JP4169801B2 - 亜鉛触媒存在下でのシランによるカルボニル化合物の還元 - Google Patents

亜鉛触媒存在下でのシランによるカルボニル化合物の還元 Download PDF

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Description

発明の属する技術分野および従来の技術
本発明は有機合成分野に関する。さらに詳細に、本発明は、アミン、ポリアミン、アミノアルコール、アミンオキシド、アミド、ホスホルアミド等のような塩基性リガンドで錯化した、亜鉛単量体化合物を含有する触媒の存在下に、還元剤としてシラン、有利にポリメチルヒドロシロキサン（ＰＭＨＳ）を使用してアルデヒド、ケトン、エステルおよびラクトンのようなカルボニル化合物を対応するアルコールへ選択的に還元する方法に関する。
その間にＣ＝Ｏ基の反応のみが観察される、カルボニル化合物の対応するアルコールへの選択的な還元は、有機化学分野において重要である。これまでは、もっぱら、水素化リチウムアルミニウムＬｉＡｌＨ4、水素化ホウ素ナトリウムＮａＢＨ4、または式ＮａＡｌＨ2（ＯＣＨ2ＣＨ2ＯＣＨ3）2で示される、ナトリウムジヒドロキシビス（２−メトキシエトキシ）アルミネート（ＳＤＭＡ）のような水素化物の還元剤が使用されてきたが、後者の２つの試薬は、エステルおよびラクトンの還元に対する効果に限りがある。上記の試薬は全て理論量で使用され、反応中または水分と接触する際の水素の解離、爆発の危険性および使用反応器の不活性化の必要などの欠点を有する。さらに、これらの還元剤の使用は、理論量が必要なので費用がかかる。そこで、より経済的で利用しやすい他のシステムがなお継続的に模索されている。
いくつかの文献には、金属触媒と共にカルボニル化合物の還元剤としてシランを使用することが記載されている。この種の還元反応に有利なシランはポリメチルヒドロシロキサンすなわちＰＭＨＳであり、式：
Figure 0004169801
で表される。
米国特許第３０６１４２４号において、ＮｉｔｚｓｃｈｅおよびＷｉｃｋはＰＭＨＳおよび水銀、鉄、銅、チタン、ニッケル、ジルコニウム、アルミニウム、亜鉛、鉛、カドミウムの塩、または有利な実施態様として錫塩を使用したアルデヒドおよびケトンの還元について記載している。この還元システムには、プロトン供与体による活性化が必要で、それなしにこの反応は進行しない。しかし、このシステムはエステルおよびラクトンの還元には効果的でない。
米国特許第５２２００２０号において、Ｂｕｃｈｗａｌｄ等は、シランの還元剤および式Ｍ（L）（LI）（LII）からＭ（L）（LI）（LII）（LIII）（LVI）（LV）で示される金属触媒から成るシステムを利用した、カルボニル化合物の還元によるアルコールの合成方法を記載しており、ここでＭは周期表の３、４、５または６族のいずれかに属する金属、ランタノイドまたはアクチノイドであり、（LI）から（LV）は水素、アルキル基、アリール基、シリル基、ハロゲン原子、または−ＯＲ、−ＳＲまたは−ＮＲ（Ｒ’）基であり、ＲおよびＲ’は水素、アルキルまたはアリール基である。引用した特許では、有利な触媒の中に、チタン（ＩＶ）イソプロピレート、チタン（ＩＶ）エチレートまたはトリクロロチタン（ＩＶ）イソプロピレートについての記載がある。このシステムはエステル、ラクトン、アミドまたはイミンの還元に適すると述べられている。さらに最近では、ＢｒｅｅｄｏｎとＬａｗｒｅｎｃｅ（Synlett.,1994,833）およびＲｅｄｉｎｇとＢｕｃｈｗａｌｄ（J.Org.Chem.,1995,60,7884）が同様の方法、すなわちＰＭＨＳでエステルを還元するための触媒として非活性化チタンテトラアルコキシドを使用することを記載している。前記３つの引用文献に記載された方法では、基質あたり少なくとも２５モル％という大量の触媒の使用が必要である。Ｂａｒｒ、ＢｅｒｋおよびＢｕｃｈｗａｌｄ（J.Org.Chem.,1994,59,4323）は、臭化ブチルリチウムまたは臭化エチルマグネシウムによる還元時に、錯体Ｃｐ2ＴｉＣｌ2が触媒して高い収量でエステルを対応するアルコールへ還元することを示しているが、この技術には高価な試薬が必要であり、また工業的有機合成のような大規模な使用は困難である。
最新技術として国際出願特許ＷＯ９６／１２６９４を引用すべきで、ここには、シランおよび金属水素化物から成る還元システムにより、高い収率で対応するアルコールに導く、アルデヒド、ケトン、エステルおよびラクトンの還元についての記載がある。このシステムには、基質あたり１モル％程度の非常に少量の触媒、すなわち金属水素化物、しか必要ない。この水素化物は各金属塩と適当な還元剤、有利にＮａＢＨ4、との反応により合成される。亜鉛塩の他にも、コバルト、マンガン、鉄の塩を金属水素化物を製造するための前駆物質として使用する。有利な実施態様においては、シラン還元剤としてＰＭＨＳを使用する。
発明の詳細な説明
水素化物でなく、そのためにＮａＢＨ4のような還元剤の使用を必要としない金属誘導体で触媒される、シランを用いたカルボニル化合物の還元方法の開発に成功した。
