、そしてシクロオレフィン(これらは、歪んだ環式構造であるかもしれないし、そうでないかもしれない)の選択的開環クロスメタセシスを実行するための新規プロセスを提供する。より詳細には、この方法は、環式オレフィンと第二のオレフィン性反応物との間の触媒化開環クロス−メタセシス(ROCM)反応に関し、ここで、環式オレフィンは、ROCM反応の発生を可能にするのに効果的な条件および期間で、第8族遷移金属アルキリデン触媒の存在下、第二のオレフィン性反応物と接触される。触媒は、式(V):(V)
Figure 2009102384
の構造を有し、ここで:
Mは、第8族遷移金属、特にRuまたはOsであり;
およびXは、同じであっても異なっていてもよく、そしてアニオン性配位子またはポリマーであり;
は、水素、ヒドロカルビル(hydrocarbyl)、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、およびカルボキシルからなる群より選択され;
は、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、および置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルからなる群より選択され;
Lは、中性電子供与性配位子であり;そして
は、式(VI)の構造:(VI)
Figure 2009102384
を有する中性電子供与性配位子である。
式(VI)において:
XおよびYは、N、O、S、およびPから選択されるヘテロ原子であり;
pは、XがOまたはSである場合、ゼロであり、そしてXがNまたはPである場合、1であり;
qは、YがOまたはSである場合、ゼロであり、そしてYがNまたはPである場合、1であり;
、Q、Q、およびQは、リンカー(例えば、ヒドロカルビレン(置換ヒドロカルビレン、ヘテロ原子含有ヒドロカルビレン、および置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビレンが挙げられ、例えば、置換アルキレンおよび/またはへテロ原子含有アルキレン)または−(CO)−)であり;
w、x、yおよびzは、独立して、ゼロまたは1であり;そして
、R3A、R、およびR4Aは、独立して、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、および置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルからなる群より選択され、
ここで、X、X、L、R、R、R、R3A、R、およびR4Aのいずれか2つ以上は、ともに、キレート化多座配位子を形成し得る。
従って、式(V)の錯体はまた、(VII):(VII)
Figure 2009102384
として表され得る。
好ましい実施形態において、Lは、式(VIII):(VIII)
Figure 2009102384
の構造を有するN−ヘテロ環式カルベンであり、ここで、RおよびRは、上記に定義され、好ましくは、RおよびRの少なくとも1つ、そしてより好ましくは、RおよびRの両方を有し、RおよびRは、脂環式または1〜約5員環の芳香族であり、そして必要に応じて、1つ以上のヘテロ原子および/または置換基を有する。Qは、リンカーであり、代表的には、ヒドロカルビレンリンカー(置換ヒドロカルビレンリンカー、ヘテロ原子含有ヒドロカルビレンリンカー、および置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビレンのリンカーを含む)であり、ここで、Q内の隣接原子上の2つ以上の置換基もまた、連結されて、さらなる環式構造を形成し得、この環式構造は、同様に置換されて2〜約5個の環式基の結合した多環式構造を提供し得る。Qは、この場合も必ずではないが、しばしば、2原子架橋または3原子架橋である。従って、式(VII)の金属カルベン錯体はまた、以下:(IX)
Figure 2009102384
のように表現され得る。
環状オレフィンと第2のオレフィン反応物質との間のメセタシス反応は、大部分が、第2のオレフィン反応物質と環状オレフィンとの間の開環メセタシス反応および交差メセタシス反応の相対速度に依存して、様々な異なる型の反応生成物を生じ得ることが、理解される。
従って、環状オレフィンが、kROの速度で、触媒の存在下で開環反応を受け、そして、第2のオレフィン反応物がkCMの速度でシクロオレフィンとの交差メセタシス反応を受けるならば、別の実施形態における本発明は、kROとkCMとのおおよその関係がすでに公知である(すなわち、予備決定される)ように、2つの反応物質の選択に関する。Morganら、(2002)Organic Letters 4(1):67−70(その開示は、本明細書中で参考として援用される)を参照のこと。以下により詳細に説明されるように、kCMがkROよりも大きいかまたは等しい場合、ROCM生成物は、優先的にモノマー、ダイマー、および/またはオリゴマーであるが、ポリマーではない。より詳細には、kCMが、kROにほぼ等しい場合、ROCM生成物は、優先的にダイマーまたはオリゴマーであるが、kCMが、kROより大きい場合、ROCM生成物は、優先的にモノマーである。ダイマーおよびオリゴマーが特に目的である。なぜならば、それらの内部オレフィン部分は、メセタシスまたは他の変換によって、さらに官能化され得るからである。
しかし、特に、モノマーが、末端区別される(すなわち、ROCM反応から生じた2つの末端オレフィン基に関して非対称である)ように調製される場合、モノマーも同様に目的である。kROは、中程度および高度に変形されたシクロオレフィン(例えば、シクロオクタジエン)についてより高いが、低度の変形オレフィン(例えば、シクロペンテンおよびシクロヘキセン)については低い。従って、別の実施形態において、本発明は、kCMが、優先的にモノマー生成物を生じるように、kROよりも十分に高いROCM反応に関する。
さらに、本発明は、上記したように、末端区別されたオレフィン生成物を選択的に合成する方法に関する。この場合、1,1,2−三置換されたオレフィンが、非対称的に末端処理されたオレフィン生成物を優先的に生じる限り、環状オレフィンの選択に関する。あるいは、またはさらに、末端区別化は、2工程プロセスで達成され得、ここで、最初に、第1のROCM工程が、上記のように実行され、そして、第2の工程は、ROCM生成物とさらなるオレフィンの、単なる交差メセタシス反応に関する。後者の工程において、触媒は、式(VII)の構造を有しても有さなくてもよい。第2の交差メセタシス反応のための代替触媒としては、例えば、ビスホスフィン錯体が挙げられ、この錯体は、例えば、式(V)の構造を有し、ここで、LおよびLは、式PRのホスフィンであり、R、R、およびRは、それぞれ独立して、アリールであるか、C〜C10のアルキル、特に第1級アルキル、第2級アルキルもしくはシクロアルキル(例えば、−P(シクロヘキシル)、−P(シクロフェニル)、−P(イソプロピル)、−P(フェニル)、−P(フェニル)(アルキル)および−P(フェニル)(アルキル))である。その非対称によるこのような末端区別化オレフィン生成物は、その後の合成プロセスに関する有用性を増強した。
(項目1)
環式オレフィンと第二のオレフィン性反応物との間で開環クロス−メタセシス(ROCM)反応を実行して、ROCM生成物を提供するための方法であって、該方法は、以下の工程:
ROCM反応の発生を可能にするのに効果的な条件および期間で、第8族遷移金属アルキリデン錯体から構成される触媒の存在下、該環式オレフィンを、該第二のオレフィン性反応物と接触させる工程を包含し、該触媒は、以下の式(VII):
Figure 2009102384

の構造を有し、ここで:
Mは、第8族遷移金属であり;
およびX は、同じであっても異なっていてもよく、そしてアニオン性配位子またはポリマーであり;
は、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、およびカルボキシルからなる群より選択され;
は、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、および置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルからなる群より選択され;
Lは、中性電子供与性配位子であり;
XおよびYは、N、O、S、およびPから選択されるヘテロ原子であり;
pは、XがOまたはSである場合、ゼロであり、そしてXがNまたはPである場合、1であり;
qは、YがOまたはSである場合、ゼロであり、そしてYがNまたはPである場合、1であり;
、Q 、Q 、およびQ は、ヒドロカルビレン、置換ヒドロカルビレン、ヘテロ原子含有ヒドロカルビレン、置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビレン、および−(CO)−から選択され;
w、x、yおよびzは、独立して、ゼロまたは1であり;そして
、R 3A 、R 、およびR 4A は、独立して、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、および置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルからなる群より選択され、
ここで、X 、X 、L、R 、R 、R 、R 3A 、R 、およびR 4A のいずれか2つ以上は、ともにキレート化多座配位子を形成し得る、方法。
(項目2)
項目1に記載の方法であって、前記環式オレフィンは、前記触媒の存在下、速度k RO で開環反応を受け、前記第二のオレフィン性反応物は、速度k CM で該環式オレフィンとクロス−メタセシス反応を受け、そしてk CM に対するk RO のおおよその関係が、予め決定される、方法。
(項目3)
CM は、k RO よりも大きいかまたはk RO と同じであり、その結果、ROCM生成物が、ポリマーではなく、主に、モノマー、ダイマー、および/またはオリゴマーである、項目2に記載の方法。
(項目4)
CM は、k RO とほぼ同じであり、その結果、前記ROCM生成物が、主に、ダイマーまたはオリゴマーである、項目3に記載の方法。
(項目5)
CM は、k RO よりも大きく、その結果、前記ROCM生成物が、主に、モノマーである、項目3に記載の方法。
(項目6)
前記環式オレフィンは、1,1,2−三置換オレフィンであり、その結果、前記モノマー生成物が、主に、非対称末端である、項目5に記載の方法。
(項目7)
前記環式オレフィンは、4〜約12個の炭素原子を有し、ゼロ〜約4個の非水素置換基で置換される、項目3に記載の方法。
(項目8)
前記環式オレフィンは、単環式である、項目7に記載の方法。
(項目9)
前記環式オレフィンは、二環式である、項目7に記載の方法。
(項目10)
前記環式オレフィンは、1〜3個の二重結合を有する、項目7に記載の方法。
(項目11)
前記環式オレフィンは、1個の二重結合を有する、項目10に記載の方法。
(項目12)
前記環式オレフィンは、2個の二重結合を有する、項目10に記載の方法。
(項目13)
項目7に記載の方法であって、前記非水素置換基の少なくとも1つが、ホスホナト、ホスホリル、ホスファニル、ホスフィノ、スルホナト、C 〜C 20 アルキルスルファニル、C 〜C 20 アリールスルファニル、C 〜C 20 アルキルスルホニル、C 〜C 20 アリールスルホニル、C 〜C 20 アルキルスルフィニル、C 〜C 20 アリールスルフィニル、スルホンアミド、アミノ、アミド、イミノ、ニトロ、ニトロソ、ヒドロキシル、C 〜C 20 アルコキシ、C 〜C 20 アリールオキシ、C 〜C 20 アルコキシカルボニル、C 〜C 20 アリールオキシカルボニル、カルボキシル、カルボキシラート、メルカプト、ホルミル、C 〜C 20 チオエステル、シアノ、シアナト、カルバモイル、エポキシ、スチレニル、シリル、シリルオキシ、シラニル、シロキサザニル、ボロナト、ボリル、ハロゲン、スタンニル、およびゲルミルから選択される官能基Fnを含む、方法。
(項目14)
前記第二の前記オレフィン性反応物は、任意の他のオレフィン性反応物の非存在下で、クロス−メタセシス反応を起こさない、項目1に記載の方法。
(項目15)
前記第二の前記オレフィン性反応物は、α,β−不飽和カルボニル化合物である、項目14に記載の方法。
(項目16)
前記第二の前記オレフィン性反応物はまた、少なくとも1つの官能基Fnで置換される、項目13に記載の方法。
(項目17)
項目1に記載の方法であって、ここで:
およびX は、アニオン性配位子であり、必要に応じて、連結されて環式基を形成し;
Lは、中性電子供与性配位子であり、該配位子は、必要に応じて、スペーサー部分を介して、R 、X および/またはX に連結され;そして
3A およびR 4A は、必要に応じて、連結されて環式基を形成する、方法。
(項目18)
項目1に記載の方法であって、ここで、w、x、yおよびzは、ゼロであり、XおよびYは、Nであり、そしてR 3A およびR 4A は、連結されて−Q−を形成し、その結果、前記触媒が、以下の式(IX):
Figure 2009102384

の構造を有する方法であって、ここで、Qは、ヒドロカルビレン、置換ヒドロカルビレン、ヘテロ原子含有ヒドロカルビレン、または置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビレンのリンカーであり、さらにQ内の隣接原子上の2つ以上の置換基が、連結されてさらなる環式基を形成し得る、方法。
(項目19)
項目18に記載の方法であって、Qは、以下の構造−CR 8A −CR 9A −または−CR =R −を有する構造を有し、ここで、R 、R 8A 、R 、およびR 9A は、独立して、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、および官能基からなる群より選択され、R 、R 8A 、R 、およびR 9A のいずれか2つは、必要に応じて、連結されて、置換された飽和環もしくは不飽和環または無置換の飽和環もしくは不飽和環を形成する、方法。
(項目20)
項目19に記載の方法であって、Qは、前記構造−CR 8A −CR 9A −を有し、その結果、前記触媒が、以下の式(X):
Figure 2009102384

