JP2019147788A - アルコキシカルボニル化のためのプロピル架橋ジホスフィン配位子 - Google Patents

Abstract

【課題】エステルの収率を高めることができる、アルコキシカルボニル化のための新規の配位子の提供。【解決手段】式（１）の化合物。（Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、−（Ｃ１−Ｃ１２）−アルキル）【選択図】なし

Description

本発明は、プロピル架橋ジホスフィン化合物、これらの化合物の金属錯体物、及びアルコキシカルボニル化のためのその用途に関する。

エチレン性不飽和化合物のアルコキシカルボニル化は、重要性が増している方法である。アルコキシカルボニル化は、エチレン性不飽和化合物（オレフィン）を、金属−配位子錯体の存在下一酸化炭素及びアルコールと反応させ対応のエステルを生成することを指す。典型的には、用いられる金属はパラジウムである。次のスキームは、アルコキシカルボニル化の一般的な反応式である。

欧州公開特許第３１２１１８０号は、アルコキシカルボニル化の方法と、この目的のために用いられる配位子について記載している。この方法では、ブチル架橋ジホスフィン化合物が使用される。

本発明によって対処される問題は、エステルの収率を高めることができる、アルコキシカルボニル化のための新規の配位子を提供することである。

この問題は、請求項１に記載の化合物により解決される。

式（１）の化合物。

（Ｒ^１及びＲ^２は、それぞれ独立的に−（Ｃ_１−Ｃ_１２）−アルキルである）

一実施形態において、Ｒ^１及びＲ^２は同じラジカルである。

一実施形態において、Ｒ^１は^ｔＢｕである。

一実施形態において、Ｒ^２は^ｔＢｕである。

一実施形態において、化合物は構造（Ｌ１）を有する。

上記の化合物に加えて、上記の化合物のうち１つとＰｄとを含む錯体がさらに開示されている。

Ｐｄと、上記の化合物と、を含む、錯体。

錯体及び化合物に加え、これらを用いる方法がさらに開示されている。

方法は、
ａ）エチレン性不飽和化合物をまず充填することと、
ｂ）上記の化合物と、Ｐｄを含む化合物とを添加すること、あるいは上記の錯体を添加することと、
ｃ）アルコールを添加することと、
ｄ）ＣＯを供給することと、
ｅ）反応混合物を加熱してエチレン性不飽和化合物をエステルに転換させること
のステップを含む。

この方法において、ステップａ）、ｂ）、ｃ）、ｄ）は任意の所望の順番で実施することができる。しかしながら、典型的には、ＣＯの添加は、ステップａ）〜ｃ）において共反応物が最初に充填された後に行われる。ステップｄ）及びｅ）は、同時に又は連続的に行ってもよい。さらに、ＣＯは、２つ以上のステップにかけて供給することができる。例えば、ＣＯの一部をまず供給し、混合物を加熱して、残りのＣＯを供給することもできる。

この方法の一応用例として、エチレン性不飽和化合物は、エテン、プロペン、１−ブテン、シス−２−ブテン、トランス−２−ブテン、イソブテン、１，３−ブタジエン、１−ペンテン、シス−２−ペンテン、トランス−２−ペンテン、２−メチル−１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、２−メチル−２−ブテン、ヘキセン、テトラメチルエチレン（２，３−ジメチル−２−ブテン）、ヘプテン、１−オクテン、２−オクテン、ジ−ｎ−ブテン、又はこれらの混合物から選択される。

この方法の一応用例として、エチレン性不飽和化合物はテトラメチルエチレンである。

この方法の一応用例として、ステップｂ）のＰｄを含む化合物は、ＰｄＣｌ_２、ＰｄＢｒ_２、Ｐｄ（ａｃａｃ）_２、Ｐｄ（ｄｂａ）_２（ｄｂａはジベンジリデンアセトン）、ＰｄＣｌ_２（ＣＨ_３ＣＮ）_２から選択される。