本発明の課題は、アルデヒド、ケトン、エステルまたはラクトンのクラスに属する基質のカルボニル基を還元して、アルコールを合成する方法であり、この場合、基質はカルボニル基以外の不飽和基を含有していてよく、ここで
ａ）単量体であって水素化物でない、活性亜鉛化合物の触媒量の存在下に、該カルボニル基質を有効量のシラン、有利にＰＭＨＳ、と反応させてシロキサンを形成し、
ｂ）このようにして得たシロキサンを塩基性剤で加水分解してアルコールにし、
ｃ）必要であれば、得られたアルコールを分離精製する。
本発明の別の課題は、
ａ）シラン、有利にＰＭＨＳ、および
ｂ）単量体であって水素化物でない活性亜鉛化合物から成る還元システムである。
本発明は、単量体型の亜鉛の使用が、シランおよび亜鉛化合物から成るカルボニル化合物のための還元システムの反応性を、強力に高めるという意外な事実に基づいている。すなわち、先に引用したＮｉｔｚｓｃｈｅおよびＷｉｃｋによる米国特許第３０６１４２４号に記載されたような亜鉛塩およびシランを含む還元システムは、本明細書のシステムと比べてはるかに低反応性である。特に、従来の技術において記載した還元システムでは、本発明の還元システムと異なり、エステルおよびラクトンを還元できない。
他方、先に引用したＷＯ９６／１２６９４の明細書では、亜鉛の塩または錯体の添加によりカルボニル基質の還元に用いるシランの反応性が強化される可能性を示しているものの、亜鉛の塩または錯体は還元剤による活性化を要する。還元剤として、ＮａＢＨ4、ＬｉＡｌＨ4、リチウムアルキル、アルミニウムアルキル、グリニャール化合物のような化合物を、高反応性種、すなわち水素化物、の生成のために使用している。
しかし本発明では、還元剤による活性化を必要とせず、理論量をシランといっしょに使用する時、あらゆる種類のカルボニル化合物の還元を触媒できるような亜鉛化合物、例えば亜鉛塩または亜鉛錯体、を用いる。
亜鉛の化学的性質は、原子価状態が＋２の結果である、配位数２よりも大きくなる傾向の金属として一般的に特徴づけられ、そのため亜鉛は、達成することが望まれる高い配位数をオリゴマー化および重合により獲得することもでき、その場合は一般的に４配位、または６配位となる。この理由のために、亜鉛塩または亜鉛錯体は、たいていオリゴマーまたはポリマーであり、例としてここでは亜鉛カルボキシレートおよび亜鉛ハロゲン化物を挙げる。
しかし、電子的に不飽和な化合物クラスには、ジアルキル亜鉛化合物およびジアリール亜鉛化合物もある。これらは、アルキルおよびアリール基が架橋リガンドとして働くことができないために、オリゴマー化または重合によって配位数を２より大きくできない。それ故、ジアルキル亜鉛化合物およびジアリール亜鉛化合物は単量体で存在し、直鎖構造となる。
カルボニル化合物を還元するために使用した場合、前記化合物の全てが、全く活性を示さないか、または非常に低活性であるかのどちらかであることを見出した。しかし、ジアルキル亜鉛化合物またはジアリール亜鉛化合物と同様、ポリマーまたはオリゴマー型亜鉛化合物を、単量体活性種を生成する能力のある適当な錯化剤で処理すると、シランによるアルデヒド、ケトン、エステルおよびラクトンの還元に対して非常に効果的な触媒となる。
本発明により、オリゴマーまたはポリマーの前駆化合物、またはジアルキル亜鉛化合物やジアリール亜鉛化合物を、適当な錯化剤で処理して活性の塩または錯体に変換して使用できる。さらに、本発明の方法により活性体に変換される公知の単量体の錯体または塩も使用できることを見出したが、その活性に関してはこれまで全く知られていなかった。
前駆化合物として、実際には、一般式ＺｎＸ2で示される公知の亜鉛化合物を使用できる。式中Ｘは、任意の陰イオンを意味する。有利な陰イオンＸを以下に示す。
本発明の活性な触媒を一般式ＺｎＸ2Ｌnで表わすことができる。触媒は、前記の一般式ＺｎＸ2で示される塩または錯体のような亜鉛化合物から、反応媒質中でその場で獲得でき、別に合成できる。一般式ＺｎＸ2で示される前駆化合物およびＺｎＸ2Ｌnで示される活性触媒中のＸは、有利にカルボキシレート、β−ジケトネート、エノレート、アミド、シリルアミド、ハライド、カーボネートおよびシアニド、およびアルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、アルコキシアルキル、アルコキシアリール、アラルコキシ、アラルコイルおよびアルキルアリール基のような有機基から成る群より選択される陰イオンである。この群の中でも、例えばアセテート、プロピオネート、ブチレート、イソブチレート、イソバレレート、ジエチルアセテート、ベンゾエート、２−エチルヘキサノエート、ステアレートまたはナフトエートのような式Ｚｎ（ＲＣＯ2）2で示される亜鉛カルボキシレート；メトキシド、エトキシド、イソプロポキシド、tert−ブトキシド、tert−ペントキシド、または８−ヒドロキシキノリネートのような式Ｚｎ（ＯＲ）2で示される亜鉛アルコキシド（ここでＲはＣ1〜Ｃ20、有利にＣ1〜Ｃ5のアルキル基である）；置換のまたは非置換のアセチルアセトネート、トロポロネートのような亜鉛β−ジケトネート；炭素原子を１〜２０、有利に１〜５個を有するアルキル亜鉛化合物、アリール亜鉛化合物、アルキル（アルコキシ）亜鉛化合物、アリール（アルコキシ）亜鉛化合物またはこれらの誘導体、たとえばジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛、ジプロピル亜鉛、ジブチル亜鉛、ジフェニル亜鉛、メチル（メトキシ）またはメチル（フェノキシ）亜鉛、またはハロゲン化（アルキル）亜鉛の誘導体、を有利に使用する。
