JP2015527306A - ルテニウムインデニリデン錯体を調製するための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ルテニウム触媒（ＰＣｙ３）２Ｃｌ２Ｒｕ（フェニルインデニリデン）（Ｕｍｉｃｏｒｅ触媒「Ｍ１」）を調製するための方法を対象とする。この方法は、前駆体化合物（ＰＰｈ３）２Ｃｌ２Ｒｕ（３−フェニルインデニリデン）と、ＰＣｙ３とを、環状エーテル溶媒（好ましくはＴＨＦ）中で、０．２〜０．６ｍｏｌ触媒／ｌの範囲の濃度で反応させると同時に、反応混合物から生成物を析出させる、１段反応を含む。生成物は、結晶化度および純度の高い環状エーテル溶媒和物として得られる。

Description

本発明は、オレフィンメタセシス反応に用いるためのルテニウム−カルベン触媒、特に、化学名がジクロロ（３−フェニル−１Ｈ−インデン−１−イリデン）ビス（トリシクロヘキシルホスフィン）ルテニウム（ＩＩ）である、式（ＰＣｙ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（３−フェニルインデニリデン）を有するルテニウムインデニリデンカルベン触媒の調製に関する。さらに本発明は、上記触媒の新規な結晶形を対象とする。

この触媒製品は、触媒Ｕｍｉｃｏｒｅ Ｍ１として市販されており、以後、略称として「Ｕｍｉｃｏｒｅ Ｍ１」を用いるかまたは短縮して「Ｍ１」と称する。この触媒は様々なオレフィンメタセシス反応において有用であり、また、他のルテニウムカルベン触媒を合成するための前駆体としても有用である。本発明は、生成物の単離が簡単な１段法を提供する。非常に結晶化度の高い材料が得られ、この材料は、高い純度および良好な熱安定性を示すのみならず、大気中の酸素に対する安定性も良好である。

オレフィンメタセシスは基本的な触媒反応であり、炭素−炭素多重結合の形成および転位を利用した新規な分子の設計に用いられる最も汎用性のある方法の一つである。メタセシス反応は、決まった目的分子を得るための合成経路を大幅に短縮するだけでなく、有機化学における従来の手段では実現しなかった新規な分野への応用も実現可能にするものである。様々な種類のメタセシス反応、例えば、閉環メタセシス（ＲＣＭ）、開環メタセシス重合（ＲＯＭＰ）、交差メタセシス（ＣＭ）等が知られている。

メタセシスは、ここ何年かの間に、有機合成および高分子化学において炭素−炭素結合を形成するために幅広く利用される方法になった。メタセシス分野は、Ｇｒｕｂｂｓにより明確に定義されたルテニウム系カルベン触媒が開発されたことによって急速に成長した。メタセシス反応が有機化合物合成の設計に応用されたり組み込まれたりする頻度は益々増えており、産業用研究室におけるメタセシス触媒の利用が増加している。この傾向は今後何年も続きそうである。

活性が高く、官能基の影響を受けにくく、かつ十分な安定性を有する最も重要な触媒の１つが、Ｇｒｕｂｂｓの「第１世代」触媒（ＰＣｙ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ＝ＣＨＰｈすなわちジ−クロロ（ベンジリデン）ビス（トリシクロヘキシルホスフィン）ルテニウム（ＩＩ）であった。この触媒は、２個のホスフィン配位子、２個の塩素配位子および１個の非環状ベンジリデン基を有する５配位のＲｕ（ＩＩ）金属中心を有することを特徴とし、有機合成界で幅広く受け入れられるようになった。

一方、それぞれ特定の特徴および特性を付与するあらゆる種類の異なるメタセシス触媒が様々な供給業者から市販されている。ここ数年の間に、異なる種類のメタセシス触媒、いわゆるルテニウムインデニリデンカルベン触媒の重要性が高まってきた。このような種類のＲｕ−カルベン触媒は、形式上の酸化状態が＋ＩＩであるＲｕ原子を含み、これらは主として５配位であり、インデニリデン環を含み、インデニリデン部分のカルベンＣ原子は縮合二環系の環の一部である。

本発明は、式１：

の構造を有する、Ｇｒｕｂｂｓ第１世代型Ｒｕ−フェニルインデニリデン触媒を調製するための方法を対象とする。

この触媒すなわちジクロロ（３−フェニル−１Ｈ−インデン−１−イリデン）ビス−（トリシクロヘキシルホスフィン）−ルテニウム（ＩＩ）（ＣＡＳ Ｎｒ．２５０２２０−３６−１）は、（非特許文献１）において１９９９年に最初に発表された。これは、ジクロロ（３−フェニル−１Ｈ−インデン−１−イリデン）ビス−（トリフェニルホスフィン）ルテニウム（ＩＩ）すなわち（ＰＰｈ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（３−フェニルインデニリデン）（ＣＡＳ Ｎｒ．２５４９７２−４６−８）をトリシクロヘキシルホスフィン（ＰＣｙ_３）を用いて配位子置換反応させることによって得られた。Ｕｍｉｃｏｒｅ Ｍ１の分子式はＣ_５１Ｈ_７６Ｃｌ_２Ｐ_２Ｒｕである。

本発明の方法は、基本的に、別個の反応で調製されたＰＰｈ_３置換Ｒｕ錯体から出発する１段法である。ＰＰｈ_３で置換されたＲｕ−インデニリデンカルベン錯体を式１ａに示す。

