JP3251828B2 - 光学活性シクロヘキサノール類の製造方法 - Google Patents
光学活性シクロヘキサノール類の製造方法Info
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Description
ヘキサノール類の製造方法に関するものである。さらに
詳しくは、この発明は、医薬品の合成中間体や光学活性
配位子合成などの各種用途において有用な光学活性シク
ロヘキサノール類の実用性に優れた新しい製造法に関す
るものである。
法としては、1)パン酵母などの酵素を用いる方法や、
2)金属錯体触媒を用いてカルボニル化合物を不斉水素
化する方法などが知られており、特に後者の不斉水素方
法については以下のような多く方法が提案されている。
Synthesis,56−82頁(1994)Ed. R. Noyori に
詳細に記載されている光学活性ルテニウム触媒による官
能基を有するカルボニル化合物の不斉水素化方法。 (2)Chem. Rev., Vol.92,1051−1069頁
(1992)に記載されているルテニウム、ロジウム、
イリジウムの不斉錯体触媒による水素移動型還元反応に
よる方法。 (3)油化学,828−831頁(1980)及びAdva
nces in Catalysis, Vol. 32,215頁(1983)
Ed. Y. Izumiに記載されている酒石酸を修飾したニッケ
ル触媒を用いて不斉水素化する方法。
ap. 4(1985)Ed. J. D. Morrison及び J.Organo
met. Chem., Vol.346,413−424頁(198
8)に記載されている不斉ヒドロシリル化による方法。 (5)J. Chem. Soc., Perkin Trans. I, 2039−2
044頁(1985)及び J. Am. Chem. Soc., Vol.1
09,5551−5553頁(1987)に記載されて
いる不斉配位子の存在下にボラン還元する方法。 (6)J. Am. Chem. Soc., Vol. 117,2675−2
676頁(1995)に記載されている水酸化カリウ
ム、光学活性ジアミン、ルテニウムの不斉錯体触媒によ
る芳香族ケトンを不斉水素化する方法。
テレオ選択的不斉水素化する方法として(7)J. Am. C
hem. Soc., Vol. 111,9134−9135頁(19
89)、Vol.115,144−152頁(1993)及
び J. Chem. Soc., Chem. Commun.,609−610頁
(1991)に記載されているルテニウム不斉錯体触媒
によるβ−ケトエステル化合物を不斉水素化する方法な
どが知られている。
較的高い光学純度のアルコール類を得ることができるも
のの、反応基質の種類に制約があり、しかも、得られる
アルコール類の絶対配置も特定のものに限られるという
難点がある。また、遷移金属の不斉水素化触媒による方
法の場合には、分子内に官能基を含む、たとえばケト酸
のような基質に対しては高い選択性で光学活性アルコー
ル類は製造できるものの、反応速度の点で難点があり、
しかも、官能基を分子内に持たない単純カルボニル化合
物に対しては有効でないことや、非常に高価な光学活性
アミン化合物を用いなければならないという難点があ
る。そしてラセミ体カルボニル化合物のジアステレオ選
択的不斉水素化反応は、β−ケトエステル化合物のよう
にエノール化によるラセミ化を伴うような基質に対して
のみ有効であるという問題点がある。
に鑑みなされたものであり、ラセミ体カルボニル化合物
からジアステレオ選択的に、光学活性アルコール類を製
造することのできる高活性の触媒と、該触媒を用いた光
学活性アルコール類の新しい合成方法を提供することを
目的とするものである。
めの本発明は、一般式(1)、
もしくは保護された水酸基を示す)で表されるシクロヘ
キサノンを遷移金属化合物、塩基及び窒素化合物からな
る不斉水素化触媒の存在下に水素と反応させることを特
徴とする、一般式(2)
性シクロヘキサノール類の製造方法に関する。
て周期律表第VIII族の遷移金属の錯体を使用し、前記塩