の構造を有する、方法。
(項目21)
項目20に記載の方法であって、ここで:
Mは、Ruであり;
およびX は、同じであっても異なっていてもよく、そして水素、ハライド、C 〜C 20 アルキル、C 〜C 20 アリール、C 〜C 20 アルコキシ、C 〜C 20 アリールオキシ、C 〜C 20 アルキルジケトナート、C 〜C 20 アリールジケトナート、C 〜C 20 アルコキシカルボニル、C 〜C 20 アリールオキシカルボニル、C 〜C 20 アシル、C 〜C 20 アルキルスルホナート、C 〜C 20 アリールスルホナート、C 〜C 20 アルキルスルファニル、C 〜C 20 アリールスルファニル、C 〜C 20 アルキルスルフィニル、またはC 〜C 20 アリールスルフィニルからなる群より選択され、ハライドを除く、これらのいずれかは、必要に応じて、ハライド、C 〜C アルキル、C 〜C アルコキシ、およびフェニルから選択される1つ以上の基でさらに置換され;
は、水素であり、そしてR は、C 〜C 20 アルキル、C 〜C 20 アルケニル、およびアリールからなる群より選択され;
Lは、中性電子供与性配位子であり、該配位子は、ホスフィン、スルホン化ホスフィン、ホスファイト、ホスフィナイト、ホスホナイト、アルシン、スチビン、エーテル、アミン、アミド、イミン、スルホキシド、カルボキシル、ニトロシル、ピリジン、置換ピリジン、イミダゾール、置換イミダゾール、ピラジン、およびチオエーテルからなる群より選択され;
およびR は、1〜約5員環で構成される、芳香族、置換芳香族、ヘテロ芳香族、置換ヘテロ芳香族、脂環式、置換脂環式、ヘテロ原子含有脂環式、または置換ヘテロ原子含有脂環式であり;そして
およびR は、水素であり、そしてR 8A およびR 9A は、水素、低級アルキルおよびフェニルから選択されるか、または連結されて環式基を形成する、方法。
(項目22)
項目21に記載の方法であって、ここで:
は、水素であり、そしてR は、フェニル、ビニル、メチル、イソプロピル、またはt−ブチルであり、必要に応じて、C 〜C アルキル、C 〜C アルコキシ、フェニル、および官能基Fnからなる群より選択される、1つ以上の部分で置換され、ここで、Fnは、ホスホナト、ホスホリル、ホスファニル、ホスフィノ、スルホナト、C 〜C 20 アルキルスルファニル、C 〜C 20 アリールスルファニル、C 〜C 20 アルキルスルホニル、C 〜C 20 アリールスルホニル、C 〜C 20 アルキルスルフィニル、C 〜C 20 アリールスルフィニル、スルホンアミド、アミノ、アミド、イミノ、ニトロ、ニトロソ、ヒドロキシル、C 〜C 20 アルコキシ、C 〜C 20 アリールオキシ、C 〜C 20 アルコキシカルボニル、C 〜C 20 アリールオキシカルボニル、カルボキシル、カルボキシラート、メルカプト、ホルミル、C 〜C 20 チオエステル、シアノ、シアナト、カルバモイル、エポキシ、スチレニル、シリル、シリルオキシ、シラニル、シロキサザニル、ボロナト、ボリル、ハロゲン、スタンニル、またはゲルミルであり;そして
Lは、式PR のホスフィンであり、ここで、R 、R 、およびR は、各々独立して、アリールまたはC 〜C 10 アルキルである、方法。
(項目23)
項目22に記載の方法であって、ここで:
およびX は、独立して、ハライド、CF CO 、CH CO 、CFH CO 、(CH CO、(CF (CH )CO、(CF )(CH CO、PhO、MeO、EtO、トシラート、メシラート、およびトリフルオロメタンスルホナートからなる群より選択され;
Lは、−P(シクロヘキシル) 、−P(シクロフェニル) 、−P(イソプロピル) 、−P(フェニル) 、P(フェニル) 、−P(フェニル) (R )および−P(フェニル)(R からなる群より選択され、ここで、R は、低級アルキルであり;そして
およびR は、同じであり、そして芳香族またはC 〜C 12 の脂環式のいずれかであり、芳香族である場合、各々は、以下の式(XI):
Figure 2009102384

の構造を有し、ここで、R 10 、R 11 、およびR 12 は、各々独立して、水素、C 〜C 10 アルキル、C 〜C 10 アルコキシ、アリール、置換アリール、ハロゲン、または官能基である、方法。
(項目24)
項目23に記載の方法であって、ここで:
およびX は、ハライドであり;
は、水素または2,2−ジメチルビニルであり;
およびR は、メシチル、ジイソピノカンフェニル、または2,4,2’,6’−テトラメチルビフェニリルであり;
Lは、−P(シクロヘキシル) および−P(シクロペンチル) からなる群より選択され;そして
8A およびR 9A は、水素である、方法。
(項目25)
項目1に記載の方法であって、前記ROCM生成物を、遷移金属触媒の存在下、該ROCM生成物とクロス−メタセシスを受け得る、さらなるオレフィン性反応物と反応させる工程をさらに包含する、方法。
(項目26)
環式オレフィンと第二のオレフィン性反応物との間で開環クロス−メタセシス(ROCM)反応を実行して、モノマーROCM生成物、ダイマーROCM生成物、またはオリゴマーROCM生成物を提供するための方法であって、該方法は、以下の工程:
(a)以下の式(X):
Figure 2009102384

の構造を有する触媒を提供する工程であって、ここで、Mは、Ruであり、X およびX は、アニオン性配位子であり、Lは、式PR のホスフィンであり、ここで、R 、R 、およびR は、各々独立して、アリールまたはC 〜C 10 アルキルであり、R は、水素であり、R は、C 〜C 20 アルキル、C 〜C 20 アルケニル、およびアリールからなる群より選択され、R およびR は、水素であり、そしてR 8A およびR 9A は、水素、低級アルキルおよびフェニルから選択されるか、または連結されて環式基を形成し、そしてR およびR は、芳香族またはC 〜C 12 脂環式のいずれかであり、芳香族である場合、各々は、以下の式:
Figure 2009102384

の構造を有し、ここで、R 10 、R 11 、およびR 12 は、各々独立して、水素、C 〜C 10 アルキル、C 〜C 10 アルコキシ、アリール、置換アリール、ハロゲン、または官能基であり、ここで、X 、X 、L、R 、R 、R 8A およびR 9A のいずれか2つ以上は、ともにキレート化多座配位子を形成し得る工程、ならびに
(b)環式オレフィンを、該触媒の存在下、α,β−不飽和カルボニル化合物と接触させる工程であって、ここで、α,β−不飽和カルボニル化合物が、該環式オレフィンとクロスメタセシスを受ける、速度k CM は、該環式オレフィンが、該触媒の存在下、開環反応を受ける、速度k RO よりも大きいか、または同じであり、そしてさらに、該環式オレフィンが、以下の式(XIV):
Figure 2009102384

の構造を有し、ここで
13 は、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、および−(Z) −Fnからなる群より選択され、ここで、nは、ゼロまたは1であり、Zは、ヒドロカルビレンスペーサーであり、そしてFnは、ホスホナト、ホスホリル、ホスファニル、ホスフィノ、スルホナト、C 〜C 20 アルキルスルファニル、C 〜C 20 アリールスルファニル、C 〜C 20 アルキルスルホニル、C 〜C 20 アリールスルホニル、C 〜C 20 アルキルスルフィニル、C 〜C 20 アリールスルフィニル、スルホンアミド、アミノ、アミド、イミノ、ニトロ、ニトロソ、ヒドロキシル、C 〜C 20 アルコキシ、C 〜C 20 アリールオキシ、C 〜C 20 アルコキシカルボニル、C 〜C 20 アリールオキシカルボニル、カルボキシル、カルボキシラート、メルカプト、ホルミル、C 〜C 20 チオエステル、シアノ、シアナト、カルバモイル、エポキシ、スチレニル、シリル、シリルオキシ、シラニル、シロキサザニル、ボロナト、ボリル、ハロゲン、スタンニル、およびゲルミルから選択され、そしてさらに、R 13 が、置換ヒドロカルビルまたは置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルである場合、該置換基は、少なくとも1つの官能基Fnを含み得、そして
Jは、飽和ヒドロカルビレンもしくは不飽和ヒドロカルビレン、置換ヒドロカルビレン、ヘテロ原子含有ヒドロカルビレン、または置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビレンのリンカーであり、ここで、Jが、置換ヒドロカルビレンまたは置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビレンである場合、該置換基は、1つ以上の−(Z) −Fn基を含み得、ここで、Fnは、上記に定義され、そしてさらに、J内の隣接原子または非隣接原子に結合した2つ以上の置換基が、連結されて二環式オレフィンまたは多環式オレフィンを形成し得る工程、を包含する、方法。
(項目27)
項目26に記載の方法であって、前記Jは、構造−C(R 14 15 )−[C(R 16 17 )] −C(R 18 19 )−を有し、その結果、前記環式オレフィンは、以下の式(XV):
Figure 2009102384

の構造を有し、ここで、bは、1〜約10までの範囲の整数であり、そしてR 14 、R 15 、R 16 、R 17 、R 18 、およびR 19 は、独立して、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルおよび−(Z) −Fnからなる群より選択され、ここで、n、ZおよびFnは、上記に定義され、そしてR 14 部分〜R 19 部分のいずれかが、置換ヒドロカルビルまたは置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルである場合、該置換基は、1つ以上の−(Z) −Fn基を含み得る、方法。
(項目28)
項目26に記載の方法であって、前記Jは、構造−[C(R 22 23 )] −CR 25 =CR 24 −[C(R 20 21 )] −を有し、その結果、前記環式オレフィンは、以下の式(XVI):
Figure 2009102384

の構造を有し、ここで、cおよびdは、独立して、1〜約8までの範囲の整数から選択され、そしてR 20 、R 21 、R 22 、R 23 、R 24 、およびR 25 は、独立して、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルおよび−(Z) −Fnからなる群から選択され、ここで、n、ZおよびFnは、上記に定義され、そしてR 20 部分〜R 25 部分のいずれかが、置換ヒドロカルビルまたは置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルである場合、該置換基は、1つ以上の−(Z) −Fn基を含み得る、方法。
(項目29)
項目26に記載の方法であって、前記環式オレフィンは、以下の式(XVII):
Figure 2009102384

の構造を有し、ここで、eは、1〜8までの範囲の整数であり、Tは、低級アルキレンまたは低級アルキニレン、置換または無置換のメチルまたはエチルであり、そしてR 27 、R 28 、R 29 、およびR 30 は、独立して、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルおよび−(Z) −Fnから選択され、ここで、n、ZおよびFnは、上記に定義され、そしてR 27 部分〜R 30 部分のいずれかが、置換ヒドロカルビルまたは置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルである場合、該置換基は、1つ以上の−(Z) −Fn基を含み得る、方法。
(項目30)
項目29に記載の方法であって、前記環式オレフィンは、以下の式(XVIII):
Figure 2009102384

の構造を有し、ここで、R 28A およびR 29A は、R 28 およびR 29 と同様に定義される、方法。
(項目31)
項目26に記載の方法であって、前記第二のオレフィン性反応物は、以下の(XIX):
Figure 2009102384

の構造を有し、ここで、R 31 、R 32 、R 33 、およびR 34 は、独立して、水素、ヒドロキシル、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、および−(Z) −Fnからなる群より選択され、ここで、n、ZおよびFnは、既に定義した通りであり、そしてさらに、R 31 、R 32 、R 33 、およびR 34 のいずれかは、ヒドロカルビルまたは置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルであり、該置換基は、官能基Fnから選択される、方法。
(項目32)
31 は、水素、アルキル、ヒドロキシル、またはアルコキシであり、R 32 およびR 33 は、水素またはアルキルであり、そしてR 34 は、水素である、項目31に記載の方法。
(項目33)
シクロヘキセンを用いて開環クロス−メタセシス反応を実行するための触媒的方法であって、該方法は、以下の工程:シクロヘキセンを、以下の式(VII):
Figure 2009102384

の構造を有する遷移金属カルベン触媒の存在下、α,β−不飽和カルボニル化合物と接触させる工程を包含し、ここで、
Mは、第8族遷移金属であり;
およびX は、同じであっても異なっていてもよく、そしてアニオン性配位子またはポリマーであり;
は、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルおよびカルボキシルからなる群より選択され;
は、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、および置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルからなる群より選択され;
Lは、中性電子供与性配位子であり;
XおよびYは、N、O、S、およびPから選択されるヘテロ原子であり;
pは、XがOまたはSである場合、ゼロであり、そしてXがNまたはPである場合、1であり;
qは、YがOまたはSである場合、ゼロであり、そしてYがNまたはPである場合、1であり;
、Q 、Q 、およびQ は、ヒドロカルビレン、置換ヒドロカルビレン、ヘテロ原子含有ヒドロカルビレン、置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビレン、および−(CO)−から選択され;
w、x、yおよびzは、独立して、ゼロまたは1であり;そして
、R 3A 、R 、およびR 4A は、独立して、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、および置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルからなる群より選択され、
ここで、X 、X 、L、R 、R 、R 、R 3A 、R 、およびR 4A のいずれか2つ以上は、ともにキレート化多座配位子を形成し得る、方法。
(項目34)
項目33に記載の方法であって、ここで:
およびX は、アニオン性配位子であり、そして必要に応じて、連結されて環式基を形成し;
Lは、中性電子供与性配位子であり、該配位子は、必要に応じて、スペーサー部分を介して、R 、X 、および/またはX に連結され;そして
3A およびR 4A は、必要に応じて、連結されて環式基を形成する、方法。
(項目35)
項目34に記載の方法であって、w、x、yおよびzは、ゼロであり、XおよびYは、Nであり、そしてR 3A およびR 4A は、連結されて−Q−を形成し、その結果前記触媒が、以下の式(IX):
Figure 2009102384

