JP4521531B2 - 不斉アシル化触媒及び光学分割方法 - Google Patents
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Description
アドバンスト・シンセシス・アンド・キャタリシス(Adv.Synth.Catal.),2001,vol.343,p5 テトラヘドロン:アシンメトリ(Tetrahedron:Asymmetry),2003,vol.14,p1407
(a)ラセミの2級アルコールと、該ラセミの2級アルコールに対して実質的に0.5等量の酸無水物と、請求項9に記載の不斉アシル化触媒とを非極性溶媒中で反応させることにより、前記酸無水物由来の酸により前記ラセミの2級アルコールのうち一方のエナンチオマーの2級アルコールを選択的にエステル化して光学分割を行う工程と、
(b)前記工程(a)の終了後反応混合液から前記不斉アシル化触媒を回収する工程と、
(c)前記工程(b)で回収した不斉アシル化触媒を再利用して前記工程(a)と同様の光学分割を行う工程と、
を含むようにする。
キラル求核触媒の基本骨格となるN(π)−メチル−L−ヒスチジノールを、既存の合成法(Tetrahedron Lett.1989,vol30,p2145−2148)にならって合成した。まず、光学活性な天然物のL−ヒスチジンをメタノール中で塩化チオニル存在下、12時間還流することによりL−ヒスチジンのカルボン酸をメチルエステルにした。続いて、クロロホルム中で塩化ベンゾイルとトリエチルアミンの存在下、0℃で3時間反応させることによりアミノ酸部分の窒素にベンゾイル基を導入してアミドにすると共にイミダゾールの3位の窒素にもベンゾイル基を導入した。その後、精製することなくニトロメタン溶媒中でテトラフルオロホウ酸トリメチルオキソニウムと15時間室温反応させることによりイミダゾールの1位の窒素にメチル基を導入したあと、系中に水を加えてイミダゾールの3位の窒素上のベンゾイル基を加水分解し、更に水素化リチウムアルミニウムによりメチルエステルをアルコールに還元し、最後に塩酸によりアミドを加水分解することにより、N(π)−メチル−L−ヒスチジノールを高収率で合成した。
溶媒(2.5mL)にラセミアルコール(0.25mmol)と不斉アシル化触媒(0.0125mmol)を加えた混合液に、N,N−ジイソプロピルエチルアミン(21.8mL,0.125mmol)とイソ酪酸無水物(20.7mL,0.125mL)を加えた。その後、所定の反応温度で所定の反応時間だけ攪拌した後、0.1M塩酸水溶液で反応を止め、酢酸エチルで抽出した。更に、有機相(酢酸エチル相)を飽和重曹水で洗い、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、減圧濃縮した。回収された未反応のアルコールとアシル化生成物のee(%)はキラルカラムによるHPLC分析により決定した。アルコールからアシル化体への変換率C及びS値(kfast/kslow)はKaganらの方法(Top.Stereochem.,1988,vol18,p249)によって次のように算出した。変換率C(%)=[回収アルコールのee]/[回収アルコールのee+アシル化体のee],S=[ln(1−C)(1−回収アルコールのee)]/[ln(1−C)(1+回収アルコールのee)]。
[実験例1]
