JP4546773B2 - シアノ化合物の製造法 - Google Patents
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Description
Palomo,C etal.,J.Chem.Soc.perkin Trans.I 1989,1692 Verkade,J. etal.,J.Org.Chem.1999,64,3090
(1)カルボニル化合物と少なくとも1つのα水素原子を有するニトリル類を、配位子及び下記一般式(3)
で表される金属化合物の存在下に反応させることを特徴とするシアノ化合物の製造法、
(2)カルボニル化合物が下記一般式(1)
で表される化合物であることを特徴とする上記(1)記載の製造法、
で表されるニトリル類であり、シアノ化合物が下記一般式(4)
で表される化合物であることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の製造法、
(4)配位子がホスフィン化合物であることを特徴とする上記(1)〜(3)の何れかに記載の製造法、
(6)光学活性二座配位子がリン原子又は窒素原子を介して配位する化合物であることを特徴とする上記(5)に記載の製造法、
に関する。
本発明の製造法における一般式(1)で示されるカルボニル化合物において炭化水素基の一つとしてはアルキル基が挙げられ、直鎖状でも、分岐状でも或いは環状でもよい。これらアルキル基は例えば炭素数1〜15、好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜6のアルキル基が挙げられ、具体的にはメチル基、エチル基、n−プロピル基、2−プロピル基、n−ブチル基、2−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、2−ペンチル基、tert−ペンチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、2,2−ジメチルプロピル基、n−ヘキシル基、2−ヘキシル基、3−ヘキシル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基、2−メチルペンタン−3−イル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
アルキル基で置換されたアミノ基、即ちアルキル基置換アミノ基の具体例としては、N−メチルアミノ基、N,N−ジメチルアミノ基、N,N−ジエチルアミノ基、N,N−ジイソプロピルアミノ基、N−シクロヘキシルアミノ基等のモノ又はジアルキルアミノ基が挙げられる。
本発明で用いられる配位子としては、単座又は二座配位子が好ましく、配位する原子としてリン原子又は窒素原子を有するものが好ましい。具体的にはリン原子で配位する単座配位子としては下記一般式(5)で表される三置換ホスフィン化合物が挙げられ、二座配位子としては下記一般式(6)で表されるホスフィン化合物が挙げられる。
一般式(5)及び(6)で表される三置換ホスフィン化合物及び二座配位性ホスフィン化合物におけるアルキル基としては直鎖状でも、分岐状でも或いは環状でもよい、例えば炭素数1〜15、好ましくは炭素数1〜10、より好ましくは炭素数1〜6のアルキル基が挙げられ、具体的にはメチル基、エチル基、n−プロピル基、2−プロピル基、n−ブチル基、2−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、2−ペンチル基、tert−ペンチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、2,2−ジメチルプロピル基、n−ヘキシル基、2−ヘキシル基、3−ヘキシル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基、2−メチルペンタン−3−イル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロペンチル基及びメチルシクロヘキシル基等が挙げられる。
本発明で用いられる光学活性配位子化合物としては、光学活性単座配位子、光学活性ニ座配位子などが挙げられ、配位する原子として窒素原子又はリン原子を有するものが好ましい。具体的には、光学活性ビスホスフィン類およびその他の光学活性ホスフィン類、光学活性ビス複素環類等が挙げられる。
で表される化合物が挙げられる。フェニル基の置換基として、アルキル基としては例えば、メチル基、tert−ブチル基等の直鎖又は分岐してもよい炭素数1〜6のアルキル基、アルコキシ基としては例えば、メトキシ基、tert−ブトキシ基等の直鎖又は分岐してもよい炭素数1〜6のアルコキシ基、塩素原子、臭素原子、フッ素原子等のハロゲン原子が挙げられる。具体的なR11及びR12としては、フェニル基、p−トリル基、m−トリル基、3,5−キシリル基、p−tert−ブチルフェニル基、p−メトキシフェニル基、p−クロロフェニル基、シクロペンチル基及びシクロヘキシル基等が挙げられる。また、一般式(7)で表される化合物のビナフチル環はメチル基、tert−ブチル基等のアルキル基;メトキシ基、tert−ブトキシ基等のアルコキシ基;トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、tert−ブチルジメチルシリル基等のトリアルキルシリル基及びトリフェニルシリル基等のトリアリールシリル基で置換されてもよい。
