JP4517155B2

JP4517155B2 - ビスイミダゾリン配位子及びそれを用いた触媒

Info

Publication number: JP4517155B2
Application number: JP2006189109A
Authority: JP
Inventors: 孝義荒井; 友絵水上; 章柳澤
Original assignee: 国立大学法人千葉大学
Priority date: 2006-07-10
Filing date: 2006-07-10
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2026-07-10
Also published as: JP2008013726A

Description

本発明は、ビスイミダゾリン配位子及びそれを用いた触媒に関する。

光学活性なアミノ酸や糖を基本構成単位とする生体高分子は、高度な不斉空間を構築している。そのため、この生体高分子を受容体とする医薬品も光学活性体として供給される必要がある。光学活性体を合成する方法は不斉合成法として知られ、その中でも、少量の不斉源から理論的には無限の光学活性体を合成可能な触媒的不斉合成法の開発は、光学活性な医薬品を合成する上で理想的であり、重要な研究テーマの一つとなっている。

有用な触媒的不斉反応を実現する不斉配位子として、これまでに光学活性オキサゾリンを用いる配位子開発が多数報告されている。しかしながらオキサゾリンは、金属に配位する窒素原子の電子密度を制御することが困難であるという課題を有している。これに対し、イミダゾリンは、イミダゾリン環を構成する二つの窒素原子のうち一方を配位元素に、他方の窒素は種々の置換基を導入することでイミダゾリン環自体の電子密度を任意に変化させることができるため、目的の反応における錯体触媒の活性制御に直結し、窒素系不斉配位子の開発に有用であると考えられている。なお、イミダゾリン環を有する化合物を用いた触媒としては、例えば下記非特許文献１に、窒素原子で架橋されたビスイミダゾリン配位子及びそれを用いた触媒が提示されている。

Ａｒａｉ，Ｔ．ら、"ＤｅｓｉｇｎａｎｄＳｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆａＣｈｉｒａｌＮ−ＴｅｈｅｒｅｄＢｉｓ（ｉｍｉｄａｉｚｏｌｉｎｅ）Ｌｉｇａｎｄ"、Ｓｙｎｌｅｔｔ、２００５年、２６７０−２６７２頁

しかしながら、上記ビスイミダゾリン配位子を用いた触媒は、有機溶媒に可溶であるため、触媒として回収、再利用が困難であるといった課題を有する。また、目的生成物の単離精製も困難であった。

そこで、本発明は、上記課題を解決し、新規なビスイミダゾリン配位子及びそれを用いた触媒を提供することを目的とする。

即ち、本発明の一形態に係る配位子は、下記化学式（１）にて示される。
（式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、水素、アルキル基、フェニル基、若しくはナフチル基である（Ｒ^１とＲ^２は、結合を介して環を形成しても良い）。Ｒ^３は、水素、トシル基、メシル基又はアルキル基である。Ｒ^４は水素、アルキル基、又はフェニル基である。またＸは固相担体であることを表し、独立にポリスチレンまたはポリアクリルアミドであることができる。なお、Ｒ^１、Ｒ^２が複数ある場合は、これらは異なっていても同一でもよい。）

また、本発明の他の一形態に係る配位子は、下記化学式（２）にて示される。

また、本発明の他の一形態に係る触媒は、金属に下記式（１）で示される配位子を配位させてなる。
（式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、水素、アルキル基、フェニル基、若しくはナフチル基である（Ｒ^１とＲ^２は、結合を介して環を形成しても良い）。Ｒ^３は、水素、トシル基、メシル基又はアルキル基である。Ｒ^４は水素、アルキル基、又はフェニル基である。またＸは固相担体であることを表し、独立にポリスチレンまたはポリアクリルアミドであることができる。なお、Ｒ^１、Ｒ^２が複数ある場合は、これらは異なっていても同一でもよい。）

また、本発明の他の一形態に係る触媒は、金属に下記式（２）で示される配位子を配位させてなる。

以上、本発明により、回収及び再利用が可能な新規なビスイミダゾリン配位子及びそれを用いた触媒を提供することができる。

以下に、本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる態様での実施が可能であり、以下に示す実施形態に狭く限定されるものではない。

本実施形態に係る配位子（以下、「本配位子」という。）は、下記式（１）で示される。
（式中、Ｒ^１、Ｒ^２は、水素、アルキル基、フェニル基、若しくはナフチル基である（Ｒ^１とＲ^２は、結合を介して環を形成しても良い）。Ｒ^３は、水素、トシル基、メシル基又はアルキル基である。Ｒ^４は水素、アルキル基、又はフェニル基である。またＸは固相担体であることを表し、独立にポリスチレンまたはポリアクリルアミドであることができる。なお、Ｒ^１、Ｒ^２が複数ある場合は、これらは異なっていても同一でもよい。）

本配位子において、一方のイミダゾリン環の架橋されていない方の窒素原子は、スルホニル、アルキル基またはアシル基を介して固相担体（Ｘ）に結合されている。本配位子ではここで固相担体を用いているため、触媒をろ過等により容易に回収、再利用できるという効果を有する。なお、本配位子において固相担体としては、上記効果を有する限りにおいて限定されるわけではないが、ポリスチレンまたはポリアクリルアミドで構成されていることが好ましい。特に、ポリスチレンであると種々の反応条件に安定という効果を有し更に好ましい。