N(π)−メチル−L−ヒスチジノールから、(1S)−N−[1−ジメチルアミノメチル−2−(3’−メチル−3’H−イミダゾル−4’−イル)エチル]−p−トルエンスルホンアミド(表1における実験例1の不斉アシル化触媒)を合成した。まず、N(π)−メチル−L−ヒスチジノール(620mg,1mmol)(合成例1参照)のピリジン(5mL)溶液にp−トルエンスルホニルクロリド(477mg,2.5mmol)を加え、室温で5時間攪拌した。その後、溶媒を減圧除去し、残った粗生成物を酢酸エチルで薄めた。この有機相を水と塩水で洗い、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、ろ過し、そのろ液を減圧濃縮した。続いて、得られた粗生成物をジメチルアミンのTHF(2M,5mL,10mmol)溶液に溶かし、室温で5時間攪拌した。その後、溶媒を減圧除去し、残った粗生成物をカラムクロマトグラフィ(富士シリシア化学製、商品名Cromatorex NH−DM1020)を用いて酢酸エチル−メタノールの混合溶液で展開することにより精製した。47%収率;白色固体;[α]D 20=169.0(c=0.1,CHCl3);1H NMR(300MHz,CDCl3) d 1.85(s,3H),2.14(dd,J= 5.3,12.5Hz,1H),2.21(dd,J= 9.2,12.5Hz,1H),2.43(s,3H),2.84(dd,J= 9.0,16.1 Hz,1H),3.06−3.14(m,2H),3.65(s,3H),5.50(brs,1H),7.72(s,1H),7.32(d,J= 8.2,2H),7.37 (s,1H),7.76(d,J= 8.2Hz,2H);MS(FAB+)[M+H]+m/z337.このようにして得られた不斉アシル化触媒を用いて、ラセミアルコールである(±)−シス−1−[p−(ジメチルアミノ)ベンゾイルオキシ]−2−シクロヘキサノールの速度論的光学分割を合成例2にならって行った。ここでは、合成例2において、溶媒としてトルエンを使用し、反応温度を室温、反応時間を3時間とした。その結果を表1に示す。
実験例1のp−トルエンスルホニルクロリドの代わりに2,4,6−トリメチルベンゼンスルホニルクロリド、ブロモベンゼンスルホニルクロリド、ナフタレンスルホニルクロリドを用いて、表1における実験例2,4,5の不斉アシル化触媒を合成した。また、実験例1のp−トルエンスルホニルクロリドの代わりに2,4,6−トリメチルベンゼンスルホニルクロリドを用いると共に、ジメチルアミンの代わりにピロリジン、ビピペリジンを用いて、表1における実験例6,7の不斉アシル化触媒を合成した。そして、これらの不斉アシル化触媒を用いて、実験例1と同じラセミアルコールの速度論的光学分割を合成例2にならって行った。ここでは、合成例2において、溶媒としてトルエンを使用し、反応温度を室温、反応時間を3時間とした。これらの結果も表1に示す。
N(π)−メチル−L−ヒスチジノールから、N(π)−メチル−N(α)−(2,4,6−トリイソプロピルベンゼンスルホニル)−L−ヒスチジノールを合成した。まず、N(π)−メチル−L−ヒスチジノール(621mg,4.0mmol)(合成例1参照)のピリジン(20mL)溶液に、2,4,6−トリイソプロピルベンゼンスルホニルクロリド(1.67g,5.5mmol)を0℃で加え、室温に昇温した後、5時間攪拌した。反応後、減圧濃縮してピリジンを除き、酢酸エチルで薄めた。この有機相(酢酸エチル相)を水と塩水で洗い、無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、ろ過し、ろ液を減圧濃縮した。得られた粗生成物をカラムクロマトグラフィ(富士シリシア化学製、商品名Cromatorex NH−DM1020)を用いて酢酸エチルで展開することにより精製した。白色固体(838mg,2.0mmol,収率50%):[α]D 20 =20.4(c=1.0,CHCl3);1H NMR(300MHz,CDCl3) δ1.248(d,J=6.9Hz,12H),1.255(d,J=6.9Hz,6H),2.75−3.02(m,3H),3.42−3.52(m,3H),3.53(s,3H),4.13(septet,J=6.9Hz,2H),5.72(d,J=6.6Hz,1H),6.58(s,1H), 7.16(s,2H),7.27(s,1H);MS(FAB+)[M+H]+m/z422.