式ＺｎＸ2Ｌn中のｎは１〜６の整数である。リガンドＬは、同一でも異なっていてもよく、アミン、ポリアミン、イミン、ポリイミン、アミノアルコール、アミンオキシド、ホスホルアミドおよびアミドから成る群より選択される。
このアミンは一級、二級または三級の、炭素原子を２〜３０個有する脂肪族、脂環式、または芳香族アミンである。例としては、アニリン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、モルホリン、ピペリジン、ピリジン、ピコリン、ルチジン、４−テルチオブチルピリジン、ジメチルアミノピリジン、キノリンおよびＮ−メチルモルホリンがあるが、この例に限定するものではない。
ポリアミンは２〜６個の一級、二級または三級アミン基を有し、炭素原子２〜３０個から成り、例えばエチレンジアミン、１，２−プロピレンジアミン、１，３−プロピレンジアミン、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、ヘキサメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチレンジアミン、ジエチレントリアミン、ジプロピレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，３−プロパンジアミン、ヘキサメチレンテトラミン、ジアザビシクロノナン、スパルテイン、オルトフェナントロリン、２，２’−ビピリジンおよびネオクプロインがある。
アミノアルコールは、ひとつまたは幾つかの一級、二級または三級アルコール基といっしょになった、ひとつまたは幾つかの一級、二級または三級アミン基から成り、例えば、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、ジエチルアミノエタノール、ジメチルアミノメタノール、ジエチルアミノメタノール、２−アミノブタノール、エフェドリン、プロリノール、バリノール、シンコニジン、キニンおよびキニジンがある。
本発明の概念において、イミンまたはジイミンのファミリーに属し、亜鉛誘導体または亜鉛化合物を活性化するリガンドとして、下記の式［Ｉ］から［Ｖ］の化合物ファミリー（ここで、各基Ｒ1からＲ6は水素原子または炭素原子を１〜２０個有するアルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、アルコキシアルキル、アルコキシアリール、アラルコキシ、アラルコイル、アルキルアリールまたはアラルキル基である）があるが、この例に限定するものではない。
Figure 0004169801
亜鉛化合物および亜鉛誘導体を活性化できるその他のリガンドはなおもアミドを含み、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセタミドまたはＮ−メチル−ピロリドン、ヘキサメチルホスホルトリアミドのようなホスホルアミド、トリフェニルホスフィンオキシド、トリブチルホスフィンオキシド、トリオクチルホスフィンオキシドのようなホスフィンオキシド、ピリジンＮ−オキシド、４−ピコリン−Ｎ−オキシド、Ｎ−メチル−モルホリンＮ−オキシドのようなアミンオキシド、ジメチルスルホキシドまたはジフェニルスルホキシドのようなスルホキシドがある。
本発明は、本発明の方法により活性体となる亜鉛錯体の単量体にも関する。化合物の有利なクラスは、亜鉛カルボキシレートの単量体である。Ｚｎ（Ｏ2ＣＣＨ3）2（ピリジン）2（J.Am.Chem.Soc.119,7030（1997）参照）以外のこの分子クラスは、化学文献中に記載がない。
これらの錯体の中で有利な化合物として、ここに挙げる［Ｚｎ（ベンゾエート）2（Ｍｅ2ＮＣＨ2ＣＨ2ＯＨ）2］、［Ｚｎ（ジエチルアセテート）2（２，２’−ビピリジル）］、［Ｚｎ（ジエチルアセテート）2（１，２−ジアミノプロパン）2］および［Ｚｎ（ベンゾエート）2（ＴＭＥＤＡ）］（TMEDA＝テトラメチルエチレンジアミン）がある。これらの化合物の合成および特性を以下に記載する。
本発明の方法では、多数のシランを使用することができる。そのようなシランは当業者に公知であり、本発明の方法におけるカルボニル基質を効果的に還元する能力に応じて選択できる。例としてトリアルキルシラン、ジアルキルシランまたはトリアルコキシシランがあるが、この例に限定するものではない。さらに特殊な例として、ジメチルシラン、ジエチルシラン、トリメトキシシランおよびトリエトキシシランがある。効果、有用性、費用の面から考えてＰＭＨＳを使用するのが有利である。