式１ａの出発錯体の合成経路は文献からよく知られており、次に概要を示す。

出発錯体（１ａ）の調製
Ｈｉｌｌ（上に引用したＡ．Ｆ．Ｈｉｌｌら参照）が記載しているように、出発物質（ＰＰｈ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（３−フェニルインデニリデン）は、ジクロロトリス（トリフェニルホスフィン）ルテニウム（ＩＩ）すなわち［（ＰＰｈ_３）_３Ｃｌ_２Ｒｕ］を１，１−ジフェニル−２−プロピン−１−オールとをＴＨＦ還流下で２．５時間反応させることにより得られる。当初、この反応では、対応するジフェニルアレニリデン錯体（ＰＰｈ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ＝Ｃ＝Ｃ＝ＣＰｈ_２が生成するであろうと考えられていた。ところが、後になって、この錯体はアレニリデン構造ではなく、フェニルインデニリデンに転位していることがＦｕｅｒｓｔｎｅｒらによって見出された（（非特許文献２）参照）。この錯体（ＰＰｈ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（３−フェニルインデニリデン）は、それ自体はオレフィンメタセシス反応においては活性を示さず、触媒活性を付与するためには２個のトリフェニルホスフィン配位子をトリシクロヘキシルホスフィンに交換しなければならない。

最近になり、（非特許文献３）において、出発錯体（ＰＰｈ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（３−フェニルインデニリデン）の合成に関する詳細な研究が行われた。（ＰＰｈ_３）_３−４Ｃｌ_２Ｒｕと１，１−ジフェニル−２−プロピン−１−オールとをＴＨＦ還流下で１．５時間反応させることによってこの出発錯体が生成し、酸性条件下において収率が改善すると共に生成物の純度が高くなると報告されている。Ｓｃｈａｎｚもまた、反応条件を慎重に制御しないと複数の望ましくない副生成物が生成することを報告している。この調製経路を式１に示す。

この反応に従い、出発錯体である（ＰＰｈ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（３−フェニルインデニリデン）を別個に調製して析出物を固体物質として単離し、本発明の調製方法（実施例１参照）に使用する。

Ｕｍｉｃｏｒｅ Ｍ１触媒の調製
概して、メタセシス触媒（ＰＣｙ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（３−フェニルインデニリデン（Ｕｍｉｃｏｒｅ Ｍ１触媒）を得るための合成経路としては、２種の異なる経路が文献に報告されている。これらの経路を式２にまとめる。

経路Ｂ（（非特許文献４）参照）は、品質に劣る生成物が非常に低い収率で生成する。実際、得られるのは、ジフェニルアレニリデン種およびフェニルインデニリデン種の混合物である。ジフェニルアレニリデン錯体（ＰＣｙ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ＝Ｃ＝Ｃ＝ＣＰｈ_２は、フェニルインデニリデン錯体と比較すると触媒活性が低い。本発明者らは、この経路は不首尾に終わったものと見なしており、本明細書においては検討しないことにする。「配位子交換経路」Ａは文献に広く記載されており、その変形形態も幾つか知られている。これらの変形形態を本明細書において後述することにする。

Ｈｉｌｌ（上に引用）によれば、この生成物は、（ＰＰｈ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（３−フェニルインデニリデン）と２．７当量のトリシクロヘキシルホスフィンとを出発錯体であるＲｕ錯体の濃度ｃ＝０．０１５ｍｏｌ／ｌとしてジクロロメタン中において室温で０．５時間、１段配位子置換反応に付すことにより得られる。生成物である（ＰＣｙ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（３−フェニルインデニリデン）は、溶媒を蒸発乾固させ、残渣をメタノールでトリチュレーションした後、メタノールおよびヘキサンで洗浄することにより、赤レンガ色の固体として８８％の収率で単離される。

Ｆｕｅｒｓｔｎｅｒは、（ＰＰｈ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（３−フェニルインデニリデン）と３．１当量のトリシクロヘキシルホスフィン（ＰＣｙ_３）とを、濃度ｃ＝０．０４３ｍｏｌ／ｌとして、ジクロロメタン中、室温で２時間、１段反応に付すことに基づく最適化された調製方法について記載している（（非特許文献５）参照）。蒸発乾固させ、ヘキサンでトリチュレートして洗浄することにより、生成物が橙色粉末として８０％の収率で得られる。単離を行う前に溶媒が完全に除去されるので、この方法は工業規模の製造には適していない。

Ｎｏｌａｎら（非特許文献６）は、（ＰＣｙ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（３−フェニルインデニリデン）のワンポットで行う２段合成について記載しており、これは、（ＰＰｈ_３）_３ＲｕＣｌ_２と１，１−ジフェニル−２−プロピン−１−オールとをＴＨＦ還流下に反応させた後、得られた（ＰＰｈ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（３−フェニルインデニリデン）錯体を２．７当量のＰＣｙ_３と、同一溶媒中で、濃度ｃ＝０．０３１ｍｏｌ／ｌとして室温で一夜撹拌することによって配位子交換反応に付すことによるものである。溶媒を蒸発させ、残渣をジエチルエーテル中に懸濁させることによって、この錯体が赤レンガ色の固体として９２％の収率で単離される。次いで、生成物を濾過してジエチルエーテルやペンタン等の低沸点溶媒で何度も洗浄することによって不純物を取り除く。この手順は、ワンポットで行う２段法であるため、一般には、生成物の純度はより低くなる。中間体である（ＰＰｈ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（３−フェニルインデニリデン）を単離することなく、直接トリシクロヘキシルホスフィンとの反応に付すため、副生成物の量が極めて高くなる。