N(π)−メチル−N(α)−(2,4,6−トリイソプロピルベンゼンスルホニル)−L−ヒスチジノールから、(S)−1−(t−ブチルジフェニルシロキシ)−3−(3’−メチル−3’H−イミダゾル−4’−イル)−2−(2”,4”,6”−トリイソプロピルベンゼンスルホニルアミノ)プロパン(表1における実験例8の不斉アシル化触媒)を合成した。まず、N(π)−メチル−N(α)−(2,4,6−トリイソプロピルベンゼンスルホニル)−L−ヒスチジノール(401mg,0.95mmol)(実験例7の前段部分参照)のDMF(5mL)溶液に0℃でt−ブチルクロロジフェニルシラン(304μL,1.17mmol)とイミダゾール(163mg,2.4mmol)を加えた。室温まで昇温し6時間攪拌した後、溶媒を減圧除去し粗生成物を得た。得られた粗生成物をカラムクロマトグラフィ(富士シリシア化学製、商品名Cromatorex NH−DM1020)を用いてヘキサン−酢酸エチル1:1混合溶液で展開することにより精製した。白色固体(615mg,0.93mmol,98%収率):[α]D 20=4.8(c=1.0,CHCl3);1H NMR(300MHz,CDCl3) d 1.05(s,9H),1.20(d,J=6.9Hz,6H),1.23(d,J=6.9Hz,6H),1.25(d,J=6.9Hz,6H),2.80−3.02(m,3H),3.43(s,3H),3.61(brs,3H),4.10(septet,J=6.9Hz,2H),4.95−5.15(br,1H),6.48(s,1H),7.08(s,2H),7.26−7.44(m,8H),7.52−7.68(m,5H);MS(FAB+)[M+H]+m/z660.このようにして得られた不斉アシル化触媒を用いて、実験例1と同じラセミアルコールの速度論的光学分割を合成例2にならって行った。ここでは、合成例2において、溶媒としてトルエンを使用し、反応温度を室温、反応時間を3時間とした。その結果を表1に示す。
N(π)−メチル−N(α)−(2,4,6−トリイソプロピルベンゼンスルホニル)−L−ヒスチジノール(422mg,1mmol)(実験例7の前段部分参照)のクロロホルム(10mL)溶液に0℃でイソ酪酸クロリド(1mmol)とトリエチルアミン(101μl,1mmol)を加えた。反応溶液を室温まで昇温し、6時間攪拌した後、溶媒を減圧除去し、残った粗生成物をカラムクロマトグラフィ(富士シリシア化学製、商品名Cromatorex NH−DM1020)を用いて酢酸エチル−メタノールの混合溶液で展開することにより精製し、表1における実験例9の不斉アシル化触媒を得た。29%収率;白色固体;[α]D 20=15.2(c=1.0,CHCl3);1H NMR(300MHz,CDCl3) d 0.99(d,J= 7.2Hz,3H),1.04(d,J= 7.2Hz,3H),1.19−1.26(m,18H),2.18(septet,J=7.2Hz,1H),2.84−2.95(m,2H),3.01(dd,J= 8.0,15.5Hz,1H),3.65(s,3H),3.74−3.84 (m,1H),3.95(dd,J= 6.5,11.3Hz,1H),4.05(dd,J= 4.7,11.3Hz,1H),4.17(septet,J=6.6Hz,2H),6.65(s,1H),6.70(d,J= 8.1 Hz,1H),7.15(s,1H),7.33(s,1H);MS(FAB+)[M+H]+m/z492.そして、この不斉アシル化触媒を用いて、実験例1と同じラセミアルコールの速度論的光学分割を合成例2にならって行った。ここでは、合成例2において、溶媒としてトルエンを使用し、反応温度を室温、反応時間を3時間とした。この結果も表1に示す。
実験例9のイソ酪酸クロリドの代わりに1−アダマンタンカルボン酸クロリドを用いることにより、表1における実験例10の不斉アシル化触媒を得た。59%収率;白色固体;[α]D 20=20.6(c=1.0,CHCl3);1H NMR(300MHz,CDCl3) d 1.25(d,J=6.6Hz,12H),1.27(d,J=6.6Hz,6H),1.65(d,J=12.3Hz,3H),1.72(d,J= 12.3 Hz,3H),1.82(d,J= 2.1Hz,6H),1.99(brs,3H),2.84−3.02(m 3H),3.60(s,3H),3.72−3.82(m,1H),3.90(dd,J= 4.5,11.4Hz,1H),3.99(dd,J= 4.8,11.4Hz,1H),4.14(septet,J=6.6Hz,2H),5.79(brs,1H),6.72(s,1H),7.16(s,2H),7.35(s,1H); MS(FAB+)[M+H]+m/z584.そして、この不斉アシル化触媒を用いて、実験例1と同じラセミアルコールの速度論的光学分割を合成例2にならって行った。ここでは、合成例2において、溶媒としてトルエンを使用し、反応温度を室温、反応時間を3時間とした。この結果も表1に示す。