基としてアルカリ金属及びアルカリ土類金属から選ばれ
た金属の化合物又は第4級アンモニウム塩を使用し、前
記窒素化合物としてアミン類を使用して調製した不斉水
素化触媒を使用することを特徴とする前記光学活性シク
ロヘキサノール類の製造方法に関する。
一般式(3)
第VIII族の遷移金属を表し、Xは水素原子、ハロゲン原
子、カルボキシル基、水酸基、アルコキシル基などの基
を表し、Lは(光学活性)ホスフィン配位子を表し、m
及びnは整数を表す。)で表される遷移金属錯体を使用
することを特徴とする前記光学活性シクロヘキサノール
類の製造方法に関する。
式(4)
ばれた金属を表し、Yは水酸基、アルコキシル基、メル
カプト基、ナフチル基などから選ばれた基を表す。)で
表される金属化合物又は第4級アンモニウム塩を用いる
ことを特徴とする前記光学活性シクロヘキサノール類の
製造方法に関する。
一般式(1)で表される2−置換シクロヘキサノン化合
物である。式中、R1 は、炭素数1から4のアルキル
基、水酸基もしくは保護された水酸基であり、具体的に
はメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、
イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル基など
のアルキル基、水酸基、メトキシ、エトキシ、プロポキ
シ、イソプロポキシ、ブトキシ、ベンジルオキシ、アセ
トキシ、トリメチルシリルオキシ、トリエチルシリルオ
キシ、tert−ブチルジメチルシリルオキシ、ジメチ
ルフェニルシリルオキシ、ジフェニルメチルシリルオキ
シなどの保護された水酸基などを例示することができ
る。
記一般式(3)で示される遷移金属錯体である。式中、
M1 はルテニウム、ロジウム、イリジウム、白金などの
第VIII族の遷移金属であり、中でもルテニウムが特に望
ましい。Xは水素、ハロゲン原子、カルボキシル基、水
酸基、アルコキシ基を示す。
り、たとえばBINAP:2,2′−ビス−(ジフェニ
ルホスフィノ)−1,1′−ビナフチル、Tol−BI
NAP:2,2′−ビス−(ジ−p−トリルホスフィ
ノ)−1,1′−ビナフチル、p−Cl−BINAP:
2,2′−ビス−(ジ−p−クロロフェニルホスフィ
ノ)−1,1′−ビナフチル、p−OMe−BINA
P:2,2′−ビス−(ジ−p−メトキシフェニルホス
フィノ)−1,1′−ビナフチル、p−tert−Bu
−BINAP:2,2′−ビス−(ジ−p−tert−
ブチルフェニルホスフィノ)−1,1′−ビナフチル、
DM−BINAP:2,2′−ビス−(ジ−3,5−ジ
メチルフェニルホスフィノ)−1,1′−ビナフチル、
H8 −BINAP:2,2′−ビス−(ジフェニルホス
フィノ)−1,1′−オクタヒドロビナフチル、H8 −
DM−BINAP:2,2′−ビス−(ジ−3,5−ジ
メチルフェニルホスフィノ)−1,1′−オクタヒドロ
ビナフチル、BIPHEMP:2,2′−ビス−(ジフ
ェニルホスフィノ)−6,6′−ジメチル−1,1′−
ビフェニル、BICHEP:2,2′−ビス−(ジシク
ロヘキシルホスフィノ)−6,6′−ジメチル−1,
1′−ビフェニル。
ェニルホスフィノ)フェロセニル〕エチレンジアミン、
CHIRAPHOS:2,3−ビス−(ジフェニルホス
フィノ)ブタン、CYCPHOS:1−シクロヘキシル
−1,2−ビス−(ジフェニルホスフィノ)エタン、D
EGPHOS:1−置換−3,4−ビス−(ジフェニル
ホスフィノ)ピロリジン、DIOP:2,3−o−イソ
プロピリデン−2,3−ジヒドロキシ−1,4−ビス−
(ジフェニルホスフィノ)ブタン、DIPAMP:1,
2−ビス−〔(o−メトキシフェニル)フェニルホスフ
ィノ)エタン、DuPHOS:1,2−ビス−(2,5
−ジ置換ホスホラノ)ベンゼン、〔J.Am.Chem.Soc.,V
ol.115,10125〜10138 頁(1993)〕、NORPHOS:
5,6−ビス−(ジフェニルホスフィノ)−2−ノルボ
ルネン、PNNP:N,N′−ビス−(ジフェニルホス
フィノ)−N,N′−ビス〔(R)−1−フェニルエチ
ル〕エチレンジアミン、PROPHOS:1,2−ビス
