JP2011037828A - ルテニウム−ジアミン錯体および光学活性化合物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、新規なルテニウム−ジアミン錯体、並びにそれを触媒として用いた医薬品、機能性材料の合成の前駆体として重要な光学活性アルコール及び光学活性アミンの選択的な製造方法を提供する。
【解決手段】
本発明は、配位子として光学活性ジアミンを有するルテニウム錯体に配位する芳香族化合物(arene)部位に三置換シリル基を導入した新規なルテニウム−ジアミン錯体、それからなる不斉還元用触媒、及びそれを用いた光学活性アルコール又は光学活性アミンの製造方法に関する。
【選択図】 なし
Description
[1] 次の一般式(1)、
で示される芳香族化合物を示す。)
で表わされるルテニウム錯体。
[2]前記[1]に記載のルテニウム錯体及び水素供与体の存在下、カルボニル化合物のカルボニル基を還元することを特徴とする光学活性アルコールの製造方法。
[3]前記[1]に記載のルテニウム錯体及び水素供与体の存在下、イミン化合物のイミノ基を還元することを特徴とする光学活性アミンの製造方法。
[4]水素供与体が、ギ酸、ギ酸アルカリ金属塩及び水酸基置換炭素のα位炭素原子に水素原子を有するアルコールの中から選ばれるものである前記[2]又は[3]に記載の製造方法。
[5]前記[1]に記載のルテニウム錯体からなる不斉還元用触媒。
本発明のルテニウム−ジアミン錯体を用いることにより、医薬品、機能性材料の製造原料などとして有用な光学活性アルコールや光学活性アミンを選択的に製造することができる。
本発明の一般式(1)において、R1で示されるハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜10のアルカンスルホニル基としては、例えばメタンスルホニル基、エタンスルホニル基、1−プロパンスルホニル基、2−プロパンスルホニル基、1−ブタンスルホニル基、1−ヘキサンスルホニル基等のアルカンスルホニル基、トリフルオロメタンスルホニル基、ペンタフルオロエタンスルホニル基、ヘプタフルオロプロパンスルホニル基等のパーフルオロアルキル基が挙げられる。
本発明の一般式(1)において、R1で示される炭素数2〜11のアルコキシカルボニル基としては、例えばメトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、イソプロピルオキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基などが挙げられる。また、炭素数1〜10のアルキル基が置換していてもよいベンゾイル基としては、例えばベンゾイル基、o−,m−及びp−トルオイル基、o−,m−及びp−エチルベンゾイル基、o−,m−及びp−t−ブチルベンゾイル基などが挙げられる。
本発明の一般式(1)において、R3及びR4で示される、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルコキシ基、ハロゲン原子で置換されていてもよいフェニル基のアルキル基としては、例えば前記したような基が挙げられる。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子及び臭素原子が挙げられる。
炭素数1〜10のアルコキシ基としては、直鎖又は分岐のアルコキシ基が挙げられ、具体的なアルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、n−ヘプチルオキシ基、n−オクチルオキシ基、n−ノニルオキシ基及びn−デシルオキシ基等が挙げられる。
本発明の一般式(1)において、R3及びR4で示される炭素数3〜8のシクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基であり、これらのシクロアルキル基はメチル基、イソプロピル基、t−ブチル基等のアルキル基で置換されていてもよい。