ところで、本配位子の製造方法は、限定されるわけではないが例えば合成することができる。合成方法についても、限定されるわけではないが、例えば、ハロゲンに結合したスルホニル基を末端に有するポリスチレン担体とハロゲンが置換されたメチル基を有するイミダゾリン環を有する化合物とを反応させ、更に、この反応の結果得られた化合物とアミノ基を末端に有するイミダゾリン化合物とを反応させることで得ることができる（例えば下記反応式参照）。

また、本配位子は、金属に配位させることで、触媒としての機能を発揮することができる。ここで、配位させる金属としては、金属塩である限りにおいて限定されるわけではないが、例えば銅、ニッケル、コバルト、ルテニウム、ロジウム又は鉄の塩が好ましく、対イオンとしては、クロロイオン、ブロモイオン、酢酸イオン、トリフルオロメタンスルホン酸イオンが好ましい。本配位子を配位させる方法としては、限定されることなく周知の方法を採用することができ、例えば金属塩を溶解する有機溶媒中固相に担持した配位子に作用させることで得ることができる。また、本触媒は、限定されるわけではないが、例えばｍｅｓｏ−ジオールの不斉アシル化反応、シクロプロパン化反応に利用することができる（例えば下記反応式参照）。
以上、本実施形態によると、化合物がビーズに結合しているため、固相触媒となり、回収及び再利用が可能な新規なビスイミダゾリン配位子及びそれを用いた触媒を提供することができるようになる。

（実施例１）
本実施例では、下記式（２）で示す配位子を得、その触媒の機能について確認を行った。以下説明する。

（配位子の合成）
まず、上記非特許文献１に記載の方法と同様の方法を採用し、下記式（２０）で示されるイミダゾリン化合物を１．０１ｇ得た。なおこの構造は、^１Ｈ−ＮＭＲによって、非特許文献１記載の化合物と同一であることを確認した。

次に、Ｎｏｖａｂｉｏｃｈｅｍ社より購入したスルホニルクロリド末端を有するポリスチレン（ＰｒｏｄｕｃｔＮｏ．０１−６４−０４３０）４６２ｍｇと上記式（２０）で示されるイミダゾリン化合物８４５ｍｇをジクロロメタン７ｍＬに混合し、塩基にトリエチルアミンを用いて室温、１６時間反応させ、下記式（２１）で示される固相に担持されたイミダゾリン化合物を９３６ｍｇ得た。

一方、上記非特許文献１に記載の方法と同様の方法により、別途、下記式（２２）で示されるアミノ基を有するイミダゾリン化合物を９２２ｍｇ得た。なおこの構造は、^１Ｈ−ＮＭＲによって、非特許文献１記載の化合物と同一であることを確認した。

そして、更に、上記式（２１）で示される化合物２２８ｍｇと上記式（２２）で示されるイミダゾリン化合物１．２４ｇをジメチルホルムアミド１ｍＬに混合し、４０℃、１６時間反応させ、上記式（２）で示される配位子２９７ｍｇを得た。なお、この構造はＩＲ及び^１３Ｃ−ＰＳＴ／ＭＡＳ法により確認した。
ＩＲ：４３０．０，１０９３，１１６２．９，１３５７．６，１６４６．９ｃｍ^−１
（非特許文献中の可溶性ビスイミダゾリン配位子：４３０．０，１０９１．５，１１６０．９，１３５７．６，１６４３．１ｃｍ^−１）
^１３Ｃ−ＮＭＲ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）：・２１．５，７１．４，１２７．７，１４１，２６，１５７．４３
（非特許文献中の可溶性ビスイミダゾリン配位子：^１３Ｃ−ＮＭＲ（１００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ_３）:・２１．５，７１．５，１２７．５，１４１．５，１５７．０４６）

（触媒及びその効果）
次に、この得られた配位子５．９ｍｇに対し、塩化銅（Ｉ）０．６４ｍｇをジクロロメタン０．５ｍＬのもとで反応させ、深緑色の固相触媒を５．８ｍｇ得た。

そして、この得られたポリスチレン担持イミダゾリン銅錯体を触媒とし、ｍｅｓｏ−２，３−ブタンジオールを１２．０ｍｇと、４−ブロモベンゾイルクロライドを２８．５ｍｇとを反応させ、ｍｅｓｏ−ジオールの触媒的不斉アシル化反応を行った（下記反応式参照）。

この結果、得られたモノアシル化された化合物の収率は６５％（７８％ｅｅ）であった。また、この反応を終了した後、ろ過することで本実施例に係る触媒をほぼ定量的に回収した。なお、この触媒を用い、上記と同様の（ジオール）の反応を行ったところ、触媒として使用することができた。

以上、本実施例により、回収と再利用が可能な触媒、及びそれに用いられる配位子を得ることができた。なお、上記非特許文献１に記載されている触媒を用いて同様の反応を行ったが、反応終了後のシリカゲルカラムクロマトグラフィーによって触媒、配位子のいずれとしても回収することはできなかった。

以上説明したように、本発明は触媒及びそれに用いられる配位子として有用であり、産業上の利用可能性がある。

Claims

金属に下記式（２）で示される配位子を配位させてなる触媒。