Ｄａｋｅら（非特許文献７）は、（ＰＰｈ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（３−フェニルインデニリデン）と、２．９９当量のトリシクロヘキシルホスフィンとを、ジクロロメタン中、濃度ｃ＝０．０２２ｍｏｌ／ｌとして、室温で２時間反応させることによる、（ＰＣｙ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（３−フェニルインデニリデン）の１段合成を報告している。蒸発乾固させ、ヘキサンで１２時間トリチュレートした後、生成物が橙色粉末として６６％の収率で得られる。単離前に溶媒が完全に除去されるため、この方法は工業規模の製造には適していない。

（特許文献１）には、（ＰＰｈ_３）_３ＲｕＣｌ_２と１，１−ジフェニル−２−プロピン−１−オールとを、ジオキサン中、９０℃で、酸の存在下に反応させることによる、（ＰＣｙ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（３−フェニルインデニリデン）のワンポットで行う２段合成が記載されている。結果として得られる（ＰＰｈ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（３−フェニルインデニリデン）錯体と、２．３３当量のＰＣｙ_３との間の配位子交換反応は、濃度ｃ＝０．１２ｍｏｌ／ｌとして、９０℃で１０分間行われる。錯体は、溶媒を６０％留去した後、濾過してメタノールで洗浄することにより、橙色固体として９０％の収率で得られる。この合成は、ワンポットで行う２段法であるため、得られる生成物は純度がより低く、および／または結晶化度がより低い。この方法を、以後、「Ｕｍｉｃｏｒｅ標準法」として引用し、比較実験に用いることとする。

Ａｆａｎａｓｉｅｖらによる（特許文献２）には、（ＰＰｈ_３）_３ＲｕＣｌ_２を１，１−ジフェニル−２−プロピン−１−オールをＴＨＦ還流下に反応させることによる、（ＰＣｙ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（３−フェニルインデニリデン）のワンポットで行う２段合成が記載されている。ＴＨＦを５０％留去した後、得られた（ＰＰｈ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（３−フェニルインデニリデン）錯体を３．２当量のＰＣｙ_３との配位子交換反応に付す。ここでは、濃度ｃ＝０．０３９ｍｏｌ／ｌとして、混合物を室温で８時間撹拌する。溶媒を除去し、残渣を−４０℃のアセトン中に１０時間懸濁させた後、濾過してメタノール、アセトンおよびヘキサンで洗浄することにより、錯体が９５％の収率で単離される。前述のＮｏｌａｎの方法と同様に、この合成はワンポットで行う２段法であり、一般に、得られる生成物は純度がより低く、かつ結晶化度がより低い。不純物（例えば、ジフェニルアレニリデン種、二量体化合物、ＰＰｈ_３／ＰＣｙ_３混合錯体、ホスフィンオキシド等）が存在することにより、最終的な触媒生成物の活性が低下したり、触媒消費が早まったり、回転数（ＴＯＮ）が低下することなどによって最終的な触媒生成物の性能が損なわれる可能性がある。

１段調製法（すなわち、Ｈｉｌｌ、ＦｕｅｒｓｔｎｅｒおよびＤａｋｅの方法）について言及すると、ホスフィン配位子交換反応は、塩素化された溶媒（通常はジクロロメタン）中、室温（すなわち２０〜２５℃）で行われる。反応が完了した後、溶媒を蒸発乾固させ、不純物であるホスフィンを洗い流すために生成物を多量の低沸点溶媒で洗浄する。ほとんどの場合において、大過剰（２．５〜３．２当量の範囲）のトリシクロヘキシルホスフィンが用いられる。このことにより、ホスフィンおよびホスフィンオキシドが最終生成物中に残留する可能性がある。さらに、現時点において知られている手順は具体的な精製ステップを含んでおらず（残留物質を溶媒で洗浄すること以外）、不純物は最終生成物から効果的に除去されない。

総じて、（ＰＣｙ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（３−フェニルインデニリデン）錯体を調製するための現時点において知られている調製方法は（１段法または２段法のどちらであっても）、長時間を要する（長い反応時間を含む）うえに生成物の純度が低く、溶媒はほとんどの場合において蒸発乾固されるため、工業生産規模で利用することができない。

国際公開第２０１０／０３７５５０Ａ１号パンフレット 欧州特許出願公開第２２８００３３Ａ１号明細書

Ａ．Ｆ．Ｈｉｌｌ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，Ｄａｌｔｏｎ Ｔｒａｎｓ．１９９９，２８５−２９１ Ｆｕｅｒｓｔｎｅｒ ｅｔ ａｌ，Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．１９９９，７，Ｎｏ．６４，８２７５−８２８０ Ｈ．−Ｊ．Ｓｃｈａｎｚ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌ．Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ６９２，５２２１−５２３３（２００７） Ｓ．Ｎｏｌａｎ ｅｔ ａｌ，Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃｓ，１９９９，１８，５１８７−５１９０ Ｆｕｅｒｓｔｎｅｒ ｅｔ ａｌ，Ｃｈｅｍ．Ｅｕｒ．Ｊ．２００１，７，Ｎｏ．２２，４８１１−４８２０ Ｎｏｌａｎ ｅｔ ａｌ．，Ａｄｖ．Ｓｙｎｔｈ．Ｃａｔａｌ．２００４，３４６，９１７−９２０ Ｄａｋｅ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，２００８，７３（１１），４１３１−４１３８

したがって、本発明の目的は、（ＰＣｙ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（３−フェニルインデニリデン）錯体（Ｕｍｉｃｏｒｅ「Ｍ１」触媒）を調製するための改善された方法を提供することにある。この方法は、複雑でなく、規模を容易に拡大できるものであるべきである。この方法は、Ｍ１触媒を、高純度、高結晶化度および高収率で、特に良好な空間収率（ｓｐａｃｅ ｙｉｅｌｄ）（すなわち反応器容積当たりの生成物の量）で生成するべきである。さらに、この方法は、基本的に１段法に基づくものであるべきであり、工業生産規模に適用可能であるべきである。