この方法の一応用例として、ステップｂ）のＰｄを含む化合物は、Ｐｄ（ａｃａｃ）_２である。

この方法の一応用例として、ステップｃ）のアルコールは、メタノール、エタノール、１−プロパノール、１−ブタノール、１−ペンタノール、１−ヘキサノール、２−プロパノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、３−ペンタノール、シクロヘキサノール、フェノール、又はこれらの混合物から選択される。

この方法の一応用例として、ステップｃ）のアルコールは、メタノールである。

この方法の一応用例として、ステップｅ）において、反応混合物を８０℃〜１６０℃の温度に加熱する。

この方法の一応用例として、ステップｅ）において、反応混合物を１００℃〜１４０℃の温度に加熱する。

この方法の一応用例として、ステップｄ）において、ＣＯを供給し、反応が２０〜５０バールのＣＯ圧下で進むようにする。

この方法の一応用例として、ステップｄ）において、ＣＯを供給し、反応が３０〜５０バールのＣＯ圧下で進むようにする。

この方法の一応用例として、本方法は、ｆ）ｐ−トルエンスルホン酸を添加することをさらに含む。

本発明を、以下の実施例によってより詳しく説明する。

一般的な手順の仕様
下記の調製は全て、標準シュレンク技術を用いて保護ガス下で行われた。溶媒を、使用前に適切な乾燥剤で乾燥させた（Purification of Laboratory Chemicals、W.L.F. Armarego(著)、Christina Chai(著)、Butterworth Heinemann(Elsevier)、第6版、Oxford 2009）。

三塩化リン（Aldrich）を使用前にアルゴン下で蒸留した。準備手順は全てベークアウト容器で行った。生成物をＮＭＲ分光法によって特徴付けた。化学シフト（δ）はｐｐｍ単位で表した。³¹P NMR信号は、SR_31P= SR_1H×(BF_31P / BF_1H) = SR_1H×0.4048として表した（Robin K. Harris, Edwin D. Becker, Sonia M. Cabral de Menezes, Robin Goodfellow及びPierre Granger, Pure Appl. Chem., 2001, 73, 1795-1818; Robin K. Harris, Edwin D. Becker, Sonia M. Cabral de Menezes, Pierre Granger, Roy E. Hoffman及びKurt W. Zilm, Pure Appl. Chem., 2008, 80, 59-84).）。

核共鳴スペクトルはBruker Avance 300又はBruker Avance 400により、ガスクロマトグラフィー分析はAgilent GC 7890Aにより、ESI-TOF質量分析はThermo Electron Finnigan MAT 95-XP及びAgilent 6890 N/5973機器により記録した。

クロロ−２−ピリジル−ｔｅｒｔ−ブチルホスフィン（前駆体Ａ）の調製
クロロ−２−ピリジル−ｔ−ブチルホスフィンを合成するためのグリニャールは、塩化イソプロピルマグネシウムを用いた「Knochel法」により調製される（Angew. Chem. 2004, 43, 2222-2226）。後処理はBudzelaarの方法（Organometallics 1990, 9, 1222-1227）に従って行われる。