実験例9のイソ酪酸クロリドの代わりにトリフェニル酢酸クロリドを用いることにより、表1における実験例11の不斉アシル化触媒を得た。21%収率;白色固体;[α]D 20=4.3(c=1.0,CHCl3);1H NMR(300MHz,CDCl3) d 1.20(d,J=6.6Hz,12H),1.26(d,J=6.6Hz,6H),2.44−2.58(m,2H),2.90(septet,J=6.6Hz,1H),3.34(s,3H),3.52−3.66(m,1H),3.96−4.16(m,5H),5.35(d,J= 8.7Hz,1H),6.42(s,1H),7.10−7.40(m,18H); HRMS(FAB+)[M+H]+m/zcalcd for C42H50N3O4S692.3522,obsd692.3535.そして、この不斉アシル化触媒を用いて、実験例1と同じラセミアルコールの速度論的光学分割を合成例2にならって行った。ここでは、合成例2において、溶媒としてトルエンを使用し、反応温度を室温、反応時間を3時間とした。この結果も表1に示す。
[実験例12〜16]
溶媒として、実験例12ではアセトニトリル、実験例13ではテトラヒドロフラン、実験例14ではジクロロメタン、実験例15ではトルエン、実験例16では四塩化炭素を使用し、それぞれ実験例8で合成した不斉アシル化触媒を用いて、実験例1と同じラセミアルコールの速度論的光学分割を合成例2にならって行った。ここでは、合成例2において、反応温度を室温、反応時間を3時間とした。その結果を表2に示す。表2の実験例12〜16から明らかなように、溶媒としてはトルエン、四塩化炭素が好ましいことがわかった。
[実験例16〜19]
実験例16では(±)−シス−1−[p−(ジメチルアミノ)ベンゾイルオキシ]−2−シクロヘキサノール、実験例17及び実験例18では(±)−シス−1−ジメチルカルバモイルオキシ−2−シクロヘキサノール、実験例19では(±)−シス−N−(2−ヒドロキシシクロヘキサノキシカルボニル)ピロリジンの速度論的光学分割を、それぞれ実験例8で合成した不斉アシル化触媒を用いて合成例2にならって行った。ここでは、合成例2において、溶媒として四塩化炭素を用い、反応温度を室温、反応時間を3時間とした。但し、実験例18,19では反応温度を0℃、反応時間を3時間とした。その結果を表2に示す。表2の実験例16〜19から明らかなように、シス−ジオール型の片方のアルコールにジメチルアミノベンゾイルを付加したラセミアルコール(実験例16)に比べて、シス−ジオール型の片方のアルコールにカルバモイルを付加したラセミアルコール(実験例17〜19)の方が、より高いエナンチオ選択性が得られた。とりわけ、速度論的光学分割のS値は劇的に向上した。また、S値は反応温度が室温の場合よりも0度の方が高い値を示した(実験例17,18)。
表3に示した各種ラセミアルコールの速度論的光学分割を、それぞれ実験例8で合成した不斉アシル化触媒を用いて合成例2にならって行った。ここでは、合成例2において、反応温度を室温、反応時間を3時間とした。また、溶媒は、実験例23ではクロロホルムを2.5mL使用し、実験例27ではクロロホルム2.25mLと四塩化炭素1.25mLの混合溶媒を使用し、その他の実験例ではトルエンを2mL使用した。その結果を表3に示す。表3から明らかなように、環状1,2−ジオールの誘導体(実験例20,21)のみならず非環状1,2−ジオールの誘導体(実験例22)であっても、高いエナンチオ選択性が得られ、S値は20以上という高い値を示した。また、アミノアルコールの誘導体やヒドロキシカルボン酸の誘導体についても、好ましい結果が得られた(実験例23〜27)。
ポリスチレン担持型触媒を次のようにして合成した。まず、(4−メトキシフェニル)ジイソプロピルシリルプロピルポリスチレン(212mg,0.297mmol,1.40mmol−Si/g,50−100メッシュ,1%ジビニルベンゼン含有スチレンの重合体をマトリックスとして使用)(Novabiochem社製)をSchreiberらの方法(J.Comb.Chem.,2001,vol3,p312)に従い、4%トリフルオロメタンスルホン酸のジクロロメタン溶液でシリルトリフラート樹脂に変換した。次に、窒素雰囲気下、シリルトリフラート樹脂に2,6−ルチジン(280mL,2.40mmol,8当量/Si)を加え15分間攪拌した後、N(π)−メチル−N(α)−(2,4,6−トリイソプロピルベンゼンスルホニル)−L−ヒスチジノール(253mg,0.600mmol)(実験例7の前段部分参照)のジクロロメタン(0.6mL)溶液を加えた。室温で10時間攪拌した後、溶媒を除去し、ジクロロメタン、THF、THF/i−Pr2EtN,THF/i−PrOH,DMF,THFの順で洗浄し、表4に示すポリスチレン担持型触媒を得た。減圧乾燥して得られた樹脂の量が278mg(0.229mmol,0.824mmolイミダゾール/g)であったことから、77%の担持率であったことがわかる。