また、R3及びR4が一緒になって環を形成する場合、R3及びR4が一緒になって炭素数2から10、好ましくは3から10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基となり、隣接する炭素原子と共に4から8員、好ましくは5から8員のシクロアルカン環を形成する。好ましいシクロアルカン環としては、シクロペンタン環、シクロヘキサン環及びシクロヘプタン環が挙げられ、これらの環は置換基としてメチル基、イソプロピル基、t−ブチル基等のアルキル基を有していてもよい。
一般式(2)で示される好ましい例としては、トリメチルシリルベンゼン、トリメチルシリルトルエン、トリメチルシリルキシレン、トリエチルシリルベンゼン、トリエチルシリルトルエン、トリエチルシリルキシレン、トリイソプロピルシリルベンゼン、トリイソプロピルシリルトルエン、トリイソプロピルシリルキシレン、t-ブチルジメチルシリルベンゼン、t-ブチルジメチルシリルトルエン、t-ブチルジメチルシリルキシレンなどの三置換飽和炭化水素シリル基をもつアルキル置換されていてもよいベンゼン;トリフェニルシリルベンゼン、トリフェニルシリルトルエン、トリフェニルシリルキシレン、ジメチルフェニルシリルベンゼン、ジメチルフェニルシリルトルエン、ジメチルフェニルシリルキシレンなどの三置換不飽和又は飽和炭化水素シリル基をもつアルキル置換されていてもよいベンゼン;トリメトキシシリルベンゼン、トリメトキシシリルトルエン、トリメトキシシリルキシレン、トリエトキシシリルベンゼン、トリエトキシシリルトルエン、トリエトキシシリルキシレンなどの三置換アルコキシシリル基をもつアルキル置換されていてもよいベンゼンなどが挙げられる。
光学活性ジアミン化合物とルテニウム化合物との反応は、理論的には等モル量反応であるが、触媒調製速度の点から光学活性ジアミン化合物をルテニウム化合物に対して等モル量以上用いるのが好ましい。
また、上記の方法により得られるXがハロゲン原子のルテニウム錯体は、水素供与体と接触させることにより容易にXが水素原子のものに変換することができる。ここで、水素供与体としては、水素化ホウ素化合物等の金属水素化物や水素ガス、ギ酸やイソプロパノール等の水素移動型還元反応において、水素供与体として一般的に用いられるようなものが同様に用いられ、その使用量としては、ヒドリド換算で触媒に対して等モル量以上であればよい。
また、一般式(1)において、m=n=0のルテニウム錯体の調製時は、溶媒として、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;塩化メチレン等のハロゲン溶媒が好ましく、特にトルエン、塩化メチレンが好ましい。塩基としてはLiOH、NaOH、KOH、K2CO3などの無機塩基;又は、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド等の金属アルコキシドが挙げられ、特に好ましいのはKOH、NaOHである。
反応終了後は反応液の濃縮又は貧溶媒の添加等の一般的な晶析手法により、目的とするルテニウム錯体を分離することができる。また、上記の調製において、ハロゲン化水素塩が副生する場合には、必要に応じて水洗の操作を行っても良い。
また、不斉還元反応系中で触媒調製を同時に行う場合(in situ法)は、水素供与体共存下で、上述のルテニウム化合物および光学活性ジアミン化合物を接触させてから還元基質を加える方法、又は、ルテニウム化合物、光学活性ジアミン化合物及び還元基質を同時に加える方法を挙げることができ、これらのいずれの場合においても、ルテニウム化合物と光学活性ジアミン化合物の使用量比等は、前述と同様である。また、反応溶媒や温度等の反応条件は後述する不斉還元反応条件に準ずればよい。
上記水素供与体と塩基との組み合わせの中で、水素供与体がギ酸の場合にはアミンを塩基として用いるのが好ましく、この場合、ギ酸とアミンは別々に反応系に添加しても良いが、あらかじめギ酸とアミンの共沸混合物を調製して用いてもよい。
反応は通常、水素供与体が液体であればそれを反応溶媒として利用できるが、原料を溶解させるために、トルエン、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトン、塩化メチレン等の非水素供与性溶媒を単独又は混合して助溶媒として使用することも可能である。また、水素ガスを用いる場合はメタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール溶媒が好ましい。