１．３Ｍのイソプロピルマグネシウムクロリド溶液（Knochel試薬）８．０７ｍｌをアルゴン下でマグネチックスターラ及びセプタムを備えた５０ｍｌの丸底フラスコに導入し、−１５℃に冷却する。その後、９５４μｌ（１０ｍｍｏｌ）の２−ブロモピリジンを迅速に滴下する。溶液は直ちに黄色に変わる。続いて、−１０℃まで温める。反応の転換率は、約１００μｌの溶液を取り、飽和塩化アンモニウム溶液１ｍｌに入れて判定する。溶液が「泡立つ」場合、グリニャールがまだほぼ形成されていない。水溶液をエーテルのピペットで抽出し、有機相をＮａ_２ＳＯ_４で乾燥させる。エーテル溶液のＧＣを記録する。２−ブロモピリジンと比較して大量のピリジンが形成された場合、転換率は高くなる。−１０℃では、転換はほぼ生じない。室温に温め、１〜２時間撹拌した後、反応溶液は黄褐色に変わる。ＧＣ試験により、転換の完了を確認できる。グリニャール溶液をシリンジポンプを用いて、予め−１５℃に冷却されているＴＨＦ１０ｍｌにジクロロ−ｔｅｒｔ−ブチルホスフィン１．７４８ｇ（１１ｍｍｏｌ）を入れた溶液に、ゆっくり滴加する。ジクロロ−ｔｅｒｔ−ブチルホスフィン溶液を冷却する。透明な黄色い溶液が最初に形成され、次第に濁った。混合物を放置して室温まで温め、一夜撹拌する。溶媒を高真空下で除去し、所々で褐化しているやや白い固体が得られる。固体をヘプタン２０ｍｌで懸濁し、超音波浴中で粉砕する。白色固体を沈降させた後、溶液を別の容器へ静かに注ぐ。ヘプタン１０〜２０ｍｌを用いてこの作業を２回繰り返す。高真空下でヘプタン溶液を濃縮した後、減圧下で蒸留する。４．６ミリバール、油浴１２０℃、蒸留温度９８℃で、生成物を蒸留することができる。無色のオイル１．０８ｇ（５０％）が得られる。

分析データ
¹H NMR (300 MHz, C₆D₆): δ 8.36 (m, 1H, py), 7.67 (m, 1H, py), 7.03-6.93 (m, 1H, py), 6.55-6.46 (m, 1H, py), 1.07 (d, J = 13.3 Hz, 9H, t-Bu)。
¹³C NMR (75 MHz, C₆D₆): δ 162.9, 162.6, 148.8, 135.5, 125.8, 125.7, 122.8, 35.3, 34.8, 25.9, 25.8。
³¹P NMR (121 MHz, C₆D₆) δ 97.9。
MS (EI) m:z（相対強度）201 (M⁺, 2), 147 (32), 145 (100), 109 (17), 78 (8), 57.1 (17)。

化合物（Ｌ１）の調製

（Graham Eastham等、米国特許第６，３３５，４７１号に類似）

比較群の配位子

テトラメチルエチレン（１ａ）のメトキシカルボニル化

ガラスバイアル中のオートクレーブ実験のための一般的な実験方法
３００ｍｌのＰａｒｒ反応器を使用する。これに適合するのは、社内で製造した、対応する寸法のアルミニウムブロックである。このブロックは、例えばHeidolphが市販しているマグネチックスターラによる加熱に適している。ガラスバイアルの外径に対応する穴６つを含む厚さ約１．５ｃｍの円形金属板を製造し、オートクレーブの内側に備えた。ガラスバイアルと合わせて、小型のマグネチックスターラを備えている。ガラスバイアルにスクリューキャップ及び適当なセプタムを設けて、適当な反応体、溶媒、触媒、添加剤を、ガラス送風機により製造された特別な装置を用いてアルゴン下で充填する。この目的のために、６つの容器を同時に充填する。これにより、１回の実験で同じ温度、且つ同じ圧力で６種の反応を実行することができる。その後、これらのガラス容器をスクリューキャップとセプタムとで閉じ、適切なサイズの小型シリンジカニューレを用いて各セプタムを穿刺する。これにより、反応の後半でガス交換が可能になる。続いて、これらのバイアルを金属板に載置し、金属板をアルゴン下でオートクレーブに移す。オートクレーブをＣＯでパージし、意図したＣＯ圧力で室温で充填する。次いで、マグネチックスターラを用いて磁気撹拌しながらオートクレーブを反応温度に加熱し、適当な時間反応させる。続いて、オートクレーブを室温に冷却し、圧力をゆっくり解放する。続いて、オートクレーブを窒素でパージする。バイアルをオートクレーブから取り出し、適切な標準物質の規定量を添加する。ＧＣ分析を行い、その結果を用いて収率と選択率を判定する。