−(ジフェニルホスフィノ)プロパン、SKEWPHO
S:2,4−ビス−(ジフェニルホスフィノ)ペンタン
などがあげられる。
される光学活性ホスフィン配位子(R2 R3 R4 が三種
とも違う置換基からなる光学活性ホスフィン配位子、も
しくは少なくとも一つの基が光学活性基である光学活性
ホスフィン配位子)を用いてもよい。単座ホスフィン配
位子の例として、以下のものがある。例えば、イソプロ
ピルメチルフェニルホスフィン、シクロヘキシル−(o
−アニシル)−メチルホスフィン、ジフェニルメンチル
ホスフィン、1−〔2−(ジフェニルホスフィノ)フェ
ロセニル〕エチルメチルエーテル、2−(ジフェニルホ
スフィノ)−2′−メトキシ−1,1′−ビナフチル等
が挙げられる。二座ホスフィン配位子の場合nは1から
2であり、単座ホスフィン配位子の場合は3から4であ
る。もちろんこの発明に用いることのできる光学活性ホ
スフィン配位子はこれらに何ら限定されるものではな
く、金属もルテニウムに何ら限定されるものではない。
体の使用量は反応容器や反応の形式あるいは経済性によ
っても異なるが反応基質である2−置換シクロヘキサノ
ンに対してモル比で1/100から1/100,000
用いることができ、好ましくは1/500から1/2
0,000の範囲とする。
る一般式(4)で示される塩基において、M2 はアルカ
リ金属あるいはアルカリ土類金属であり、Yは水酸基、
あるいはアルコキシ基、メルカプト基、ナフチル基を示
し、具体的にはKOH、KOCH3 、KOCH(C
H3 )2 、KC10H8 、NaOH、NaOCH3 、Li
OH、LiOCH3 、LiOCH(CH3 )2 などが例
示される。さらに4級アンモニウム塩も利用できる。上
記の塩基の使用量は反応基質である2−置換シクロヘキ
サノンに対してモル比1/10から1/1,000であ
り好ましくは1/20から1/100である。
窒素化合物はアミン化合物又は光学活性アミン化合物の
ような窒素含有化合物である。かかるアミン化合物又は
光学活性アミン化合物としては、一般式(5)
アリール基から選ばれた基を表す。)で表されるモノア
ミンであるか、又は置換基R5 R6 R7 のうちの少なく
とも1つが光学活性基である光学活性モノアミンであ
る。
アリール基、ウレタン基、スルホニル基などであり、R
10、R11、R12、R13は水素あるいはアルキル基、アリ
ール基、シクロアルキル基などを示す。光学活性アミン
化合物ではR10、R11、R12、R13はこれら置換基が結
合している炭素が不斉中心となるように同じかもしくは
異なる基であり、水素あるいはアルキル基、アリール
基、環式炭化水素基などを示す。)で表される光学活性
ジアミン化合物である。
を挙げることができる。n−プロピルアミン、iso−
プロピルアミン、n−ブチルアミン、iso−ブチルア
ミン、sec−ブチルアミン、tert−ブチルアミ
ン、ベンジルアミン、ジベンジルアミン、トリチルアミ
ン、アニリン、1,2−フェニレンジアミン、エチレン
ジアミン、1,2−プロパンジアミン、1,3−プロパ
ンジアミン、1,2−ブタンジアミン、1,3−ブタン
ジアミン、1,4−ブタンジアミン、2,3−ブタンジ
アミン、1,2−ペンタンジアミン、1,3−ペンタン
ジアミン、1,4−ペンタンジアミン、1,5−ペンタ
ンジアミン、2,3−ペンタンジアミン、2,4−ペン
タンジアミン、2−メチル−1,2−プロパンジアミ
ン、3−メチル−1,3−ブタンジアミン、4−メチル
−2,3−ペンタンジアミン、2−メチル−2,4−ペ
ンタンジアミンなどが例示される。
ルエチルアミン、2−ブチルアミン、1,2−ジフェニ
ルエチレンジアミン、1,2−シクロヘキサンジアミ
ン、1,2−シクロヘプタンジアミン、2,3−ジメチ
ル−2,3−ブタンジアミン、1−メチル−2,2−ジ
フェニルエチレンジアミン、1−イソブチル−2,2−
ジフェニルエチレンジミアン、1−イソプロピル−2,
2−ジフェニルエチレンジアミン、1−メチル−2,2
−ジ(p−メトキシフェニル)エチレンジアミン、1−
イソブチル−2,2−ジ(p−メトキシフェニル)エチ