で表されるホスフィン化合物が挙げられる。
そのような置換基は、具体的には、上記した種々の置換基より適宜に選択することができるが、上記した置換基を有する光学活性ホスフィン化合物が、すでに種々知られているのでそのような公知化合物の置換基が上記置換基として便宜に採用され得る。
で表される光学活性ビス複素環化合物が挙げられる。
炭素数1〜6のアルキルチオ基としては、メチルチオ基、イソプロピルチオ基又はtert−ブチルチオ基等の直鎖又は分岐のアルキルチオ基が挙げられる。
また、置換されてもよいフェニル基としては、例えばフェニル基、トリル基、キシリル基、アニシル基及びクロロフェニル基等が挙げられる。
また、置換されてもよいベンジル基としてはベンジル基、1−フェニルエチル基、4−メチルベンジル基、4−メトキシベンジル基及び4−クロロベンジル基等が挙げられる。
R21とR22及びR23とR24とでトリメチレン、テトラメチレン基を形成する場合の置換基としては、前記したようなアルキル基又はフェニル基が挙げられる。
前記した光学活性ホスフィン化合物及びビス複素環化合物のほかに用いられる光学活性配位子としては、(5,5’,6,6’,7,7’,8,8’)−オクタヒドロ−8,8’−ジ置換−2,2’−ビキノリル、2−(2−アルキルチオフェニル)−4−置換−オキサゾリン、N−フェニル−2−(2,3−ジ置換ピリジル)−4−置換−チアゾリジン、2,2’−0,0’−(1,1’−ビナフチル)−ジオキソ−N,N−ジ置換ホスホリジン類及び1,2−シクロヘキサンジアミノ−N,N’−ビスサリシリデン類等が挙げられる。なお、前記中の置換とは、置換可能な基で置換されていることを示すものであり、該置換基は光学活性であってもよい。また、軸不斉を取ることができる構造のものは軸不斉であってもよい。
本発明で製造されるシアノ化合物は、光学活性であってよく、より具体的には、一般式(4’)
で示される光学活性化合物であってよい。
また、金属化合物及び配位子を含む溶液は、この段階で予め適当な時間撹拌することにより、触媒活性が向上することがある。本反応は窒素又はアルゴン等の不活性ガス中で行うことが好ましい。
一般式(3)で示される金属化合物の使用量は、一般式(1)で示されるカルボニル化合物に対して0.1モル%〜100モル%、好ましくは1モル%〜50モル%、より好ましくは5モル%〜30モル%用いれば充分である。
反応時間は、使用する基質により自ずから異なるが、通常0.5時間〜100時間、好ましくは1時間〜80時間である。
反応終了後は、塩化アンモニウム水溶液等で処理するなど適当な処理を行い、酢酸エチル等の適当な溶媒により抽出し、抽出液から溶媒を除去し、結晶化、蒸留又は各種クロマトグラフィー等の操作を単独又は組み合わせることにより目的のシアノ化合物を得ることができる。
なお、光学純度は及びジアステレオ比は、HPLC(カラム:キラルセルOJ−H、キラルセルOD−H又はキラルパックAS−H(ダイセル社製)、移動相:イソプロパノール/ヘキサン)にて決定した。
シアノ化合物の合成
アルゴン雰囲気下、文献記載の方法で予め調製したCuO(tert-Bu)(0.03mmol,60μL THF溶液)及び1,2-ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン(以下、dppeと略す)(18mg,0.045mmol)を加え撹拌した後、1時間真空下で揮発分を除去した。得られた残渣にジメチルスルホキシド0.3mL、プロピオニトリル0.3mL及びベンズアルデヒド(30μL,0.3mmol)を加え室温で反応を開始した。2時間撹拌後、飽和塩化アンモニウム水溶液を加え、酢酸エチルで分液し、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥した。乾燥後、溶媒を留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=1/3)を行うことによって目的とする3−ヒドロキシ−2−メチル−3−フェニルプロピオニトリルを90%の収率で得た。このもののジアステレオ比を測定したところsyn:anti=1.5:1であった。
1H-NMR (CDCl3) δ:
syn体 1.23(d, J=7.1Hz, 3H), 2.64(brs, 1H), 2.97(dq, J=5.8, 7.1Hz, 1H), 4.77(brd, J=5.8Hz, 1H), 7.35(m, 5H)
anti体 1.20(d, J=7.0Hz, 3H), 2.72(brs, 1H), 2.88(dq, J=6.4, 7.0Hz, 1H), 4.67(brd, J=6.4Hz, 1H), 7.35(m, 5H)
tert-Buは、第3級ブチルを、THFはテトラヒドロフランを意味する。以下同じ。
基質及び配位子を種種変えて種々のカルボニル化合物、ニトリル類及び単座又は二座配位子を用い、実施例1と同様の操作を行った結果を表1に示す。mol%は一般式(1)のカルボニル化合物に対するものである。略号は以下の意味を表す。
Ph=フェニル基、Cy=シクロヘキシル基、i-Bu=イソブチル基、Et=エチル基、THF=テトラヒドロフラン、DMF=N,N−ジメチルホルムアミド、DMSO=ジメチルスルホキシド。
また、実施例13のジアステレオ比はsyn:anti=1.6:1であった。