この目的は、本発明の方法により達成される。

本発明は、式１：

のルテニウムインデニリデン触媒を調製するための１段法を対象とし、
上記方法は、
（ＰＰｈ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（３−フェニルインデニリデン）と、トリシクロヘキシルホスフィン（ＰＣｙ_３）とを、環状エーテル溶媒中に触媒を０．２〜０．６ｍｏｌ／ｌの範囲の濃度で含む反応混合物中で反応させるステップと、
その結果として得られる式１の触媒を反応中に上記反応混合物から析出させるステップと
を含む。

Ｘ線解析により決定されたＭ１触媒（ＴＨＦ溶媒和物）の単結晶構造のＯＲＴＥＰ図を示すものである。 図２ａ−ｃは、本発明の方法に従い作製された触媒Ｕｍｉｃｏｒｅ Ｍ１の３種のバッチ（^１Ｈ−ＮＭＲ解析から、それぞれＲｕ錯体１モル当たり異なる量のＴＨＦを含む）のＸＲＤ回折図を示すものである。図２ａは、Ｍ１（赤色結晶性物質、本発明の方法、錯体１モル当たり１．５４ｍｏｌのＴＨＦを含む）のＸＲＤチャートを示すものである。 図２ｂは、Ｍ１（赤色の結晶性物質、本発明の方法、錯体１モル当たり１．４ｍｏｌのＴＨＦを含む）のＸＲＤチャートを示すものである。 図２ｃは、Ｍ１（赤色の結晶性物質、本発明の方法、錯体１モル当たり１．１ｍｏｌのＴＨＦを含む）のＸＲＤスペクトルである。 図３ａは、比較用として、Ｕｍｉｃｏｒｅ標準法（国際公開第２０１０／０３７５５０Ａ１号パンフレットに従う）に従い作製された、ＴＨＦを含まない（^１Ｈ ＮＭＲにより確認）Ｍ１触媒のＸＲＤ回折図を示すものである。 図３ｂは、比較用として、欧州特許第２２８００３３号明細書の実施例９に従い作製された、生成物１ｍｏｌ当たり０．１ｍｏｌ未満のＴＨＦを含む（^１Ｈ ＮＭＲにより確認）Ｍ１触媒のＸＲＤ回折図を示すものである。 図４は、Ｕｍｉｃｏｒｅ Ｍ１触媒の２種の異なるバッチのＳＥＭ写真を示すものである。図４ａは、Ｍ１（赤色結晶性物質、ＴＨＦ溶媒和物、本発明の方法）を示すものである。 図４ｂは、Ｍ１（橙色物質、Ｕｍｉｃｏｒｅ標準法）を示すものである。

本方法の特定の実施形態においては、結果として得られる式１のルテニウム−インデニリデン触媒を、環状エーテル溶媒和物結晶として析出させることができる。

好ましくは、触媒１分子当たり１個を超える環状エーテル分子を含む結晶性環状エーテル溶媒和物として析出させることができる。

本発明の方法によれば、出発錯体（ＰＰｈ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（３−フェニルインデニリデン）は、環状エーテル溶媒との混合物中または溶液中に存在し、濃度は、ｃ＝０．２〜０．６ｍｏｌ触媒／ｌ、好ましくはｃ＝０．２〜０．５ｍｏｌＲｕ触媒／ｌの範囲にある。

環状エーテル溶媒は、通常、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、メチルテトラヒドロフラン、ジメチルテトラヒドロフランおよびこれらの混合物または組合せからなる群から選択される。

好ましい実施形態においては、環状エーテル溶媒は、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）である。この好ましい実施形態においては、結果として得られる式１のルテニウム触媒は、反応混合物から、触媒１分子当たり１〜２個のＴＨＦ分子を含むテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）溶媒和物として結晶形態で析出する。その場合、このＭ１触媒生成物の分子式は、Ｃ_５１Ｈ_７６Ｃｌ_２Ｐ_２Ｒｕ×ｎ（Ｃ_４Ｈ_８Ｏ）（１≦ｎ≦２）で与えることができる。

通常は、トリシクロヘキシルホスフィン（ＰＣｙ_３）配位子を、反応混合物に、（ＰＰｈ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（３−フェニルインデニリデン）出発錯体を基準として２〜３当量、好ましくは２．１〜２．５当量の範囲の量で加える。

反応条件は、溶媒還流下にあるので、通常、本明細書における反応温度は、環状エーテル溶媒の沸点が決め手となる。一般に、反応温度は、３０〜１００℃の範囲内とすべきである。ＴＨＦを使用する場合、反応温度は、５０〜８０℃の範囲（すなわちＴＨＦの沸点以下）とすべきである。

場合により、この方法は、さらに冷却ステップを含むことができる。生成物の析出を促すために、反応混合物を室温以下、すなわち−３０〜２５℃の範囲の温度、好ましくは０〜２５℃の範囲の温度に冷却することができる。

好適な反応時間は反応規模に依存し、０．１〜３時間の範囲、好ましくは０．５〜２時間の範囲とすることができる。

生成物の収率を高めるため、反応の最中に、環状エーテル溶媒の一部を、真空中または不活性ガス気流中のいずれかで留去することができる。

さらなる実施形態においては、この方法は、触媒生成物を反応混合物から分離するためのステップおよび手段を含む。この種の単離は、濾過、遠心分離、デカンテーションまたは当業者に周知の他の類似の操作により行うことができる。