レンジアミン、1−イソプロピル−2,2−ジ(p−メ
トキシフェニル)エチレンジアミン、1−ベンジル−
2,2−ジ(p−メトキシフェニル)エチレンジアミ
ン、1−メチル−2,2−ジナフチルエチレンジアミ
ン、1−イソブチル−2,2−ジナフチルエチレンジア
ミン、1−イソプロピル−2,2−ジナフチルエチレン
ジアミンなどの光学活性アミン化合物及びR8 又はR14
の置換のうち一つ又は二つともスルホニル基あるいはウ
レタン基である光学活性ジアミン化合物を例示すること
ができる。
化合物は例示した光学活性アミン誘導体に限るものでは
なく光学活性なプロパンジアミン、ブタンジアミン、フ
ェニレンジアミン誘導体も用いることができる。これら
のアミン化合物及び、光学活性アミン化合物の使用量は
遷移金属錯体に対し、モノアミン化合物の場合は1から
4当量の範囲であり、好ましくは2から4当量の範囲、
ジアミン化合物の場合は0.5から2.5当量で、好ま
しくは1から2当量の範囲である。
応基質、触媒系を可溶化するものであれば適宜なものを
用いることができる。たとえば、メタノール、エタノー
ル、2−プロパノール、ブタノール、ベンジルアルコー
ルなどのアルコール系溶媒、エーテル、テトラヒドロフ
ラン、ジオキサンなどのエーテル系溶媒、酢酸エチル、
酢酸イソプロピル、酢酸ブチルなどのエステル系溶媒、
塩化メチレンなどのハロゲン含有炭化水素溶媒、N,
N′−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドな
どのヘテロ原子を含む有機溶媒を用いることができる。
好ましくはアルコール系溶媒がよく、さらにより好まし
くは2−プロパノールとする。反応基質が溶解しにくい
場合には上記溶媒から選択して混合溶媒として用いるこ
とができる。溶媒の量は反応基質の溶解度及び経済性に
より判断される。2−プロパノールの場合、基質濃度は
基質によっては1%以下の低濃度から無溶媒に近い状態
で反応を行うことができるが、好ましくは5から50重
量%で用いることが望ましい。
力は、本触媒系が高活性であることから1気圧で十分で
あるが、経済性を考慮すると1から100気圧の範囲
で、好ましくは5から50気圧の範囲が望ましい。反応
温度は−20度から100度で行うことができるが、好
ましくは−5度から50度が望ましい。より好ましくは
0度から30度とする。反応時間は基質の濃度、温度、
水素圧などの反応条件によって異なるが、数分から24
時間で反応は完結する。反応は反応形式がバッチ式にお
いても連続式においても実施することができる。
に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。代表例として用いることのできる光学活性ホスフィ
ン配位子、窒素化合物については表2,3に示した。な
お、以下の測定には次の機器を用いた。 赤外吸収スペクトル(IR):IR−810型(日本分
光工業株式会社製)1 H核磁気共鳴スペクトル( 1H−NMR):AM−4
00型(ブルッカー社製) 内部標準物質:テトラメチルシラン(CDCl3 )
オ選択性及びエナンチオ選択性は下記条件のガスクロマ
トグラフィーにより確認した。 ・転換率 ガスクロマトグラフィー:HP−5890 series II P
lus (ヒューレットパッカード社製) カラム:Neutrabond−1(0.25mm×30m)(ジ
ーエルサイエンス(株)製) キャリヤーガス:ヘリウム Injection Temperature :220℃ Detector Temperature:250℃ Initial Temperature :80℃ Final Temperature :250℃ Rate:2℃/min
ト パッカード社製) カラム:DB−WAX(0.53mm×15m)(J&
W Scientific 社製) キャリヤーガス:ヘリウム Injection Temperature :200℃ Detector Temperature:250℃ Initial Temperature :60℃ Final Temperature :200℃ Rate:2℃/min