カルボニル化合物又はイミン類に対する水素供与体の量としては、通常等モル量以上用いられ、このうち水素供与体がギ酸又はその塩である場合には、1.5倍モル量以上が好ましく、また、20倍モル量以下、好ましくは10倍モル量以下の範囲で用いられる。一方、水素供与体がイソプロパノール等の場合には、反応平衡の観点から基質に対して大過剰量用いられ、通常1000モル倍以下の範囲で用いられる。
反応温度は−70〜100℃、好ましくは0〜70℃の範囲から選ばれる。
反応圧力は特に限定されず、通常0.5〜2気圧、好ましくは常圧のもとで行われる。また、水素ガスを用いる場合は通常5MPa以下好ましくは3MPa以下である。
反応時間は1〜100時間、通常は2〜50時間である。
反応後は、蒸留、抽出、クロマトグラフィー、再結晶などの一般的操作により、生成した光学活性体を分離、精製することができる。
なお、以下の実施例及び参考例における錯体の同定及び純度決定に用いたNMRスペクトルは、バリアンテクノロジージャパンリミテッド製Mercury Plus 300 4N型装置で測定した。また、反応時のGC分析は、Chirasil-DEX CB(0.25mm X 25m, 0.25μm)(バリアン社製)を用いて測定した。
なお、実施例中の記号は以下の意味を表す。
TMS−toluene:4−(トリメチルシリル)トルエン
TIPS−toluene:4−(トリイソプロピルシリル)トルエン
Msdpen:N−メタンスルホニル−1,2−ジフェニルエチレンジアミン
Tsdpen:N−(p−トルエンスルホニル)−1,2−ジフェニルエチレンジアミン
但し、錯体中でのジアミンは、ジアミンの1個又は2個の水素原子が脱離したものを表す。
0.45(s, 9H, −Si(CH 3)3),
2.37 (s, 3H,CH 3−C6H4−Si(CH3)3),
2.47(s, 3H, −SO2−CH 3), 3.72 (m, 1H, NHH), 3.72(m, 1H, HCNMs),
3.90 (m, 1H, HCNH2),5.10 (m, 1H, NHH),
5.36, 5.44, 5.71, 5.80 (それぞれ d, 1H, CHarene in TMS-toluene),
6.84-7.13(10H, ジフェニルエチレンジアミンのフェニルプロトン)
0.47 (s, 9H, Si(CH 3)3), 2.26 (s, 3H, −SiC6H4−CH 3),
2.42 (s, 3H, −SO2C6H4−CH 3), 3.67 (m, 1H, NHH),
3.67 (m, 1H, HCNH2), 3.85 (m, 1H, HCN-pTs), 5.05 (m, 1H, NHH),
5.48, 5.58, 5.67, 5.79 (それぞれ d, 1H; CHarene in TMS-toluene),
6.63-7.16 (14H, Tsdpen部位のトシル基及びフェニル基のプロトン)
20mlシュレンク管にRuCl[(R,R)−Msdpen](TMS−toluene)28mg(0.05mmol)(S/C=100)、1−アセチルナフタレン 0.85g(5.0mmol)、ギ酸−トリエチルアミン(5:2)共沸物2.5mlを混合し窒素置換した後、30℃にて48時間反応を行った。GC分析にて収率、光学純度の測定を行った結果、目的の還元物である光学活性1−ナフチルエタノールを転化率83.6%、光学純度96.2%eeで得た。
20mlシュレンク管にRuCl((R,R)−Msdpen)(p−TMS−toluene)を28mg(0.05mmol)(S/C=100)と標記のイミン1.04g(5mmol)、ジクロロメタン10ml、ギ酸−トリエチルアミン(5:2)共沸物 2.5mlを混合し30℃で24時間反応させた。GC分析にて収率、光学純度の測定を行った結果、目的のアミンである光学活性N−ベンジル−1−フェネチルアミンを収率86%、光学純度76%eeで得た。