更なる他の実施形態においては、この方法は、さらなる洗浄ステップおよび／または乾燥ステップを含むことができる。好ましくは、メチルエチルケトンやアセトン等のケトン溶媒が好ましくは洗浄に用いられる。触媒の乾燥をボックス型オーブンを用いて、高温の不活性雰囲気中または真空条件下で行うことができる。

さらなる態様においては、本発明は、Ｕｍｉｃｏｒｅ Ｍ１触媒の新規な結晶形を対象とする。

驚くべきことに、特定の高濃度条件下で操作を行うことにより、反応中に反応混合物からＭ１生成物が結晶性材料（すなわち暗赤色結晶）として析出することが見出された。実験データから、本発明の方法により得られるＭ１触媒生成物が結晶格子中にＴＨＦ溶媒分子を伴って結晶化することが実証される。

結晶化した錯体は、２個の共晶化したＴＨＦ分子を含む。楕円体は５０％の存在確率を示しており、Ｈ原子は省略されている。空間群は斜方晶系（Ｐｃａ２（１））である。格子定数および角度は：ａ＝２０．５２０（４）、ｂ＝１４．５４３（３）、ｃ＝１８．７６１（５）；α＝９０．００°、β＝９０．００°、γ＝９０．００°である。生成物は暗赤色結晶として晶出する。

本発明の生成物の結晶化度に由来する有利な効果は、結晶性Ｍ１材料の取扱い、濾過および洗浄を簡単に行えることにある。生成物の洗浄は、反応中に生成したＰＰｈ_３および他の不純物を除去するのに必須である。

この結晶性生成物Ｍ１は、洗浄、乾燥および他の取扱いの最中に一部のＴＨＦが遊離する可能性があることが分かった。それでも尚、本発明の方法により得ることができる結晶性生成物は、触媒１分子当たり１個を超える環状エーテル分子を含む（Ｘ線解析および^１Ｈ−ＮＭＲ分光により測定）。好ましくは、結晶性Ｍ１生成物は、触媒１分子当たり１〜２個のＴＨＦ分子を含む（Ｘ線解析および^１Ｈ−ＮＭＲ分光により測定）。

現時点における最新の技術により得られる橙色の触媒生成物（先に引用した調製方法参照）は、非常に微細な針状体を含む。標準的な方法に従い製造されるこの橙色の形態の触媒材料は非常に嵩高い。この形態にある材料は、濾過、洗浄および取扱いが非常に難しい。この橙色形態の材料は、濾過に要する時間が実質的に長引き、今度はそのために生成物の純度が低下する。この橙色形態の材料は綿毛状であるため、析出の際に不純物がその中に捕捉されやすい。橙色の触媒材料はまた、比表面積がより高いことから、空気中の酸素の影響をより受けやすい。その結果として、酸化がはるかに起こり易くなるため、不活性条件下で厳重に保管しないと、より多くのホスフィンオキシド不純物を含有しやすくなる。

当該技術分野において周知の手順に従えば、大過剰（通常は３当量の範囲）のＰＣｙ_３を使用するだけで、所望のビスＰＣｙ_３錯体を許容可能な純度で得ることができるが、ＰＣｙ_３の費用が高くなるので工業的な観点からは現実的ではない。別法としては、錯体の混合物を単離してから、さらにＰＣｙ_３で処理を行う。これもまた、精製ステップを追加する必要があるので、工業規模で実現するのは難しい。

さらに本発明者らは、本発明の方法の基礎となった既知の合成経路Ａが、本質的に、次式３に従い、副生成物Ｘ（すなわちＰＣｙ_３およびＰＰｈ_３配位子を含む混合置換基を有するＲｕ錯体）を様々な量で含み得る生成物を生成することを認識している。

配位子交換反応は平衡反応であるため、当業者は、作業を高濃度で行うと生成物の純度が大幅に低下することになると予想するであろう。反応が進行するにつれ、ＰＣｙ_３の量が減少する一方で、遊離したＰＰｈ_３の量は増大する。このことにより、出発物質、生成物Ｍ１および混合錯体Ｘの混合物が生成する。

驚くべきことに、これとは対照的に、本発明者らは、ｃ＝０．２〜０．６ｍｏｌ触媒／ｌの範囲の高濃度で作業することにより、生成物が並行して反応混合物から析出し、それによって生成物が反応平衡系外に取り出されるので、平衡が右側にシフトし、したがって、所望の触媒生成物Ｍ１を非常に高い収率および極めて高い品質で得ることが可能になることを見出した。

本発明の方法に従い生成した触媒は高純度の結晶性材料である。生成物の純度の高さは、その結晶形に直接起因している。

通常、本発明に従い作製されるＭ１生成物中に含まれる不純物Ｘの量は、＜３％、好ましくは＜１％、最も好ましい＜０．５％である（触媒生成物の総重量を基準とする）。ＰＰｈ_３基を有するＲｕ−インデニリデン錯体がメタセシスに活性を示さないことは知られているので、混合錯体ＸがＭ１中に存在すると触媒活性は低下するであろう。この不純物Ｘは、^３１Ｐ−ＮＭＲにおいて、生成物のピークの近傍に２本の小さなピークを示す（ＣＤ_２Ｃｌ_２中で測定）かまたは１本のみの小さなピークを示す（ＣＤＣｌ_３中で測定）ので容易に同定することができる。