還元剤としてＰＭＨＳを使用した有利な場合を例にあげて、本発明の方法を以下のスキームにより概要する。
Figure 0004169801
基質あたりのモル％で示した触媒ＺｎＸ2Ｌnの濃度は、通常０．１〜１０モル％、有利に１〜５モル％である。
ＰＭＨＳは通常、エステルまたはラクトン基あたり２モル当量、アルデヒドおよびケトンの還元に１当量が消費される。実際には、理論量をわずかに上回るＰＭＨＳを使用することが有利であり、通常理論量の１０〜４０％過剰程度で使用する。シランを準−理論量で使用する場合にも本発明の還元反応を実施できるが、結果として変換量が減少する。すなわち本発明において”有効量”とは、シランの量が基質の還元を誘導するのに十分であることを意味する。
反応生成物として得られるアルコールは、形成したポリシリルエーテルの加水分解で獲得できる。この加水分解は、たとえば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、石灰、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムのような塩基性剤の水溶液またはアルコール溶液を反応混合物に添加することで実施できる。使用するＰＭＨＳに対する塩基の割合は、約１〜２モル当量である。完全に加水分解した後、一般的に２相の形成が観察される。所望のアルコールは有機相にあり、存在する溶媒を蒸発させて獲得できる。得られた残留物をさらに精製するために蒸留してもよい。
この還元は溶媒がなくてもあっても実施でき、溶媒にはたとえばエーテル（例えばメチルtert−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、tert−アミルメチルエーテル、テトラヒドロフランまたはジオキサン）、脂肪族炭化水素（例えばヘプタン、石油エーテル、オクタン、またはシクロヘキサン）または芳香族炭化水素（例えばベンゼン、トルエン、キシレンまたはメシチレン）またはそれらの混合物がある。
前記のように、本発明の還元は、オレフィン、アセチレン、ニトリルまたはニトロ基のような、還元反応の影響を受けないカルボニル基以外の不飽和基を含有する様々なカルボニル化合物に適用できる。
アルデヒド基質の例として、直鎖または分枝鎖のブタナール、ペンタナール、ヘプタナール、オクタナール、デカナール、ドデカナールがあるが、この例に限定するものではない。選択的に還元されて対応する不飽和アルコールとなる、その他の不飽和アルデヒドには、アクロレイン、メタクロレイン、プレナール、シトラール、レチナール、カンホレンアルデヒド（campholene aldehyde）、ケイ皮アルデヒド、ヘキシルケイ皮アルデヒド、ホルミルピナンおよびノパールが含まれる。ベンズアルデヒド、クミンアルデヒド、バニリン、サリシルアルデヒドまたはヘリオトロピンのような芳香族アルデヒドも容易に対応するアルコールへと還元される。
本発明のようにして、シランにより対応するアルコールへと還元される飽和および不飽和ケトンには、ヘキサン−２−オン、オクタン−２−オン、ノナン−４−オン、ドデカン−２−オン、メチルビニルケトン、メシチルオキシド、アセトフェノン、シクロペンタノン、シクロデカノン、シクロヘキセン−１−エン−３−オン、イソホロン、オキソホロン、カルボン、カンファー、β−イオノン、ゲラニルアセトンおよび２−ペンチルシクロペンテン−２−オンがあるが、これらの例に限定するものではない。
本発明のようにして、シランにより対応するアルコールへと還元される飽和および不飽和のエステルまたはラクトンには、アセテート、プロピオネート、ブチレート、イソブチレート、ベンゾエート、アクリレート、クロトネート、シンナメート、シス−３−ヘキセノエート、ソルベート、サリシレート、１０−ウンデシレネート、オレエート、リノレエート、天然脂肪酸のエステルおよびこれらの混合物があるが、この例に限定するものではない。この他の例にはε−カプロラクトン、デカラクトン、ドデカラクトン、ジケテンおよびスクラレオリドのようなラクトンを含むが、この例に限定するものではない。
本発明の触媒の特記すべき特徴は、植物性油脂および動物性油脂を形成するような脂肪酸の天然トリグリセリドの還元が可能なことである。異なる脂肪酸由来トリグリセリド混合物の反応過程で、オレフィン様二重結合の位置および立体化学構造を変化させることなく、飽和および不飽和天然アルコールを同時に獲得できる。このことは、シス配置のオレフィン結合において特に有意である。
Figure 0004169801
上記のスキーム（３）において、置換基Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は炭素原子を１〜２０個有する炭化水素基であり、同一でも異なっていてもよい。これらの基が特定の立体化学的オレフィン基（一般的にはシス体）をひとつまたはそれ以上含む場合、本発明の還元後に得られる対応のアルコールも同じ立体化学構造を有する。従って、あまに油のようにリノール酸および／またはリノレン酸を多く含む油脂は、リノレイルアルコールおよび／またはリノレニルアルコールを多く含む混合物へと変換される。植物性油脂を水素化する慣用の方法は、本発明とは対照的に、通常、高圧高温で実施する。さらに、このような慣用の水素化では、メタノールで油脂をトランスエステル化して得た、各酸のメチルエステルを用いるので、多くの場合、トランスエステル化および水素化反応の過程で、脂肪エステル前駆物質の立体化学構造の変化が認められる。