メトキシカルボニル化
４ｍｌのバイアルをテトラメチルエチレン（１ａ）（１．０ｍｏｌ）で中点し、マグネチックスターラバーを添加する。その後、Ｐｄ（ａｃａｃ）_２（１．５２ｍｇ、０．５ｍｏｌ％）、Ｌ１（２．０ｍｏｌ％）、ＰＴＳＡ×Ｈ_２Ｏ（１６．０ｍｇ、８．０ｍｏｌ％）、ＭｅＯＨ（２．０ｍｌ）を添加する。バイアルをサンプルホルダー上に置き、アルゴン雰囲気下で３００ｍｌのＰａｒｒオートクレーブに順に挿入した。オートクレーブを窒素で３回パージした後、ＣＯ圧を４０バールに調整した。反応は１２０℃で１５時間進行した。反応終了後、オートクレーブを室温に冷却し、注意深く減圧した。収率と位置選択率は、ＧＣにより判定した。

比較群の配位子（Ｌ２）〜（Ｌ８）を用いて上記の実験を繰り返した。その他のパラメータは全て維持した。一連の実験の結果は、以下の表にまとめられている。

上記の結果により示されるように、本発明による化合物により課題を解決することができる。

Claims (13)

1. 式（１）の化合物。
   
   （Ｒ^１及びＲ^２は、それぞれ独立的に−（Ｃ_１−Ｃ_１２）−アルキルである）
2. Ｒ^１及びＲ^２は同じ基（radical）である、請求項１に記載の化合物。
3. Ｒ^１が、^ｔＢｕである、請求項１及び２のいずれか一項に記載の化合物。
4. Ｒ^２が、^ｔＢｕである、請求項１から３のいずれか一項に記載の化合物。
5. 前記化合物が、構造（Ｌ１）を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の化合物。
   
6. Ｐｄと、請求項１から５のいずれか一項に記載の化合物と、を含む、錯体。
7. ａ）エチレン性不飽和化合物をまず充填することと、
   ｂ）請求項１から５のいずれか一項に記載の化合物と、Ｐｄを含む化合物とを添加すること、あるいは請求項６に記載の錯体を添加することと、
   ｃ）アルコールを添加することと、
   ｄ）ＣＯを供給することと、
   ｅ）反応混合物を加熱してエチレン性不飽和化合物をエステルに転換させること、とを含む、方法。
8. 前記エチレン性不飽和化合物が、エテン、プロペン、１−ブテン、シス−２−ブテン、トランス−２−ブテン、イソブテン、１，３−ブタジエン、１−ペンテン、シス−２−ペンテン、トランス−２−ペンテン、２−メチル−１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、２−メチル−２−ブテン、ヘキセン、テトラメチルエチレン（２，３−ジメチル−２−ブテン）、ヘプテン、１−オクテン、２−オクテン、ジ−ｎ−ブテン、又はこれらの混合物から選択される、請求項７に記載の方法。
9. ステップｂ）の前記Ｐｄを含む化合物が、ＰｄＣｌ_２、ＰｄＢｒ_２、Ｐｄ（ａｃａｃ）_２、Ｐｄ（ｄｂａ）_２（ｄｂａはジベンジリデンアセトン）、ＰｄＣｌ_２（ＣＨ_３ＣＮ）_２から選択される、請求項７及び８のいずれか一項に記載の方法。
10. ステップｃ）の前記アルコールが、メタノール、エタノール、１−プロパノール、１−ブタノール、１−ペンタノール、１−ヘキサノール、２−プロパノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、３−ペンタノール、シクロヘキサノール、フェノール、又はこれらの混合物から選択される、請求項７から９のいずれか一項に記載の方法。
11. ステップｅ）において、前記反応混合物を８０℃〜１６０℃の温度に加熱する、請求項７から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. ステップｄ）において、ＣＯを供給し、反応が２０〜５０バールのＣＯ圧下で進むようにする、請求項７から１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記方法が、ｆ）ｐ−トルエンスルホン酸を添加することをさらに含む、請求項７から１２いずれか一項に記載の方法。