純度の定量的測定を行うためには、ピーク積分法を用いる。上に示した不純物のデータに基づけば、本発明に従い調製されるＲｕ−インデニリデン触媒の純度は＞９７％、好ましくは＞９９％、特に好ましくは＞９９．５％（^３１Ｐ−ＮＭＲ分光法にて測定）となる。

この生成物の嵩密度は０．３ｇ／ｍｌであった。

この生成物の嵩密度は０．２５ｇ／ｍｌであった。

ＸＲＤ測定の詳細な測定条件を実施例の項に示す。

一般に、様々な回折角（２θ°）におけるピークの強度およびピークの位置は、試料の調製や測定条件のみならずＴＨＦ含有量にもわずかに依存して変化する可能性がある。ピークの位置の不確かさは±０．０５°（２θ）である。

総じて、ＸＲＤ回折図の解析から、図２ａ〜ｄと図３ａおよび３ｂとを対比すると、本発明の方法に従い作製されたＭ１生成物の方が結晶化度が高く、さらに、先行技術に従い入手可能な材料と比較すると異なる構造を有することが明白である。本発明の方法により得られるＵｍｉｃｏｒｅ Ｍ１は、表１に列挙するように、様々な回折角（２θ°の値）に特徴的なピークを示す。この表には相対的なピーク強度も列挙する。さらに、図３ａおよび３ｂの回折図には非晶質に由来するハローが見られることから、先行技術に従うこれらの化合物の結晶化度が、本特許出願に従い得られる化合物の結晶化度よりも低いことが分かる。さらに、３ａおよび３ｂの反射およびそのパターンは図２ａ〜ｄとは異なっている。

さらに、ＴＨＦ溶媒和物の単結晶解析を行い、結晶のデータに基づき、粉末回折図のシミュレーションを行った（ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌのＸ’Ｐｅｒｔ ＨｉｇｈＳｃｏｒｅ Ｐｌｕｓソフトウェア）。シミュレーションによる回折図は、本発明に従い生成した材料から実験的に得られた回折図と直接比較できることが分かった。このシミュレーションから、本発明の方法により作製されたＵｍｉｃｏｒｅ Ｍ１が結晶中にＴＨＦ分子を含んでいることが確認される。

これらの図から、本発明の方法に従い作製された触媒Ｍ１が高い結晶化度を有することが明白である。

総括すると、本発明の調製方法を用いることにより得られるＲｕ−インデニリデン触媒Ｍ１は、生成物の純度が高く、特に高い結晶化度を有することが分かる。規模を容易に拡大することができる析出プロセスを採用しているこの調製方法は、工業生産規模にも適用可能である。

本発明のＵｍｉｃｏｒｅ Ｍ１触媒は、閉環メタセシス（ＲＣＭ）、開環メタセシス重合（ＲＯＭＰ）、交差メタセシス（ＣＭ）等の様々なオレフィンメタセシス反応に有用である。さらにこれは、他のさらに改質されたルテニウムカルベン触媒の合成に有用な前駆体である。

本発明は、ルテニウム触媒（ＰＣｙ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（フェニルインデニリデン）（Ｕｍｉｃｏｒｅ触媒「Ｍ１」）の調製方法を対象とする。この方法は、前駆体化合物（ＰＰｈ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（３−フェニルインデニリデン）とＰＣｙ_３とを、環状エーテル溶媒（好ましくはＴＨＦ）中で、０．２〜０．６ｍｏｌ触媒／ｌの範囲の濃度で反応させると同時に、生成物を反応混合物から析出させる１段反応を含む。結晶化度が非常に高く純度も高い環状エーテル溶媒和物が生成する。

さらに本発明は、触媒１モル当たり１〜２個のＴＨＦ分子を含み、分子式Ｃ_５１Ｈ_７６Ｃｌ_２Ｐ_２Ｒｕ×ｎ（Ｃ_４Ｈ_８Ｏ）（１≦ｎ≦２）を有するルテニウム触媒Ｕｍｉｃｏｒｅ Ｍ１（ＰＣｙ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（フェニルインデニリデン）結晶の改質を対象とする。

さらに以下に示す実施例において本発明を説明するが、これらは保護範囲を限定するものではない。

一般には、実施例において、冷却器および撹拌機を備えたガラス製反応器またはフラスコを本発明の方法に使用する。使用前に反応器を乾燥不活性ガス（アルゴン、窒素）でフラッシュする。

ＮＭＲスペクトルをＢＲＵＫＥＲ ＤＲＸ ５００ ＮＭＲ分光器を用いて約２５℃で記録する。外部のリン酸（^３１Ｐ−ＮＭＲ）または残留溶媒（^１Ｈ−ＮＭＲ）のシグナルに対する化学シフトを測定する。

Ｘ−Ｃｅｌｅｒａｔｏｒ検出器を備えたＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ Ｘ’Ｐｅｒｔ Ｐｒｏを使用し、Ｃｕ線を用いて、５°＜２θ＜１００°の範囲でＸＲＤ回折図を記録した。試料を２７ｍｍのＰＡＮ分析試料ホルダ内に準備した（その都度調製（ｓｉｎｇｌｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ））。