本発明の方法で還元されたトリグリセリドには、トリオレイン、ピーナッツオイル、大豆油、オリーブオイル、なたね油、ゴマ油、ぶどう種油、あまに油、カカオバター、パーム油、パーム核油、コットンオイル、コプラ油、ココナッツオイル、および豚、牛、羊および鶏の脂肪があるが、この例に限定するものではない。
天然に存在し、トリグリセリドではないが不飽和脂肪酸と一価の不飽和アルコールとのエステルであるその他の油脂には、ホホバオイルおよび鯨油があり、エステル分子中に存在する二重結合の位置および立体化学構造を変化させることなく、本発明の方法で還元できる。
反応温度は広い範囲の値で変化させることができ、通常−５０〜２５０℃の範囲である。選択された温度は基質の反応性に依存し、難なく適切に調整できる。より一般的には、反応を５０〜１１０℃の温度範囲で実施する。
次の実施例で本発明をより詳細に説明する。実施例において、温度は摂氏であり、収量はモル％であり、ＮＭＲデータの化学シフトδは内部標準であるテトラメチルシランに対するｐｐｍであり、これらの省略形は当業者に公知である。
実施例
例１
錯体［Ｚｎ（ベンゾエート）2（Ｍｅ2ＮＣＨ2ＣＨ2ＯＨ）2］の合成
この化合物を以下の記載およびスキーム（４）の例図に従って合成した。
Figure 0004169801
ジクロロメタン５０ｍｌ中の亜鉛ベンゾエート３．０６ｇ（１０ミリモル）懸濁液に、ジメチルアミノエタノール１．８ｇ（２０ミリモル）を添加した発熱反応が観察され、亜鉛ベンゾエートは完全に溶解した。２０℃で１時間撹拌した後に溶媒を蒸発させ、得られた固体残留物を最少量のジクロロメタンから結晶化した。所望の錯体３．９ｇ（８０％）を白色の固体結晶として獲得し、その構造を単一結晶からＸ線構造解析により確認した。
Figure 0004169801
例２
錯体［Ｚｎ（ジエチルアセテート）2（２，２’−ビピリジル）］の合成
この化合物を、スキーム（５）に従い、下記のようにして合成した。
Figure 0004169801
亜鉛ジエチルアセテート３ｇ（１０ミリモル）をジイソプロピルエーテル５０ｍｌ中に溶解した。その後リガンド２，２’−ビピリジル１０ミリモルを添加し、次いで混合物を２０℃で撹拌した。速やかに沈殿物を生じ、これを濾過により分離し、シクロヘキサンから再結晶化した。収量は８０％であった。
Figure 0004169801
例３
錯体［Ｚｎ（ベンゾエート）2（テトラメチルエチレンジアミン）］の合成
この化合物を以下の記載およびスキーム（６）の概要に従って合成した。
Figure 0004169801
この反応を、ジメチルアミノエタノール２当量の代わりにテトラメチルエチレンジアミン１当量を使用し、実施例１の記載と同様に実施した。収量：８５％。
Figure 0004169801
例４
錯体［Ｚｎ（ジエチルアセテート）2（１，２−ジアミノプロパン）2］の合成。
この化合物を、スキーム（７）に従い、下記のようにして合成した。
Figure 0004169801
この反応を、２，２’−ビピリジル１当量の代わりに１，２−ジアミノプロパン２当量を使用して、実施例２の記載と同様に実施した。収量＝７５％。
Figure 0004169801
還元反応
例５
２５０ｍｌの三つ首フラスコ中に、イソプロピルエーテル３０ｇおよびメチルベンゾエート２７．２ｇ（０．２モル）を、次いで例２で合成した結晶性錯体、すなわち［Ｚｎ（ジエチルアセテート）2（２，２’−ビピリジル）］４ミリモルを入れた。混合物を１５分かけて７０℃まで加熱（還流）し、ＰＭＨＳ３０ｇ（０．４４モル）を添加した。この混合物を、基質が完全に消失するまで（ＧＣ分析により測定）、さらに１時間還流下に撹拌した。混合物を２０℃まで冷却し、迅速に撹拌しながらＫＯＨの４５％水溶液６６ｇ（０．５２モル）をし、その後さらに１時間撹拌した。次いで、水１００ｇを添加し、混合物をデカントした。カリウムポリメチルシリコネートを含有する水相をデカントし、有機相を水５０ｍｌで洗浄した。溶媒を蒸留により除去し、粗生成物２１ｇを得た。残留物からの蒸留では、ベンジルアルコール２０．５ｇが純度９８％以上で得られた（収量＝９５％）。
例６（比較例）
この反応を、触媒としてポリマーの亜鉛ジエチルアセテート１．１２ｇ（４ミリモル）を使用したことを除いて、実施例５と同様に実施した。４時間後にも使用したメチルベンゾエートの反応は観察されず、このことは、適切なリガンドの存在が解重合反応に必須であること、したがってエステル還元に要する亜鉛のジエチルアセテートの活性化に必須であることを示している。
例７〜２３