の構造を有し、ここで、Qは、ヒドロカルビレン、置換ヒドロカルビレン、ヘテロ原子含有ヒドロカルビレン、または置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビレンのリンカーであり、そしてさらに、Q内の隣接原子上に2つ以上の置換基が、連結されてさらなる環式基を形成し得る、方法。
(項目36)
項目35に記載の方法であって、Qは、以下の構造−CR 8A −CR 9A −または−CR =R −を有する構造を有し、ここで、R 、R 8A 、R 、およびR 9A は、独立して、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、および官能基からなる群より選択されるか、あるいはR 、R 8A 、R 、およびR 9A のいずれか2つは、必要に応じて、連結されて、置換された飽和環もしくは不飽和環または無置換の飽和環もしくは不飽和環を形成する、方法。
(項目37)
項目36に記載の方法であって、Qは、構造−CR 8A −CR 9A −を有し、その結果、前記触媒が、以下の式(X):
Figure 2009102384

の構造を有する、方法。
(項目38)
項目37に記載の方法であって、ここで:
Mは、Ruであり;
およびX は、同じであっても異なっていてもよく、そして水素、ハライド、C 〜C 20 アルキル、C 〜C 20 アリール、C 〜C 20 アルコキシ、C 〜C 20 アリールオキシ、C 〜C 20 アルキルジケトナート、C 〜C 20 アリールジケトナート、C 〜C 20 アルコキシカルボニル、C 〜C 20 アリールオキシカルボニル、C 〜C 20 アシル、C 〜C 20 アルキルスルホナート、C 〜C 20 アリールスルホナート、C 〜C 20 アルキルスルファニル、C 〜C 20 アリールスルファニル、C 〜C 20 アルキルスルフィニル、またはC 〜C 20 アリールスルフィニルからなる群より選択され、ハライドを除く、これらのいずれかは、必要に応じて、ハライド、C 〜C アルキル、C 〜C アルコキシ、およびフェニルから選択される1つ以上の基でさらに置換され;
は、水素であり、そしてR は、C 〜C 20 アルキル、C 〜C 20 アルケニル、およびアリールからなる群より選択され;
Lは、中性電子供与性配位子であり、該配位子は、ホスフィン、スルホン化ホスフィン、ホスファイト、ホスフィナイト、ホスホナイト、アルシン、スチビン、エーテル、アミン、アミド、イミン、スルホキシド、カルボキシル、ニトロシル、ピリジン、置換ピリジン、イミダゾール、置換イミダゾール、ピラジン、およびチオエーテルからなる群より選択され;
およびR は、1〜約5員環で構成される、芳香族、置換芳香族、ヘテロ芳香族、置換ヘテロ芳香族、脂環式、置換脂環式、ヘテロ原子含有脂環式、または置換ヘテロ原子含有脂環式であり;そして
およびR は、水素であり、そしてR 8A およびR 9A は、水素、低級アルキルおよびフェニルから選択されるか、または連結されて環式基を形成する、方法。
(項目39)
項目38に記載の方法であって、ここで:
は、水素であり、そしてR は、フェニル、ビニル、メチル、イソプロピル、またはt−ブチルであり、必要に応じて、C 〜C アルキル、C 〜C アルコキシ、フェニル、および官能基Fnからなる群より選択される、1つ以上の部分で置換され、ここで、Fnは、ホスホナト、ホスホリル、ホスファニル、ホスフィノ、スルホナト、C 〜C 20 アルキルスルファニル、C 〜C 20 アリールスルファニル、C 〜C 20 アルキルスルホニル、C 〜C 20 アリールスルホニル、C 〜C 20 アルキルスルフィニル、C 〜C 20 アリールスルフィニル、スルホンアミド、アミノ、アミド、イミノ、ニトロ、ニトロソ、ヒドロキシル、C 〜C 20 アルコキシ、C 〜C 20 アリールオキシ、C 〜C 20 アルコキシカルボニル、C 〜C 20 アリールオキシカルボニル、カルボキシル、カルボキシラート、メルカプト、ホルミル、C 〜C 20 チオエステル、シアノ、シアナト、カルバモイル、エポキシ、スチレニル、シリル、シリルオキシ、シラニル、シロキサザニル、ボロナト、ボリル、ハロゲン、スタンニル、またはゲルミルであり;そして
Lは、式PR のホスフィンであり、ここで、R 、R 、およびR は、各々独立して、アリールまたはC 〜C 10 アルキルである、方法。
(項目40)
項目39に記載の方法であって、ここで:
およびX は、独立して、ハライド、CF CO 、CH CO 、CFH CO 、(CH CO、(CF (CH )CO、(CF )(CH CO、PhO、MeO、EtO、トシラート、メシラート、およびトリフルオロメタンスルホナートからなる群より選択され;
Lは、−P(シクロヘキシル) 、−P(シクロペンチル) 、−P(イソプロピル) 、−P(フェニル) 、P(フェニル) 、−P(フェニル) (R )および−P(フェニル)(R からなる群より選択され、ここで、R は、低級アルキルであり;そして
およびR は、同じであり、そして芳香族またはC 〜C 12 の脂環式のいずれかであり、芳香族である場合、各々は、以下の式(XI):
Figure 2009102384