50mlシュレンク管に塩化ルテニウム三水和物 2.13g(9.0mmol)とトリメチル(4−メチルシクロヘキサ−1,4−ジエニル)シラン 6.8g(40.8mmol)、NaHCO3 0.76g(9.0mmol)、水 2.3mlを2−メトキシエタノール22mlに溶解させ130℃にて1時間反応を行った。その後、室温まで放冷し析出した結晶を濾過することにより目的の[RuCl2(TMS−toluene)]2を2.06g、76%の収率で得た。
0.39(s, 9H), 2.11 (s, 3H),5.33 (d, 2H), 5.59 (d, 2H)
150mlシュレンク管にて塩化ルテニウム三水和物 1.18g(4.5mmol)とトリイソプロピル(4−メチルシクロヘキサ−1,4−ジエニル)シラン5.6g(22.5mmol)、NaHCO3 0.38g(4.5mmol)、を2−メトキシエタノール11mlに溶解させ130℃にて9時間反応を行った。その後、室温まで放冷し析出した結晶を濾過することにより目的の[RuCl2(4−(トリイソプロピルシリル)トルエン)]2を1.4g、73.0%の収率で得た。
前記した実施例において使用されたトリメチルシリル体と同様に、参考例2で示したトリイソプロピルシリル体を使用することができる。
1.15(d, 18H), 1.42(m, 3H), 2.09 (s, 3H),5.34 (d, 2H), 5.64 (d, 2H)
1.14 (d, 18H, Si(CH(CH 3)2)3),
1.41-1.46 (m, 3H, Si(CH(CH3)2)3),
2.19 (s, 3H, −SiC6H4−CH 3),
2.36 (s, 3H, −SO2C6H4−CH 3),
2.84-2.86 (m, 1H, NHH), 3.67 (m, 1H, HCNH2),
3.75 (m, 1H, HCN-pTs), 4.91 (m, 1H, NHH),
5.45-5.71 (4H, CHarene in TIPS-toluene),
6.61-7.15 (14H, Tsdpen部位のトシル基及びフェニル基のプロトン)
0.20 (s, 9H, Si(CH 3)3),
2.07 (s, 3H, −SiC6H4−CH 3),
2.12 (s, 3H, −SO2C6H4−CH 3), 3.64 (1H, H-CN-H),
3.86 (1H, HCN-pTs), 5.26- 5.47 (4H, CHarene in TMS-toluene),
6.60(br, d, 1H, H-N-C)
6.45-7.17 (14H, Tsdpen部位のトシル基及びフェニル基のプロトン)
100mlオートクレーブにRuCl[(R,R)−Msdpen](TMS−toluene)10mg(16.9mmol)を加え、窒素置換した。続いて、アセトフェノン0.2g(1.66mmol)、メタノール2mlを加え、水素を3MPaまで加圧後、60℃で19時間攪拌した。反応液をGC分析した結果、転化率98%、光学純度80.7%eeの(R)−1−フェニルエタノールが生成していた。
4−クロマノンの不斉水素化
100mlオートクレーブにRuCl[(R,R)−Msdpen](TMS−toluene)7.0mg(11.9mmol)を加え、窒素置換した。続いて、4−クロマノン0.89g(6.0mmol)、メタノール20mlを加え、水素を1.5MPaまで加圧後、60℃で23時間攪拌した。反応液をGC分析した結果、転化率84%、光学純度97.0%eeの(R)−4−クロマノールが生成していた。
Claims (5)
- 次の一般式(1)、
で示される芳香族化合物を示す。)
で表わされるルテニウム錯体。 - 請求項1に記載のルテニウム錯体及び水素供与体の存在下、カルボニル化合物のカルボニル基を還元することを特徴とする光学活性アルコールの製造方法。
- 請求項1に記載のルテニウム錯体及び水素供与体の存在下、イミン化合物のイミノ基を還元することを特徴とする光学活性アミンの製造方法。
- 水素供与体が、ギ酸、ギ酸アルカリ金属塩及び水酸基置換炭素のα位炭素原子に水素原子を有するアルコールの中から選ばれるものである請求項2又は3に記載の製造方法。
- 請求項1に記載のルテニウム錯体からなる不斉還元用触媒。
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