次に示す条件下でＸＲＤデータを記録した。

ピーク位置の不確かさは±０．０５°（２θ）である。

実施例１
先行技術に従う出発錯体（ＰＰｈ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（３−フェニルインデニリデン）の調製（上に引用したＨ．−Ｊ．Ｓｃｈａｎｚら参照）
冷却器および撹拌機を備えた１リットルのガラス製反応器にアルゴンを充填した後、ＴＨＦ８００ｍｌを装入する。溶媒を５０℃に加温する。次いで１，１−ジフェニル−２−プロピン−１−オール１９．７ｇ（純度９８．６％、９３．２ｍｍｏｌ、１．１５ｅｑ．）、塩化アセチル２．９１ｍｌ（４０．５ｍｍｏｌ、０．５ｅｑ．；米国オハイオ州パウエル（Ｐｏｗｅｌｌ，ＯＨ，ＵＳＡ）のＧＦＳ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｃ．，）およびＲｕ（ＰＰｈ_３）_３−４Ｃｌ_２（Ｒｕ含有率８．２２重量％；ハナウ（Ｈａｎａｕ）のＵｍｉｃｏｒｅ ＡＧ＆Ｃｏ．ＫＧ）９９．６ｇ（８１ｍｍｏｌ、１ｅｑ．）を撹拌しながら順次添加する。反応混合物を還流下（６５℃）に９０分間撹拌する。次いで５０℃に冷却し、ＴＨＦ溶媒７００ｍｌを真空中で留去する。赤褐色の懸濁液を室温に冷却し、イソプロパノール（６００ｍｌ）を撹拌しながら加える。得られる析出物を濾過し、イソプロパノールおよび石油エーテルで洗浄した後、４０℃の真空中で乾燥させる。
収率：８５％（Ｒｕ含有率を基準とする）
^３１Ｐ−ＮＭＲ（Ｃ_６Ｄ_６）：δ＝２７．８ｐｐｍ（ｓ）

実施例２
ジクロロ（３−フェニル−１Ｈ−インデン−１−イリデン）ビス−（トリシクロヘキシル−ホスフィン）ルテニウム（ＩＩ）の調製（本発明による；ｃ＝０．５ｍｏｌ／ｌ）

冷却器および撹拌機を備えた１リットルのガラス製反応器にアルゴンを充填した後、ＴＨＦ５００ｍｌを装入する。溶媒を４０℃に加温する。次いで（ＰＰｈ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（３−フェニルインデニリデン）（ハナウのＵｍｉｃｏｒｅ ＡＧ＆Ｃｏ．ＫＧ）２２１．７ｇ（２５０ｍｍｏｌ、１ｅｑ．）およびトリシクロヘキシルホスフィン（ＰＣｙ_３、Ａｌｄｒｉｃｈ）１５５ｇ（純度９８．１％、５４０ｍｍｏｌ、２．１６ｅｑ．）を撹拌しながら順次添加する。反応混合物を還流下（６５℃）に１時間撹拌する。その間に生成物が暗赤色結晶の形態で析出する。反応混合物を５℃に冷却する。析出した結晶を濾過してアセトン４００ｍｌで洗浄した後、８０℃の真空中で乾燥させる。
収率：２３６ｇ、８８％（Ｒｕ含有率（９．４１重量％）を基準とする）
^３１Ｐ−ＮＭＲ（ＣＤ_２Ｃｌ_２）：δ（ｐｐｍ）＝３２．０（ｓ、目的生成物）、３１．２８および３１．１８（副生成物）
^３１Ｐ−ＮＭＲに基づく純度：＞９９％
^１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤ_２Ｃｌ_２）：δ（ｐｐｍ）＝８．６６（ｄ、目的生成物、１Ｈ）、７．９６（ｄ、副生成物、＜０．０１Ｈ）、７．７５（ｍ、目的生成物、２Ｈ）、７．７（ｍ、副生成物、＜０．０２Ｈ）、７．５２（ｍ、目的生成物、１Ｈ）、７．４０（ｍｓ、目的生成物、３Ｈ）、７．２８（ｍ、生成物、２Ｈ）、７．０５（ｔｄ、副生成物、＜０．０１Ｈ）、７．０１６（ｓ、副生成物、＜０．０１Ｈ）、３．６８（ｍ、ＴＨＦ、６．４Ｈ）、２．６０（ｍ、目的生成物、６Ｈ）、１．９〜１（ｍｓ、目的生成物、２７Ｈ）、１．８２（ｍ、ＴＨＦ、６．４Ｈ）。
副生成物の他のシグナルは目的生成物のシグナルと重なっている。
^１Ｈ−ＮＭＲに基づくＴＨＦ含有率：１．６ｍｏｌＴＨＦ／ｍｏｌ目的生成物（約１１重量％）
^１Ｈ−ＮＭＲに基づく副生成物の含有率＝＜０．０１ｍｏｌ（＜１重量％）
嵩密度：０．４５ｇ／ｍｌ
空間収率：２３６ｇ／ｌ

実施例３
ジクロロ（３−フェニル−１Ｈ−インデン−１−イリデン）−ビス−（トリシクロヘキシル−ホスフィン）ルテニウム（ＩＩ）の調製（本発明による；ｃ＝０．２ｍｏｌ／ｌ）
冷却器および撹拌機を備えた１リットルのガラス製反応器にアルゴンを充填した後、ＴＨＦ６００ｍｌを装入する。次いで（ＰＰｈ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（３−フェニルインデニリデン）（ハナウのＵｍｉｃｏｒｅ ＡＧ＆Ｃｏ．ＫＧ）１０６．４ｇ（１２０ｍｍｏｌ、１ｅｑ．）およびトリシクロヘキシルホスフィンＰＣｙ_３を７４ｇ（純度９８．１％、２５８ｍｍｏｌ、２．１５ｅｑ．）を撹拌しながら順次添加する。反応混合物を還流下（６５℃）に０．５時間撹拌する。次いで４０℃に冷却し、ＴＨＦ溶媒２５０ｍｌを留去して暗赤色結晶形態の生成物を析出させる。別法として、反応中に不活性ガスを流すことによって溶媒を除去することもできる。得られた赤色の懸濁液を５℃に冷却し、撹拌しながらアセトン（５００ｍｌ）を加える。析出した結晶を濾過し、アセトンで洗浄した後、８０℃の真空中で乾燥させる。
収率：１０８ｇ、８５％（Ｒｕ含有率（９．５４重量％）を基準とする）
純度（^３１Ｐ−ＮＭＲ）：＞９９％。生成物の分析データは実施例２のデータと同様である。
空間収率：１０８ｇ／ｌ