Claims (16)
- 式(1)中、R2は2,4,6位に置換基を有するフェニル基であって該置換基は2つ以上が同じであってもそれぞれ異なっていてもよい、請求項1に記載の不斉アシル化触媒。
- 式(1)中、R2は2,4,6位に置換基を有するフェニル基であって該置換基は分岐を有するアルキル基である、請求項2に記載の不斉アシル化触媒。
- 式(1)中、Aは三置換シロキシ基であってケイ素に結合した三つの置換基のうちの少なくとも一つはアリール基である、請求項1〜3のいずれかに記載の不斉アシル化触媒。
- 式(1)中、Aは三置換シロキシ基であってケイ素に結合した三つの置換基のうちの少なくとも一つは分岐を有するアルキル基である、請求項1〜4のいずれかに記載の不斉アシル化触媒。
- 式(1)中、Aは三置換シロキシ基であってケイ素に結合した三つの置換基はアリール基と分岐を有するアルキル基との組み合わせからなる、請求項1〜5のいずれかに記載の不斉アシル化触媒。
- 式(1)中、Aは二置換アミノ基であって窒素に結合した二つの置換基はそれぞれ同じであっても異なっていてもよいアルキル基であるか又は該二つの置換基は炭素鎖を形成している、請求項1〜3のいずれかに記載の不斉アシル化触媒。
- 式(1)中、Aはアシロキシ基であってカルボニル炭素に分岐を有するアルキル基、脂環式炭化水素基、アリール基又はアリールアルキル基が結合している、請求項1〜3のいずれかに記載の不斉アシル化触媒。
- 式(1)中、Aは三置換シロキシ基のケイ素にポリマーが結合したもの、二置換アミノ基の窒素にポリマーが結合したもの、又はアシロキシ基のカルボニル炭素にポリマーが結合したものである、請求項1〜3のいずれかに記載の不斉アシル化触媒。
- ラセミの2級アルコールと、該ラセミの2級アルコールに対して実質的に0.5当量の酸無水物と、請求項1〜9のいずれかに記載の不斉アシル化触媒とを非極性溶媒中で反応させることにより、前記酸無水物由来の酸により前記ラセミの2級アルコールのうち一方のエナンチオマーの2級アルコールを選択的にエステル化して光学分割を行う、光学分割方法。
- (a)ラセミの2級アルコールと、該ラセミの2級アルコールに対して実質的に0.5当量の酸無水物と、請求項9に記載の不斉アシル化触媒とを非極性溶媒中で反応させることにより、前記酸無水物由来の酸により前記ラセミの2級アルコールのうち一方のエナンチオマーの2級アルコールを選択的にエステル化して光学分割を行う工程と、
(b)前記工程(a)の終了後反応混合液から前記不斉アシル化触媒を回収する工程と、
(c)前記工程(b)で回収した不斉アシル化触媒を再利用して前記工程(a)と同様の光学分割を行う工程と、
を含む、光学分割方法。 - 前記ラセミの2級アルコールは、1,2−ジオールであって一方の水酸基の酸素にカルボニル基が結合したものであるか、1,2−アミノアルコールであってアミノ基の窒素にカルボニル基が結合したものか、2-ヒドロキシカルボン酸または3-ヒドキシカルボン酸であってカルボン酸部位がエステル結合またはアミド結合したものである、請求項10又は11に記載の光学分割方法。
- 前記ラセミの2級アルコールは、シス−1,2−ジオールであって一方の水酸基の酸素にベンゾイル基が結合している、請求項12に記載の光学分割方法。
- 前記ラセミの2級アルコールは、シス−1,2−ジオールであって一方の水酸基の酸素にp−アルコキシベンゾイル基又はp−ジアルキルアミノベンゾイル基が結合している、請求項13に記載の光学分割方法。
- 前記ラセミの2級アルコールは、シス−1,2−ジオールであって一方の水酸基の酸素に−C(=O)NR3R4(R3,R4は同じであっても異なっていてもよいアルキル基、又は互いに結合して炭素鎖を形成する)が結合している、請求項10又は11に記載の光学分割方法。
- 前記非極性溶媒は、芳香族炭化水素又は四ハロゲン化炭素である、請求項10〜15のいずれかに記載の光学分割方法。
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