の構造を有し、ここで、R 10 、R 11 、およびR 12 は、各々独立して、水素、C 〜C 10 アルキル、C 〜C 10 アルコキシ、アリール、置換アリール、ハロゲン、または官能基である、方法。
(項目41)
項目40に記載の方法であって、ここで:
およびX は、ハライドであり;
は、水素または2,2−ジメチルビニルであり;
およびR は、メシチル、ジイソピノカンフェニル、または2,4,2’,6’−テトラメチルビフェニリルであり;
Lは、−P(シクロヘキシル) および−P(シクロペンチル) からなる群より選択され;そして
8A およびR 9A は、水素である、方法。
図1は、環状オレフィンおよび第2のオレフィン反応物に関するROCM反応の可能な結果を概略的に図示する。 図2は、シクロオレフィン基質としてノルボルネニルジエステルまたはノルボルネニル無水物のいずれかを、および反応パートナーとしてメチルアクリレートを使用して、本発明に従って実施されたROCM反応の結果を概略的に図示する。
(発明の詳細な説明)
(I.定義および用語)
他に示さない限り、本発明は、特定の反応物質、反応条件、配位子、金属錯体などに限定されず、それらが変化し得るものとして理解される。本明細書中で使用される用語は特定の実施形態を記載する目的のみであり、制限されることが意図されないこともまた、理解される。
本明細書中および添付の特許請求の範囲において使用される場合、単数形である「a」、「an」および「the」は、文脈が他を明確に指示しない限り、複数形の指示物を含む。従って、例えば、「化合物(a compound)」への言及は、異なる化合物の組合せまたは混合物、および単一の化合物を含有し、「溶媒(a solvent)」は、単一の溶媒および溶媒混合物などを含む。
本明細書および添付の特許請求の範囲において、参照は、多数の用語から作製され、これは、以下の意味を有すると定義されるべきである:
本明細書中で使用される場合、句「式を有する」または「構造を有する」は、限定することが意図されず、用語「含む」が通常使用される様式と同じ様式で使用される。
用語「アルキル」は、本明細書中で使用される場合、代表的に1〜20個の炭素原子を含む必要はないけれども、直鎖、分枝鎖または環状の飽和炭化水素基(例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、t−ブチル、オクチル、デシルなど)ならびにシクロアルキル(例えば、シクロペンチル、シクロヘキシルなど)をいう。一般に、本明細書中のアルキル基は、かさねて1〜約12個の炭素原子を含む必要はない。用語「低級アルキル」は、1〜6個の炭素原子のアルキル基をいとし、そして、特定の用語「シクロアルキル」は、代表的には4〜8個、好ましくは5〜7個の炭素原子を有する環状アルキル基を意図する。用語「置換されたアルキル」は、一つ以上の置換基で置換されたアルキルをいい、そして、用語「ヘテロ原子含有アルキル」および「ヘテロアルキル」は、少なくとも1つの炭素原子がヘテロ原子で置換されるアルキルをいう。他に示さない限り、用語「アルキル」および「低級アルキル」は、直鎖、分枝鎖、環状、不飽和、飽和および/またはヘテロ原子を含むアルキルおよび低級アルキルをそれぞれいう。
用語「アルキレン」は、本明細書中で使用する場合、二官能性の直鎖状、分枝鎖、または環状のアルキル基をいい、ここで。「アルキル」は、上記で定義されたとおりである。
用語「アルケニル」は、本明細書中で使用される場合、少なくとも1つの二重結合を含む2〜20個の炭素原子を有する直鎖、分枝鎖または環状の炭化水素基をいい、例えば、エテニル、n−プロペニル、イソプロペニル、n−ブテニル、イソブテニル、オクテニル、デセニル、テトラデセニル、ヘキサデセニル、エイコセニル、テトラコセニルなどである。本明細書中の好ましいアルケニル基は、2〜12個の炭素原子を含む。用語「低級アルケニル」は、2〜6個の炭素原子のアルケニル基を意図し、そして、特定の用語「シクロアルケニル」は、好ましくは5〜8個の炭素原子を有する環状のアルケニル基を意図する。用語「置換されたアルケニル」とは、1つ以上の置換基で置換されたアルケニルをいい、そして、用語「ヘテロ原子含有アルケニル」および「ヘテロアルケニル」は、少なくとも1つの炭素原子が、ヘテロ原子で置換されたアルケニルをいう。他に示さない限り、用語「アルケニル」および「低級アルケニル」は、直鎖、分枝鎖、環状、不飽和、飽和、および/またはヘテロ原子を含むアルケニルおよび低級アルケニルをそれぞれいう。
用語「アルケニレン」は、本明細書中で使用される場合、二官能性の直鎖、分枝鎖または環状のアルケニル基をいい、ここで、「アルケニル」は上記で定義されたとおりである。
用語「アルキニル」は、本明細書中で使用される場合、少なくとも1つの三重結合を含む2〜20個の炭素原子の直鎖または分枝鎖の炭化水素基をいい、例えば、エチニル、n−プロピニルなどである。本明細書中の好ましいアルキニル基は、2〜12個の炭素原子を含む。用語「低級アルキニル」は、2〜6個の炭素原子のアルキニルを意図する。用語「置換されたアルキニル」は、一つ以上に置換基で置換されたアルキニルをいい、そして、用語「ヘテロ原子含有アルキニル」および「ヘテロアルキニル」は、少なくとも1つの炭素原子が、ヘテロ原子で置換されたアルキニルをいう。他に示さない限り、用語「アルキニル」および「低級アルキニル」は、直鎖、分枝鎖、環状、不飽和、飽和、および/またはヘテロ原子を含むアルキニルおよび低級アルキニルをそれぞれいう。
用語「アルコキシ」は、本明細書中で使用される場合、単一の末端エーテル結合を介して結合されたアルキル基を意図する;すなわち、「アルコキシ」基は、−O−アルキルとして表され得、ここで、アルキルは、上記で定義されたとおりである。「低級アルコキシ」は、1〜6個の炭素原子を含むアルコキシを意図する。同様に、「アルケニルオキシ」および「低級アルケニルオキシ」はそれぞれ、単一の末端エーテル結合を介して結合されたアルケニルおよび低級アルケニルをいい、そして、「アルキニルオキシ」および「低級アルキニルオキシ」はそれぞれ、単一の末端エーテル結合を介して結合されたアルキニルおよび低級アルキニルをいう。
用語「アリール」は、本明細書中で使用される場合、そして、他に明記しない限り、単一の芳香族環または互いに縮合されるか、直接連結されるか、または間接的に連結される(その結果、異なる芳香族環は、共通の基(例えば、メチレン部分またはエチレン部分)に結合される)複数の芳香族環を含む芳香族置換基をいい、一般に、5〜24個の範囲の炭素原子を含む。好ましいアリール基は、1個の芳香族環または2〜4個の縮合もしくは連結された芳香族環を含み、例えば、フェニル、ナフチル、ビフェニルなどである。「置換されたアリール」は、一つ以上の置換基で置換されたアリール部分をいい、そして、用語「ヘテロ原子含有アリール」および「ヘテロアリール」は、少なくとも1つの炭素原子がヘテロ原子で置換されたアリールをいう。他に示さない限り、用語「芳香族」、「アリール」および「アリーレン」は、複素環式芳香族、置換された芳香族、および置換された複素環式芳香族の種を含む。
用語「アリールオキシ」は、本明細書中で使用される場合、単一の末端エーテル結合を介して結合されたアリール基をいう。「アリールオキシ」基は、−O−アリールとして表され得、ここで、アリールは、上記で定義されたとおりである。
用語「アラルキル」は、アリール置換基を有するアルキル基をいい、そして、用語「アラルキレン」は、アリール置換基を有するアルキレン基をいい;用語「アルカリール」は、アルキル置換基を有するアリール基をいい、そして用語「アルカリーレン」は、アルキル置換基を有するアリーレンをいう。
用語「脂環式」は、脂肪族の環状部分をいい、これは、二環式または多環式でも、そうでなくても良い。
用語「アミノ」は、基−NZをいうために本明細書中で使用され、ここで、ZおよびZのそれぞれは、水素、必要に応じて置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アラルキル、アルカリールおよび複素環式からなる群から独立して選択される。
用語「アクロイル(acroyl)」は、任意のα,β−不飽和カルボニル系をいう。アクロイル基は、置換され得るか(例えば、アルキル−および/またはアリール置換される)、および/またはヘテロ原子を含有し得る。
用語「ハロ」および「ハロゲン」は、クロロ置換、ブロモ置換、フルオロ置換またはヨード置換をいうために、慣習的な意味で使用される。用語「ハロアルキル」、「ハロアルケニル」または「ハロアルキニル」(または「ハロゲン化アルキル」、「ハロゲン化アルケニル」または「ハロゲン化アルキニル」)はそれぞれ、基の中の少なくとも1つの水素原子が、ハロゲン原子で置換されている、アルキル基、アルケニル基またはアルキニル基をいう。
「ヒドロカルビル」は、1〜30この炭素原子、好ましくは、1〜約20個の炭素原子、最も好ましくは1〜約12個の炭素原子を含む一価の炭化水素基をいい、直鎖、分枝鎖、環状、飽和および不飽和の種を含み、例えば、アルキル基、アルケニル基、アリール基などである。用語「低級ヒドロカルビル」は、1〜6個の炭素原子のヒドロカルビル基を意図し、そして、用語「ヒドロカルビレン」は、1〜約30個の炭素原子、好ましくは、1〜約20個の炭素原子、最も好ましくは1〜約12個の炭素原子を含む二価の炭化水素部分を意図し、直鎖、分枝鎖、環状、飽和および不飽和の種を含む。用語「低級ヒドロカルビレン」は、1〜6個の炭素原子のヒドロカルビレン基を意図する。「置換されたヒドロカルビル」は、1つ以上の置換機で置換されたヒドロカルビルをいい、そして、用語「ヘテロ原子含有ヒドロカルビル」および「ヘテロヒドロカルビル」は、少なくとも1つの炭素原子が、ヘテロ原子で置換されるヒドロカルビルをいう。同様に、「置換されたヒドロカルビレン」は、1つ以上の置換基で置換されたヒドロカルビレンをいい、そして、用語「ヘテロ原子含有ヒドロカルビレン」および「ヘテロヒドロカルビレン」は、少なくと1つの炭素原子が、ヘテロ原子で置換されるヒドロカルビレンをいう。他に示さない限り、用語「ヒドロカルビル」および「ヒドロカルビレン」は、それぞれ、置換されたおよび/またはヘテロ原子を含有するヒドロカルビル部分およびヒドロカルビレン部分を含むものとして解釈される。
用語「ヘテロ原子含有ヒドロカルビル基」におけるような「ヘテロ原子含有」は、1つ以上の炭素原子が、炭素以外(例えば、窒素、酸素、硫黄、リンまたはケイ素、代表的には、窒素、酸素または硫黄)で置換された炭化水素分子またはヒドロカルビル分子のフラグメントをいう。同様に、用語「ヘテロアルキル」は、ヘテロ原子含有であるアルキル置換基をいい、用語「複素環式」は、ヘテロ原子含有である環状置換基をいい、用語「ヘテロアリール」および「複素環式芳香族」は、それぞれ、ヘテロ原子含有である「アリール」置換基および「芳香族」置換基などをいう。「複素環式」基または「複素環式」化合物が、芳香族でも芳香族でなくてもよく、そしてさらに、「複素環式」が、用語「アリール」に関して状記したように、単環式、二環式または多環式であり得ることに注意されたい。
「置換されたヒドロカルビル」、「置換されたアルキル」、「置換されたアリール」などにおける「置換された」に関して、上述の定義のいくつかで暗示したように、ヒドロカルビル、アルキル、アリールまたは他の部分において、炭素(または他の)原子に結合した、少なくとも1つの水素原子は、1つ以上の非水素置換基で置換されることが意図される。このような置換基の例としては、以下が挙げられるがこれらに限定されない:以下のような官能基:ハロゲン、ホスホネート(phosphonato)、ホスホリル、ホスファニル、ホスフィノ、スルフォネート、C〜C20のアルキルスルファニル、C〜C20のアリールスルファニル、C〜C20のアルキルスルホニル、C〜C20のアリールスルホニル、C〜C20のアルキルスルフィニル、C〜C20のアリールスルフィニル、スルホナミド、アミノ、アミド、イミノ、ニトロ、ニトロソ、ヒドロキシル、C〜C20のアルコキシ、C〜C20のアリールオキシ、C〜C20のアルコキシカルボニル、C〜C20のアリールオキシカルボニル、カルボキシル、カルボキシレート、メルカプト、ホルミル、C〜C20のチオエステル、シアノ、シアナト、カルバモイル、エポキシ、スチレニル、シリル、シリルオキシ、シラニル、シロキサザニル、ボロネート、またはボリル;または金属含有基もしくはメタロイド含有基(ここで、金属は、例えば、SnまたはGeであり得る);ならびにヒドロカルビル部分であるC〜C20のアルキル、C〜C20のアルケニル、C〜C20のアルキニル、C〜C20のアリール、C〜C30のアラルキル、およびC〜C30のアルカリール。
さらに、前述の官能基は、特定の基が許容する場合、1つ以上のさらなる官能基、または1つ以上のヒドロカルビル部分(例えば、上記で詳細に列挙されたもの)でさらに置換され得る。同様に、上記のヒドロカルビル部分は、1つ以上の官能基またはさらなるヒドロカルビル部分(例えば、詳細に列挙されたヒドロカルビル部分)でさらに置換され得る。
用語「置換された」が可能性のある置換基のリストの前に現われる場合、この用語が、その基の全てのメンバーに適用することが意図される。すなわち、句「置換されたアルキル、アルケニルおよびアルキニル」は、「置換されたアルキル、置換されたアルケニルおよび置換されたアルキニル」として解釈されるべきである。同様に、「必要に応じて置換されたアルキルアルケニルおよびアルキニル」は、「必要に応じて置換されたアルキル、必要に応じて置換されたアルケニルおよび必要に応じて置換されたアルキニル」として解釈されるべきである。
用語「ポリマー」は、少なくとも20個のモノマー単位から構成される化合物をいい、そして、用語「オリゴマー」は、20個より少ないモノマー単位から構成される化合物をいう。
用語「立体選択的な」は、第2の立体異性体に対して1つの立体異性体を優先的に生じる(すなわち、所望の立体異性体とあまり所望しない立体異性体の比が1:1より大きい生成物を生じる)化学反応をいう。
「任意の」または「必要に応じて」は、続いて記載された状況が、生じても生じなくても良いことを意味し、その結果、この記載は、その状況が生じる場合と、その状況が生じない場合を含む。例えば、句「必要に応じて置換された」は、非水素置換基が、所定の原子に存在してもしなくてもよいことを意味し、従って、この記載は、非水素置換基が存在する構造および水素置換基が存在しない構造を含む。
本明細書中の分子構造において、基の特定の配置を示すための太線および点線の使用は、IUPAC規則に従う。破線で示された結合は、問題の基が、描かれたように分子の一般平面の下であることを示し(「α」配置)、そして、太線で示された結合は、問題の位置にある基が、描かれた分子の一般平面の上にあることを示す(「β」配置)。
(II.触媒)
本発明の開環交差メタセシス反応は、好ましくは2つの異なる配位子を含む、8族の遷移金属錯体を使用して、触媒的に実施される。これらの遷移金属カルベン錯体は、+2の酸化状態の金属中心を含み、16個の電子数を有し、そして、5配位である。より詳細には、本明細書中の好ましい触媒は、式(VII):(VII)
Figure 2009102384
の構造を有し、ここで、様々な置換基は以下のとおりである:
M(+2酸化状態の遷移金属中心として機能する)は、8族の遷移金属であり、具体的には、ルテニウムまたはオスミウムである。好ましい実施形態において、Mはルテニウムである。