作所製) カラム:Chirasil−DEX CB(0.25mm×25
m)(クロムパック社製) キャリヤーガス:ヘリウム Injection Temperature :220℃ Detector Temperature:250℃ Initial Temperature :50℃ Final Temperature :150℃ Rate:1℃/min
2−プロパノール溶液(3.4ml、0.34mmo
l)と(1R,2R)−ジフェニルエチレンジアミン
(4.2mg、0.02mmol)と2−メトキシシク
ロヘキサノン(1.28g、10.0mmol)、Ru
2 Cl4 〔(R)−DM−BINAP〕2NEt
3 (9.5mg、0.005mmol)及び2−プロパ
ノール(6.5ml)を窒素雰囲気下で挿入し水素を5
0気圧まで圧入した。反応温度50℃で30分攪拌した
のち、室温に戻しガスクロマトグラフィーにて原料の消
失を確認した。減圧にて溶媒を留去後、減圧蒸留を行い
(1S,2R)−2−メトキシシクロヘキサノールを得
た。このものの光学純度はガスクロマトグラフィーより
決定し98%de、96%eeの結果を得た。
4mmHg. IR(neat)cm-1:3450,1100. NMR(CDCl3 ):1.2−1.4(m,2H)、
1.45−1.7(m,2H)、1.7−1.9(m,
2H)、2.22(dd,J=1.0,5.0Hz,1
H)、3.28(ddd,J=3.1,3.3,10.
0Hz,1H)、3.37(s,3H)、3.8−3.
9(m,1H).
2−プロパノール溶液(3.4ml、0.34mmo
l)と(1S,2S)−ジフェニルエチレンジアミン
(4.2mg、0.02mmol)と2−メトキシシク
ロヘキサノン(1.28g、10.0mmol)、Ru
2 Cl4 〔(S)−BINAP〕2 NEt3 (8.4m
g、0.005mmol)及び2−プロパノール(6.
5ml)を窒素雰囲気下で挿入し水素を50気圧まで圧
入した。反応温度50℃で60分攪拌したのち、室温に
戻しガスクロマトグラフィーにて原料の消失を確認し
た。減圧にて溶媒を留去後、減圧蒸留を行い(1R,2
S)−2−メトキシシクロヘキサノールを得た。このも
のの光学純度はガスクロマトグラフィーより決定し97
%de、92%eeの結果を得た。
2−プロパノール溶液(1.75ml、0.35mm
ol)、0.1M 1,3−プロパンジアミン2−プロ
パノール溶液(0.2ml、0.02mmol)、2−
メトキシシクロヘキサノン(1.28g、10.0mm
ol)、Ru2 Cl4 〔(S)−BINAP〕2 NEt
3 (8.4mg、0.005mmol)及び2−プロパ
ノール(8ml)を窒素雰囲気下で挿入し水素を50気
圧まで圧入した。室温で1.5時間攪拌したのち、ガス
クロマトグラフィーにて原料の消失を確認した。減圧に
て溶媒を留去後、減圧蒸留を行い(1R,2S)−2−
メトキシシクロヘキサノールを得た。このものの光学純
度はガスクロマトグラフィーより決定し93%de、9
1%eeの結果を得た。
2−プロパノール溶液(1.5ml、0.30mmo
l)と(1S,2S)−ジフェニルエチレンジアミン
(1.1mg、0.005mmol)と2−メトキシシ
クロヘキサノン(1.28g、10.0mmol)、R
u2 Cl4 〔(S)−DM−BINAP〕2 NEt
3 (1.9mg、0.0001mmol)及び2−プロ
パノール(8.5ml)を窒素雰囲気下で挿入し水素を
50気圧まで圧入した。室温で3.5時間攪拌したの
ち、ガスクロマトグラフィーにて原料の消失を確認し
た。減圧にて溶媒を留去後、減圧蒸留を行い(1R,2
S)−2−メトキシシクロヘキサノールを得た。このも
のの光学純度はガスクロマトグラフィーより決定し99
%de、98%eeの結果を得た。
2−プロパノール溶液(1.50ml、0.30mm
ol)、(1R,2R)−ジフェニルエチレンジアミン
(4.2mg、0.02mmol)、2−メトキシシク
ロヘキサノン(1.28g、10.0mmol)、Rh
(COD)〔(R)−T−BINAP〕BF4 (9.6
mg、0.01mmol)及び2−プロパノール(8.