表１にまとめたこれらの実施例は、ＰＭＨＳによるメチルベンゾエートのベンジルアルコールへの還元において、二座リガンドの添加が亜鉛カルボキシレートの触媒活性に及ぼす重要な影響について示している。反応条件を表の下に記載したが、これらは例５と類似している。この表から、単離錯体のカルボキシレート基が有する赤外バンドυ（ＣＯ2）asおよびυ（ＣＯ2）sの位置も分かり、これにより、触媒活性を獲得する前から亜鉛カルボキシレート前駆物質の解重合を確認できる。
Figure 0004169801
Figure 0004169801
例２４〜３０
表２にまとめたこれらの実施例は、ＰＭＨＳによるメチルベンゾエートの還元において、単座リガンドの添加が亜鉛カルボキシレートの触媒活性に及ぼす重要な影響について示している。この反応を、基質のメチルベンゾエートおよび亜鉛ジエチルアセテート２モル％を単座リガンド４モル％といっしょにして使用し、前記記載と同様に実施した。
Figure 0004169801
例３１〜３６
これらの実施例は、ＰＭＨＳを使用してエステルを還元するために用いるアセチルアセトネートのような亜鉛β−ジケトネートの触媒活性に関して、これまでに明記したリガンドの添加が有利に影響することを示している。亜鉛アセチルアセトネートが三量体構造を有し、これが２，２’−ビピリジルのような二座リガンドと反応すると単量体で、かつ八面体となることが公知である。
下の表３は、亜鉛アセチルアセトネートそれ自身がＰＭＨＳによるエステルの還元において低い活性しか有さないことを示している。
亜鉛アセチルアセトネートに一級または二級ジアミン１当量を添加することにより、メチルベンゾエートを対応するアルコールへ完全に変換させる触媒作用を有する亜鉛錯体を獲得できる。
Figure 0004169801
例３７〜４２
これらの実施例は、ＰＭＨＳを使用してエステルを還元する場合に用いるジエチル亜鉛のようなジアルキル亜鉛化合物の触媒活性に関して、これまでに明記したリガンドの添加が有利に影響することを示している（表４）。ジアルキル亜鉛化合物は単量体でＣ−Ｚｎ−Ｃの角度が１８０°である直鎖構造を有しており、本発明の条件下では反応しない。三級ジアミンのような二座リガンドＬの存在下では、ＺｎＲ2Ｌで示される四面体構造の単量体錯体を形成する［O’Brien等、J.Organomet.Chem.,1993,449,1et1993,461,5参照］。
Figure 0004169801
例４３〜４７
これらの実施例は、ＰＭＨＳを使用してエステルを還元する場合に用いる亜鉛アルコキシドの触媒活性に関して、これまでに明記したリガンドの添加が有利に影響することを示している。表５は、無水塩化亜鉛１当量へカリウムtert−ペントキシド（トルエン溶液中）２当量を添加することにより、その場で形成された、亜鉛tert−ペントキシレートはＰＭＨＳによるメチルベンゾエートの還元に対して顕著な活性を示さないが、一級、二級または三級ジアミンを添加すると、高活性の触媒になることを示している。
Figure 0004169801
例４８〜５２
反応をジイソプロピルエーテルの還流下に、基質あたり亜鉛ジエチルアセテート２モル％およびジメチルアミノエタノール２モル％を含有する混合物を使用して、実施例５記載と同様に実施した。各エステルを２０ミリモル使用し、ＰＭＨＳ４４ミリモルで還元した。基質が消失したら、ＫＯＨ（ＫＯＨの４５％水溶液の形）６０ミリモルを用いて加水分解した。デカンテーションし、溶媒を蒸発させた後、生じたアルコールを蒸留した。表６に示した結果から分かるように、どの場合にも出発化合物の立体化学構造には影響なかった。
Figure 0004169801
例５３〜５９
反応をジイソプロピルエーテルの還流下に、基質あたり亜鉛ジエチルアセテート２モル％および表７に記載したリガンドのいずれかひとつ２モル％を含有する混合物を使用して、実施例５記載と同様に実施した。基質として、各アルデヒドまたはケトンを２０ミリモル使用し、ＰＭＨＳ２２ミリモルで還元した。基質が、完全に消失したら、ＫＯＨ（ＫＯＨの４５％水溶液の形）６０ミリモルを用いて加水分解した。デカンテーションし、溶媒を蒸発させた後、生じたアルコールを蒸留した。表７の結果は、いずれの反応もアルデヒドおよびケトンの還元が出発物質の立体化学構造を変化させることなく、良好な収量で進行したことを示している。
Figure 0004169801
例６０〜６２
この反応は、触媒としてＺｎＦ2を使用して、実施例５記載と同様に実施した。この結果から、亜鉛ハロゲン化物がこの種の還元において活性であることが分かった。
Figure 0004169801
例６３
ピーナッツオイルの還元
１ｌの三つ首フラスコに、トルエン２００ｍｌ、亜鉛２−エチルヘキサノエート１１ｇ（０．０３モル）およびジメチルアミノエタノール５．３４ｇ（０．０６モル）を入れた。次に、ピーナッツオイル２００ｇを添加し、混合物を還流下に加熱した（１１０℃）。１時間かけてＰＭＨＳ２００ｇ（０．５モル）を添加し、混合物をさらに２時間還流した。その後、ＫＯＨの３０％メタノール溶液で加水分解したサンプルをＧＣ分析したところ、反応混合物中のアルコール量は一定であった。次いで混合物をＫＯＨの３０％メタノール溶液４５０ｇ中に注ぎ、さらに１時間５０℃に保持した。次いで水３００ｇを添加し、混合物をデカントした。次いで溶媒を有機相から蒸発させ、残留物を２００〜２５０℃／１ｈＰａで蒸留し、１−ヘキサデカノール１４％、オレイルアルコール５５％およびリノレイルアルコール１７％を含む混合物１００ｇを得た。