およびXは、アニオン性の配位子またはポリマーであり、そして、同じでも異なってもよいか、またはともに連結して、必要ではないが、代表的に5員環〜8員環を形成する。好ましい実施形態において、XおよびXは、それぞれ独立して、水素、ハライドまたは以下の基の1つである:C〜C20のアルキル、C〜C20のアリール、C〜C20のアルコキシ、C〜C20のアリールオキシ、C〜C20のアルキルジケトネート、C〜C20のアリールジケトネート、C〜C20のアルコキシカルボニル、C〜C20のアリールオキシカルボニル、C〜C20のアシル、C〜C20のアルキルスルフォネート、C〜C20のアリールスルフォネート、C〜C20のアルキルスルファニル、C〜C20のアリールスルファニル、C〜C20のアルキルスルフィニル、またはC〜C20のアルキルスルフィニル。必要応じて、XおよびXは、C〜C10のアルキル、C〜C10のアルコキシ、アリールおよびハライドからなる群から選択される1つ以上の部分で置換され得、これらは、順番に、ハライドを除いて、ハライド、C〜Cのアルキル、C〜Cのアルコキシおよびフェニルから選択される1つ以上の基でさらに置換され得る。より好ましい実施形態において、XおよびXは、ハライド、ベンゾエート、C〜Cのアシル、C〜Cのアルコキシカルボニル、C〜Cのアルキル、フェノキシ、C〜Cのアルコキシ、C〜Cのアルキルスルファニル、アリール、またはC〜Cのアルキルスルホニルである。なおさらに好ましい実施形態において、XおよびXは、それぞれ、ハライド、CFCO、CHCO、CFHCO、(CHCO、(CF(CH)CO、(CF)(CHCO、PhO、MeO、EtO、トシレート、メシレート、またはトリフルオロメタンスルホネートである。最も好ましい実施形態において、XおよびXは、それぞれ、クロリドである。この錯体はまた、固体支持体(例えば、ポリマー性基材)に結合され得、そして、この結合は、Xおよび/またはXによって達成され得、この場合、Xおよび/またはXはポリマーである。
は、水素、ヒドロカルビル(例えば、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アラルキル、アルカリールなど)、置換されたヒドロカルビル(例えば、置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アラルキル、アルカリールなど)、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル(例えば、ヘテロ原子含有アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アラルキル、アルカリールなど)、および置換されたヘテロ原子含有ヒドロカルビル(例えば、置換されたヘテロ原子含有アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アラルキル、アルカリールなど)、ならびにカルボキシルからなる群から選択され、そして、Rは、水素、ヒドロカルビル(例えば、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アラルキル、アルカリールなど)、置換されたヒドロカルビル(例えば、置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アラルキル、アルカリールなど)、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル(例えば、ヘテロ原子含有アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アラルキル、アルカリール、など)、および置換されたヘテロ原子含有ヒドロカルビル(例えば、置換されたヘテロ原子含有アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アラルキル、アルカリール、など)からなる群から選択される。RおよびRはまた、環状基(脂肪族または芳香族であり得る)を形成するために連結され得、そして、置換基および/またはヘテロ原子を含み得る。一般に、このような環状基は、4〜12個、好ましくは5〜8個の環原子を含む。
好ましい触媒において、R置換基は水素であり、そして、R置換基は、C〜C20のアルキル、C〜C20のアルケニルおよびアリールからなる群から選択される。より好ましくは、Rは、フェニル、ビニル、メチル、イソプロピル、またはt−ブチルであり、必要に応じて、C〜Cのアルキル、C〜Cのアルコキシ、フェニル、および官能基Fnからなる群から選択された1つ以上の部分で置換される。さらにより好ましくは、Rは、メチル、エチル、クロロ、ブロモ、ヨード、フルオロ、ニトロ、ジメチルアミノ、メチル、メトキシ、およびフェニルからなる群から選択された1つ以上の部分で置換されたフェニルまたはビニルである。最も好ましい実施形態において、R置換基は、フェニルまたはC=C(CHである。
Lは中性電子ドナー配位子であり、そして、Rに連結されてもされなくてもよい。適切なL部分の例としては、ホスフィン、スルホン化ホスフィン、ホスファイト、ホスフィナイト、ホスホナイト、アルシン、スチビン、エーテル(環状エーテルを含む)、アミン、アミド、イミン、スルホキシド、カルボキシル、ニトロシル、ピリジン、置換されたピリジン(例えば、ハロゲン化ピリジン)、イミダゾール、置換されたイミダゾール(例えば、ハロゲン化イミダゾール)、ピラジン(例えば、置換されたピラジン)、およびチオエーテルが挙げられるが、これらに限定されない。より好ましい実施形態において、Lは、式PRのホスフィンであり、ここで、R、R、およびRはそれぞれ、独立して、アリールまたはC〜C10のアルキル、特に第1級アルキル、第2級アルキルまたはシクロアルキルである。最も好ましい実施形態において、Lは、−P(シクロへキシル)、−P(シクロペンチル)、−P(イソプロピル)、−P(フェニル)、−P(フェニル)(R)および−P(フェニル)(Rからなる群から選択され、ここで、Rは、アルキル、代表的には低級アルキルである。より弱い配位子(例えば、窒素含有複素環)もまた好ましく、これはおそらく、Lは配位子が、反応を開始するために脱離する必要性に起因して、触媒活性を増強する。LおよびRが連結される錯体の例としては、以下が挙げられる:
Figure 2009102384
XおよびYは、N、O、SおよびPから代表的に選択されるヘテロ原子である。OおよびSは、二価なので、XがOまたはSである場合、pは必ず0であり、YがOまたはSである場合、qは必ず0である。しかし、Xが、NまたはPである場合、pは1であり、そして、YがNまたはPである場合、qは1である。このましい実施形態において、XおよびYの両方ともNである。
、Q、QよびQはリンカー例えば、ヒドロカルビレン(置換されたおよび/またはヘテロ原子含有のアルキレンのような、置換されたヒドロカルビレン、ヘテロ原子含有ヒドロカルビレンおよび置換されたヘテロ原子含有ヒドロカルビレンを含む)または−(CO)−)であり、そして、w、x、y、およびzは、独立して、0または1であり、これは、各リンカーが、任意であることを意味する。好ましくは、w、x、yおよびzは、全て0である。
、R3A、RおよびR4Aは、水素、ヒドロカルビル、置換されたヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビルおよび置換されたヘテロ原子含有ヒドロカルビルからなる群から独立して選択され、ここで、R3AおよびR4Aは、環状基を形成するために連結され得る。
任意の2つ以上(代表的には2、3または4)のX、X、L、R、R、R、R3A、RおよびR4Aが一緒になってキレート化多座配位子を形成し得ることが強調されるべきであり、例えば、Grubbsらに対する米国特許第5,312,940号中に開示される。二座配位子の例としては、ビスホスフィン、ジアルコキシド、アルカリジケトネートおよびアリールジケトネートが挙げられるが、これらに限定されない。特定の例としては、−P(Ph)CHCHP(Ph)−、−As(Ph)CHCHAs(Ph)−、−P(Ph)CHCHC(CF−、ジナフトレートジアニオン、ピナコレートジアニオン、−P(CH(CHP(CH−および−OC(CH(CHCO−が挙げられる。好ましい二座配位子は、−P(Ph)CHCHP(Ph)−および−P(CH(CHP(CH−である。三座配位子としては、(CHNCHCHP(Ph)CHCHN(CHが挙げられるが、これらに限定されない。他の好ましい三座配位子は、X、X、L、R、R、R、R3A、R、およびR4Aの任意の3個が(例えば、X、L、ならびにR、R3A、RおよびR4Aの任意の1つ)が一緒になって、シクロペンタジエニル、インデニル、またはフルオレニルとなり、各々は、必要に応じて、C〜C20のアルケニル、C〜C20のアルキニル、C〜C20のアルキル、C〜C20のアリール、C〜C20のアルコキシ、C〜C20のアルケニルオキシ、C〜C20のアルキニルオキシ、C〜C20のアリールオキシ、C〜C20のアルコキシカルボニル、C〜C20のアルキルチオ、C〜C20のアルキルスルホニル、またはC〜C20のアルキルスルフィニルで置換され、これらの各々はさらに、C〜Cのアルキル、ハロゲン、C〜Cのアルコキシ、または必要に応じてハロゲン、C〜CのアルキルもしくはC〜Cのアルコキシで置換されたフェニルで、置換される三座配位子である。より好ましくは、この型の化合物において、X、L、ならびにR、R3A、R、およびR4Aの任意の1つは一緒になって、シクロペンタジエニルまたはインデニルとなり、各々は、必要に応じて、ビニル、C〜C10のアルキル、C〜C20のアリール、C〜C10のカルボキシレート、C〜C10のアルコキシカルボニル、C〜C10のアルコキシ、C〜C20のアリールオキシで置換され、その各々は、必要に応じて、C〜Cのアルキル、ハロゲン、C〜Cのアルコキシ、または、必要に応じてハロゲンC〜CのアルキルもしくはC〜Cのアルコキシで置換されたフェニル基で置換される。最も好ましくは、X、LならびにR、R3A、R、およびR4Aの任意の1個は、一緒になってシクロペンタジエニルとなり得、これは、必要に応じて、ビニル、水素、MeまたはPhで置換される。三座配位子としては、OC(CHP(Ph)(CHP(Ph)(CHCO、フタロシアニンおよびポルフィリンが挙げられるが、これらに限定されない。
好ましい実施形態において、触媒は、式(IX)
Figure 2009102384
の構造を有しており、ここで、RおよびR上記で定義されており、好ましくは、RおよびRの少なくとも1つ、および、最も好ましくは、RおよびRの両方が、1〜約5個の環の脂環式または芳香族環であり、必要に応じて、1つ以上のヘテロ原子および/または置換基を含む。Qは、リンカー、代表的には、ヒドロカルビレンリンカーであり、置換されたヒドロカルビレンリンカー、ヘテロ原子含有ヒドロカルビレンリンカーおよび置換されたヘテロ原子含有ヒドロカルビレンリンカーを含み、ここでQ内の隣接する原子上の2つ以上の置換基はまた、さらなる環状構造を形成するために連結され得、これは、2〜5個の環状基の縮合多環式構造を提供するために、同様に置換され得る。Qは、しばしば、かさねて必要ではないけれども、2原子結合または3原子結合(例えば、−CH−CH−または−CH(Ph)−CH(Ph)−(ここで、Phはフェニルである;=CR−N=(置換されていないトリアゾール基(R=Hの場合)または置換されたトリアゾール基(R=H以外)を生じる);および−CH−SiR−CH−(ここで、RはH、アルキル、アルコキシなどである)である。
より好ましい実施形態において、Qは、構造−CR8A−CR9A−または−CR=CR−、より好ましくは−CR8A−CR9A−を有する2原子結合であり、この場合、この複合体は、式(X)
Figure 2009102384
の構造を有し、ここで、R、R8A、R、およびR9Aは、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルからなる群から独立に選択され、そして1つの官能基を含有し得る。官能基の例としては、ここでは、C−C20アルキル、C−C20アルケニル、C−C20アルキニル、C−C20アリール、カルボキシル、C−C20アルコキシ、C−C20アルケニルオキシ、C−C20アルキニルオキシ、C−C20アリールオキシ、C−C20アルコキシカルボニル、C−C20アルコキシカルボニル、C−C20アルキルチオ、C−C20アリールチオ、C−C20アルキルスルホニル、およびC−C20アルキルスルフィニルが挙げられ、これらは必要に応じて、C−C10アルキル、C−C10アルコキシ、C−C20アリール、ヒドロキシル、スルフヒドリル、−(CO)−H、およびハロゲン化物からなる群から選択される1つ以上の部分で置換される。
さらに、R、R8A、R、およびR9Aの任意の2つは、一緒に結合して、置換されるかまたは置換されない、飽和または不飽和の環構造(例えば、C−C12脂環式基またはCもしくはCアリール基)を形成し得、ここでこの構造それ自体は、例えば結合もしくは縮合された脂環式もしくは芳香族基で、または他の置換基で置換され得る。
従って、複合体(X)に組込まれたN−ヘテロ環式カルベンリガンドの例としては、以下が挙げられるがこれらに限定されない:
Figure 2009102384
およびRは、好ましくは、1〜約5の環式基からなる芳香族基、置換芳香族基、ヘテロ芳香族基、置換ヘテロ芳香族基、脂環式基、または置換脂環式基である。RおよびRが芳香族である場合、これらは、代表的には、1つまたは2つの芳香環(この芳香環は置換されていてもされていなくてもよい)からなるが、このことは必須ではなく、例えば、RおよびRは、フェニル、置換フェニル、ビフェニル、置換ビフェニルなどであり得る。1つの好ましい実施形態において、RおよびRは、同一であり、構造(XI)
Figure 2009102384
を有し、ここで、R10、R11、およびR12は、各々独立に、水素、C−C20アルキル、置換C−C20アルキル、C−C20ヘテロアルキル、置換C−C20ヘテロアルキル、C−C20アリール、置換C−C20アリール、C−C20ヘテロアリール、C−C30アラルキル、C−C30アルカリール、またはハロゲンである。
特に好ましい実施形態において、R10、R11、およびR12は、各々独立に、水素、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ヒドロキシル、ハロゲン、フェニル、および低級アルキル置換フェニル(例えば、ジメチルフェニル;構造(XIII)を参照のこと、下記)からなる群から選択される。最も好ましい実施形態において、R10、R11、およびR12は、同一であり、各々メチルである。
およびRが、脂環式である場合、これらは、一般的にC−C20、好ましくはC−C12の脂環式構造(例えば、ジイソピノカンフェニル(diisopinocamphenyl))からなる。そのようなリガンドから形成される複合体は、構造式(XII)
Figure 2009102384
で示されるジイソピノカンフェニル置換リガンドを含む複合体によって例示され、このジイソピノカンフェニル置換リガンドの調製法は、実施例4に記載される。