比較例４
ジクロロ（３−フェニル−１Ｈ−インデン−１−イリデン）−ビス−（トリシクロヘキシル−ホスフィン）ルテニウム（ＩＩ）の調製（欧州特許第２２８００３３号明細書の実施例９に従う）
５００ｍｌのシュレンクフラスコをアルゴンで１５分間置換した。ＲｕＣｌ_２（ＰＰｈ_３）_３を５．２１ｍｍｏｌ（５．０ｇ）および１，１−ジフェニル−２−プロピン−１−オールを８．４９ｍｍｏｌ（１．７９ｇ）をフラスコに装入した。無水テトラヒドロフラン２６７ｍｌを加え、反応混合物を撹拌しながら３時間還流した。混合物を真空中で５０％蒸発させ、トリシクロヘキシルホスフィン１６．６７ｍｍｏｌ（４．７６ｇ）を加えた。懸濁液をアルゴン中、室温で８時間撹拌した。次いで溶媒を真空中で除去した。油状残渣をアセトン１３５ｍｌに加えた。この混合物を−２０℃で１０時間静置した。残渣を吸引濾過した（ブフナー漏斗、細孔Ｄ４）。固体をメタノール、アセトンおよびヘキサンで洗浄した。生成物を室温の真空中で乾燥させた。生成物４．６３ｇ（５．０２ｍｍｏｌ、収率８７％（金属基準））を赤レンガ色粉末として得た。
分析
嵩密度：０．２５ｇ／ｍｌ
空間収率：約１４ｇ／Ｌ
純度（^３１Ｐ ＮＭＲ）：約８０％
ＴＨＦ含有率（^１Ｈ ＮＭＲに基づく、ＣＤ_２Ｃｌ_２、２０℃）：＜０．１ｍｏｌＴＨＦ／ｍｏｌ生成物（＜０．５重量％）
^３１Ｐおよび^１Ｈ−ＮＭＲデータは数種の副生成物が存在することを示している：ジフェニルアレニリデン錯体（δ≒４１ｐｐｍ（^３１Ｐ ＮＭＲ））およびホスフィンオキシド

Claims (16)

1. 式１：
   

   

   のルテニウム−インデニリデンカルベン触媒を調製するための方法であって、
   （ＰＰｈ_３）_２Ｃｌ_２Ｒｕ（３−フェニルインデニリデン）と、トリシクロヘキシルホスフィン（ＰＣｙ_３）とを、環状エーテル溶媒中にＲｕ触媒を濃度０．２〜０．６ｍｏｌ／ｌで含む反応混合物中で反応させるステップと、
   結果として得られる前記式１の触媒を前記反応の最中に析出させるステップと
   を含む、方法。
2. 前記式１の触媒が、環状エーテル溶媒和物結晶の形態で析出する、請求項１に記載の方法。
3. 前記環状エーテル溶媒和物が、触媒１分子当たり１分子を超える前記環状エーテルを含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記環状エーテル溶媒が、ＴＨＦ、メチル−ＴＨＦ、ジメチル−ＴＨＦまたはこれらの混合物から選択される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記環状エーテル溶媒が、ＴＨＦである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記反応の温度が、３０〜１００℃の範囲、好ましくは５０〜８０℃の範囲内にある、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記ＰＣｙ_３が、２〜３当量の範囲、好ましくは２．１〜２．５当量の範囲で存在する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記環状エーテル溶媒を前記反応の最中に一部留去することができる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記反応混合物を−３０〜２５℃の範囲、好ましくは０〜２５℃の範囲の温度に冷却する冷却ステップをさらに含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記反応の時間が、０．１〜３時間の範囲、好ましくは０．５〜２時間の範囲にある、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 結果として得られた前記ルテニウム−インデニリデン触媒を前記反応混合物から分離するステップをさらに含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 結果として得られた前記ルテニウム−インデニリデン触媒を洗浄および乾燥するステップをさらに含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
13. 純度が＞９７％、好ましくは＞９９％、特に好ましくは＞９９．５％（^３１Ｐ−ＮＭＲ分光により測定）である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法により得ることができるルテニウム−インデニリデンカルベン触媒。
14. 環状エーテル溶媒和物結晶の形態で存在し、触媒１分子当たり１分子を超える環状エーテルを含む（^１Ｈ−ＮＭＲおよびＸ線分析により測定）、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法により得ることができるルテニウム−インデニリデンカルベン触媒。
15. ＴＨＦ溶媒和物結晶の形態で存在し、触媒１分子当たり１〜２分子のＴＨＦを含む（^１Ｈ−ＮＭＲおよびＸ線分析により測定）、請求項５に記載の方法により得ることができるルテニウム−インデニリデンカルベン触媒。
16. ＴＨＦ溶媒和物結晶の形態で存在し、ＸＲＤ粉末回折測定（Ｃｕ−Ｘ線管球、管電圧−管電流４０ｋＶ，４０ｍＡ）において、次表：
    

    

    に列挙する回折角（２θ°）にピークを示す、式１：
    

    

    のルテニウム−インデニリデンカルベン触媒。

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