例６４
エチルソルベートの還元
還流コンデンサー、内部温度計、シリンジポンプおよび電磁撹拌機を備えた１ｌの三つ首フラスコ中にＺｎ（２−エチルヘキサノエート）2 １３．３ｇ（基質あたり４モル％）、ジメチルアミノエタノール４ｇ（４モル％）、トルエン１０ｍｌを入れ、８０℃まで加熱した。次いでエチルソルベート２１０．１ｇ（１．５モル）、ＢＨＴ（２，４−ジ−tert−ブチル−ｐ−クレゾール）０．４２ｇ、トルエン（ca２００ｍｌ）を添加し、溶液を還流した。ＰＭＨＳ２１３ｇ（２．１当量相当）を９０分かけて添加し、反応混合物をさらに３０分還流して加熱した。混合物を完全に加水分解するまでＮａＯＨの３０％水溶液６３０ｇ上に注ぎ、有機相をデカントし、水で洗浄した。粗生成物をビグロー（Vigreux）タイプのカラム（１０ｈＰａ）上で蒸留してヘキサ−２，４−ジエン−１−オール１２０．７ｇ（８３．４％）を得た。
例６５
ホホバオイルの還元
還流コンデンサー、内部温度計、シリンジポンプおよび電磁撹拌機を備えた２５０ｍｌの三つ首フラスコにホホバオイル５０ｇ、Ｚｎ（２−エチルヘキサノエート）2 ０．２ｇ（エステル基あたり約４モル％相当）、ジメチルアミノエタノール０．０６ｇ（約４モル％）およびトルエン５０ｍｌを入れた。混合物を還流して加熱し、ＰＭＨＳ６．５ｇ（０．１モル、約２．２当量）を４５分かけて添加した。還流をさらに３０分継続し、反応混合物をＮａＯＨの３０％水溶液５０ｇ中に注いだ。完全に加水分解してから有機相をデカントし、水で洗浄した。このようにして得た粗生成物をバルブ−バルブ（bulb-to-bulb）装置で２５０°／１ｈＰａで蒸留し、（Ｚ）−９−オクタデカン−１−オール６．４％、（Ｚ）−９−イコセン−１−オール５９．３％、（Ｚ）−９−ドコセン−１−オール２６．８％および（Ｚ）−９−テトラコセン−１−オール３．９％を含有する生成物４８．４ｇ（９５％）を得た。

Claims (16)

  1. ａ）カルボニル基質を、活性亜鉛化合物の触媒量の存在下に、有効量のポリメチルヒドロシロキサン（ＰＭＨＳ）と反応させてシロキサンを形成し、
    ｂ）得たシロキサンを塩基性剤で加水分解してアルコールにし、かつ、
    ｃ）必要であれば、得られたアルコールを分離精製する
    ことを含む、アルデヒド、ケトン、エステルまたはラクトンのクラスに属する基質に含まれるカルボニル基を還元してアルコールを製造する方法において、この場合、基質はカルボニル以外の不飽和官能基を含んでいてもよく、該活性亜鉛化合物が、一般式ＺｎＸ２Ｌｎ［式中、Ｘは陰イオンであり、Ｌはアミン、ポリアミン、イミン、ポリイミン、アミノアルコール、アミンオキシド、ホスホルアミドおよびアミドから成る基から選択されたリガンドであり、かつその際、該陰イオンＸおよび該リガンドＬは同一かまたは異なって、かつ整数ｎによって示された比リガンド／亜鉛が１〜６の整数である］の単量体であって水素化物ではない錯体であることを特徴とする、アルデヒド、ケトン、エステルまたはラクトンのクラスに属する基質に含まれるカルボニル基を還元してアルコールを製造する方法。
  2. Ｘが１〜２０個の炭素原子を有するカルボキシレート、β−ジケトネート、エノラート、アミド、シリルアミド、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、アルコキシアルキル、アルコキシアリール、アルアルコキシ、アラルコイルおよびアルキルアリール、ハライド、カーボネートおよびシアニドから成る群より選択される陰イオンである、請求項１記載の方法。
  3. Ｘが、アセテート、プロピオネート、ブチレート、イソブチレート、イソバレリアネート、ジエチルアセテート、ベンゾエート、２−エチルヘキサノエート、ステアレート、メトキシド、エトキシド、イソプロポキシド、tert−ブトキシド、tert−ペントキシド、８−ヒドロキシキノリネート、ナフテネート、置換および非置換のアセチルアセトネート、トロポロネート、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基およびアリール基から成る群より選択される、請求項２記載の方法。
  4. 該リガンドＬが、エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミン、テトラメチルエチレンジアミン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセタミド、ヘキサメチルホスホルトリアミドまたは４−tert−ブチルピリジンから成る群より選択される、請求項１記載の方法。
  5. 基質あたりのモル％で示した活性亜鉛化合物の濃度が０．１〜１０モル％である、請求項１記載の方法。