別の好ましい実施形態において、RおよびRは、それぞれビフェニリルまたは置換ビフェニリルである。そのようなリガンドから形成される触媒は、構造式(XIII)として以下に示される2,4,2’,6’−テトラメチルビフェニリル−(すなわち、2,6−ジメチル−3−(2’,6’−ジメチルフェニル)フェニル−)置換リガンドを含む複合体によって例示され、この2,4,2’,6’−テトラメチルビフェニリル−置換リガンドの調製法は、実施例5に記載される。
Figure 2009102384
かさ高い電子供与性基(例えば、式(XII)および式(XIII)の複合体に示される電子供与性基)を含むリガンドは、非常に高度に活性なオレフィン複分解触媒を提供する。従って、そのような触媒は、他のより活性の低い触媒が非効率的である触媒反応に適しており、そしてまた、触媒された交差複分解反応の立体選択性の強化に有用である。
本発明の方法に関与する有用なより好ましい触媒の例としては、次に、以下が挙げられるが、これらに限定されない:
Figure 2009102384
Figure 2009102384
上記分子構造において、「Mes」は、メシチル(2,4,6−トリメチルフェニル)、「iPr」は、イソプロピル、「Ph」は、フェニル、および「Cy」は、シクロヘキシルを示す。
(III.開環交差複分解反応:)
上記の複合体によって触媒されるROCM反応は、環状オレフィンおよび第2のオレフィン反応物を含み、ここでこの2つの反応物は、触媒有効量の複合体の存在下で、ROCM反応を生じさせるのに有効な条件下かつ期間で、接触させられる。一般的に、この環状オレフィンは、式(XIV)の構造
Figure 2009102384
によって示され得、ここでJおよびR13は以下のとおりである:
13は、水素、ヒドロカルビル(例えば、C−C20アルキル、C−C20アリール、C−C30アラルキル、またはC−C30アルカリール)、置換ヒドロカルビル(例えば、置換C−C20アルキル、C−C20アリール、C−C30アラルキル、またはC−C30アルカリール)、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル(例えば、C−C20ヘテロアルキル、C−C20ヘテロアリール、ヘテロ原子含有C−C30アラルキル、またはヘテロ原子含有C−C30アルカリール)、および置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビル(例えば、置換C−C20ヘテロアルキル、C−C20ヘテロアリール、ヘテロ原子含有C−C30アラルキル、またはヘテロ原子含有C−C30アルカリール)からなる群から選択され、そして、置換ヒドロカルビルまたは置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルの場合、置換基は、例えばホスホナト、ホスホリル、ホスファニル、ホスフィノ、スルホナト、C−C20アルキルスルファニル、C−C20アリールスルファニル、C−C20アルキルスルホニル、C−C20アリールスルホニル、C−C20アルキルスルフィニル、C−C20アリールスルフィニル、スルホンアミド、アミノ、アミド、イミノ、ニトロ、ニトロソ、ヒドロキシル、C−C20アルコキシ、C−C20アリールオキシ、C−C20アルコキシカルボニル、C−C20アリールオキシカルボニル、カルボキシル、カルボキシラート、メルカプト、ホルミル、C−C20チオエステル、シアノ、シアナト、カルバモイル、エポキシ、スチレニル、シリル、シリルオキシ、シラニル、シロキサザニル、ボロナト、ボリル、またはハロゲンのような官能基(「Fn」)あるいは金属含有基またはメタロイド含有基(ここで金属は、例えばSnまたはGeであり得る)であり得る。R13は、それ自身、前述の基の1つであり得、その結果Fn部分は、その構造に示されるオレフィン性炭素原子に直接結合する。しかし、後者の場合、官能基は、一般的に、1つ以上の孤立電子対を含むヘテロ原子(例えば、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、またはリン原子)を介しても、あるいはGe、Sn、As、Sb、Se、Teなどのような電子リッチな金属またはメタロイドを介してもオレフィン性炭素に直接結合しない。そのような官能基を有するので、通常間に挟まれた結合Zがあり、その結果、R13は、構造−(Z)−Fnを有し、ここでnは1であり、Fnは官能基であり、そしてZはヒドロカルビレン結合基(例えば、アルキレン、置換アルキレン、ヘテロアルキレン、置換へテロアルケン、アリーレン、置換アリーレン、ヘテロアリーレン、または置換ヘテロアリーレン結合)である。
Jは、飽和または不飽和のヒドロカルビレン、置換ヒドロカルビレン、ヘテロ原子含有ヒドロカルビレン、または置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビレン結合であり、ここで、Jが、置換ヒドロカルビレンまたは置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビレンである場合、置換基は、1つ以上の−(Z)−Fn基を含み得、ここでnは0または1であり、そしてFnおよびZが以前に定義されたとおりである。さらに、J内で環炭素(または他の)原子に結合された2つ以上の置換基は、結合され、二環式オレフィンまたは多環式オレフィンを形成し得る。Jは、単環式オレフィンについて、一般的には約5〜14環原子、代表的には5〜8環原子を含み、そして二環式オレフィンまたは多環式オレフィンについて、各環は、一般的には4〜8環原子、代表的には5〜7環原子を含む。
構造(XIV)に含まれるモノ不飽和環式オレフィン反応物は、構造(XV)
Figure 2009102384
によって示され得、ここで、bは、一般的に1〜10(代表的には1〜5)の範囲内の整数であるがこのことは必須ではなく、R13は、上記で定義された通りであり、そしてR14、R15、R16、R17、R18、およびR19は、水素、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル、置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビルおよび−(Z)−Fnからなる群から独立に選択され、ここでn、ZおよびFnは、前に定義されたとおりであり、そしてここで、R14〜R19部分のいずれか1つが置換ヒドロカルビルまたは置換へテロ原子含有ヒドロカルビルである場合、この置換基は、1つ以上の−(Z)−Fn基を含み得る。従って、R14、R15、R16、R17、R18、およびR19は、例えば、水素、ヒドロキシル、C−C20アルキル、C−C20アリール、C−C20アルコキシ、C−C20アリールオキシ、C−C20アルコキシカルボニル、C−C20アリールオキシカルボニル、アミノ、アミド、ニトロなどであり得る。さらに、R14〜R19部分の任意の1つは、R14〜R19部分の他の任意の1つに結合され得、二環式オレフィンまたは多環式オレフィンを提供し、この結合は、官能基またはヘテロ原子を含み得、例えばこの結合としては、エーテル、エステル、チオエーテル、アミノ、アルキルアミノ、イミノ、または無水物部分が挙げられ得る。
式(XV)に含まれる、モノ不飽和の単環式オレフィンの例としては、非限定的に、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン、シクロノネン、シクロデセン、シクロウンデセン、シクロドデセン、トリシクロデセン、テトラシクロデセン、オクタシクロデセン、およびシクロエイコセン、ならびにそれらの置換体(例えば、1−メチルシクロペンテン、1−エチルシクロペンテン、1−イソプロピルシクロヘキセン、1−クロロペンテン、1−フルオロシクロペンテン、1−メチルシクロペンテン、4−メトキシ−シクロペンテン、4−エトキシ−シクロペンテン、シクロペント−3−エン−チオール、シクロペント−3−エン、4−メチルスルファニル−シクロペンテン、3−メチルシクロヘキセン、1−メチルシクロオクテン、1,5−ジメチルシクロオクテンなど)が挙げられる。
構造(XIV)に含まれる単環式ジエン反応物は、一般的に構造(XVI)
Figure 2009102384
によって示され得、ここで、cおよびdは、独立に1〜約8の範囲内の整数であり、代表的には2〜4であり、好ましくは2であり(その結果、この反応物はシクロオクタジエンであり)、R13は、上に定義されるとおりであり、そしてR20、R21、R22、R23、R24、およびR25は、R14からR19に対してのように定義される。この場合、R24およびR25は、非水素置換基であることが好ましく、この場合、第2のオレフィン部分は、4置換され、その結果ROCM反応は、2つのオレフィン官能基のただ1つで選択的に進行する。単環式ジエン反応物の例としては、非限定的に、1,3−シクロペンタジエン、1,3−シクロヘキサジエン、1,3−シクロヘキサジエン、5−エチル−1,3−シクロヘキサジエン、1,3−シクロヘプタジエン、シクロヘキサジエン、1,5−シクロオクタジエン、1,3−シクロオクタジエン、およびそれらの置換アナログが挙げられる。トリエン反応物は、ジエン構造(XVI)に類似する構造であり、そして一般的に、任意の2つのオレフィンセグメントの間に少なくとも1つのメチレン結合を含む。
構造(XIV)に含まれる二環式オレフィンおよび多環式オレフィン反応物は、一般的に構造(XVII)
Figure 2009102384
によって示され得、ここでeは、1〜8の範囲の整数であり、代表的には2〜4であり、fは、一般的に1または2であり、Tは低級アルキレンまたは低級アルケニレンであり、一般的には置換されたまたは置換されないメチルまたはエチルであり、R13は上に定義されるとおりであり、そしてR27、R28、R29、およびR30は、R14からR19に対して定義されるとおりである。この群の範囲内の好ましいオレフィン反応物は、ノルボルネンファミリーにあり、構造(XVIII)
Figure 2009102384
を有し、ここで、R13およびR27からR30は、前に定義されるとおりであり、そしてR28AおよびR29Aは、R28およびR29に対してのように定義される。
次に、二環式オレフィンおよび多環式オレフィン反応物の例としては、非限定的に、ジシクロペンタジエン、トリシクロペンタジエン、ジシクロヘキサジエン、ノルボルネン、5−メチル−2−ノルボルネン、5−エチル−2−ノルボルネン、5−イソブチル−2−ノルボルネン、5,6−ジメチル−2−ノルボルネン、5−フェニルノルボルネン、5−ベンジルノルボルネン、5−アセチルノルボルネン、5−メトキシカルボニルノルボルネン、5−エトキシカルボニルノルボルネン、5−メチル−5−メトキシ−カルボニルノルボルネン、5−シアノノルボルネン、5,5,6−トリメチル−2−ノルボルネン、シクロ−ヘキセニルノルボルネン、エンド,エキソ−5,6−ジメトキシノルボルネン、エンド,エンド−5,6−ジメトキシノルボルネン、エンド,エキソ−5,6−ジメトキシカルボニル−ノルボルネン、エンド,エンド−5,6−ジメトキシカルボニルノルボルネン、2,3−ジメトキシノルボルネン、ノルボルナジエン、トリシクロウンデセン、テトラシクロドデセン、8−メチルテトラシクロドデセン、8−エチル−テトラシクロドデセン、8−メトキシカルボニルテトラシクロドデセン、8−メチル−8−テトラシクロ−ドデセン、8−シアノテトラシクロドデセン、ペンタシクロペンタデセン、ペンタシクロヘキサデセン、1,9−オクタデカジエンなどが挙げられる。
好ましくは、第2のオレフィン反応物は、いくつかの場合、例えばモノマーの生成物が好ましい場合、その反応性がシクロオレフィン(cyloolefin)の反応性よりいくらか高い第2のオレフィンが選択され得るが、複分解の反応性が、環式オレフィンの反応性より有意には高くも低くもない反応物である。反応性によって、2つの反応物が複分解反応を受ける相対的速度が意味される。より具体的には、環式オレフィンは、触媒の存在下で速度kROで開環反応を受け、そして第2のオレフィン反応物は、速度kCMで環状オレフィンとの交差複分解反応を受ける。kROとkCMとのおよその関係が、既知であるような、すなわち前もって決定されているような、反応物の適切な選択によって、得られた生成物に関して反応の選択性を制御することが可能である。図1に示されるように、kCMがkROより大きいかまたは等しい場合、ROCM生成物は、優先的にモノマー、ダイマー、および/またはオリゴマーであるが、ポリマーではない。kCMがkROとほぼ等しい場合、ROCM生成物は、優先的にダイマーまたはオリゴマーであるのに対して、kCMがkROより大きい場合、ROCM生成物は、優先的にモノマーである。kROは、適度に歪んだシクロオレフィンおよびシクロオクタジエンのような高度に歪んだシクロオレフィンについてはより高く、シクロペンテンおよびシクロヘキセンのようなあまり歪まないオレフィンについてはより低いことが理解される。
従って、第2のオレフィン性反応物の選択は、実質的には限定されないが、この反応物は、(1)選択された触媒の存在下で複分解を受け、(2)ROCM反応の望ましい結果に不利に影響し得るいかなる官能基でも置換されておらず、そして(3)上に議論されるように、速度kCMで複分解を受け、その結果相対的複分解速度kROおよびkCMが、望ましいROCM生成物(すなわち、モノマー、ダイマー、オリゴマー、またはポリマーとして、好ましくは、ダイマーまたはオリゴマーとして)の生成を最適化する化合物であるはずである。本発明のROCM反応の状況で好ましい第2のオレフィンがまた、任意の他のオレフィン性反応物の非存在下で、交差複分解反応を受け得ない(すなわち、第2のオレフィンが、複分解経路を介して「自己反応し」ない)ことは理解される。
環状オレフィンおよびROCMパートナー(すなわち、第2のオレフィン性反応物)の両方が、オレフィン複分解反応において通常許容されない官能基で置換され得ることが注目されることはまた、重要である。この重要な利点は、前述の節で記載される遷移金属アルキリデン触媒によって提供される。
例示的な第2の反応物は、α,β−不飽和カルボニル化合物(例えば、α,β−不飽和アルデヒド、α,β−不飽和ケトン、またはエノールエステル(すなわち、「α,β−不飽和エステル」))である。そのような共役化合物は、一般的に構造(XIX)
Figure 2009102384
を有し、ここでR31、R32、R33、およびR34は、水素、ヒドロキシル、ヒドロカルビル(例えば、アルキル、シクロアルキル、アリール、アルカリール、アラルキルなど)、置換ヒドロカルビル(例えば、置換アルキル、シクロアルキル、アリール、アルカリール、アラルキルなど)、ヘテロ原子含有ヒドロカルビル(例えば、N、O、S、またはP含有シクロアルキル、アリール、アルカリール、アラルキルなど)、置換ヘテロ原子含有ヒドロカルビル(例えば、置換N、O、S、またはP含有シクロアルキル、アリール、アルカリール、アラルキルなど)、および−(Z)−Fnからなる群から独立に選択され、ここでn、ZおよびFnは、前に定義され、そしてさらにここで、置換されたヒドロカルビルおよび置換されたヘテロ原子含有ヒドロカルビルについては、置換基は、例として、ハロゲン、ヒドロキシル、C−C20アルコキシ、C−C20アリールオキシ、C−C20アルコキシカルボニル、C−C20アリールオキシカルボニル、アミノ、アミド、ニトロなどであり得る。
好ましい第2の反応物については、R31は、水素、アルキル、ヒドロキシル、またはアルコキシであり、R32およびR33は、水素またはアルキルであり、そしてR34は、水素である。