5ml)を窒素雰囲気下で挿入し水素を50気圧まで圧
入した。50℃で19時間攪拌したのち、室温に戻しガ
スクロマトグラフィーにて原料の消失を確認した。減圧
にて溶媒を留去後、減圧蒸留を行い(1S,2R)−2
−メトキシシクロヘキサノールを得た。このものの光学
純度はガスクロマトグラフィーより決定し34%de、
14%eeの結果を得た。
2−プロパノール溶液(1.5ml、0.30mmo
l)と(1S,2S)−ジフェニルエチレンジアミン
(4.2mg、0.02mmol)と2−メトキシシク
ロヘキサノン(1.28g、10.0mmol)、Ir
(COD)〔(S)−BINAP〕BF4(10.1m
g、0.01mmol)及び2−プロパノール(8.5
ml)を窒素雰囲気下で挿入し水素を50気圧まで圧入
した。反応温度50℃で19時間攪拌したのち、室温に
戻しガスクロマトグラフィーにて原料の消失を確認し
た。減圧にて溶媒を留去後、減圧蒸留を行い(1R,2
S)−2−メトキシシクロヘキサノールを得た。このも
のの光学純度はガスクロマトグラフィーより決定し78
%de、31%eeの結果を得た。
−置換シクロヘキサノンに対し表2に示すホスフィン、
表3に示すアミンを使用した不斉水素化触媒を用い、表
4に示す水素圧、温度、反応時間の反応条件下にて反応
を行い、それぞれ対応する光学活性シクロヘキサノール
を高収率で得た。表4にその結果を示した。
より、より高純度で高収率での各種光学活性シクロヘキ
サノール類の取得が可能となる。
Claims (5)
- 【請求項1】 一般式(1) 【化1】 (式中、R1 は、炭素数1から4のアルキル基、水酸基
又は保護された水酸基を示す)で表される2−置換シク
ロヘキサノンを遷移金属化合物、塩基及び窒素化合物か
らなる不斉水素化触媒の存在下に水素と反応させて不斉
水素化することを特徴とする一般式(2) 【化2】 (式中、R1 は上記と同じである。)で表される光学活
性シクロヘキサノール類の製造方法。 - 【請求項2】 前記遷移金属化合物は、一般式(3) 【化3】M1 Xm Ln (3) (式中、M1 はRu、Rh、Ir、及びPtから選ばれ
た金属を表し、Xは水素原子、ハロゲン原子、カルボキ
シル基、水酸基及びアルコキシル基から選ばれた基を表
し、Lは光学活性ホスフィン配位子を表し、m、nは整
数を表す。)で表される第VIII族遷移金属錯体であるこ
とを特徴とする請求項1記載の光学活性シクロヘキサノ
ール類の製造方法。 - 【請求項3】 前記塩基は、一般式(4) 【化4】M2 Y (4) (式中、M2 はアルカリ金属又はアルカリ土類金属を表
し、Yは水酸基、アルコキシル基、メルカプト基及びナ
フチル基から選ばれた基を表す。)で表される化合物又
は第4級アンモニウム塩であることを特徴とする請求項
1又は2記載の光学活性シクロヘキサノール類の製造方
法。 - 【請求項4】 前記窒素化合物は、アミン化合物である
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の
光学活性シクロヘキサノール類の製造方法。 - 【請求項5】 前記不斉水素化反応は、有機溶媒中で行
われることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に
記載の光学活性シクロヘキサノール類の製造方法。
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