  6. カルボニル基質が、ブタナール、ペンタナール、ヘキサナール、トランス−ヘクセ−２−エン−１−アール、ヘプタナール、オクタナール、デカナール、ドデカナール、アクロレイン、メタクロレイン、クロトンアルデヒド、プレナール、シトラール、レチナール、カンホレンアルデヒド、ケイ皮アルデヒド、ヘキシルケイ皮アルデヒド、ホルミルピナン、ノパール、ベンズアルデヒド、クミンアルデヒド、バニリン、サリチル酸アルデヒド、ヘキサン−２−オン、オクタン−２−オン、ノナン−４−オン、ドデカン−２−オン、メチルビニルケトン、メシチルオキシド、アセトフェノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロドデカノン、シクロヘキセ−１−エン−３−オン、イソホロン、オキソホロン、カルボン、カンファー、β−イオノン、ゲラニルアセトン、３−メチル−シクロペンタ−１，５−ジオン、３，３−ジメチル−５−（２，２，３−トリメチル−シクロペンテ−３−エン−１−イル）−ペンテ−４−エン−２−オンおよび２−ペンチルシクロペンテン−２−オンから成る群より選択される、直鎖または分枝鎖、脂肪族または環式、飽和または不飽和のケトンあるいはアルデヒドである、請求項１記載の方法。
  7. 該カルボニル基質は、アルキルおよびアリールアセテート、プロピオネート、ブチレート、イソブチレート、ベンゾエート、アクリレート、クロトネート、シンナメート、シス−３−ヘキセノエート、ソルベート、サリシレート、１０−ウンデシレネート、オレエートおよびリノレート、天然または合成起源の脂肪エステル、カプロラクトン、ブチロラクトン、ドデカラクトン、ジケテンおよびスクラレオリドから成る群より選択されるエステルまたはラクトンである、請求項１記載の方法。
  8. 基質が動物性脂肪または植物性脂肪である、請求項１記載の方法。
  9. 該植物性脂肪が、トリオレイン、ピーナッツオイル、ひまわり油、大豆油、オリーブオイル、菜種油、ごま油、ぶどう種油、あまに油、カカオバター、コットンオイル、コプラ油、ココナッツオイル、パーム油、パーム核油から成る群より選択されたトリグリセリドである、請求項８記載の方法。
  10. 該動物性脂肪が豚、牛、羊または鶏の脂肪である、請求項８記載の方法。
  11. 還元後に獲得される該シロキサンの加水分解を、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウム、石灰または炭酸ナトリウムで反応混合物を処理して実施する、請求項１記載の方法。
  12. 該還元反応を、脂肪族炭化水素および芳香族炭化水素から成る群より選択した不活性有機溶媒中で実施する、請求項１記載の方法。
  13. ａ）カルボニル基質の対応するアルコールへの還元を達成するためのポリメチルヒドロシロキサン（ＰＭＨＳ）の有効量と
    ｂ）前記の還元を触媒するための、一般式ＺｎＸ２Ｌｎ
    ［式中、Ｘは陰イオンであり、Ｌはアミン、ポリアミン、イミン、ポリイミン、アミノアルコール、アミンオキシド、ホスホルアミドおよびアミドから選択されたリガンドであり、かつその際、該陰イオンＸおよび該リガンドＬは同一かまたは異なっていてもよく、かつ整数ｎとして示された比リガンド／亜鉛は１〜６である］の単量体であって水素化物でない活性亜鉛化合物である触媒の有効量
    との反応生成物からなる、カルボニル化合物を還元するための還元システム。
  14. Ｘが、アセテート、プロピオネート、ブチレート、イソブチレート、イソバレリアネート、ジエチルアセテート、ベンゾエート、２−エチルヘキサノエート、ステアレート、メトキシド、エトキシド、イソプロポキシド、tert−ブトキシド、tert−ペントキシド、８−ヒドロキシキノリネート、ナフテネート、置換および非置換のアセチルアセトネート、トロポロネート、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、およびアリール基から成る群より選択される、請求項１３記載の還元システム。
  15. 該リガンドＬが、エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルエチレンジアミン、テトラメチルエチレンジアミン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセタミド、ヘキサメチルホスホルトリアミド、ジメチルスルホキシドまたは４−tert−ブチルピリジンから成る群より選択される、請求項１３に記載の還元システム。
  16. ａ）［Ｚｎ（ベンゾエート）２（ジメチルアミノエタノール）２］
    ｂ）［Ｚｎ（ベンゾエート）２（テトラメチルエチレンジアミン）］
    ｃ）［Ｚｎ（ジエチルアセテート）２（１，２−ジアミノプロパン）２］または
    ｄ）［Ｚｎ（ジエチルアセテート）２（２，２’−ビピリジル）］
    から成る群より選択される、単量体の亜鉛カルボキシレート。
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