実施例6〜10に記載されるように、迅速に重合する基質(1,5−シクロオクタジエン(表1では、1,5−COD))を使用して得られるROCM反応生成物を評価するために一連の実験が実行された。(nが1の場合)図1に示されるものと類似する、高い収量のROCMダイマーは、代表的な反応条件下で得られた。エントリー1および2の比較により、β−メチル基の存在が、生成物の構造にほとんど効果を示さず;同一のダイマーが両方の場合において形成されることが示される。3つの内部オレフィンを含む類似する生成物は、メチルビニルケトン(エントリー3)に優先する。対照的に、クロトンアルデヒドおよびメタクロレインは、ただ1つの内部オレフィンを含むモノマー種を生じる(エントリー4および5)。アクリロイル種の化学量論がCODに相対的に減少される場合、4〜10内部アルケンを含むある範囲のマルチオリゴマーは、生成物の混合物中で優性である。
Figure 2009102384
本発明の方法論および触媒複合体は、高度に歪んだシクロオレフィン反応物を迅速に調整可能なROCM反応に供する工程に有用なだけでなく、低い程度に歪んだシクロオレフィン反応物(例えば、シクロペンテンおよびシクロヘキセン)を供する工程においても有効である。実施例11〜15に記載されるように、ROCM反応は、シクロヘキセンといくつかの異なる反応パートナーとの間で迅速に進行する。前述の例に関するROCM反応パートナー、得られる生成物、および収量は、以下の表2に示される。この達成は、当該分野での有意な進歩を示し、シクロペンテンおよびシクロヘキセンのような低い程度に歪んだオレフィンの触媒開環複分解反応においては、この達成は、以前には不可能であった。
Figure 2009102384
本方法論および好ましい触媒はまた、可能なモノマー反応生成物に関して図1に示されるように、非対称的に終止されるまたは「末端分化」オレフィンを選択的に合成することのために有用である。1つの実施形態において、1,1,2−三置換オレフィンが、非対称的に終止したオレフィン生成物を優先的に生じる限り、環状オレフィンの選択によって達成される末端分化は、適切である。あるいは、またはさらに、末端分化は、2段階のプロセスで達成され得、ここで最初に、第1のROCM工程は、上に詳細に記載されるように実施され、そして第2の工程は、さらなるオレフィンのROCM生成物との単純な交差複分解を含む。後の工程において、触媒は、式(VII)の構造を有しても有さなくても良い。第2の工程(交差複分解反応)についての代替的な触媒としては、例えば、ビスホスフィン複合体(例えば、式(V)の構造を有する複合体)が挙げられ、ここでLおよびLは、式PRのホスフィンであり、ここでR、R、およびRは、それぞれ独立して、アリールまたはC−C10アルキル、特に一級アルキル、二級アルキルまたはシクロアルキル(例えば、−P(シクロヘキシル)、−P(シクロペンチル)、−P(イソプロピル))、−P(フェニル),−P(フェニル)(R)および−P(フェニル)(Rであり、ここでRは、アルキル、代表的には低級アルキルである。そのような末端分化オレフィン性生成物は、これらの非対称性の点で、続く合成プロセスに関連する高い有用性を有する。
実施例16〜22に記載されるように、さらなる実験を実施して、末端分化したモノマー生成物の選択的な調製に関する種々のROCM反応物を評価した。ダイマー形成を抑制するために、そして対称的な生成物の形成を最小にするために、三置換されたシクロオレフィンを、候補基質として選択し、そして実際にこれは望ましい選択性を示した。理論によって束縛されることを望まないが、本発明者らは、これらの開環が二量体形成を抑制するのに十分遅いので、この状況で三置換されたシクロオレフィンが有効であり、対称な生成物の形成が、ジェミナルに二置換されたオレフィンへのアクリロイル種の反応速度論的に遅い交差複分解に起因して好まれないことを仮定する。表2に見られ得るように、アクリラートは、環の大きさ、環の歪みエネルギー、またはアクリロイル交差パートナーに関わらず、より置換されない末端に交差される。
しかし、三置換シクロオレフィンを用いて得られた収量は、開環の効率に依存するように見える。例えば、5員環(表3、エントリー1)は、乏しい収量を示し、おそらくより低い環の歪みに起因する;より高い歪みのシクロオクテン(エントリー2〜7)は、比較的良好に実施される。ジェミナルに二置換されるアクロイル種(エントリー4)についての非常により高い収量が、置換されないCODの場合とは対照的に観察された。ジメチルシクロオクタジエン(エントリー6および7)はまた、開環され得、3つの異なるアルケン(アクロイルアルケン、ジェミナルに二置換されたアルケン、および三置換されたアルケン)を有する生成物を導く。重要なことには、表3の全ての生成物はまた、以前に開示された方法論を使用して、ジェミナルに二置換された末端上での交差複分解によって、さらに官能基化され得る。類似する置換および立体選択的なパターンは、図2に模式的に示されるように、置換されたノルボルネニル基質を用いて観察された。
Figure 2009102384
表3に見られ得るように、得られた反応生成物の全ては、さらなるオレフィン反応物を使用して、ジェミナルに二置換された末端上での交差複分解によって、さらに官能基化され得る。
(実施例)
NMRスペクトルを、Varian VNMRソフトウェアを実行して、Inova 500 MHzまたは Oxford 300 MHz NMR 分光器のいずれか上で記録した。化学シフトを、内部溶媒を参照として用い、テトラメチルシラン(TMS)からの100万分の1(ppm)の低磁場の一部で記録する。多重度を、以下のように省略する:一重線(s)、二重線(d)、三重線(t)、四重線(q)、五重線(quint)および多重線(m)。記録したH NMRおよび13C NMRのデータは、他の状態を除いて主要なオレフィン異性体をいい、そしてピークアサイメントは、後者からなされなかった。高解像度の質量スペクトル(EIおよびCI)を、the University of California,Los Angeles Mass Spectrometry Facilityによって提供した。HP ChemStation Softwareを実行して、HP 5970シリーズ質量検出器を備えたHewlett−Packard 5890 Gas Chromatographを用いて、生産率をガスクロマトグラフィ/質量スペクトルによって一部測定した。分子量計算を、ChemDraw Ultra (Cambridge Scientific)または ChemIntosh Molecular Mass Calculator、バージョン1.3を用いて行った。
分析用の薄層クロマトグラフィー(TLC)を、蛍光指示薬を用いて、シリカゲル60
F254保護プレート(0.25 mmの厚み)を用いて行った。可視化を、標準p−アニスアルデヒドまたは過マンガン酸カリウム染色のいずれかで行った。フラッシュカラムクロマトグラフィーを、EM Scienceからのシリカゲル60(230〜400メッシュ)を用いて行った。IMesHClを、Schollら(1999)Org.Lett.1:953−956およびJafarpourら(2000)Organometallics 19:2055−2057に記載される手順の改変バージョンに従って行った。全ての他の化学薬品を、the Aldrich,Strem,TCI AmericaおよびChemSampCo Chemical Companiesから入手し、そして他に記載されない限り得られたように使用される。ジメチルシクロオクタジエンを、1,5位置異性体と1,6位置異性体との4:1の混合物として得、さらに分割することなく使用した。CHClを精製し、そして溶媒カラムに通して乾燥し、次いで使用の前に脱気した(Nパージーによって)。
IMesHClの調製:実施例1〜3で開始物質として使用されたIMesHClは、以下のスキームに従って合成された。
Figure 2009102384
イソプロパノール(100mL)およびHO(200mL)中のグリオキサール(9mL、79mmol、HO中40重量%)の溶液に、メシチレン(25mL、2.2当量)を0℃にて添加した。この反応混合物を撹拌し、室温まで温めた。アミンの添加の直後、黄色の沈殿物を形成した。24時間、室温にて撹拌した後、沈殿物を、濾過し、そしてHO(1×100mL)およびヘキサン(3×100mL)で洗浄した。得られた黄色の沈殿物を、真空中で乾燥し、ジイミン(20.6g、89%)を得た。
THF(100mL)中のジイミン(8.0g、27.3mmol)の溶液に、0℃にてNaBH4(4.24g、112.1mmol)を添加した。濃HCl(4.5mL、2当量)を、30分間にわたって滴下した。HClの添加後、反応混合物を、0℃にて20分間撹拌した。次いで、3M HCl(250mL)を0℃にてフラスコに注意深く添加し、そしてこの混合物をさらに1時間撹拌し、室温まで温度を上昇させた。得られた白色沈殿物を、濾過し、そして水(200mL)および5%アセトン−エーテル(150mL)で洗浄した。この生成物(9.4g、93%)を、白色固体として得、そして真空中で乾燥した。HC(OEt)3(35mL、162mmol)中のHCl塩(8.5g、23mmol)の懸濁液にHCOHの2滴を添加した(約1mol%添加)。次いで、この反応混合物を、Ar下、120℃にて5時間加熱した。次いで、この反応混合物を、室温まで冷却し、ヘキサン(200mL)を添加した。この混合物を、1時間撹拌し、そして白色沈殿を濾過し、ヘキサン(約200m)で洗浄し、そして真空中で乾燥しIMesHHCl塩(7.6g、96%)を得た。
(実施例1)
(RuCl(=CH−CH=C(CH)(IMesH)(PCy)の合成(錯体(2)、スキーム1)):
Figure 2009102384
[Ru(COD)Cl(300mg、1mmol)、IMesHCl(1.47g、4mmol)、トリシクロヘキシルホスフィン(300mg、1mmol)およびKN(SiMe(540mg、2.5mmol)を、600mLのSchlenkチューブ中で直接秤量した。このフラスコを排気し、そして乾燥アルゴン(2×)で満たした。脱気したベンゼン(300mL)を添加し、そしてフラスコをHで30psiに加圧した。この懸濁液を、90℃にて12時間激しく撹拌し、淡黄色溶液および白色沈殿を得た(1)。この反応物を5℃まで冷却した後、塩化プロパルギル(0.3mL、4mmol)を、シリンジを介してゆっくりと添加し、そしてこの反応混合物を、室温まで温めさせた。得られた茶色のベンゼン溶液を脱気した1M HCl(2×)、脱気したブライン(2×)で洗浄し、Celiteに通して濾過し、そして真空中で濃縮し、90%の収率で茶色固体として化合物(2)を得た(約95%純度)。この茶色固体は、以前に合成された第ニ世代触媒と同一な触媒挙動を示した。分析的に純粋物(2)を、シリカゲルでのカラムクロマトグラフィーによって得た(脱気した3:1ヘキサン/EtO)。
Figure 2009102384
この反応物を、改変された1つ以上の反応条件で数回繰り返し、生成物の収率を最適にした。収率は、90℃から80℃までに反応温度を下げることによって、95%以上に増加し得ることを見出した。
アナログのルテニウムアルキリデン錯体を、以下の2つの実施例に示されるように、上述のプロトコールおよび異なった置換ホスフィン、アルキンなどを用いて調製し得る。
(実施例2)
(RuCl(=CH−CH=C(CH)(IMesH)(PPh)の合成(錯体(4)、スキーム2)):
Figure 2009102384
[Ru(COD)Cl(300mg、1mmol),IMesHCl(0.74g、2mmol)、トリフェニルホスフィン(280mg、1mmol)およびKN(SiMe(380mg、1.9mmol)を用いて、実施例1の手順を利用し、550mg(68%)の錯体(4)を得た。31P NMR(CDCl):δ24.0。H NMR(CDCl):δ18.49(d,J=11.1Hz,1H)。
(実施例3)
(RuCl=CH−CH−Ph)(IMesH)(PCy)の合成((錯体(5)、スキーム3)):
Figure 2009102384
RuCl(=CHPh)(PCy(二塩化フェニルメチレン−ビス(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウム「触媒(I)」)(6.00g、7.29mmol、1.0当量)、上記の調製されたIMesHHCl塩(2当量)およびカリウムt−ブトキシド(2当量)を、Schlenkフラスコ中に配置した。脱気した60mLの無水ヘキサン(Aldrich SureSeal bottle)を、添加した。減圧を適用しさらにこの反応混合物を脱気し、次いで60℃にて24時間加熱した。懸濁液は、反応時間にわたって紫から黄褐色に色を変えた。約24時間後、この混合物を室温まで冷却し、そして過剰の1:1イソプロパノール:水(180mL)を添加した。この混合物を空気中で30分間迅速に撹拌し、次いで中程度多孔性フリットを用いて濾過し、そしてイソプロパノール−水(3×100m)およびヘキサン(3×100mL)で洗浄した。固体を減圧下で乾燥し、そして収量は、約75%であった。
Figure 2009102384
(実施例4)
(錯体(6)の合成):
Figure 2009102384
窒素の充満したグローブボックス中で、大きなSchlenkフラスコに、0.475gの1,3−(+)ジイソピノカンフェニル−4,5,−ジヒドロイミダゾリウムテトラフウルオロボレート塩[IPCimid(H)][BF](1.120mmol)、0.131gのカリウムt−ブトキシド(1.120mmol)、および30mLの脱気した無水ベンゼンを入れた。この混合物を室温にて6時間撹拌した。次いで、15mLのベンゼン中の0.400gの触媒(I)(0.486mmol)の溶液を添加し、そしてこの反応物を室温にて30分間撹拌し、その間に混合物は紫から茶色に変化した。この反応物を、減圧下で元の容積の3分の1まで濃縮し、そしてシリガゲルカラム(1.5×16’’)に移した。この生成物を5:1ヘプタン:エーテルで素早く溶出した。第2の茶色のバンドを回収し、そして溶媒を除去した。残ったこの油状残渣を、最少量のベンゼン中に再溶解し、そして凍結乾燥し、茶色の粉末として所望の0.080gの生成物を得た(19%)。
Figure 2009102384
(実施例5)
(錯体(7)の合成):
Figure 2009102384
2−t−ブトキシ−1,3−ビス[2’,6’−ジメチル−3’−(2’’,6’’−ジメチルフェニル)フェニル]−4,5−ジヒドロイミダゾール−2−イリデンをベンゼン(1mL)中のカリウムtert−ブトキシド(9mg,0.080mmol)および1,3−ビス[2’,6’−ジメチル−3’−(2’’,6’’−ジメチルフェニル)−フェニル]−4,5−ジヒドロイミダゾール−2−イリデン(50mg,0.079mmol)の懸濁液を室温にて1時間、撹拌することによって調製した。この懸濁液に、ベンゼン(1mL)中の触媒(I)(65mg、0.079mmol)を添加した。直ぐにピンクがかった紫になるこの溶液を、50℃にて16時間撹拌した。この時間の後、この溶液を冷却し、そして溶媒を乾燥近くまでエバポレートした。この残渣を、溶出液として1:1エーテル/ペンタンを用いて、TSIシリカゲルのプラグに通した。濃縮後、この固体を、ペンタン(5×1mL)で洗浄した。この固体物質ベンゼン(1mL)中に溶解し、そして凍結した(ドライアイス/アセトン)。溶媒を、昇華によって除去し、ピンクの固体としてフェニルメチレン1,3−ビス[2’,6’−ジメチル−3’(2’’,6’’−ジメチル−フェニル)フェニル]−4,5−ジヒドロイミダゾール−2−イリデン(50mg、62%)を得た。