光学活性シアノ化合物の合成
アルゴン雰囲気下、文献記載の方法で予め調製したCuO(tert-Bu) (0.03mmol,60μL THF溶液)及び(R)−DTBM−SEGPHOS(53mg,0.045mmol)を加え撹拌した後、1時間真空下で揮発分を除去した。得られた残渣にDMF0.3mL、アセトニトリル(0.32mL,6mmol)及び2,2−ジメチル−3−フェニルプロピオンアルデヒド(0.49g,0.3mmol)を加え4℃で48時間撹拌した。飽和塩化アンモニウム水溶液を加え、酢酸エチルで分液し、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥した。乾燥後、溶媒を留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=1/3)を行うことによって目的とする3−ヒドロキシ−4,4−ジメチル−5−フェニルペンタンニトリルを45%の収率で得た。このもののエナンチオマー過剰率を測定したところ53%eeで絶対配置は(R)体であった。
1H-NMR (CDCl3) δ: 0.93(s, 3H), 1.01(s, 3H), 2.58(m, 4H), 2.82(d, J=13.2Hz, 1H), 3.77(dd, J=3.1, 9.5Hz, 1H), 7.23(brd, J=7.3Hz, 2H), 7.3-7.38(m, 3H)
13C-NMR : 21.63, 21.65, 23.21, 38.68, 44.51, 73.55, 119.03, 126.35, 128.03, 130.56, 137.59
DTBM−SEGPHOSは(4,4−ビ−1,3−ベンゾジオキソール)−5,5’−ジイル−ビス[ビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−メトキシフェニル)ホスフィン]を意味する。
光学活性シアノ化合物の合成
実施例14において2,2−ジメチル−3−フェニルプロピオンアルデヒドを4−メチルベンズアルデヒドに変えた以外は実施例14と同様に操作して(R)−3−ヒドロキシ−3−(4−メチルフェニル)プロパンニトリルを得た。収率74%、48%eeであった。
1H-NMR (CDCl3) δ: 2.36(s, 3H), 2.48(brs, 1H), 2.74(m, 2H), 5.02(brt, J=6.0Hz, 1H), 7.19(d, J=11.6Hz, 2H), 7.30(d, J=11.6Hz, 2H)
光学活性3−ヒドロキシノナンニトリルの合成
アルゴン雰囲気下、反応フラスコに、予め調製したCuO(tert-Bu) (0.05mmol,200μL THF溶液)及び(R)−DTBM−SEGPHOS (53mg,0.045mmol)を加え撹拌した後、30分間真空下で揮発分を除去した。得られた残渣にヘキサメチルホスホロアミド(HMPA)1.0mL、アセトニトリル(500μL)を加え、更に1−ヘプタナール(70μL,0.50mmol)を5時間で滴下した。滴下後、5分間撹拌し、飽和塩化アンモニウム水溶液を加え、酢酸エチル(4x10mL)で分液し、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥した。乾燥後、溶媒を留去し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン=1/10)を行うことによって目的とする光学活性3−ヒドロキシノナンニトリルを72.1%の収率で得た。このもののエナンチオマー過剰率を測定したところ74%eeであった。
なお、DTBM−SEGPHOSは前記実施例15と同意義である。
光学活性3−ヒドロキシウンデカンニトリルの合成
実施例16において1−ヘプタナールを1−ノナナールに変えた以外は実施例16と同様に操作して光学活性3−ヒドロキシウンデカンニトリルを得た。収率62%、73%eeであった。
光学活性3−シクロヘキシル−3−ヒドロキシプロパンニトリルの合成
実施例16において1−ヘプタナールをシクロヘキサンカルボキサアルデヒドに変えた以外は実施例16と同様に操作して光学活性3−シクロヘキシル−3−ヒドロキシプロパンニトリルを得た。収率91%、75%eeであった。
光学活性3−ヒドロキシ−3−メチルヘキサンニトリルの合成
実施例16において1−ヘプタナールをイソバレルアルデヒドに変えた以外は実施例16と同様に操作して光学活性3−ヒドロキシ−3−メチルヘキサンニトリルを得た。収率86%、75%eeであった。
光学活性3−ヒドロキシ−3−フェニルペンタンニトリルの合成
実施例16において1−ヘプタナールをヒドロシンナムアルデヒドに変えた以外は実施例16と同様に操作して光学活性3−ヒドロキシ−3−フェニルペンタンニトリルを得た。収率67%、68%eeであった。
Claims (2)
- 下記一般式(1)
で表されるアルデヒドと、下記一般式(2)
で表されるニトリル類を、ホスフィン化合物及び下記一般式(3)
で表される金属化合物の存在下に反応させることを特徴とする下記一般式(4)
で表されるシアノ化合物の製造法。 - ホスフィン化合物が光学活性ビスホスフィン類であり、一般式(4)の化合物が光学活性体であることを特徴とする請求項1に記載の製造法。
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