Figure 2009102384
(実施例6)
(開環交差メタセシス反応の代表的な手順(表1))
(表1、エントリー1に示されるような種々のアクロイル種でのシクロオクタジエンの開環交差メタセシスの一般的な手順。)
還流コンデンサーを備えるフレーム乾燥丸底フラスコに、1,5−シクロオクタジエン(「1,5−COD」、43mg、0.4mmol、1.0当量)、メチルアクリレート(43mg、0.5mmol、1.3当量)および乾燥ジクロロメタン(1.0mL)を入れた。ジクロロメタン(1.0mL)中の触媒溶液(5)(実施例3に記載されたように調製した;20mg、24μmol、0.05当量)を、続いてカニューレを介して添加し、黄色がかった赤色の溶液を生成し、これを14時間還流した。この混合物を、シリカゲルのピペットプラグに通し、触媒を除去し、続いて真空中で濃縮し、黄褐色の油状物を得た。シリカゲルクロマトグラフィー(7:3ヘキサン:酢酸エチル)によってこの残渣を精製し、56mgの透明な黄色の油状物の単離を可能にした。(0.16mmol、78%、R=0.36)。
Figure 2009102384
内部オレフィンのE:Zの割合を、同様の化合物に対して報告されたデータと5.40ppmでの多重線との比較によって決定した(Hoyeら(1986)Tetrahedron42:2855−2862に報告されるように、cisに対して5.40ppm、transに対して5.44ppm)。
(実施例7)
(クロトン酸メチルでの1,5−CODの開環交差メタセシス)
実施例6の手順を、アクリル酸メチル(表1、エントリー2)の代わりにクロトン酸メチルを用いて以下のような相対的化学量論で繰り返した:ジクロロメタン(2.0mL)中、43g(0.4mmol、1.0当量)の1,5シクロオクタジエン;50mg(0.5mmol、1.3当量)のクロトン酸メチル;および20mg 触媒(5)(24μmol、0.05当量)。この粗生成物をカラムクロマトグラフィー(9:1ヘキサン:酢酸エチル、R=0.43)によって精製し、54mgの黄色油状物を得た(0.15mmol、75%)。H NMRデータおよび13C NMRデータは、表1、エントリー1に報告されたデータと同一である。HRMS(EI)計算値C2233[M+H]+361.2378,実測値361.2379。
(実施例8)
(メチルビニルケトンでの1,5−CODの開環交差メタセシス)
実施例6の手順を、アクリル酸メチル(表1、エントリー3)の代わりにメチルビニルケトンを用いて以下のような相対的化学量論で繰り返した:ジクロロメタン(2.0mL)中、43g(0.4mmol、1.0当量)の1,5−シクロオクタジエン;36mg(0.5mmol、1.3当量)のメチルビニルケトン;および20mg 触媒(5)(24μmol、0.05当量)。この粗生成物をカラムクロマトグラフィー(55:45ヘキサン:酢酸エチル)によって精製し、二量体生成物(0.08mmol、39%、R=0.75)に対応する26mgの黄色油状物および末端オレフィン生成物(0.04mmol、12%、R=0.55)に対応する8mgの茶色がかった黄色油状物を得た。
Figure 2009102384
(実施例9)
(クロトンアルデヒドでの1,5−CODの開環交差メタセシス)
実施例6の手順を、アクリル酸メチル(表1、エントリー4)の代わりにクロトンアルデヒドを用いて以下のような相対的化学量論で繰り返した:ジクロロメタン(2.0mL)中、43g(0.4mmol、1.0当量)の1,5−シクロオクタジエン;35mg(0.5mmol、1.3当量)のクロトンアルデヒド;および20mg 触媒(5)(24μmol、0.05当量)。この粗生成物をカラムクロマトグラフィー(7:3ヘキサン:酢酸エチル、R=0.43)によって精製し、46mgの黄色油状物を得た(0.24mmol、95%)。
Figure 2009102384
(実施例10)
(メタクロレインでの1,5−CODの開環交差メタセシス)
実施例6の手順を、アクリル酸メチル(表1、エントリー5)の代わりにメタクロレインを用いて以下のような相対的化学量論で繰り返した:ジクロロメタン(2.0mL)中、43g(0.4mmol、1.0当量)1,5−シクロオクタジエン;2.1mLメタクロレイン;および20mg 触媒(5)(24μmol、0.05当量)。この粗生成物をカラムクロマトグラフィー(9:1ヘキサン:酢酸エチル、R=0.18))によって精製し、17mgの黄色油状物を得た(0.07mmol、19%)。
Figure 2009102384
(実施例11)
(α,β−不飽和カルボニル化合物でのシクロヘキセン開環交差メタセシスの代表的な手順)
α,β−不飽和カルボニル化合物(1当量)およびシクロヘキセン(3当量)をシリンジを介して触媒(5)(0.05〜0.4M CHCl中に0.05当量)を入れたフラスコに添加した。このフラスコをコンデンサーに合わせ、そしてアルゴン下で3〜5時間還流し、そして反応の進行をTLCによってモニターした。溶媒をエバポレートした後、この生成物をシリカゲルカラムで直接精製した。
(実施例12)
(アクリル酸、t−ブチルエステルを用いてのシクロヘキセンの開環交差メタセシス)
実施例11の一般的な手順を、シクロヘキセンおよびアクリル酸、反応物としてt−ブチルエステルを用いて行った(表2、エントリー1)。この生成物をシリカゲルカラムで直接精製し、1:15=酢酸エチル:ヘキサンで溶出した。28.0mgの生成物を得た(1:10=EA:Hx中R=0.4、透明な油状物)。
Figure 2009102384
(実施例13)
(アクリル酸を用いてのシクロヘキセンの開環交差メタセシス)
実施例12の手順を、アクリル酸をそのt−ブチルエステルの代わりに使用したことを除いて繰り返した(表2、エントリー2)。この生成物を濾過によって直接精製し、ジクロロメタンで洗浄した;29.1mgの生成物を得た(白色固体)。
Figure 2009102384
(実施例14)
(ヘキサ−4−エン−3−オンを用いてのクロロヘキセンの開環交差メタセシス)
実施例12の手順を、ヘキサ−4−エン−3−オンをアクリル酸のt−ブチルエステルの代わりに使用したことを除いて繰り返した(表2、エントリー3)。この生成物をシリカゲルカラムで直接精製し、1:4=酢酸エチル:ヘキサンで溶出した。15.4mgの生成物を得た(1:3=EA:Hx中R=0.3、透明な油状物)。
Figure 2009102384
(実施例15)
(ブト−2−エナール(enal)を用いてのクロロヘキセンの開環交差メタセシス)
実施例12の手順を、ブト−2−エナールをアクリル酸のt−ブチルエステルの代わりに使用したことを除いて繰り返した(表2、エントリー4)。この生成物をシリカゲルカラムで直接精製し、1:2=酢酸エチル:ヘキサンで溶出した。7.4mgの生成物を得た(1:2=EA:Hx中R=0.3、透明な油状物)。
Figure 2009102384
(実施例16)
(アクリロイル種を用いての三置換シクロオレフィンの開環交差メタセシスの代表的な手順)
触媒(5)および乾燥ジクロロメタンの溶液を、カニューレを介して還流コンデンサーを備えたフレーム乾燥丸底フラスコに添加し、そしてわずかなアルゴン加圧下で維持した。シクロオレフィンおよびアクリロイル交差パートナーをシリンジを介してフラスコに添加した。黄色がかった赤の溶液を、14時間還流した。次いでこの混合物を、真空中で濃縮し、黄色がかった茶色の油状物を得た。生成物を、シリカゲルクロマトグラフィー(19:1または8:2ヘキサン:酢酸エチル)によって精製し、全ての場合において油状物を得た。
(実施例17)
(アクリル酸メチルでの1−メチルシクロペンテンの開環交差メタセシス)
実施例16の手順を、反応物として1−メチルシクロペンテンおよびアクリル酸メチル(表3、エントリー1)を使用して、以下の相対的化学量論を用いて行った:ジクロロメタン(1mL)中、134μL 1−メチルシクロペンテン(1.2mmol、3.0当量)、36μL アクリル酸メチル(0.4mmol、1.0当量)および17mg 触媒 (5)(20μmol、0.05当量)。この粗生成物を、カラムクロマトグラフィー(19:1ヘキサン:酢酸エチル)で精製し、22mgの淡黄色の油状物を得た。
Figure 2009102384
(実施例18)
(アクリル酸メチルでの1−メチルシクロオクテンの開環交差メタセシス)
実施例16の手順を、1−メチルシクロペンテンの代わりに1−メチルシクロオクテン(表3、エントリー2)を使用して、以下の相対的化学量論を用いて繰り返した:ジクロロメタン(5mL)中、30μL 1−メチルシクロオクテン(0.2mmol、1.0当量)、36μL アクリル酸メチル(0.4mmol、1.0当量)および8mg 触媒(5)(9.4μmol、0.05当量)。この粗生成物を、カラムクロマトグラフィー(19:1ヘキサン:酢酸エチル)で精製し、35mgの淡黄色の油状物を得た。
Figure 2009102384
(実施例19)
(アクリル酸t−ブチルでの1−メチルシクロオクテンの開環交差メタセシス)
実施例18の手順を、アクリル酸メチルの代わりにアクリル酸t−ブチル(表3、エントリー3)を使用して、以下の相対的化学量論を用いて繰り返した:ジクロロメタン(5mL)中、30μL 1−メチルシクロオクテン(0.2mmol、1.0当量)、60μL アクリル酸メチル(0.4mmol、2.0当量)および8mg 触媒(5)(9.4μmol、0.05当量)。この粗生成物を、カラムクロマトグラフィー(19:1ヘキサン:酢酸エチル)で精製し、63mgの淡黄色の油状物を得た。
Figure 2009102384
上記の生成物に加えて、このオイルは、約20%のアクリル酸t−ブチルダイマーを含み、これは、Choiら(2001)J.Am.Chem.Soc.123,10417−18中で特徴付けられる。
(実施例20)
(メタクリル酸メチルでの1−メチルシクロオクテンの開環交差メタセシス)
実施例18の手順を、アクリル酸メチルの代わりにメタクリル酸メチル(表3、エントリー4)を使用して、以下の相対的化学量論を用いて繰り返した:30μL 1−メチルシクロオクテン(0.2mmol、1.0当量)、1mL メタクリル酸メチル(9.3mmol、47当量)および8mg 触媒(5)(9.4μmol、0.05当量)。この粗生成物を、カラムクロマトグラフィー(19:1ヘキサン:酢酸エチル)で精製し、30mgのオレンジ色の油状物を得た。
Figure 2009102384
、実際のデータは、入手可能となるときに供給される。
(実施例21)
(メチルビニルケトンでの1−メチルシクロオクテンの開環交差メタセシス)
実施例18の手順を、アクリル酸メチルの代わりにメチルビニルケトン(表3、エントリー5)を使用して、以下の相対的化学量論を用いて繰り返した:ジクロロメタン(10mL)中、30μL 1−メチルシクロオクテン(0.2mmol、1.0当量)、18μL メチルビニルケトン(0.2mmol、1.0当量)および8mg 触媒(5)(9.4μmol、0.05当量)。この粗生成物を、カラムクロマトグラフィー(8:2ヘキサン:酢酸エチル)で精製し、22mgの黄褐色の油状物を得た。
Figure 2009102384
(実施例22)
(アクリル酸メチルでの1,5−ジメチル−1,5−シクロオクタジエンの開環交差メタセシス)
実施例18の手順を、1−メチルシクロオクテンの代わりに1,5−ジメチル−1,5−シクロオクタジエン(表3、エントリー6)を使用して、以下の相対的化学量論を用いて繰り返した:ジクロロメタン(20mL)中、96μL 1,5−ジメチル−1,5−シクロオクタジエン(0.6mmol、3.0当量)、18μLアクリル酸メチル(0.2mmol、1.0当量)および8mg 触媒(5)(9.4μmol、0.05当量)。この粗生成物を、カラムクロマトグラフィー(19:1ヘキサン:酢酸エチル)で精製し、32mgのオレンジ色の油状物を得た。
Figure 2009102384
(実施例23)
(アクリル酸t−ブチルでの1,5−ジメチル−1,5−シクロオクタジエンの開環交差メタセシス)
実施例22の手順を、アクリル酸メチルの代わりにアクリル酸t−ブチル(表2、エントリー8)を使用して、以下の相対的化学量論を用いて繰り返した:ジクロロメタン(20mL)中、96μL 1,5−ジメチル−1,5−シクロオクタジエン(0.6mmol、3.0当量)、30μL アクリル酸メチル(0.2mmol、1当量)および8mg 触媒(5)(9.4μmol、0.05当量)。この粗生成物を、カラムクロマトグラフィー(19:1ヘキサン:酢酸エチル)で精製し、44mgの明るいオレンジ色の油状物を得た。
Figure 2009102384
(実施例24)
(アクリロイルROCMパートナーでの置換ノルボルネン(norbornene)化合物の開環交差メタセシス)
アクリル酸メチル(1.1当量)および置換ノルボルネン化合物(1当量)を、シリンジに通して触媒(5)(CHCl中0.05当量)をチャージしたフラスコに添加した。フラスコをコンデンサーで合わせ、そしてアルゴン下、3〜5時間還流し、そして反応の進行をTLCでモニターした。溶媒をエバポレートした後、この生成物をシリカゲルカラムで直接精製した。評価された置換ノルボルネン化合物は:(1)以下の構造を有する、1−メチル−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボン酸ジメチルエステルであり、
Figure 2009102384
(2)92%/8%混合物の8−メチル−4−オキサ−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3,5−ジオンおよび1−メチル−4−オキサ−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ−8−エン−3,5−ジオン、すなわち、
Figure 2009102384
(全てエキソ)である。図2に示され得るように、ジエステルおよびアクリル酸メチルでのROCM反応は、60%の収率でcis−二置換生成物を生じた。無水混合物およびアクリル酸メチルでのROCM反応は、三置換基質の完全な回収率で二置換オレフィンのROCMから生じる、不斉な置換生成物を提供した。
アクリル酸メチル(10当量)、ブタ−2−エン−1,4−ジアセテート(1.2当量)および1−メチル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2,3−ジカルボン酸ジメチルエステル(1当量)を、触媒(5)(CHCl中0.05当量)をチャージしたフラスコにシリンジを通して添加した。フラスコにコンデンサーを合わせ、そしてアルゴン下、3〜5時間還流し、そして反応の進行をTLCでモニターした。溶媒をエバポレートした後、この生成物をシリカゲルカラムで直接精製した。図2に示されるように、対照的な末端生成物に対する末端分化オレフィン生成物の割合は、2.6:1であった。

Claims (1)

  1. 本明細書中に記載の開環クロス−メタセシス(ROCM)反応を実行するための方法。
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